Стальные забивные дюбеля для фасада: огнестойкость и несущая способность

Почему стальные забивные дюбеля с термоголовкой являются обязательным элементом пожаростойких фасадных систем?

Стальные забивные дюбеля с термоголовкой обеспечивают сохранение несущей способности крепления теплоизоляции в условиях пожара. Согласно СП 2.13130.2020, при пожаре пластиковые дюбели теряют несущую способность вследствие плавления (PA6 — при 220°C, PE-HD — при 130°C), что приводит к обрушению теплоизоляционного слоя и распространению огня по фасаду. Стальной сердечник с термоголовкой сохраняет работоспособность при температурах до 1000°C, а термоголовка из минерального материала предотвращает образование мостика холода в нормальных условиях эксплуатации.

Конструкция стального забивного дюбеля с термоголовкой

Стальной забивной дюбель для фасадных систем состоит из следующих элементов:

Стальной сердечник (гвоздь) — изготавливается из углеродистой стали с антикоррозионным цинковым покрытием (толщина слоя не менее 5 мкм) или из нержавеющей стали A2/A4. Диаметр сердечника — 5–6 мм, длина подбирается по толщине утеплителя и глубине анкеровки. Сердечник имеет насечки или кольцевые канавки для фиксации в гильзе.
Пластиковая распорная гильза — из полиамида PA6 или полиэтилена PE-HD. Обеспечивает распор в основании. При пожаре гильза плавится, но стальной сердечник остаётся в основании.
Термоголовка — элемент из минерального материала (базальтовое волокно, пеностекло, минеральная вата высокой плотности) или термостойкого пластика, устанавливаемый на шляпку стального сердечника. Термоголовка выполняет две функции: теплоизоляционную (предотвращает мостик холода) и противопожарную (защищает сердечник от прямого теплового потока в начальной стадии пожара).
Прижимная тарелка — диаметром 60 мм, интегрированная с гильзой или отдельная.

Огнестойкость: требования СП 2.13130

Нормативные требования к пожарной безопасности фасадов

СП 2.13130.2020 устанавливает требования к обеспечению огнестойкости и пожарной опасности фасадных систем. Ключевые положения:

Для зданий высотой более 28 м (класс функциональной пожарной опасности Ф1.2 — жилые здания) фасадная система должна иметь класс пожарной опасности К0.
Крепёжные элементы не должны способствовать распространению огня по фасаду.
При пожаре теплоизоляционный слой не должен обрушаться фрагментами, способствующими распространению огня на нижележащие этажи.

Пластиковые дюбели без стального сердечника не обеспечивают выполнение данных требований, так как при достижении температуры плавления полимера происходит потеря фиксации утеплителя.

Поведение стального дюбеля при пожаре

При стандартном температурном режиме пожара (ГОСТ 30247.0-94) температура на поверхности фасада достигает:

Через 5 минут — 556°C.
Через 10 минут — 659°C.
Через 15 минут — 718°C.
Через 30 минут — 821°C.

Пластиковая гильза дюбеля плавится при 130–220°C (в зависимости от материала) в течение первых 2–5 минут пожара. Однако стальной сердечник, заглублённый в основание на 30–90 мм, остаётся в теле стены и продолжает удерживать тарелку дюбеля, предотвращая обрушение утеплителя. Термоголовка защищает шляпку сердечника от прямого воздействия пламени, замедляя его прогрев.

Огневые испытания по ГОСТ 31251

Согласно ГОСТ 31251-2008, фасадные системы с наружным штукатурным слоем испытываются на пожарную опасность. Системы со стальными забивными дюбелями и термоголовкой демонстрируют класс пожарной опасности К0 при условии применения негорючего утеплителя (минеральная вата). Системы с пластиковыми дюбелями без стального сердечника, как правило, не достигают класса К0.

Стальные забивные дюбеля для фасада: огнестойкость и несущая способность

Сравнение несущей способности стальных и пластиковых дюбелей

Характеристика	Стальной дюбель с термоголовкой	Пластиковый дюбель (PA6)	Пластиковый дюбель (PE-HD)
Несущая способность в бетоне B25, кН	0,90–1,50	0,60–0,90	0,40–0,60
Несущая способность в кирпиче M150, кН	0,60–1,00	0,40–0,60	0,25–0,40
Несущая способность в пустотелом кирпиче, кН	0,35–0,50	0,25–0,35	0,20–0,30
Несущая способность в газобетоне D500, кН	0,25–0,40	0,15–0,25	0,10–0,20
Сохранение несущей способности при +80°C	100%	60–70%	30–40%
Сохранение несущей способности при пожаре	Да (стальной сердечник)	Нет (плавление)	Нет (плавление)
Коэффициент точечной теплопередачи χ, Вт/К	0,001–0,002 (с термоголовкой)	0,001–0,002	0,002–0,003
Коррозионная стойкость	Высокая (цинк/нерж.)	Высокая (полимер)	Высокая (полимер)
Относительная стоимость	1,5–2,0	1,0	0,7–0,8

Расчёт несущей способности стального дюбеля

Расчётное сопротивление стального забивного дюбеля на вырыв N_Rd определяется по формуле:

N_Rd = min(N_Rd,p; N_Rd,c; N_Rd,s)

где:

N_Rd,p — сопротивление вырыву из основания (определяется испытаниями по ГОСТ 33740-2016, приложение Д).
N_Rd,c — сопротивление разрушению краевого конуса бетона (для бетонных оснований).
N_Rd,s — сопротивление разрыву стального сердечника. Для стали с пределом текучести 400 МПа и диаметром 5 мм: N_Rd,s = (π × d² / 4) × f_yk / γ_Ms = (3,14 × 25 / 4) × 400 / 1,5 = 5,23 кН.

Коэффициент надёжности по материалу γ_m для стальных дюбелей принимается равным 1,5 (против 2,0 для пластиковых), что отражает меньший разброс характеристик металла.

Области обязательного применения стальных дюбелей

Согласно действующим нормативам и альбомам технических решений, стальные забивные дюбеля с термоголовкой обязательны к применению в следующих случаях:

Здания высотой более 28 м (повышенной этажности) — требование СП 2.13130.2020.
Здания класса функциональной пожарной опасности Ф1.1 (детские дошкольные учреждения, дома престарелых).
Здания класса Ф4.1 (школы, учебные заведения).
Фасадные системы с горючим утеплителем (пенополистирол) на зданиях высотой более 12 м.
Объекты с повышенными требованиями к несущей способности крепления (ветровые районы V–VIII).

Заключение

Стальные забивные дюбеля с термоголовкой — не опция, а обязательный элемент фасадных систем для зданий повышенной этажности и объектов с высокими требованиями пожарной безопасности. Их применение обеспечивает сохранение несущей способности крепления теплоизоляции в условиях пожара, предотвращая каскадное обрушение фасада. При проектировании СФТК для зданий выше 28 м необходимо в обязательном порядке предусматривать стальные дюбеля с термоголовкой, подтверждённые протоколами огневых испытаний.

Нормативные документы

СП 2.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»
ГОСТ 33740-2016 «Системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными штукатурными слоями»
ГОСТ 31251-2008 «Стены наружные с внешней стороны. Метод испытаний на пожарную опасность»
ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования»
СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»
СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»
ГОСТ 28457-90 «Дюбели распорные. Общие технические условия»