Атриум делает здание визуально легче и просторнее. Через несколько этажей проходит естественный свет, открываются внутренние галереи, переходы и общественные зоны. Но с точки зрения пожарной безопасности такое пространство гораздо сложнее обычного этажа с изолированными помещениями.
Причина очевидна: там, где архитектура стремится объединить объём, противопожарная защита должна ограничить распространение огня, горячих газов и теплового воздействия. Причём сделать это необходимо, не превращая прозрачную стену высотой в несколько этажей в тяжёлую непрозрачную преграду.
Именно поэтому противопожарное остекление атриумов нельзя выбирать только по формуле стекло нужного класса плюс металлический профиль. Большой пролёт работает как единая инженерная система. На результат влияют размеры секций, высота конструкции, схема крепления, температурные деформации профилей, масса стекла, состояние примыканий, направление возможного огневого воздействия и требования проекта к конкретной противопожарной преграде.
Почему атриум требует отдельного подхода к пожарной безопасности
Атриум представляет собой многосветное пространство, связанное сразу с несколькими уровнями здания. В зависимости от архитектуры к нему могут выходить коридоры, торговые помещения, офисы, холлы, рестораны, зоны ожидания и открытые галереи.
В обычном здании перекрытие разделяет этажи и само становится частью системы ограничения распространения пожара. В атриуме такого непрерывного разделения нет. Если не предусмотреть соответствующие инженерные решения, дым и горячие продукты горения могут распространяться по вертикальному объёму значительно свободнее.
Поэтому противопожарное остекление здесь рассматривают не отдельно, а вместе с другими элементами системы безопасности: противопожарными стенами и перегородками, перекрытиями, противопожарными дверями, автоматическим пожаротушением, пожарной сигнализацией, противодымной вентиляцией и организацией путей эвакуации.
Российское законодательство классифицирует противопожарные преграды в том числе по их огнестойкости, а заполнения проёмов должны соответствовать требованиям, установленным для конкретного типа преграды.
Отсюда первый принцип проектирования: сначала определяется функция светопрозрачной конструкции в общей противопожарной схеме здания, а уже затем подбирается система остекления.
Что означает огнестойкость противопожарного остекления
В проектной документации можно встретить обозначения E, EI, EIW и соответствующие значения времени в минутах.
За короткой комбинацией букв скрываются разные предельные состояния конструкции.
- E характеризует потерю целостности. Конструкция должна препятствовать прохождению пламени и горячих газов через образовавшиеся отверстия и трещины.
- I связано с потерей теплоизолирующей способности. Необогреваемая сторона конструкции не должна нагреться выше установленных критериев.
- W учитывает ограничение теплового излучения.
Поэтому EIW 60 и E 60 нельзя считать равнозначными характеристиками, хотя обе конструкции могут сохранять определённые свойства в течение 60 минут.
Для светопрозрачных противопожарных конструкций это принципиально. Обычное стекло может оставаться в проёме некоторое время, однако оно практически не решает задачу ограничения теплового потока. Специализированная многослойная система работает иначе: при нагревании промежуточные огнезащитные слои изменяют свои свойства и формируют барьер, уменьшающий передачу тепла.
С июля 2024 года метод испытаний светопрозрачных ограждающих конструкций и заполнений проёмов регламентирует ГОСТ 30247.4-2022. Ранее для этих целей применялся ГОСТ Р 53308-2009, который был отменён с 1 июля 2024 года.
Это важная деталь для проектов 2026 года: при работе с испытательной и сертификационной документацией необходимо проверять не только указанную огнестойкость, но и нормативную базу, на основании которой подтверждены характеристики системы.
Как рассчитывается огнестойкость большого атриумного пролёта
Здесь часто возникает ошибочное представление. Кажется логичным взять размеры стены, её высоту и по определённой формуле получить EIW 30 или EIW 60.
На практике предел огнестойкости светопрозрачной конструкции так не определяется.
Огнестойкость подтверждается испытаниями конструкции как системы. Испытывают не отдельное стекло само по себе, а комбинацию элементов: светопрозрачное заполнение, профиль, крепления, уплотнения, соединения и узлы примыкания.
Именно поэтому вопрос расчёта большого пролёта правильнее разделить на две задачи.
Первая — определить требуемый предел огнестойкости конструкции исходя из противопожарной концепции здания и нормативных требований.
Вторая — выполнить конструктивный расчёт системы, которая должна сохранить работоспособность в проектных размерах.
Для больших атриумов второй этап нередко оказывается сложнее первого.
Что учитывают при инженерном расчёте
Проектировщик анализирует одновременно несколько параметров:
- общую высоту и ширину остеклённой стены;
- размеры отдельных светопрозрачных модулей;
- массу противопожарного стекла;
- собственный вес стоечно-ригельной системы;
- ветровые нагрузки, если конструкция связана с наружным контуром;
- эксплуатационные нагрузки;
- допустимые прогибы стоек и ригелей;
- температурное расширение металла;
- деформации перекрытий;
- способ передачи нагрузок на несущие конструкции здания;
- расположение горизонтальных и вертикальных стыков;
- характеристики крепёжных элементов;
- конструкцию примыканий к перекрытиям, стенам и колоннам.
И здесь появляется главное противоречие больших пролётов. Архитектору обычно хочется получить как можно меньше стоек и максимально крупные стеклянные поля. Но увеличение размера стекла резко увеличивает его массу и нагрузки на всю систему.
Противопожарное стекло может быть существенно тяжелее обычного архитектурного стеклопакета. Поэтому увеличение модуля даже на несколько десятков сантиметров иногда требует пересмотра профилей, соединений и схемы крепления.
Почему нельзя просто увеличить размеры сертифицированной конструкции
Предположим, испытанная противопожарная перегородка имеет определённые размеры секции. В проекте атриума требуется стеклянная стена значительно выше и шире.
Можно ли пропорционально увеличить все элементы?
Не всегда.
Огневое испытание подтверждает характеристики конкретной конструктивной системы в определённых условиях. Возможность изменения габаритов должна находиться в пределах допустимой области применения результатов испытаний и соответствующей технической документации.
Это особенно важно для противопожарных конструкций большого формата.
Увеличение высоты стойки меняет её гибкость. Увеличение площади стекла повышает массу заполнения. Более длинный ригель сильнее прогибается. Одновременно растёт влияние температурных деформаций.
В обычном остеклении небольшой прогиб иногда заканчивается ухудшением геометрии или разгерметизацией узла. При пожаре последствия значительно серьёзнее: изменение положения профиля может нарушить удержание стекла либо открыть зазор, через который распространяются горячие газы.
Поэтому проектирование больших противопожарных пролётов начинается не с попытки растянуть типовую систему до нужного размера, а с проверки её реальных конструктивных возможностей.
Большой пролёт лучше делить на модули
Прозрачная стена высотой несколько этажей визуально может восприниматься как единая поверхность, хотя конструктивно она состоит из большого количества самостоятельных элементов.
Такой подход позволяет контролировать нагрузки.
Вертикальные стойки воспринимают основную часть воздействия и передают его на точки крепления. Ригели разделяют стеклянное поле на отдельные участки и удерживают заполнение. Узлы соединения стоек и ригелей обеспечивают совместную работу каркаса.
Размер модульной сетки выбирают не только из архитектурных соображений. Он зависит от допустимых размеров стекла, характеристик профиля, высоты конструкции и условий эксплуатации.
Чем выше стена, тем внимательнее приходится относиться к прогибам.
Иногда визуально тонкий профиль, подходящий для перегородки высотой три метра, невозможно без изменений использовать в атриуме высотой семь или десять метров. Решением становится усиление стоек, изменение внутренних армирующих элементов, уменьшение шага несущих элементов либо формирование промежуточных точек закрепления.
Профиль в противопожарном остеклении не менее важен, чем стекло
Огнестойкое стекло часто воспринимают как главный защитный элемент. Это справедливо лишь отчасти.
Стекло действительно должно сохранять требуемые характеристики при интенсивном нагреве, однако оно работает внутри рамы. Если профиль деформируется раньше допустимого времени, вся конструкция может потерять целостность независимо от характеристик самого заполнения.
Поэтому противопожарная светопрозрачная перегородка представляет собой систему.
В зависимости от решения применяются стальные, алюминиевые и комбинированные профильные системы. Их внутреннее устройство может существенно отличаться от стандартных архитектурных профилей.
В конструкции могут использоваться термостойкие вставки, специальные прижимные элементы, армирование, огнезащитные заполнения внутренних камер и рассчитанные на температурное воздействие уплотнительные материалы.
Выбор профиля напрямую связан с габаритами пролёта.
Для небольшой внутренней перегородки задача относительно проста. Для стены атриума, проходящей через несколько уровней, приходится одновременно обеспечивать огнестойкость и достаточную пространственную жёсткость.
Температурное расширение становится частью расчёта
Металл при нагревании расширяется. На коротком участке изменение геометрии может быть небольшим. На высокой стойке атриума накопленная температурная деформация уже становится значимой.
Представим металлический элемент длиной несколько метров, жёстко закреплённый с обеих сторон. При повышении температуры он стремится удлиниться, но крепления препятствуют перемещению. В результате возникают дополнительные напряжения.
Поэтому узлы противопожарного остекления должны учитывать возможные перемещения конструкции.
Это не означает, что стойки просто оставляют свободными. Проектировщик определяет, какие точки фиксируют систему, где допускаются компенсационные перемещения и каким образом сохраняется герметичность противопожарного контура.
Для высоких светопрозрачных стен подобные детали часто определяют реальную работоспособность конструкции сильнее, чем номинальная толщина металлического профиля.
Примыкание к перекрытию — одно из наиболее ответственных мест
Можно установить сертифицированное стекло и правильно подобрать стойки, но получить слабое место по периметру конструкции.
Например, между верхней частью перегородки и железобетонным перекрытием остаётся монтажный зазор. В обычной перегородке его можно закрыть стандартным герметиком. Для противопожарной преграды этого недостаточно.
При пожаре герметичность должна сохраняться в течение установленного времени.
Поэтому периметр системы формируют как отдельный противопожарный узел. Его конфигурация зависит от основания, величины зазора, ожидаемых перемещений и проектируемой системы.
Особенно сложны примыкания:
- к металлическим колоннам;
- к профилированному настилу;
- к навесным фасадам;
- к деформационным швам;
- к наклонным покрытиям;
- к конструкциям, способным заметно прогибаться при нагревании.
Практически любой нестандартный узел требует проверки ещё до изготовления стекла. Исправлять подобные места непосредственно на строительной площадке значительно сложнее.
Высота атриума влияет не только на размер профиля
Высокая конструкция увеличивает вертикальные и горизонтальные нагрузки, но этим проблема не ограничивается.
Перекрытия здания также имеют собственные допустимые перемещения. Под эксплуатационной нагрузкой верхняя плита может немного прогибаться. Если жёстко зажать между двумя перекрытиями длинную светопрозрачную перегородку, часть этих деформаций будет передаваться на стекло.
Для обычной стены эффект иногда остаётся незаметным. Противопожарное многослойное стекло требует более контролируемой схемы опирания.
Поэтому в проекте рассчитывают не только прочность профиля, но и взаимодействие перегородки с основным каркасом здания.
Так появляется ещё один принцип: противопожарное остекление нельзя проектировать изолированно от конструктивной схемы здания.
Где в атриумах применяют противопожарное стекло
Единой схемы для всех объектов не существует.
В одном проекте требуется отделить атриум от коридоров. В другом прозрачная преграда проходит вдоль торговой галереи. В третьем она разделяет многосветный холл и соседний пожарный отсек.
Светопрозрачные системы позволяют сохранить визуальную связь между пространствами там, где обычная противопожарная стена серьёзно изменила бы архитектуру.
Наиболее характерные решения включают остеклённые противопожарные перегородки, внутренние витражи, участки светопрозрачных стен, противопожарные двери внутри прозрачной конструкции и комбинированные системы.
При этом расположенная внутри витража дверь требует отдельного внимания. Полотно, коробка, петли, запирающие устройства, примыкания к стойкам и сама перегородка должны образовывать согласованную конструкцию.
Нельзя автоматически считать, что дверь с одним подтверждённым пределом огнестойкости можно установить в любую противопожарную перегородку того же класса.
Как сочетаются стекло, стойки и противопожарные двери
Для атриумов характерны длинные прозрачные линии с несколькими проходами.
Инженерная задача усложняется: в каркасе появляются дверные проёмы, которые нарушают равномерность стоечно-ригельной схемы.
На стойки около двери действуют дополнительные нагрузки. Изменяется расположение ригелей. Возникают локальные участки повышенной жёсткости. Кроме того, дверь постоянно подвергается эксплуатационным воздействиям.
Если через неё ежедневно проходят сотни людей, система должна сохранять геометрию не только во время огневого воздействия, но и в течение всего срока эксплуатации.
Поэтому противопожарную дверь лучше рассматривать как часть витража уже на стадии проектирования, а не добавлять в готовую сетку профилей после утверждения архитектуры.
Инженерное решение №1: стоечно-ригельная противопожарная стена
Для протяжённых и высоких конструкций одним из логичных решений становится модульная стоечно-ригельная система.
Вертикальные элементы формируют основную несущую сетку. Между ними устанавливают горизонтальные ригели и противопожарные стеклянные заполнения.
Преимущество такого подхода — возможность распределить крупную поверхность на контролируемые участки.
Размер каждого модуля выбирают с учётом допустимых параметров стекла и профиля. При необходимости стойки усиливают либо дополнительно фиксируют к несущим элементам здания.
Внешне конструкция остаётся прозрачной и достаточно лёгкой. Но за этой лёгкостью скрывается расчёт каждого участка каркаса.
Инженерное решение №2: комбинированное противопожарное остекление
Не всегда рационально выполнять всю площадь стены прозрачной.
Если нижняя зона подвержена высокой механической нагрузке либо в отдельных местах проходят инженерные коммуникации, часть конструкции можно выполнить непрозрачной.
Комбинированная система может включать:
- противопожарное стекло;
- непрозрачные огнестойкие панели;
- металлические стойки и ригели;
- противопожарные двери;
- технические зоны для сопряжения с перекрытиями.
Так удаётся снизить стоимость и массу конструкции, сохранив светопрозрачность там, где она действительно влияет на архитектуру.
Инженерное решение №3: увеличение пролёта за счёт усиленного каркаса
В некоторых атриумах частая сетка стоек нежелательна.
Тогда возникает задача увеличить расстояние между несущими элементами.
Просто поставить более крупное стекло недостаточно. Одновременно приходится увеличивать жёсткость вертикального каркаса.
Для этого могут использоваться усиленные стальные элементы, специальные внутренние вкладыши либо индивидуально рассчитанная подконструкция.
Важно, чтобы усиление не изменяло противопожарную систему произвольно. Любая модификация должна учитывать подтверждённые характеристики конструкции и допустимые проектные решения.
Иногда разумнее сохранить несколько дополнительных стоек, чем получить сложный нестандартный узел только ради минимального изменения внешнего вида.
Что происходит с большим стеклом при пожаре
Пожар воздействует на конструкцию неравномерно.
Сначала нагревается поверхность стекла, обращённая к очагу. Затем температура распространяется в глубину многослойной структуры. Одновременно нагревается профиль.
В огнестойком многослойном стекле специальные промежуточные слои последовательно реагируют на повышение температуры, образуя непрозрачный теплоизолирующий барьер.
В результате визуально прозрачная конструкция постепенно меняет состояние.
Чем крупнее стеклянное заполнение, тем сложнее картина деформаций. Центральная и краевые зоны нагреваются неодинаково, а края дополнительно взаимодействуют с профилем.
Поэтому параметры опирания стекла, глубина его установки в профиль и используемые прокладки имеют большое значение.
Испытания огнестойкости светопрозрачных конструкций как раз направлены на оценку поведения системы при стандартном температурном воздействии, а не только характеристик отдельного стеклянного листа.
Нужен ли для каждого атриума индивидуальный расчёт
Для типового небольшого противопожарного витража часто достаточно решений, предусмотренных документацией соответствующей системы.
С атриумами ситуация иная.
Чем больше высота и ширина остекления, чем крупнее модули и сложнее примыкания, тем выше вероятность, что потребуется дополнительная инженерная проработка.
Особенно это актуально, если:
- высота конструкции превышает стандартные решения системы;
- используются крупноформатные стёкла;
- требуется минимальное количество вертикальных стоек;
- основание способно значительно деформироваться;
- конструкция имеет сложную геометрию;
- через витраж проходят двери или технические элементы;
- разные участки примыкают к различным типам строительных конструкций.
Именно здесь собственное конструкторское бюро производителя становится особенно важным. Производитель видит не только архитектурный чертёж, но и технологические ограничения конкретных стекол, профилей и способов сборки.
Как выбирать противопожарное остекление для атриума
Начинать лучше не с вопроса о толщине стекла.
Правильнее собрать исходные данные.
Нужно знать назначение здания, расположение конструкции, её роль в противопожарной схеме, необходимый предел огнестойкости, размеры проёмов, высотные отметки, структуру несущего каркаса и наличие дверей.
После этого можно обсуждать архитектурные параметры — размеры стеклянных полей, ширину видимой части профилей, цвет и конфигурацию модульной сетки.
Такой порядок позволяет избежать ситуации, когда архитектурное решение уже утверждено, но выполнить его сертифицированной противопожарной системой без серьёзных изменений невозможно.
Отдельно следует проверить документы, подтверждающие характеристики предлагаемой конструкции. Значение EIW или EI должно относиться к конкретной системе, а не только к используемому внутри неё стеклу.
Противопожарное остекление и противодымная защита работают вместе
Есть ещё один важный нюанс.
Стеклянная противопожарная перегородка не заменяет систему противодымной защиты атриума.
Остекление ограничивает распространение пожара через определённую границу. Дымоудаление решает другую задачу — контролирует распространение продуктов горения внутри большого объёма.
В многосветных пространствах эти системы необходимо рассматривать совместно.
Если дым свободно распространяется по высоте атриума, даже сохранившая целостность стеклянная преграда сама по себе не обеспечивает безопасные условия на всех путях эвакуации.
Именно поэтому пожарная безопасность большого атриума представляет собой комплекс решений, а не набор отдельных изделий.
Что важно учесть уже на архитектурной стадии
Чем раньше производитель противопожарных конструкций подключается к проекту, тем больше возможностей сохранить исходный архитектурный замысел.
На ранней стадии ещё можно изменить шаг стоек на несколько сантиметров, скорректировать положение двери, предусмотреть закладную деталь или изменить край перекрытия.
Когда отделка здания уже выполнена, такая корректировка обходится гораздо сложнее.
Архитектору и проектировщику полезно заранее согласовать четыре вещи: максимальные размеры стекла, возможный шаг каркаса, расположение опорных элементов и типовые узлы примыканий.
После этого противопожарная перегородка перестаёт быть элементом, который приходится вписывать в готовый интерьер. Она становится частью конструкции здания.
Большой прозрачный пролёт — это система, а не просто стекло
Главная особенность противопожарного остекления атриумов заключается в масштабе.
На небольшой конструкции некоторые технические ограничения почти незаметны. В пролёте длиной несколько десятков метров и высотой в несколько этажей они складываются: масса стекла, прогиб профилей, перемещения перекрытий, температурные деформации, монтажные допуски.
Именно поэтому предел огнестойкости нельзя рассматривать отдельно от геометрии.
Сначала необходимо определить требуемый класс конструкции, затем подобрать подтверждённую противопожарную систему, проверить допустимые размеры и выполнить инженерный расчёт каркаса и креплений. После этого разрабатываются узлы, дверные блоки и примыкания.
Компания ФОТОТЕХ занимается разработкой и производством пожаростойкого и безопасного остекления. На собственной производственной площадке работают конструкторское бюро и научный центр, а выпускаемые противопожарные конструкции проходят необходимую сертификацию. Для атриумов и других крупных светопрозрачных объектов особенно важно подключать специалистов ещё на проектной стадии: это позволяет согласовать размеры, огнестойкость, профильную систему и узлы до начала производства и избежать сложных изменений уже на строительной площадке.
Если проект включает высокий противопожарный витраж, крупные стеклянные модули или нестандартные примыкания, технические параметры конструкции лучше проверить до окончательного утверждения архитектурных чертежей.
