Коротко
- Приведённая толщина металла равна площади поперечного сечения профиля, делённой на обогреваемый периметр: t = S / P, результат в миллиметрах.
- Чем меньше это значение, тем быстрее профиль прогревается , тем толще нужен слой огнезащиты.
- Двутавр №20 по ГОСТ 8239-89 при нагреве с четырёх сторон даёт 3,39 мм, двутавр №40 даёт 5,17 мм.
- Огнезащитную эффективность красок по ГОСТ Р 53295-2009 испытывают на образце с приведённой толщиной 3,4 мм.
- Для R60 краска Ферум-Про на таком профиле требует сухой слой 1,3 мм и расход 2,08 кг/м² без учёта потерь.
Приведённая толщина металла (ПТМ) нужна каждому, кто проектирует или заказывает огнезащиту стальных конструкций. От неё зависят толщина огнезащитного покрытия, расход материала и в итоге смета. Разберём формулу, посчитаем популярные двутавры и трубы и покажем, как по ПТМ подобрать слой краски. В конце статьи есть чек-лист расчёта, по которому удобно проверить проект или коммерческое предложение подрядчика.
Что такое приведённая толщина металла
Приведённая толщина металла показывает, сколько стали приходится на каждый миллиметр нагреваемой поверхности профиля. Массивное сечение с небольшим периметром прогревается медленно, тонкостенное с большим периметром набирает температуру быстро. Поэтому две балки одинаковой высоты могут требовать разной огнезащиты.
Для стали критической считают температуру около 500 °C: выше неё металл теряет несущую способность. Время, за которое защищённый образец доходит до этой температуры, и определяет группу огнезащитной эффективности покрытия. У незащищённого тонкостенного профиля счёт в пожаре идёт на минуты, отсюда и требования к огнезащите металлоконструкций в зданиях с нормируемым пределом огнестойкости.
ГОСТ Р 53295-2009 «Средства огнезащиты для стальных конструкций». Огнезащитную эффективность определяют на стандартном образце: двутавре №20 с приведённой толщиной металла 3,4 мм. Результат выражают группой от 1-й (не менее 150 минут) до 7-й (не менее 15 минут).
Из этого следует практический вывод. Таблица толщин в сертификате огнезащитного состава всегда привязана к приведённой толщине, и без расчёта ПТМ для своих профилей подобрать слой корректно нельзя.
Формула расчёта приведённой толщины металла
Формула одна для всех профилей: t = S / P. Здесь S означает площадь поперечного сечения в мм², P означает обогреваемый периметр в мм. Значение S берут из сортамента (ГОСТ или технические условия завода), периметр считают по схеме нагрева конкретного элемента.
Схема нагрева зависит от того, как конструкция стоит в здании. Колонна или балка, вокруг которой свободное пространство, нагревается со всех четырёх сторон. Балка, на верхнюю полку которой опирается плита перекрытия, греется с трёх сторон, поверхность под плитой в расчёт не входит.
Периметр двутавра
Для двутавра с высотой h, шириной полки b и толщиной стенки s периметр при нагреве с четырёх сторон равен 2h + 4b − 2s. При нагреве с трёх сторон из суммы вычитают ширину верхней полки: 2h + 3b − 2s. Радиусы скругления в инженерных расчётах обычно не учитывают, на результат они влияют в пределах нескольких процентов.
Пример: двутавр №20
По ГОСТ 8239-89 у двутавра №20 высота 200 мм, ширина полки 100 мм, толщина стенки 5,2 мм, площадь сечения 26,8 см², то есть 2680 мм². Колонна из такого профиля нагревается со всех сторон, периметр составит 2 × 200 + 4 × 100 − 2 × 5,2 = 789,6 мм. Делим площадь на периметр и получаем 3,39 мм. Результат почти совпадает с испытательным образцом, поэтому данные сертификатов для 3,4 мм служат для колонн из «двадцатого» двутавра надёжным ориентиром.
Трубы и листовые элементы
Для круглой трубы с наружным диаметром D и стенкой t формула упрощается до t × (D − t) / D. У квадратной профильной трубы со стороной b результат близок к t × (b − t) / b. Лист, который нагревается с двух сторон, имеет приведённую толщину, равную половине фактической, а при одностороннем нагреве она равна толщине листа.
Швеллер и уголок
У швеллера и уголка часть граней обращена внутрь сечения, и их тоже включают в обогреваемый периметр. Считать вручную такие контуры дольше, а ошибиться проще, поэтому для них удобнее калькулятор или таблицы проектировщика. Логика остаётся прежней: площадь сечения из сортамента делят на длину нагреваемого контура.
Приведённая толщина двутавров и труб: таблица
Мы посчитали ПТМ для ходовых двутавров по ГОСТ 8239-89 и нескольких труб. Значения пригодны для предварительной оценки. В проекте огнезащиты расчёт ведут по сортаменту, который реально заложен в КМ, потому что двутавры по разным стандартам с одинаковым номером различаются по площади сечения.
| Профиль | Площадь сечения, см² | ПТМ, огонь с 4 сторон, мм | ПТМ, огонь с 3 сторон, мм |
|---|---|---|---|
| Двутавр №16 | 20,2 | 3,19 | 3,65 |
| Двутавр №20 | 26,8 | 3,39 | 3,89 |
| Двутавр №30 | 46,5 | 4,13 | 4,69 |
| Двутавр №40 | 72,6 | 5,17 | 5,82 |
| Труба круглая 108×4 | 13,1 | 3,85 | — |
| Труба круглая 159×5 | 24,2 | 4,84 | — |
| Труба профильная 80×80×3 | 9,2 | 2,89 | — |
| Труба профильная 100×100×4 | 15,4 | 3,84 | — |
Если профиля нет в таблице, быстрее всего воспользоваться калькулятором приведённой толщины металла на сайте ФЕРУМ. Он считает двутавры, швеллеры, уголки, трубы и лист и сразу подсказывает толщину покрытия.
Как ПТМ влияет на толщину огнезащитного покрытия и расход краски
Зависимость обратная: чем больше приведённая толщина, тем тоньше слой краски для того же предела огнестойкости. Массивный двутавр №40 сам долго сопротивляется нагреву, и покрытию остаётся меньше работы. Тонкостенная труба 80×80×3 с ПТМ меньше 3 мм прогреется быстрее испытательного образца и потребует более толстого покрытия.
Для каждой краски производитель публикует таблицу: приведённая толщина, требуемый предел, толщина сухого слоя, расход. Ниже данные для огнезащитной краски для металлоконструкций Ферум-Про при ПТМ 3,4 мм, то есть на профиле, близком к испытательному двутавру.
| Предел огнестойкости | Толщина сухого слоя, мм | Расход без учёта потерь, кг/м² |
|---|---|---|
| R15 | 0,4 | 0,64 |
| R30 | 0,6 | 0,96 |
| R45 | 0,9 | 1,44 |
| R60 | 1,3 | 2,08 |
| R90 | 4,05 | 6,48 |
Не берите толщину покрытия «с запасом на глаз». Для профилей с ПТМ больше 3,4 мм сертификат обычно позволяет уменьшить слой, а для тонкостенных элементов требует увеличить. Точное значение даёт таблица из сертификата на конкретную краску, её можно запросить вместе с расчётом.
Пример расчёта для балки перекрытия
Возьмём 100 погонных метров двутавра №30, на верхнюю полку которого опирается монолитная плита. Требуемый предел огнестойкости по проекту R60.
- Схема нагрева трёхсторонняя, периметр: 2 × 300 + 3 × 135 − 2 × 6,5 = 992 мм.
- Приведённая толщина: 4650 / 992 = 4,69 мм.
- Площадь окраски на погонный метр равна периметру в метрах: 0,992 м². На 100 метров получается 99,2 м².
- По таблице для 3,4 мм на R60 нужен слой 1,3 мм и 2,08 кг/м². Это оценка сверху: для ПТМ 4,69 мм сертификат даст меньший слой.
- Расход по оценке сверху: 99,2 × 2,08 ≈ 206 кг без учёта потерь при нанесении.
Точную толщину для 4,69 мм технолог возьмёт из сертификата, и закупка материала обычно оказывается меньше этой оценки. Стоимость работ «под ключ» в Москве и Московской области ФЕРУМ считает от площади, предела огнестойкости и условий нанесения.
Ферум-Про: однокомпонентная вспучивающаяся краска на водной основе для металлоконструкций.
Огнезащитная эффективность от 15 до 90 минут, эксплуатация от −50 до +50 °C, гарантия 25 лет, ведро 20 кг.
Характеристики и ценаПриведённая толщина в проекте огнезащиты и на приёмке
В проекте огнезащиты металлоконструкций ПТМ сводят в таблицу по маркам конструкций. Для каждой строки указывают профиль, схему нагрева, приведённую толщину, требуемый предел огнестойкости, выбранный состав и толщину сухого слоя. По этой таблице подрядчик закупает материал, а заказчик проверяет смету.
На приёмке толщину покрытия замеряют толщиномером и сверяют с проектной. Инспектор МЧС смотрит те же цифры: сертификат на состав, расчёт ПТМ, акт скрытых работ и фактическую толщину слоя. Если расчёта приведённой толщины в документах нет, обосновать выбранный слой нечем.
Отдельный случай составляют пределы R90 и выше. На испытательном профиле 3,4 мм тонкослойной краске Ферум-Про для R90 нужен слой 4,05 мм, и такой объём заметно увеличивает расход и сроки работ. Для массивных профилей с большой ПТМ слой меньше, а для тонких элементов на R90–R150 часто выгоднее конструктивная огнезащита. Сравнение вариантов технолог делает по той же таблице приведённых толщин.
Частые ошибки при расчёте приведённой толщины
Самая распространённая ошибка связана со схемой нагрева. Балку под плитой считают как свободно стоящую, периметр завышается, ПТМ занижается, и в смету попадает лишний материал.
Вторая ошибка возникает из-за сортамента. Двутавр «тридцатый» по ГОСТ 8239-89 и по ГОСТ Р 57837-2017 различаются по площади сечения, поэтому номер без указания стандарта даёт неточный результат.
Третья ошибка появляется, когда таблицу краски для 3,4 мм применяют ко всем профилям подряд. Для тонких труб и гнутых профилей покрытие оказывается тоньше требуемого, и на приёмке такая огнезащита не пройдёт. Подробнее о требованиях к конструкциям рассказываем в статье о том, когда нужна огнезащита металлоконструкций.
Четвёртая ошибка касается связей, распорок и прогонов. Их часто считают по таблице для основных колонн, хотя у лёгких уголков и труб приведённая толщина 2–3 мм. Если такие элементы входят в несущий каркас с нормируемым пределом огнестойкости, для них нужен отдельный расчёт и, как правило, более толстый слой.
Чек-лист: как проверить расчёт ПТМ в проекте
- Для каждого типа профиля указан стандарт сортамента и площадь сечения.
- Схема нагрева (три или четыре стороны) задана отдельно для колонн, балок, связей.
- Периметр посчитан по формуле для своей схемы, а результат округлён не в меньшую сторону для запаса.
- Толщина покрытия взята из сертификата на выбранную краску именно для полученной ПТМ.
- Площадь окраски посчитана через периметр и длину, а расход учитывает потери при нанесении.
- Для тонкостенных труб и гнутых профилей проверено, не выходит ли ПТМ за пределы таблицы сертификата.
Частые вопросы
Чем приведённая толщина отличается от толщины стенки?
Толщина стенки описывает только один элемент сечения. Приведённая толщина учитывает весь профиль: сколько в нём металла и какая часть поверхности нагревается в пожаре. У двутавра №20 стенка 5,2 мм, полки 8,4 мм, а ПТМ при четырёхстороннем нагреве составляет 3,39 мм.
Нужно ли считать ПТМ для каждого элемента?
Да, для каждого типоразмера и каждой схемы нагрева. Одинаковые профили с одной схемой объединяют в группу, расчёт для них общий. В проекте огнезащиты это оформляют таблицей по маркам конструкций.
Что делать, если ПТМ меньше 3,4 мм?
Смотреть таблицу сертификата для меньших значений. Чаще всего покрытие придётся сделать толще, а для очень тонких профилей может понадобиться конструктивная огнезащита плитами или штукатуркой. Технологи ФЕРУМ подберут решение по вашему проекту.
Как пересчитать тонны металла в квадратные метры окраски?
Точно это делают через периметр и длину каждого профиля. Для грубой оценки делят массу на погонную массу профиля, получают длину и умножают её на периметр в метрах. Средние коэффициенты «м² на тонну» без учёта профилей дают ошибку в десятки процентов.
Можно ли доверять онлайн-калькулятору?
Для предварительной оценки калькулятор подходит. В рабочем проекте значения сверяют с сортаментом из КМ и сертификатом выбранной краски, а итог подписывает проектировщик.
Итог
Приведённая толщина металла связывает геометрию профиля с толщиной огнезащиты. Посчитать её несложно, но ошибка в схеме нагрева или сортаменте переходит прямо в смету и в результат приёмки. Пришлите спецификацию металла, и инженеры ФЕРУМ рассчитают ПТМ, толщину покрытия и стоимость огнезащиты для вашего объекта.