Пожарная безопасность дома из клееного бруса: как ведет себя материал при пожаре

Мы рассчитываем, как клееная древесина ведет себя при пожаре. Сначала огонь обугливает поверхность. Этот слой замедляет нагрев древесины внутри. Для расчета хвойной древесины СП 64.13330.2017 предусматривает скорость обугливания 0,7 мм в минуту. Это исходное значение для инженера, а не обещание, что любой дом выдержит пожар определенное время.

Мы проектируем дом так, чтобы пожарная безопасность обеспечивалась сразу на нескольких уровнях: конструкцией, инженерными системами, огнезащитой, автоматикой и дальнейшим обслуживанием.

Содержание

• Как ведет себя клееный брус при пожаре
• Дерево и металл при высокой температуре
• Огнезащита клееного бруса
• Огнезащитные лаки и покрытия
• Инженерные системы и пожарная безопасность
• Почему необходима регулярная профилактика
• От чего зависит пожарная безопасность дома
• Пожарная безопасность начинается еще до строительства

Как ведет себя клееный брус при пожаре

Поведение древесины при пожаре напрямую связано с сечением элемента. Тонкая деревянная деталь быстро прогревается по всей толщине. У массивного клееного бруса процесс развивается иначе.

При воздействии огня наружная часть древесины обугливается. Угольный слой имеет низкую теплопроводность и замедляет прогрев внутренних участков. За обугленной зоной сохраняется рабочее сечение древесины, которое продолжает воспринимать нагрузку.

Мы заранее определяем, насколько уменьшится рабочее сечение балки при пожаре, и проверяем, сможет ли она выдерживать нагрузку. Ориентир для расчета хвойной древесины - 0,7 мм обугливания в минуту по СП 64.13330.2017. Итог зависит также от размеров балки, нагрузки и соединений.

В зависимости от сечения, нагрузки, опирания, крепежа и огнезащиты мы проверяем требуемый предел огнестойкости конкретной конструкции. Обозначение R 60 означает сохранение несущей способности в течение 60 минут при нормативных условиях испытания или расчета; оно не присваивается материалу автоматически.

Мы учитываем результаты испытаний продукции, изготовленной на площадке Сокольского ДОК в Вологодской области. Здесь Segezha Group выпускает клееные конструкции, а отдельное предприятие «Сокол СиЭлТи» производит панели из перекрестно-клееной древесины - СЛТ (CLT).

Это разные материалы и конструкции. Результаты испытаний СЛТ (CLT) помогают понять поведение массивной древесины при высоких температурах, но не доказывают огнестойкость любого дома из клееного бруса.

По опубликованным результатам испытаний ВНИИПО отдельные несущие стены из СЛТ (CLT) показали предел огнестойкости от REI 45 до REI 90 в зависимости от толщины, конструкции и устройства стыков. Эти результаты относятся именно к испытанным образцам и условиям испытаний, поэтому мы не переносим их автоматически на стены дома из клееного бруса.

Мы учитываем при расчете:

• Сечение элемента: определяет запас древесины, который остается после расчетного обугливания.
• Расчетную нагрузку: проверяем несущую способность оставшегося рабочего сечения.
• Схему опирания: учитываем передачу усилий между конструкциями.
• Узлы соединений: отдельно проверяем металлический крепеж и зоны сопряжения элементов.
• Открытые поверхности: определяем, с каких сторон конструкция может подвергаться воздействию высокой температуры.

Мы проверяем поведение каждого элемента расчетом, а результаты испытаний используем как дополнительный ориентир.

В июне 2024 года Segezha Group сообщила об испытании фрагмента трехэтажного здания из СЛТ (CLT) на полигоне ВНИИПО МЧС России. Огонь воздействовал на конструкцию более 90 минут. По сообщению компании, несущие элементы не обрушились, а огонь не распространился за пределы очага. Этот результат относится к конкретному испытанию и не является универсальной характеристикой любого дома из клееного бруса.

Дерево и металл при высокой температуре

Древесина и сталь реагируют на пожар по разным физическим сценариям.

Массивная древесина постепенно теряет наружный слой в результате обугливания. Скорость этого процесса можно учитывать в расчете, а внутреннее сечение определенное время сохраняет более низкую температуру и продолжает работать.

Сталь не является горючим материалом, но ее механические характеристики зависят от температуры. При интенсивном нагреве снижаются жесткость и несущая способность стальных элементов. Поэтому незащищенные металлические конструкции также требуют расчета на пожарное воздействие, а при необходимости получают дополнительную огнезащиту.

При проектировании мы учитываем не бытовое противопоставление дерева и металла, а фактическое поведение конструкций:

• Клееный брус образует наружный обугленный слой, который замедляет дальнейший прогрев.
• Рабочее сечение деревянного элемента уменьшается постепенно и может быть рассчитано для заданного времени пожара.
• Стальная конструкция при нагреве теряет жесткость и прочность, поэтому ее огнестойкость также определяется расчетом.
• Металлические узлы деревянных конструкций требуют отдельной проработки, поскольку металл быстро проводит тепло.

Мы определяем предел огнестойкости по размерам элементов, нагрузке, соединениям и защите. Результат испытаний СЛТ (CLT) нельзя автоматически переносить на стены из клееного бруса.

Мы используем данные о нагреве и обугливании при выборе сечений и разработке узлов. Сопоставление древесины со сталью само по себе не доказывает преимущество одной конструкции: мы проверяем установленный предел огнестойкости всей несущей системы.

Огнезащита клееного бруса

Огнезащитные составы дополняют конструктивные решения, но не заменяют их. Мы сначала определяем расчетную схему дома и параметры несущих элементов, затем предусматриваем необходимые способы дополнительной защиты.

В зависимости от проекта используем разные решения:

• Огнезащитные пропитки снижают способность поверхности к воспламенению и распространению пламени в пределах характеристик конкретного состава.
• Защитные покрытия формируют дополнительный барьер между источником высокой температуры и древесиной.
• Конструктивная защита ограничивает непосредственное воздействие огня на отдельные элементы и узлы.
• Расчетные сечения обеспечивают необходимый запас несущей способности с учетом поведения древесины при пожаре.
• Защита соединений учитывает нагрев металлического крепежа и его влияние на деревянные элементы.

Мы не заменяем инженерный расчет обработкой древесины. Специалисты Segezha Group объясняют поведение СЛТ (CLT) при пожаре в том числе образованием наружного обугленного слоя. При этом защитное покрытие не исправит ошибки электропроводки, дымохода или соединений.

Поэтому решения по пожарной безопасности включаем в рабочую документацию одновременно с архитектурой и инженерией.

Испытания продукции «Сокол СиЭлТи» также показывают, что характеристики зависят от типа конструкции, ее состава и защитной облицовки. Стены, перекрытия и перегородки испытывают по разным схемам, поэтому результаты отдельных образцов нельзя использовать как универсальную характеристику материала.

Огнезащитные лаки и покрытия

В интерьерах домов из клееного бруса мы часто сохраняем древесину открытой. Видимая поверхность становится частью архитектуры, поэтому огнезащитное решение должно учитывать одновременно технические характеристики и требования к отделке.

Для древесины применяются прозрачные и укрывные огнезащитные составы. В том числе существуют покрытия, которые при нагреве увеличиваются в объеме и формируют дополнительный теплоизолирующий слой.

При выборе покрытия мы проверяем:

• Назначение материала: состав должен быть предназначен для древесины и соответствующих условий эксплуатации.
• Подтвержденные характеристики: ориентируемся на техническую документацию и заявленные условия применения.
• Расчетный расход: защитные свойства зависят от фактического количества нанесенного материала.
• Совместимость покрытий: декоративный финиш не должен нарушать работу предусмотренной системы.
• Условия эксплуатации: для внутренних и наружных деревянных поверхностей применяются разные решения.
• Требования к обновлению: учитываем регламент обслуживания конкретного покрытия.

Так мы можем сохранить архитектурную выразительность клееного бруса и одновременно предусмотреть требуемый уровень защиты.

Инженерные системы и пожарная безопасность

Основной объем управления пожарными рисками находится не только в свойствах древесины. Он связан с тем, как мы проектируем электрические сети, отопление, дымоходы, автоматику и технические помещения.

В резиденции площадью от 250 м² количество инженерных потребителей значительно. Климатическое оборудование, освещение, кухонная техника, котельная, насосы, системы вентиляции, бассейн, сауна и домашняя автоматизация формируют сложную электрическую и тепловую нагрузку.

Поэтому инженерную безопасность мы рассчитываем одновременно с архитектурой.

Скрытая электропроводка в стальных трубах

В деревянных конструкциях особое внимание уделяем скрытым электрическим трассам. При соответствующей проектной схеме кабель прокладываем в металлических трубах с необходимыми защитными характеристиками.

Такая конструкция выполняет сразу несколько задач:

• Локализует аварийный режим внутри предусмотренной защитной оболочки.
• Изолирует кабель от непосредственного контакта с древесиной.
• Защищает трассу от механического повреждения внутри конструкций.
• Фиксирует маршрут электропроводки еще до сборки и отделки дома.

Мы предусматриваем трассы заранее, поскольку после изготовления элементов из клееного бруса произвольно менять положение скрытой проводки нельзя. Электрический проект должен быть согласован с конструктивом, освещением, интерьером и размещением оборудования до начала основных строительных работ.

Электрическая защита

Для каждой группы потребителей мы определяем расчетную нагрузку, сечение кабеля и защитную автоматику.

Контролируем:

• Расчет кабелей: подбираем сечения по фактической мощности оборудования.
• Защитную автоматику: предусматриваем аппараты защиты в соответствии с проектом электроснабжения.
• Распределение нагрузки: разделяем потребителей по группам и щитам.
• Технические помещения: отдельно проектируем питание котельной и другого инженерного оборудования.
• Соединения кабелей: предусматриваем их в доступных и предусмотренных проектом зонах.

Камины, котельные и дымоходы

Источники высокой температуры прорабатываем как отдельные инженерные узлы.

Мы заранее определяем расположение камина, котельного оборудования и дымоходов, предусматриваем проходы через деревянные конструкции и необходимые расстояния до горючих материалов.

Такой узел нельзя корректно спроектировать после того, как дом уже собран. Его положение влияет на перекрытия, кровлю, вентиляцию и внутреннюю планировку.

Системы раннего обнаружения

Системы обнаружения пожара включаем в инженерную концепцию дома на стадии проектирования. Расположение извещателей и сценарии оповещения связываем с планировкой, этажностью и системой домашней автоматизации.

В зависимости от состава инженерного проекта автоматика может обеспечивать:

• Раннее обнаружение дыма или других предусмотренных системой признаков пожара.
• Звуковое оповещение людей в разных зонах дома.
• Передачу уведомления на предусмотренные пользовательские устройства.
• Интеграцию сценариев с другими инженерными системами, если это предусмотрено проектом.
• Контроль оборудования в составе единой системы управления домом.

Мы рассматриваем такую автоматику как дополнительный уровень управления риском, а не как замену конструктивным и электротехническим решениям.

Почему необходима регулярная профилактика

Расчетные решения сохраняют свои характеристики только при нормальной эксплуатации инженерных систем и своевременном обслуживании оборудования.

После ввода дома в эксплуатацию меняется состав электрических потребителей, обслуживается отопительное оборудование, обновляются устройства автоматики и изнашиваются отдельные элементы инженерных сетей.

Поэтому контролю подлежат:

• Электрические сети: состояние оборудования, соединений и защитной автоматики.
• Системы отопления: котлы, камины и другое оборудование, связанное с высокой температурой.
• Дымоходы и проходки: техническое состояние и соблюдение проектной конструкции узлов.
• Пожарные извещатели: работоспособность датчиков, питания и системы оповещения.
• Защитные покрытия: состояние и необходимость обновления согласно документации производителя.

Мы предусматриваем инженерные решения с учетом дальнейшей эксплуатации. Для большого загородного дома это принципиально: чем больше оборудования и автоматизированных систем, тем важнее доступ к ним для технического обслуживания.

От чего зависит пожарная безопасность дома

Мы выстраиваем пожарную безопасность дома из нескольких взаимосвязанных уровней.

• Конструктивный расчет: задаем сечения элементов и проектируем узлы с учетом требуемых характеристик несущей системы.
• Электрический проект: рассчитываем нагрузки, кабельные линии, защитную автоматику и маршруты скрытой проводки.
• Тепловые узлы: отдельно прорабатываем котельные, камины, дымоходы и проходы через деревянные конструкции.
• Огнезащитные решения: выбираем покрытия и другие способы защиты в соответствии с задачей конкретного элемента.
• Система обнаружения: предусматриваем извещатели, оповещение и возможную интеграцию с автоматикой дома.
• Техническое обслуживание: обеспечиваем возможность контроля инженерных систем после ввода объекта в эксплуатацию.

Такой подход позволяет работать с пожарным риском еще до выхода на строительную площадку. К моменту монтажа мы уже знаем расположение основных инженерных трасс, технических зон и конструктивных узлов.

Пожарная безопасность начинается еще до строительства

Пожарную безопасность дома из клееного бруса мы проектируем одновременно с его архитектурой.

Используем расчетное поведение массивной древесины при пожаре, определяем сечения несущих элементов, прорабатываем металлические соединения, закладываем безопасные маршруты электрических трасс, проектируем отопительное оборудование, дымоходы и системы раннего обнаружения.

Для резиденции площадью от 250 м² это особенно важно. Чем сложнее архитектура и выше инженерная насыщенность дома, тем больше систем необходимо согласовать до строительства.

В Строй Хауз (STROYHOUSE) мы объединяем архитектуру, конструкции и инженерные системы в одном проекте. Заранее рассчитываем сечения деревянных элементов, проверяем соединения, расположение электропроводки и дымоходов. Это помогает предусмотреть сложные узлы до начала строительства.

Результаты испытаний массивных деревянных конструкций используем как дополнительную фактическую основу, но для каждого дома отдельно определяем необходимые расчеты, конструктивные решения и способы защиты.

Каждая надежная загородная резиденция начинается с точных инженерных расчетов. Оставьте заявку, чтобы получить архитектурно-техническую экспликацию и обсудить посадку дома на ваш участок с главным архитектором Строй Хауз (STROYHOUSE).