Устройство для огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкциях здания

 

Изобретение относиться к строительству, в частности используется для повышения конструктивной пожарной защиты существующих зданий, в частности многоэтажных жилых и общественных зданий, выполненных из деревянных конструкций с воздушными прослойками перекрытий и/или вытяжными каналами стен, обладающих мощной естественной тягой. Техническим результатом изобретения является снижение пожарной опасности пустотных деревянных конструкций стен и перекрытий, использование местных материалов, снижение расходов, повышение надежности, простоты и степени защиты, повышение сопротивляемости здания термическому разрушению, снижение риска обрушения несущих конструкций. Результат достигается тем, что в устройстве для огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкциях здания, включающем защитную диафрагму из досок и/или шлаковой отсыпки, защитная диафрагма состоит из остова с прикрепленными к нему конструктивными элементами изоляционного вкладыша, который размещен внутри воздушной полости вытяжного канала стены, разделяя воздушную полость по высоте здания на герметические поэтажные блоки, и/или внутри воздушной прослойки перекрытия в месте сочленения стены и перекрытия, разделяя воздушную прослойку на замкнутые покомнатные объемы. Изоляционный вкладыш выполнен в виде элемента конструкции из несгораемого материала, выдерживающего без потери свойств огнепреграждения воздействия температуры до (980±50)^o С. Изоляционный вкладыш плотно прикреплен к элементам ограждения воздушной полости вытяжного канала стены и/или перекрытия в месте их сочленения. 54 з.п. ф-лы, 46 ил.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, далее зданий. В частности, оно может быть использовано в качестве конструктивной защиты зданий от разрушительных пожаров, а также в качестве огнепреградительных поясов, рассечек и разделок пустотных деревянных конструкций.

Устройство предназначено для заделки вытяжных каналов пустотных стен и внутренних воздушных прослоек перекрытия здания для предотвращения скрытого распространения огня и продуктов горения при пожаре по этажам, из одного помещения в другое в процессе строительства и при эксплуатации здания.

Необходимость устройства заделки вытяжных каналов в деревянных конструкциях возникает при реконструкции здания, при приведении фактической огнестойкости существующего здания в соответствие с требованиями современных строительных норм, а также для снижения высокой пожарной опасности здания, имеющего деревянные конструкции с сообщающимися воздушными прослойками стен и/или перекрытий между собой и окружающей средой, то есть сгораемые конструкции с расположенными внутри них вытяжными каналами, обладающими мощной естественной тягой нагретого воздуха и раскаленных продуктов горения в условиях линейного и особенно объемного распространения пожара.

Исследованием пожаров выявлено, что пустоты в деревянных конструкциях многоэтажных зданий представляют скрытые очаги горения. Они усложняют обнаружение места возникновения пожара, его локализацию и ликвидацию.

Основные меры по снижению интенсивности пожара в здании с деревянными конструкциями - исключение пустот, снижение тяги в каналах стен и создание огневых преград в них.

Пустотные стены особенно опасны при пожаре, когда конструктивно не перекрыт переход горения со стен в перекрытия и обратно. Поэтому в этих местах необходимо устройство защитных диафрагм.

Известно устройство огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкциях здания, через которые проходят различные коммуникации, включая воздуховоды и кабели. Это устройство содержит наружную оболочку в виде подушки из двух секций. Одна секция, обогреваемая при пожаре, заполнена вспучивающимся материалом, например вермикулитовым концентратом; другая секция заполнена негорючим материалом, обладающим высокой теплопроводностью, например вермикулитовой рудой; см. / С 2.037.022 RU Е 04 В1/94, С 04 В 14/23. Устройство для огнезащитной заделки проходов коммуникаций в различных конструкциях / Крашенинников О. Н. , Журбенко А. А., Ходнева С.В. и др. Опубл. 09.06.95 // Бюл. -1995. - 16/[1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в известном устройстве применена громоздкая многослойная конструкция со значительным расходом дорогостоящих материалов. К недостаткам известного устройства относится ненадежное крепление отдельных подушек между собой и со строительными конструкциями здания.

Следовательно, при установке гибких огнезащитных подушек в горизонтальной конструкции здания возможно выпадение отдельных подушек и, как следствие, всего устройства в целом. При нарушении целостности оболочки этого устройства возможно высыпание гранул заполнителя. При этом известное устройство может быть использовано только как местная преграда преимущественно для заделки проходов инженерных коммуникаций через конструкцию. Следовательно, такая преграда существенно не снижает пожарную опасность деревянных конструкций здания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является устройство огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкциях здания, включающее защитную диафрагму из досок и/или отсыпок, устанавливаемых в виде деревянной диафрагмы в месте сопряжений перегородки с перекрытием и/или шлаковой отсыпки в воздушной прослойке перекрытия; см. / Ройтман М. Я. Противопожарное нормирование в строительстве. - М.: Стройиздат, 1985. -590 с. (гл. 6, 1. Огнезащита деревянных конструкции. Конструктивные решения, с. 185-187, рис.6.3 и 6.4)/[2].

Это техническое решение принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в известном устройстве применена громоздкая шлаковая отсыпка и ненадежная деревянная диафрагма в части потери термической прочности, целостности (плотности) и теплоизолирующей способности. Применение шлаковой отсыпки в перекрытии увеличивает постоянную нагрузку на несущие конструкции каркаса здания. Конструкция отсыпки не рациональна по форме, не экономична по содержанию и не надежна по сути огневого преграждения. Усадка шлака в перекрытии приводит к пропуску огня и раскаленных продуктов горения над отсыпкой в межполье. Наличие вертикальных деревянных диафрагм увеличивает пожарную нагрузку и не обеспечивает перекрытия отверстий, вытяжных каналов в стенах, имеющих мощную естественную тягу, которая в 5 раз и более возрастает в условиях пожара. Следовательно, распространение огня в воздушных прослойках деревянных конструкций здания при пожаре происходит скрытно и беспредельно. Поэтому устройство отсыпок и диафрагм в перекрытии не повышает сопротивляемость пустотных стен термическому разрушению в условиях пожара, не повышает и конструктивную пожарную безопасность здания в целом.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении эксплуатационной надежности, конструктивной пожарной безопасности здания и экономичности устройства для огнезащитной заделки вытяжных каналов и воздушных пустот деревянных конструкций здания.

Технический результат - снижение пожарной опасности пустотных деревянных конструкций стен и перекрытий; использование местных недорогих негорючих теплоизоляционных материалов для устройства защитной диафрагмы; использование готовых мелких формованных изделий и блоков для изготовления элементов защитной диафрагмы; снижение расходов материалов на изготовление элементов защитной диафрагмы за счет их рационального конструирования; надежность и простота крепления изоляционного вкладыша защитной диафрагмы при установке его в вытяжные каналы стен на высоте здания; обеспечение качеств огнепреграждения защитной диафрагмой в части ее термической прочности, пламя-, искро-, и газонепроницаемости; снижение разрушительности пожара в здании за счет изменения динамики его развития; повышение сопротивляемости здания термическому разрушению при пожаре; снижение риска катастрофического обрушения несущих конструкций здания; снижение убытков от пожара в здании.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкциях здания, включающем защитную диафрагму из доски и/или шлаковой отсыпки, защитная диафрагма состоит из остова с прикрепленными к нему конструктивными элементами изоляционного вкладыша, который размещен внутри воздушной полости вытяжного канала стены, разделяя воздушную полость по высоте здания на герметические поэтажные блоки, и/или внутри воздушной прослойки перекрытия в месте сочленения стены и перекрытия, разделяя воздушную прослойку на замкнутые покомнатные объемы, изоляционный вкладыш выполнен в виде элемента конструкции из несгораемого материала, выдерживающего без потери свойств огнепреграждения воздействие температуры до (980 ± 50)^oС, при этом изоляционный вкладыш плотно прикреплен к элементам ограждения воздушной полости вытяжного канала стены и/или перекрытия в месте их сочленения.

Следующее отличие предложенного технического решения заключено в том, что защитная диафрагма выполнена набивной; в качестве набивки использованы: гибкие изоляционные материалы, например плиты минераловатные на фенольной связке не более 5% по массе к сухой плите; негорючие материалы для теплоизоляционных засыпок и набивок в виде пакетов или мешков из негорючей ткани, например стеклоткани; пакеты, наполненные легким сыпучим материалом, расположенные в пористом бетоне, прикрепленном к ограждающим элементам воздушной прослойки конструкции; засыпка из негорючих сыпучих материалов, например из керамзитового гравия, вспученного перлита, шлака, дробленого туфа, пемзы.

Следующие отличия предложенного технического решения заключены в том, что изоляционный вкладыш защитной диафрагмы установлен внутри вытяжного канала на уровне перекрытия или на любой высоте стены между перекрытиями смежных этажей здания.

Изоляционный вкладыш, перекрывающий вытяжной канал стены, оборудован креплениями с элементами ограждения воздушной прослойки в виде сращивания изоляционного вкладыша по длине с опорными для него элементами строительных конструкций; крепления жесткого изоляционного вкладыша анкерными болтами с шагом u = (1-2) м; глухими нагелями или винтами диаметром d ≥ 12 мм; отдельными арматурными стержнями d = (3-5) мм; стержнями арматурной проволоки d = (0,2-2) мм; клея холодного твердения, например эпоксидно-цементного клея ЭПЦ-1; комбинированного соединения - на клею холодного твердения с применением винтового или гвоздевого прижима; отогнутых стержней металлической сетки, изготовленной из проволоки диаметром d = (1,6-3) мм;
установленного по месту металлическим сплошным или просеченным листом толщиной с = (1-5) мм;
металлической ленты или полосы толщиной с = (1-5) мм, шириной (30-60) мм.

В случае необходимости устройства регулируемой вентиляции воздушной прослойки деревянных конструкций здания в изоляционном вкладыше защитной диафрагмы выполнена вентиляционная решетка - продух с сухим огнепреградителем.

Отличительными признаками предложенного технического решения является то, что защитная диафрагма выполнена в качестве:
диафрагмы - пояса, который представляет собой закрепленный внутри воздушной полости вытяжного канала изоляционный вкладыш в виде полосы или ленты;
диафрагмы - рассечки, которая представляет собой изоляционный вкладыш, рассекающий воздушную полость вытяжного канала и одновременно деревянные элементы ограждения этой полости;
диафрагмы - разделки, которая представляет собой изоляционный вкладыш, рассекающий воздушную полость вытяжного канала и деревянные элементы ограждения этой полости на заданную проектом ширину и/или высоту стены,
диафрагмы - вставки, которая представляет собой изоляционный вкладыш, рассекающий воздушную полость вытяжного канала в месте сочленения стены и перекрытия;
диафрагмы - гребня, который представляет собой огневую преграду в виде ряда пластин, прикрепленных плотно к ограждающим элементам воздушной прослойки конструкции, разделяющей ее пустоты на глухие отсеки, частично или полностью заполненные негорючим, сыпучим материалом - засыпкой;
диафрагмы - заглушки, которая представляет собой изоляционный вкладыш в виде полосы, окаймляющей воздушную полость или прослойку по контуру конструкции, части здания, его элемента;
диафрагмы - пластины, которая представляет собой огневую преграду в виде мембраны, возведенной по всему объему воздушной полости или прослойки конструкции, части здания, его элемента.

Минимальная толщина поперечного сечения изоляционного вкладыша защитной диафрагмы δ_min, см, определена, исходя из предельного состояния ограждающей конструкции по признаку потери теплоизолирующей способности, по формуле

где α_μ - осредненная температуропроводность изоляционного материала при 350^oС, см²/ч;
τ_min - минимальный предел огнестойкости защитной диафрагмы, равной (0,25-1,0)ч;
t_эк; t_c; t_о - соответственно температуры, град.: среда пожара эквивалентная, равная 1250^oС; критическая на необогреваемой поверхности защитной диафрагмы (140^oС); начальная до огневого воздействия, равная (20±5)^oС;
К - показатель влияния плотности материала изоляционного вкладыша на скорость прогрева его сечения, определенный по формуле
K = 0,45+0,05•ρ+0,01•ρ², (2)
где ρ - плотность изоляционного материала в сухом состоянии, г/см³.

Следующие отличия предложенного технического решения заключены в том, что диафрагма - рассечка, - разделка, - вставка, - заглушка состоит из ряда конструктивных элементов, например остова, изоляционного слоя, защитного покрытия, креплений.

Остов сборно-блочной защитной диафрагмы выполнен в виде
составного конструктивного элемента, состоящего из двух и более изоляционных материалов, например доски толщиной а = (3-5)см, обернутой полосой или листом из минеральной ваты;
стального кровельного листа с утеплителем из минераловатных плит толщиной, a≥10 cм, обладающим пределом огнестойкости не менее 0,25 ч;
доски толщиной а = (3-5)см с нанесенным по дранке раствором штукатурки или глины, отощенной песком, толщиной ≥2 см, а требуемую толщину слоя обыкновенной штукатурки b, см, нанесенную на деревянный остов защитной диафрагмы в зависимости от величины предела огнестойкости τ_мин, ч, определяют по формуле
b = 4•(τ_мин-0,25), см, (3)
коробчатой плиты на деревянном каркасе с обшивкой с двух сторон гипсокартонными листами, толщиной b₁ = 1,4 см каждый лист, со средним слоем из минеральной ваты толщиной а=(5-10) см, а фактический предел огнестойкости для коробчатого остова защитной диафрагмы определен по формуле

где τ_u - фактический предел огнестойкости, ч;
а - толщина среднего слоя минваты, см;
b - суммарная толщина гипсокартонных листов, см;
полосы из доски толщиной а = (3-5) см, обитой кровельной сталью по асбестовому картону толщиной b≥0,5 см;
полосы из столярной плиты толщиной, а ≥ 5 см, подвергнутой глубокой пропитке огнезащитным составом.

Следующие отличия предложенного технического решения заключены в том, что на обогреваемой и/или необогреваемой поверхности изоляционного вкладыша защитной диафрагмы выполнена отделка из негорючего материала в виде
покрытия из кровельной стали, сплошного или рассеченного металлического листа;
слоя штукатурки или мятой глины, отощенной песком, толщиной b = (2-3) см;
оклейки из негорючей ткани, например стекловолокна.

Следующие отличия предложенного технического решения заключаются в том, что форма пояса литого изоляционного вкладыша образована опалубкой в виде короба, состоящего из вертикальных элементов - обшивки полости стены и днища короба, закрепленного внутри вытяжного канала на заданной высоте стены здания.

При этом днище короба выполнено в виде неудаляемого или многократно используемого удаляемого элемента опалубки по достижению теплоизоляционным бетоном требуемой прочности, например 70% марочной.

Удаляемое днище короба выполнено из дощатого щита водостойкой древесины или стального листа с каркасом из уголков.

Удаляемое днище короба выполнено в виде передвижной опалубки.

Неудаляемое днище короба опалубки выполнено из стеклоткани, служащей отделкой поверхности изоляционного вкладыша и его армированием.

При этом остов защитной диафрагмы выполнен в виде
полосы литого или сборно-блочного конструктивного элемента;
из негорючих штучных изоляционных изделий и материалов, например из жесткой плиты минераловатной на крахмальной связке не более 3% по массе к сухой плите;
изделия из ячеистого бетона марки М≥10, например пенобетона, пеносиликата, газобетона, газосиликата.

мелких формованных изделий, например плит, скорлуп, сегментов;
конструктивного элемента, армированного отдельными стержнями, сеткой, стеклотканью;
фанерного изделия, обработанного антипиреном, швеллерного профиля с толщиной фанеры а = (8-18) мм;
фибролитной теплоизоляционной плиты марки M≥10 толщиной а = (3-10) см,
коробчатой плиты на деревянном каркасе из брусков сечением не менее 4 х 4 см с пришитым к нему асбоцементным изделием, например плоской облицовочной плитой или профильным листом толщиной а≥5 мм;
конструктивного элемента из легкого деревобетона на минеральном вяжущем - арболите марки М≥5 объемной массой ρ≤550 кг/м³;
конструктивного элемента из легкого бетона, дисперсно армированного волокнами из стекла, металла, полипропилена.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом работы заключена в следующем.

Использование предлагаемого устройства для огнезащитной заделки выполненных каналов в конструкциях здания обеспечивает снижение пожарной опасности пустотных деревянных конструкций стен и перекрытий, во-первых, за счет исключения или уменьшения мощной естественной тяги в каналах пустотных стен и в воздушных прослойках перекрытий здания до пожара, во-вторых, за счет исключения или ограничения пределов распространения огня внутри пустотных стен по замкнутым каналам в пределах этажа и/или межпольного отсека перекрытия, в-третьих, за счет увеличения длительности сопротивления деревянных конструкций здания огневому воздействию пожара.

Полезность изобретения заключена в том, что при изготовлении конструктивных элементов защитной диафрагмы используют местные недорогие негорючие теплоизоляционные материалы; для изоляционного вкладыша используют готовые мелкие формованные изделия и блоки, фибролит и деревобетон, мятую глину и маты из минваты; за счет рационального конструирования элементов защитной диафрагмы снижают расход материалов на их изготовление.

Полезность предложенного технического решения заключена в простоте изготовления и установки по месту защитной диафрагмы; в надежности крепления изоляционного вкладыша диафрагмы с ограждающими элементами воздушных прослоек деревянных конструкций; в создании огнепреграждающих качеств элементами диафрагмы в части
обеспечения защиты деревянных конструкций от проникновения пламени внутрь каналов пустотных стен в случае загорания в отдельном помещении здания, то есть пламенепроницаемости;
обеспечения защиты деревянных конструкций, смежных с очагом загорания, от проникновения высокой температуры внутрь вытяжных каналов в случае длительного воздействия горячих продуктов сгорания на обогреваемую поверхность диафрагмы, то есть огнестойкости;
обеспечения защиты деревянных конструкций, смежных с очагом загорания, от проникновения газов, нагретых до опасной температуры, например температуры самовоспламенения древесины, то есть газонепроницаемости;
обеспечения защиты деревянных конструкций, смежных с очагом загорания, от нагретых до опасной температуры минеральных или тлеющих органических частиц, то есть искронепроницаемости.

Полезность технического решения заключается в конструктивном исполнении защитных диафрагм, поэтажном разделении ими пустотных деревянных стен по высоте на отдельные замкнутые блоки, позволяет снижение разрушительности пожара в здании вследствие изменения динамики его развития за счет
снижения дисперсности пожарной нагрузки от деревянных конструкций здания вследствие заполнения их каналов и пустот; это позволяет уменьшить параметры развития пожара и распространение огня по конструкциям в 5 раз и более;
снижения пожарной нагрузки на 25-30% по этажам здания из-за замены части деревянных конструкций на элементы несгораемой диафрагмы - разделки, - рассечки, - пластины;
снижения площади пожара, скорости распространения огня, интенсивности газового обмена при горении, скорости выгорания древесины, интенсивности тепловыделения и плотности дыма в помещениях здания;
снижения массовой скорости выгорания древесины, интенсивности выделения тепла, теплонапряженности зоны горения и температуры пожара в здании, оборудованном защитными диафрагмами;
предупреждения скрытого линейного и особенно объемного развития пожара в помещении, в здании и между зданиями;
снижения интенсивности газового обмена в 50 раз и более при горении древесины внутри замкнутой воздушной прослойки конструкции стен по сравнению с горением древесины в вытяжных каналах той же ширины а=(10-30) см;
снижения в 2-3 раза коэффициента поверхности горения пустотной деревянной конструкции при разделении ее на замкнутые объемы по сравнению с конструкциями с вентилируемыми прослойками.

Предложенное изобретение позволяет
увеличить сопротивляемость здания воздействию пожара, например позволяет повысить фактическую огнестойкость здания с V до III-ей степени;
снизить риск катастрофического обрушения несущих конструкций здания в начальной стадии пожара;
повысить пожарную безопасность здания, понижая его класс конструктивной пожарной опасности;
снизить в 10 раз и более убытки от огня в здании, в котором несущие конструкции не обрушиваются от пожара заданной продолжительности.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как более близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к устраиваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию по новизне.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию изобретательского уровня.

На фиг. 1-2 приведены архитектурный вертикальный разрез 1-1 (фиг. 1) и горизонтальный разрез 2-2 (фиг. 2) многоэтажного здания с массивными каменными стенами и внутренними деревянными пустотными стенами и перекрытиями.

На фиг. 3-10 показаны вертикальные разрезы детали деревянной стены с установленной внутри вытяжного канала диафрагмой - поясом, изоляционный вкладыш которой выполнен в виде полосы прямоугольного (фиг.3), швелерообразного (фиг.4, 5, 8, 9), таврового (фиг. 6, 7) и коробчатого (фиг. 10) сечения.

На фиг. 11-14 - вертикальные разрезы детали деревянной стены с установленной диафрагмой - рассечкой, изоляционный вкладыш которой выполнен в виде прямоугольной ленты, установленной заподлицо с обшивкой с обеих сторон пустотной стены (фиг. 11); выступающей с обеих сторон стены (фиг. 12); рассекающей с одной стороны обшивку пустотной стены (фиг. 13, 14).

На фиг. 15 и 16 показан разрез стены с установленной диафрагмой - рассечкой, изоляционный вкладыш которой изготовлен из негорючего сыпучего материала с отделкой поверхностей кровельной сталью (фиг. 15) или без отделки поверхностей (фиг. 16) в случае выполнения вкладыша из жесткого теплоизоляционного материала, изделия.

На фиг. 17-21 показаны разрезы вытяжного канала стены с установленной диафрагмой - разделкой в вид Н-образного элемента (фиг. 17), угла (фиг. 18), швеллера (фиг. 19, 20) и углотавра (фиг. 21).

На фиг. 22-26 показаны разрезы вытяжного канала стены с установленной защитной диафрагмой, изоляционный вкладыш которой образован в виде: пакетов, наполненных легким сыпучем материалом, расположенным в пористом бетоне, с удаляемым днищем короба опалубки (фиг.22); из доски, обернутой матом из минеральной ваты (фиг. 23); из фанеры швеллерового типа, обработанной антипиреном (фиг. 24, 25); из бетонного элемента, армированного отдельными стержнями (фиг. 26).

На фиг. 27-30 показаны разрезы вытяжного канала стены с установленной защитной диафрагмой, изоляционный вкладыш которой изготовлен по месту в коробе опалубки с удаляемым днищем и закреплен к обшивке стены с помощью деревянного нагеля (фиг.27, 28), реек, прикрепленных к внутренней стороне обшивки стены (фиг. 29), анкерного болта (фиг. 30).

На фиг. 31-33 показаны разрезы вытяжного канала стены с установленной защитной диафрагмой, остов изоляционного вкладыша которой изготовлен: из доски обшитой кровельной сталью по асбестовому картону (фиг.31); из доски с начиненным по дранке слоем штукатурки или мятой глины (фиг. 32); в виде коробчатой плиты на деревянном каркасе, с двух сторон обшитой гипсокартонными плитами, средний слой из минеральной ваты (фиг. 33).

На фиг. 34-38 показаны разрезы вытяжного канала стены с установленной защитной диафрагмой, изготовленной в коробе опалубки с днищем из кровельной стали, металлического листа или арматурной сетки с неудаляемым днищем (фиг. 34, 36, 37); с удаляемым днищем (фиг. 35, 38).

На фиг. 39-41 показаны вертикальные разрезы узла сочленения пустотной стены и перекрытия с заполнением диафрагмой - вставкой: с жестким вкладышем (фиг. 39); с шаблонным изоляционным вкладышем (фиг. 40, 41).

На фиг. 42 показан вертикальный разрез детали деревянного перекрытия с частичным заполнением воздушной прослойки сыпучим материалом, в котором размещена гребенчатая диафрагма.

На фиг. 43-44 приведены разрезы деревянной стены с установленной внутрь вытяжного канала диафрагмы - заглушки: вертикальный разрез 1-1 (фиг. 43); горизонтальный разрез 2-2 (фиг. 44).

На фиг. 45-46 приведены разрезы деревянной стены с установленной внутрь вытяжного канала диафрагмы - пластины: вертикальный разрез 3-3 (фиг. 45); горизонтальный разрез 4-4 (фиг. 46).

Примечания: 1. На фиг. 3-38 знак (+) означает поверхность защитной диафрагмы, обогреваемую при пожаре; знак (-) -необогреваемую поверхность. 2. Швы между элементами защитной диафрагмы и деревянными конструкциями здания заделаны строительным раствором, штукатуркой или мятой глиной, отощенной песком.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.

Многоэтажное здание с массивными каменными стенами 1 и внутренним каркасом содержит несущие деревянные стены 2 с вытяжными каналами 3 и деревянные перекрытия 4 с воздушными прослойками 5. Этажи здания разделены пустотными перегородками 6 с вытяжными каналами 7 в них. Место сочленения внутренней стены или перегородки с междуэтажными перекрытиями имеет скрытую камеру - коллектор 8, которая объединяет полости вытяжного канала стены и воздушной прослойки перекрытия.

Заделка пустот во внутренних стенах 2, перегородках 6 и в перекрытии 4 здания осуществлена установкой внутрь полости вытяжного канала стены изоляционного вкладыша 9, а внутрь воздушной прослойки перекрытия - защитной диафрагмы 10 (см. фиг. 1, 2).

Диафрагмы - пояса 11 - представляют собой закрепленные внутри вытяжного канала 3 изоляционные вкладыши 9 в виде полосы соответственно прямоугольного (см. фиг. 3), швеллерообразного (см. фиг. 4, 5, 8, 9), таврового (см. фиг. 6, 7) и коробчатого сечения (см. фиг. 10).

Плотное зацепление изоляционного вкладыша 9 к обшивкам 12 пустотной стены выполнено с помощью анкерного болта 13, глухого стального или дубового нагеля 14, шурупа, винта, гвоздя 15, клеевинтового или гвоздевого прижима 16.

Диафрагма - рассечка 17 - представляет собой изоляционный вкладыш 9, рассекающий воздушную полость вытяжного канала 3 и одновременно деревянную обшивку 12. Диафрагма - рассечка может быть представлена в виде прямоугольной ленты, установленной заподлицо с обшивкой с обеих сторон пустотной стены (см. фиг. 11), выступающих с обеих сторон стены (см. фиг. 12); рассекающей с одной стороны обшивку стены (см. фиг. 13, 14). Закрепление неудаляемого днища 18 короба опалубки для изоляционной засыпки 19 произведено с помощью шурупов, винтов или гвоздей 15. На наружные поверхности внутренней деревянной стены 2 нанесена штукатурка 20.

Диафрагма - рассечка содержит отделку поверхностей изоляционного вкладыша 9 из сыпучего материала в виде плотного покрытия, например стеклоткани, кровельной стали 21 (см. фиг. 15).

Диафрагма - разделка 22 - представляет собой изоляционный вкладыш 9, рассекающий полость вытяжного канала 3 и деревянные элементы ограждения 12 этой полости на заданную проектом ширину и/или высоту стены. При этом диафрагма - разделка может быть изготовлена в виде Н-образного элемента (см. фиг. 17), угла (см. фиг. 18), швеллера (см. фиг. 19,20) и углотавра (см. фиг. 21).

Изоляционный вкладыш защитной диафрагмы из местных материалов может быть выполнен в виде
пакетов 23, наполненных сыпучим материалом 19, расположенным в пористом бетоне 24 с последующим удалением днища 25 короба опалубки (см. фиг. 22);
досок 26, обернутых матом из минеральной ваты 28 (см. фиг. 23);
фанеры 27 швеллерного типа, обработанной антипиренами (см. фиг. 24, 25);
легкобетонного элемента, армированного отдельными стержнями 29 (см. фиг. 26).

Изоляционный вкладыш может быть изготовлен по месту в коробе опалубки с удаляемым днищем 25 и закреплен к обшивке 12 стены с помощью деревянного или стального нагеля 14 (см. фиг. 27, 28), реек 30, прикрепленных к внутренней стороне обшивок стены (см. фиг. 29), анкерного болта 13 (см. фиг. 30).

Защитная диафрагма 11 с остовом изоляционного вкладыша 9 может быть изготовлена
из доски 26, обшитой кровельной сталью 21 по асбестовому картону 31 (см. фиг. 31);
из доски 26 с нанесенным по дранке 32 слоем штукатурки 20 или мятой глины 33, отощенной песком (см. фиг. 32);
в виде коробчатой плиты 34 на деревянном каркасе с обшивкой с двух сторон гипсокартонными листами 35 со средним слоем из минеральной ваты 28 (см. фиг. 33).

Защитную диафрагму 11 по месту изготовляют в коробе опалубки с днищем из кровельной стали 21, сплошного или рассеченного металлического листа 36, арматурной сетки 37: с неудаляемым днищем 18 (см. фиг. 34, 36, 37), с удаляемым днищем 26 (см. фиг. 35, 38).

Литой изоляционный вкладыш защитной диафрагмы 11 изготовляют в коробе опалубки, образованной обшивкой 12 и промежуточными деревянными стойками каркаса стены (см. фиг. 39).

Изоляционный вкладыш 9 может быть изготовлен из сборных элементов, например из бетонных блоков, мелких формованных изделий, жестких плит из минеральной ваты (см. фиг. 3-7).

Для снижения расхода стали набивной изоляционный вкладыш 39 размещен внутри вытяжного канала 3 стены на арматурном каркасе, образованном из гнутой сетки 38 (см. фиг. 40).

Диафрагма - вставка 37, рассекающая воздушную полость вытяжного канала 3 и воздушную прослойку 5 в местах сочленения стены 2 и перекрытия 4, может быть изготовлена с жестким вкладышем 9 (см. фиг. 11-13) или с набивным вкладышем 39 (см. фиг. 14, 15, 41).

Гребенчатая диафрагма состоит из ряда пластин, прикрепленных плотно к ограждающим элементам воздушной прослойки 5, которые разделяют пустоты конструкции на глухие отсеки, частично или полностью заполненные негорючим сыпучим материалом 19 (см. фиг. 42).

Диафрагма - заглушка 41 - представляет собой изоляционный вкладыш 9 в виде пояса, окаймляющего воздушную полость 3 или воздушную прослойку 5 по контуру конструкции, части здания, его элемента (см. фиг. 43, 44).

Диафрагма - пластина 42 - представляет собой мембрану, возведенную по всему объему воздушной полости 3 или воздушной прослойки 5 конструкции, части здания, его элемента (см. фиг. 45, 46).

Для улучшения свойств огнепреграждения швы между элементами диафрагмы и деревянными конструкциями здания заделаны строительным раствором, штукатуркой или мятой глиной.

При необходимости устройства регулируемой вентиляции воздушной полости деревянной конструкции в изоляционном вкладыше защитной диафрагмы устанавливают вентиляционную решетку-продух с сухим огнепреградителем.

Установку элементов защитной диафрагмы внутрь вытяжного канала стены производят в зависимости от ее вида следующим образом.

Литую и набивную защитные диафрагмы возводят непосредственно при строительстве или реконструкции здания; сборные элементы защитной диафрагмы изготовляют на заводах, полигонах и монтируют на объекте.

В комплекс строительных работ входят
освидетельствование конструкций зданий, местное вскрытие пола и/или обшивки пустотной стены, изготовление сборных конструктивных элементов защитной диафрагмы, например остова, изоляционного слоя, защитного покрытия, крепления, мелких формовочных изделий;
разметка мест установки изоляционных вкладышей, обработка поверхности ограждающих элементов воздушной полости конструкции в местах примыкания защитной диафрагмы, установка крепежных устройств для изоляционного вкладыша;
изготовление и установка опалубки или днища короба опалубки, изготовление арматуры, каркасов из арматурных сеток;
установка проволочных стяжек и/или временных крепежных болтов, соединяющих противоположные стенки короба опалубки для восприятия бокового давления засыпки или свежеуложенной бетонной смеси;
приготовление и укладка литой смеси, материала набивки, выдерживание твердеющего раствора или бетона, съем удаляемого днища короба опалубки после набора твердеющим раствором, например пенобетоном, необходимой прочности, обработка поверхностей изоляционного вкладыша или его отделка, последующее восстановление вскрытий мест пола и/или обшивки стены.

Применение предложенных конструктивных мер пожарной защиты позволяет возвести надежную и эффективную преграду против быстрого распространения огня внутри вытяжных каналов деревянных конструкции и частей здания.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
а) средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в строительной промышленности, а именно к устройству для огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкции здания;
б) для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств;
в) предложенное устройство применено при заделке вытяжных каналов в деревянных конструкциях административного 5-этажного здания при его реконструкции.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации
1. С 2.037.022 RU Е 04 В 1/94, С 04 В 14/23. Устройство для огнезащитной заделки проходов коммуникаций в различных конструкциях / Крашенинников О.Н., Журбенко А. А., Ходнева С.В. и др. Опубл. 09.06.95//Бюл. -1995. - 16.

2. Ройтман М. Я. Противопожарное нормирование в строительстве. - М.: Стройиздат, 1985. -590 с. (гл. 6, 1. Огнезащита деревянных конструкций. Конструктивные решения, с. 185-187, рис. 6.3 и 6.4).

Формула изобретения

1. Устройство для огнезащитной заделки вытяжных каналов в конструкциях здания, включающее защитную диафрагму из досок и/или шлаковой отсыпки, отличающееся тем, что защитная диафрагма состоит из остова с прикрепленными к нему конструктивными элементами изоляционного вкладыша, который размещен внутри воздушной полости вытяжного канала стены, разделяя воздушную полость по высоте здания на герметические поэтажные блоки, и /или внутри воздушной прослойки перекрытия в месте сочленения стены и перекрытия, разделяя воздушную прослойку на замкнутые по-комнатные объемы, изоляционный вкладыш выполнен в виде элемента конструкции из несгораемого материала, выдерживающего без потери свойств огнепреграждения воздействия температуры до (980±50)^oС, при этом изоляционный вкладыш плотно прикреплен к элементам ограждения воздушной полости вытяжного канала стены и/или перекрытия в месте их сочленения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена набивной.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что набивная защитная диафрагма выполнена из гибких изоляционных материалов, например плит минераловатных на фенольной связке не более 5% по массе к сухой плите.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что набивная защитная диафрагма выполнена из негорючего материала для теплоизоляционных засыпок и набивок в виде пакетов или мешков из негорючей ткани, например стеклоткани.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что изоляционный вкладыш защитной диафрагмы образован пакетами, наполненными легким сыпучим материалом, расположенным в пористом бетоне, который прикреплен к ограждающим элементам воздушной прослойки конструкции.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена засыпной из негорючих сыпучих материалов, например из керамзитового гравия, вспученного перлита, шлака, дробленого туфа, пемзы.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что изоляционный вкладыш защитной диафрагмы установлен внутри вытяжного канала на уровне перекрытия или на любой высоте стены между перекрытиями смежных этажей здания.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что изоляционный вкладыш защитной диафрагмы, перекрывающий вытяжной канал стены, оборудован креплением с элементами ограждения воздушной прослойки.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что крепление жесткого изоляционного вкладыша защитной диафрагмы произведено в виде сращивания по длине с опорными для него элементами строительных конструкций.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что крепление жесткого изоляционного вкладыша защитной диафрагмы с ограждающими элементами вытяжного канала произведено анкерными болтами с шагом u = (1-2) м.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что крепление жесткого изоляционного вкладыша защитной диафрагмы с ограждающими элементами вытяжного канала проведено нагелями или винтами диаметром d ≥12 мм.

12. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что крепление изоляционного вкладыша защитной диафрагмы с ограждающими элементами вытяжного канала осуществлено с помощью отдельных арматурных стержней d = (3-5) мм или стержней стальной проволоки d = (0,2-2) мм.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что закрепление легких формовочных изделий изоляционного вкладыша, установленных внутри вытяжного канала использован клей холодного твердения, например эпоксидно-цементный клей ЭПЦ-1.

14. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что крепление изоляционного вкладыша защитной диафрагмы с ограждающими элементами вытяжного канала осуществлено с помощью комбинированного соединения на клею холодного твердения с применением винтового или гвоздевого прижима.

15. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что крепление изоляционного вкладыша защитной диафрагмы с ограждающими элементами вытяжного канала осуществлено с помощью отогнутых стержней металлической сетки, изготовленной из проволоки d = (1,6-3) мм.

16. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что крепление изоляционного вкладыша защитной диафрагмы осуществлено, изготовленными по месту металлическим сплошным просеченным листом толщиной с = (1-5) мм.

17. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что крепление изоляционного вкладыша защитной диафрагмы осуществлено металлической лентой или полосой толщиной с = (1-5) мм, шириной 30-60 мм.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы - пояса, который представляет собой закрепленный внутри воздушной полости вытяжного канала изоляционный вкладыш в виде полосы или ленты.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что изоляционный вкладыш защитной диафрагмы имеет вентиляционный продух с огнепреградителем.

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы - рассечки, которая представляет собой изоляционный вкладыш, рассекающий воздушную полость вытяжного канала и одновременно деревянные элементы ограждения этой полости.

21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы - разделки, которая представляет собой изоляционный вкладыш, рассекающий воздушную полость вытяжного канала и деревянные элементы ограждения этой полости на заданную проектом ширину и/или высоту стены.

22. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы - вставки, которая представляет собой изоляционный вкладыш, рассекающий воздушную полость вытяжного канала в месте сочленения стены и перекрытия.

23. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы - гребня, которая представляет собой огневую преграду в виде ряда пластин, прикрепленных плотно к ограждающим элементам воздушной прослойки конструкции, разделяющей ее пустоты на глухие отсеки, частично или полностью заполненные негорючим, сыпучим материалом.

24. Устройство по любому из пп.1, 18-23, отличающееся тем, что минимальная толщина поперечного сечения изоляционного вкладыша защитной диафрагмы δ_min, см, определена исходя из предельного состояния ограждающей конструкции по признаку потери теплоизолирующей способности по формуле (1)

где α_μ - осредненная температуропроводность изоляционного материала при 350^oС, см²/ч;
τ_min - минимальный предел огнестойкости защитной диафрагмы, равный 0,25-1,0 ч;
t_эк; t_cr; t₀ - соответственно температуры, град.: среда пожара эквивалентная, равная 1250^oС; критическая на необогреваемой поверхности защитной диафрагмы (140^oС); начальная до огневого воздействия, равная (20±5)^oС;
К - показатель влияния плотности материала изоляционного вкладыша на скорость прогрева его сечения, определенный по формуле (2)
K = 0,45+0,05•ρ+0,01•ρ²,
где ρ - плотность изоляционного материала в сухом состоянии, г/см³.

25. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы-заглушки, которая представляет собой изоляционный вкладыш в виде полосы, окаймляющей воздушную полость или прослойку по контуру конструкции, части здания, его элемента.

26. Устройство по любому из пп.20-22, 25, отличающееся тем, что защитная диафрагма состоит из ряда конструктивных элементов, например остова, изоляционного слоя, защитного покрытия, креплений.

27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде составного конструктивного элемента, состоящего из двух и более изоляционных материалов.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде полосы, например доски толщиной а = (3-5) см, обернутой ватой из минеральной ваты.

29. Устройство по п.27, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы, обладающей пределом огнестойкости 0,25 ч, выполнен из стального кровельного листа с утеплителем из минераловатных плит толщиной а≥10 см.

30. Устройство по п.27, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен из доски толщиной а = (3-5) см с нанесенным по дранке раствором штукатурки или мятой глины толщиной b≥2 см.

31. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что требуемую толщину слоя обыкновенной штукатурки b, см, нанесенную на деревянный остов защитной диафрагмы, в зависимости от предела огнестойкости τ_мин, ч, определяют по формуле (3)
b = 4•(τ_мин-0,25), см.
32. Устройство по п.32, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде коробчатой плиты на деревянном каркасе с обшивкой гипсокартонными листами толщиной b₁= 1,4 см каждый лист, со средним слоем из минеральной ваты толщиной а = (5-10) см.

33. Устройство по п.32, отличающееся тем, что проектный предел огнестойкости τ_и, ч, защитной диафрагмы из гипсокартонных листов на деревянном каркасе со средним слоем из минеральной ваты определяют по формуле (4)

где а - толщина слоя минеральной ваты, см;
b - суммарная толщина гипсокартонных листов, см.

34. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде полосы из доски толщиной а = (3-5) см, обитой по асбестовому картону толщиной а₁≥5 мм кровельной сталью.

35. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде полосы из столярной плиты толщиной а≥5 см, подвергнутой глубокой пропитке огнезащитным составом.

36. Устройство по п. 26, отличающееся тем, что на обогреваемой и/или необогреваемой поверхности изоляционного вкладыша защитной диафрагмы выполнена отделка из негорючего материала.

37. Устройство по п.36, отличающееся тем, что отделка обогреваемой и/или необогреваемой поверхности изоляционного вкладыша из негорючего сыпучего материала выполнена в виде покрытия из кровельной стали, сплошного или рассеченного металлического листа.

38. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что отделка необогреваемой поверхности изоляционного вкладыша из гибкого изоляционного материала выполнена в виде слоя штукатурки или мятой глины толщиной b = (2-3) см.

39. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что отделка поверхностей изоляционного вкладыша из сыпучего негорючего материала выполнена в виде оклейки из негорючей ткани, например стекловолокна.

40. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная диафрагма выполнена в качестве диафрагмы - пластины, которая представляет собой огневую преграду в виде мембраны, возведенной по всему объему воздушной полости или прослойки конструкции, части здания, его элемента.

41. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде полосы литого конструктивного элемента.

42. Устройство по п.41, отличающееся тем, что форма пояса изоляционного вкладыша образована опалубкой в виде короба, состоящих из вертикальных элементов - обшивки полости стены и днища короба, закрепленного внутри вытяжного канала на заданной высоте стены здания.

43. Устройство по п.42, отличающееся тем, что днище короба выполнено в виде неудаляемого или многократно используемого удаляемого элемента опалубки по достижению теплоизоляционным бетоном требуемой прочности, например 70% марочной.

44. Устройство по п.43, отличающееся тем, что удаляемое днище короба выполнено из дощатого щита водостойкой древесины или стального листа с каркасом из уголков.

45. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что удаляемое днище короба выполнено в виде передвижной опалубки.

46. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде сборно-блочного конструктивного элемента.

47. Устройство по п.46, отличающееся тем, что остов сборно-блочной защитной диафрагмы выполнен из негорючих штучных изоляционных изделий и материалов, например из жестких плит минеральной ваты на крахмальной связке не более 3% по массе.

48. Устройство по п.46, отличающееся тем, что остов сборно-блочной защитной диафрагмы выполнен в виде изделия из ячеистого бетона марки М≥10, например пенобетона, пеносиликата, газобетона, газосиликата.

49. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде мелких формованных изделий, например плит, скорлуп, сегментов.

50. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде конструктивного элемента армированного отдельными стержнями, сеткой, стеклотканью.

51. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы образован из фанерного изделия швеллерного профиля толщиной а=(8-18) мм, обработанного антипиреном.

52. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы образован из теплоизоляционной фибролитной плиты марки М≥10 толщиной а=(3-10) см.

53. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде коробчатой плиты на деревянном каркасе из брусков сечением не менее 4Х4 см с пришитым к нему асбоцементным изделием, например, плоской облицовочной плитой или профильным листом толщиной а ≥ 5 мм.

54. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде конструктивного элемента из легкого деревобетона на минеральном вяжущем - арболите марки М ≥ 5 объемной массой ρ ≤ 550 кг/м³.

55. Устройство по п.26, отличающееся тем, что остов защитной диафрагмы выполнен в виде конструктивного элемента из легкого бетона, дисперсно армированного волокнами из стекла, металла, полипропилена.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46