ВОГНЕСТІЙКІСТЬ ГІБРИДНИХ ПЕРЕКРИТТІВ (ФАХВЕРК+SLT)

Розуміння вогнестійкості дерев’яних конструкцій починається з усвідомлення унікальних властивостей деревини при впливі високих температур. Деревина, на відміну від металу, який різко втрачає несучу здатність при нагріванні, утворює на поверхні шар обвуглення, що слугує природною теплоізоляцією для внутрішніх, неушкоджених шарів. Цей процес, відомий як “charring”, є передбачуваним і відносно повільним.

Швидкість обвуглення деревини залежить від її породи, щільності, вологості та наявності захисних покриттів. Для хвойних порід, що часто використовуються у клеєному брусі (GL24h) та СЛТ-панелях, типова швидкість обвуглення становить близько 0.65-0.7 мм/хвилину. Це дозволяє розраховувати ефективний поперечний переріз елемента, що зберігає несучу здатність протягом певного часу. Наприклад, для досягнення класу вогнестійкості R 30 (30 хвилин несучої здатності), дерев’яний елемент повинен мати додатковий запас перерізу приблизно 20-21 мм по кожній відкритій стороні.

Гібридні перекриття, що поєднують несучі елементи з клеєного бруса (Фахверк) та панелі SLT/CLT, вимагають комплексного підходу до оцінки вогнестійкості. У таких системах, клеєний брус зазвичай формує основний каркас, тоді як SLT-панелі виступають як площинні елементи перекриття. Важливо враховувати, що кожен компонент вносить свій вклад у загальну вогнестійкість. Наприклад, у балковій системі, захист балок може бути посилений за рахунок обшивних матеріалів або додаткового збільшення перерізу. Ефективність захисту гібридних систем часто зростає за рахунок взаємної підтримки різних шарів та матеріалів, які уповільнюють поширення вогню та підвищують теплову інерцію конструкції. ДБН В.1.1-7:2016 ‘Пожежна безпека об’єктів будівництва’ встановлює базові вимоги до вогнестійкості, але детальні розрахунки та конструктивні рішення спираються на європейські стандарти та спеціалізовані методики, такі як EN 1995-1-2 (Єврокод 5, частина 1-2: Проєктування дерев’яних конструкцій на вогнестійкість).

Особливо варто відзначити роль вузлів з’єднання у гібридних конструкціях. Металеві з’єднувачі, що використовуються у Фахверку та для кріплення SLT-панелей, можуть бути слабким місцем у разі пожежі, оскільки метал швидко втрачає міцність. Тому, критично важливим є їх захист – або приховування всередині деревини, або застосування спеціальних вогнезахисних покриттів чи обмоток. У Німеччині, наприклад, стандарти DIN 4102-4 та EN 1995-1-2 містять детальні рекомендації щодо проєктування таких вузлів з урахуванням вогнестійкості, включаючи мінімальні глибини врізки та товщини деревини, що покриває металеві елементи, щоб забезпечити клас R до 90 хвилин.

Класифікація вогнестійкості будівельних елементів в Європі, і дедалі частіше в Україні, здійснюється відповідно до стандарту EN 13501-2 ‘Класифікація будівельних виробів та елементів конструкцій за вогнестійкістю’. Цей стандарт визначає три основні критерії, що є ключовими для перекриттів: R (несуча здатність), E (цілісність) та I (теплоізоляція).

Показник **R (Resistance)** означає несучу здатність елемента – здатність конструкції витримувати проектні навантаження під час пожежі протягом певного часу без руйнування або перевищення допустимих деформацій. Для перекриттів це означає, що вони не повинні обрушитися, зберігаючи здатність підтримувати вагу людей та обладнання. Тривалість вимірюється у хвилинах: R 30, R 60, R 90, R 120 тощо.

Показник **E (Integrity)** характеризує цілісність – здатність елемента запобігати проникненню полум’я та/або гарячих газів з одного боку конструкції на інший. Для перекриттів це критично важливо для запобігання поширенню пожежі між поверхами. Випробування на цілісність передбачають перевірку на наявність тріщин, через які можуть проникати гарячі гази або полум’я, а також виникнення спалахів на незахищеній стороні.

Показник **I (Insulation)** визначає теплоізоляцію – здатність елемента обмежувати передачу тепла з одного боку на інший. Для перекриттів це означає, що температура на необігріваній поверхні (тобто на поверсі над пожежею) не повинна перевищувати встановлених граничних значень. Згідно з EN 13501-2, середнє підвищення температури на необігріваній поверхні не повинно перевищувати 140°C, а локальне – не більше 180°C. Цей критерій є життєво важливим для захисту людей, які можуть перебувати на верхніх поверхах, та для запобігання займання матеріалів від теплового випромінювання.

Комбінація цих критеріїв дає клас вогнестійкості, наприклад, REI 60 означає, що перекриття зберігає несучу здатність, цілісність та теплоізоляцію протягом 60 хвилин. Для гібридних перекриттів Фахверк+SLT, досягнення високих класів REI (наприклад, REI 90 або REI 120, що є типовими для багатоквартирних або громадських будівель згідно з ДБН В.1.1-7:2016) вимагає не лише правильного розрахунку перерізів деревини, але й використання ефективних вогнезахисних обшивок, таких як гіпсокартонні листи типу ГКЛВО (вогнестійкий) або спеціальні мінераловатні плити. Наприклад, подвійний шар гіпсокартону товщиною 12.5 мм кожен може забезпечити до 60 хвилин додаткового захисту, ефективно відстрочуючи початок обвуглення несучих дерев’яних елементів. Додатковою перевагою є можливість використання систем вентиляції та димовидалення, які інтегруються в системи вентиляції та відіграють важливу роль у комплексному забезпеченні пожежної безпеки.

Гібридні перекриття, що інтегрують технології Фахверк та SLT-панелі, пропонують унікальні архітектурні та структурні переваги, але вимагають ретельного інженерного підходу до забезпечення вогнестійкості. У таких системах, клеєний брус (Фахверк) часто виступає як основний несучий елемент балок або ферм, тоді як SLT-панелі формують площинні настили перекриття.

**1. Відкриті балки Фахверк та SLT-панелі:** У цьому варіанті, балки з клеєного бруса залишаються видимими, що є частиною естетики фахверкових будинків. Вогнестійкість таких балок досягається за рахунок їх надмірного перерізу, який передбачає “жертвенний” шар обвуглення. Наприклад, для досягнення R 60, балка перерізом 200х300 мм може бути розрахована так, що після 60 хвилин пожежі її ефективний несучий переріз зменшиться до 140х240 мм. Важливо також забезпечити належний вогнезахист вузлів кріплення. SLT-панелі зверху можуть бути захищені негорючими підлоговими покриттями або додатковими шарами, такими як цементно-стружкові плити або суха стяжка з гіпсоволокнистих листів.

**2. Закриті системи перекриттів з Фахверк+SLT:** Це більш поширений підхід, де несучі дерев’яні елементи покриваються вогнезахисними матеріалами. Типове рішення передбачає використання одного або двох шарів гіпсокартонних листів (ГКЛВО), мінеральної вати або вермикулітових плит з нижнього боку перекриття. Наприклад, перекриття з SLT-панелі товщиною 140 мм, підшиті двома шарами гіпсокартону товщиною 12.5 мм кожен, може досягати класу REI 90. Гіпсокартонні плити є ефективним бар’єром завдяки вмісту кристалізованої води, яка при нагріванні випаровується, поглинаючи тепло і створюючи паровий заслін.

Важливим аспектом є також забезпечення герметичності перекриття, особливо в місцях проходження комунікацій (труби, кабелі). Відкриті отвори або щілини можуть значно знизити показники E та I. Для цього використовуються спеціальні вогнезахисні муфти, герметики та манжети, які розширюються під дією тепла, перекриваючи отвір. Це відповідає вимогам ДБН В.1.1-7:2016 щодо протипожежних перепон. При проєктуванні домокомплекту з гібридних перекриттів, інтеграція цих рішень на етапі виробництва дозволяє забезпечити високу якість та передбачувану вогнестійкість.

Підвищення вогнестійкості дерев’яних перекриттів є комплексним завданням, яке вирішується за допомогою низки захисних заходів та матеріалів. Ці заходи спрямовані на уповільнення обвуглення несучих елементів, запобігання поширенню полум’я та диму, а також обмеження передачі тепла на верхні поверхи.

**1. Обшивка негорючими матеріалами:** Найбільш поширеним та ефективним способом є обшивка дерев’яних перекриттів з нижнього боку (з боку потенційної пожежі) негорючими або важкогорючими матеріалами. До таких належать:

• **Гіпсокартонні листи (ГКЛВО):** Спеціальні вогнестійкі гіпсокартонні листи, що містять скловолокно для армування, здатні забезпечити від 30 до 120 хвилин додаткового захисту в залежності від кількості шарів та їх товщини. Подвійний шар ГКЛВО товщиною 12.5 мм кожен на металевому або дерев’яному каркасі ефективно захищає несучі балки та SLT-панелі.
• **Мінераловатні плити:** Ці плити, виготовлені з базальтового волокна, є негорючими (клас А1 за EN 13501-1) і мають високі теплоізоляційні властивості. Вони можуть використовуватися як у закритих системах перекриттів, так і як частина підвісних стель, забезпечуючи REI до 180 хвилин.
• **Цементно-стружкові плити (ЦСП) та гіпсоволокнисті листи (ГВЛ):** Ці матеріали також демонструють хорошу вогнестійкість і можуть застосовуватися як обшивка або елементи сухої стяжки, що захищає SLT-панелі зверху.
• **Вермикулітові та магнезитові плити:** Пропонують вищі показники вогнестійкості за меншої товщини, часто використовуються у вимогливих до пожежної безпеки проєктах.

**2. Вогнезахисні просочення та фарби:** Ці засоби наносяться безпосередньо на поверхню деревини. Просочення (антипірени) проникають у пори деревини, утворюючи при нагріванні негорючий шар або виділяючи гази, що гальмують горіння. Вогнезахисні фарби (інтумесцентні) при високих температурах спінюються, утворюючи товстий теплоізоляційний шар, що захищає деревину від прямого впливу полум’я. Важливо обирати сертифіковані продукти, що відповідають вимогам ДБН В.1.1-7:2016 та мають відповідні висновки. Ефективність таких засобів є важливою, але вони не замінюють належне конструктивне проєктування та фізичні бар’єри.

**3. Пожежні перешкоди та відсіки:** Створення пожежних відсіків за допомогою вогнестійких перекриттів є основним принципом пасивного вогнезахисту. Метою є локалізація пожежі в межах одного відсіку, запобігаючи її поширенню. Це досягається завдяки нерозривності вогнестійких шарів, у тому числі в місцях стиків зі стінами та колонами, а також належному герметичному виконанню проходів інженерних комунікацій. Вогнестійкість гібридних перекриттів Фахверк+SLT є запорукою цілісності будівлі під час пожежі, забезпечуючи час для евакуації людей та роботи пожежних підрозділів.

Для підтвердження заявлених класів вогнестійкості будівельних конструкцій, включаючи гібридні перекриття Фахверк+SLT, необхідно пройти процедуру випробувань та сертифікації. Цей процес є критично важливим для забезпечення відповідності національним та міжнародним стандартам безпеки.

В Україні основні вимоги до пожежної безпеки об’єктів будівництва визначені в ДБН В.1.1-7:2016. Цей стандарт посилається на європейську класифікацію за EN 13501-2, що дозволяє використовувати результати європейських випробувань та сертифікатів, якщо вони пройшли процедуру визнання в Україні. Однак, для нових або нетипових конструктивних рішень, таких як унікальні гібридні системи перекриттів, можуть знадобитися власні випробування.

Процес випробувань включає:

• **Підготовку зразка:** Виготовляється повномасштабний зразок перекриття, що повністю відтворює проєктне рішення (матеріали, товщини, вузли з’єднання, захисні шари).
• **Навантаження:** Зразок піддається статичному навантаженню, що імітує експлуатаційні умови (власна вага, корисне навантаження).
• **Термічний вплив:** Зразок поміщається у спеціальну вогневу піч, де він нагрівається за стандартним температурним режимом (ISO 834), який імітує розвиток реальної пожежі.
• **Моніторинг:** Протягом випробування здійснюється безперервний моніторинг показників R, E, I. Фіксуються час обрушення (R), поява наскрізних тріщин або полум’я (E), та підвищення температури на необігріваній поверхні (I).

Після успішного проходження випробувань, акредитована лабораторія видає протокол випробувань. На його основі орган з сертифікації видає сертифікат відповідності, який підтверджує клас вогнестійкості конструкції (наприклад, REI 60, REI 90). Важливо відзначити, що сертифікації підлягають не лише матеріали, а й готові конструктивні вузли та системи. Для імпортованих SLT-панелей або клеєного бруса, виробники надають європейські сертифікати (ETA – European Technical Assessment), які повинні бути враховані при проєктуванні та будівництві в Україні. У випадку застосування гібридних систем, які поєднують різні технології та матеріали, необхідно провести комплексний аналіз сумісності всіх компонентів з точки зору вогнезахисту. Надійність та безпека будь-якого об’єкта починаються з перевірених та сертифікованих рішень, що є фундаментальним для проєктів будь-якого масштабу.

Навіть за наявності чітких нормативів та передових матеріалів, помилки у проєктуванні та монтажі можуть істотно скомпрометувати вогнестійкість перекриттів. Для гібридних систем Фахверк+SLT це особливо критично через їх багатошарову природу та взаємодію різних елементів. Розуміння та уникнення цих помилок є ключем до забезпечення безпеки.

**1. Недостатній захист вузлів з’єднання:** Металеві елементи (болти, пластини, кронштейни) у вузлах кріплення балок до колон або SLT-панелей до балок є “тепловими містками” та швидко нагріваються, втрачаючи несучу здатність. Типова помилка – залишати металеві елементи незахищеними. Щоб її уникнути, металеві з’єднання слід проєктувати прихованими всередині дерев’яного перерізу (наприклад, штирьові з’єднання з мінімальним захисним шаром деревини не менше 30-40 мм) або застосовувати спеціальні вогнезахисні обмотки/фарби. Це дозволяє зберегти несучу здатність вузла протягом розрахункового часу пожежі.

**2. Порушення цілісності вогнезахисних шарів:** Будь-які отвори, щілини або негерметичні стики у гіпсокартонній обшивці, мінераловатних плитах чи інших захисних шарах знижують ефективність теплоізоляції (І) та цілісності (Е). Це може статися через неправильний монтаж, неякісну герметизацію стиків листів або відсутність вогнезахисних муфт для інженерних комунікацій (труби, вентиляційні канали, електричні кабелі). Необхідно суворо дотримуватися технологічних карт виробників матеріалів, використовувати спеціальні вогнестійкі герметики та застосовувати сертифіковані протипожежні прохідні вузли, які розширюються під дією тепла, перекриваючи отвори.

**3. Недооцінка деформацій при пожежі:** Деревина деформується під дією тепла, а також може виникати прогин балок під навантаженням. Неправильний розрахунок цих деформацій може призвести до руйнування несучих елементів або до розгерметизації вогнезахисних шарів. Помилка полягає у відсутності врахування цих факторів у проєкті. Єврокод 5 (EN 1995-1-2) надає методики для розрахунку деформацій дерев’яних конструкцій при пожежі, що дозволяє спроєктувати систему з адекватним запасом міцності та стабільності.

**4. Недотримання мінімальних товщин та відстаней:** Кожен вогнезахисний матеріал має свою ефективну товщину, яка забезпечує певний час захисту. Зменшення цієї товщини (навіть на кілька міліметрів) або недотримання мінімальних відстаней між дерев’яними елементами та джерелом вогню (особливо у випадку відкритих балок) може значно скоротити час вогнестійкості. Усі розміри та товщини повинні бути чітко вказані у проєктній документації та контролюватися на етапі монтажу. Важливим є також використання якісних, сертифікованих матеріалів, оскільки дешеві аналоги можуть не відповідати заявленим характеристикам.

Сфера вогнестійкості дерев’яних та гібридних будівельних конструкцій постійно розвивається, адаптуючись до нових матеріалів, технологій та викликів. Майбутні тенденції вказують на зростаючу інтеграцію цифрових рішень та інноваційних матеріалів для підвищення безпеки.

**1. Розвиток інтумесцентних та нанопокриттів:** Нове покоління вогнезахисних фарб та просочень матиме покращені характеристики: швидше спінення при нижчих температурах, більший коефіцієнт розширення, довший термін служби та кращі естетичні властивості. Дослідження також зосереджені на нанотехнологіях для створення покриттів, які не тільки захищають від вогню, а й забезпечують додаткові функції, такі як вологостійкість або самоочищення. Ці покриття зможуть забезпечити довший час вогнезахисту при меншій товщині, що є критично важливим для збереження естетики дерев’яних елементів Фахверк.

**2. Моніторинг стану конструкцій у реальному часі:** Впровадження ‘розумних’ датчиків температури, диму та деформацій безпосередньо в структуру гібридних перекриттів Фахверк+SLT дозволить у реальному часі відстежувати їхній стан під час пожежі. Це дозволить пожежним службам отримувати точну інформацію про поширення вогню та структурну цілісність, оптимізуючи тактику гасіння та евакуації. Системи автоматичного пожежогасіння, інтегровані з такими датчиками, зможуть реагувати швидше та ефективніше, локалізуючи пожежу на ранніх стадіях.

**3. Вдосконалення BIM-моделювання для вогнезахисту:** Технології інформаційного моделювання будівель (BIM) вже зараз дозволяють інтегрувати параметри вогнестійкості в цифрові моделі. У майбутньому, BIM-платформи будуть надавати ще більш детальний аналіз, симуляції пожежних сценаріїв та оптимізацію вогнезахисних рішень на ранніх стадіях проєктування. Це дозволить архітекторам та інженерам точно визначати, як різні комбінації SLT-панелей, клеєного бруса та захисних шарів впливатимуть на загальну вогнестійкість, мінімізуючи ризики та вартість переробок. Це також сприятиме створенню більш продуманих і безпечних домокомплектів.

**4. Розвиток нових гібридних матеріалів:** Дослідження в галузі композитних матеріалів, які поєднують деревину з негорючими наповнювачами або шарами, також обіцяють значний прорив. Наприклад, створення SLT-панелей із вбудованими шарами мінерального волокна або спеціального бетону може забезпечити виняткову вогнестійкість без значного збільшення товщини або ваги. Такі матеріали матимуть поліпшені механічні, теплоізоляційні та акустичні властивості, що робить їх ідеальними для високопродуктивних будівельних систем.

Ці інновації свідчать про те, що дерев’яне будівництво, включаючи складні гібридні системи, здатне не тільки відповідати найвищим стандартам безпеки, а й перевершувати їх, пропонуючи стійкі та технологічні рішення для майбутніх поколінь.