Прилагането на строителна огнезащита е неделима част от мерките за осигуряване издръжливост на конструкции и строежи за пожарно състояние. За момента националната нормативна уредба не регламентира методи за проектиране на строителна огнезащита. Въпросът е слабо осветлен в специализираната строителна литература и практически незастъпен в програмите на висшите строителни училища. В статията са разгледани видовете строителна огнезащита и методите за проектиране на външна огнезащита.

1. Коефициенти за масивност
Всяко материално тяло (и всеки строителен елемент) се характеризира чрез геометричния показател коефициент за масивност mR - отношение на площта A [m2] на околната повърхнина и обема V [m3] (mR=A/V [m-1]).
При проектиране за пожарно състояние се различават коефициенти за масивност на незащитени и на изцяло/частично топлоизолирани строителни елементи/конструкции. Огнеустойчивостта на строителен елемент спада с нарастване на коефициента за масивност поради увеличаване площта на нагряване.
За строителни елементи без огнезащита стойността на величината Аm е равна на площта на пряко нагряваната в пожарни условия повърхност - за неизолиран елемент с дължина L параметрите са Am=Pm.L и V=A.L при Рm - периметър на нагряване на условно напречно сечение (възможни случаи - нагряване тотално или частично при вграждане в негорими елементи). След съкращаване на L се получава т.нар. показател (коефициент) на напречно сечение SF=Pm/A [m-1].
Подчертаваме абсолютната научна безсмисленост на понятието "фактор на сечението", срещано в документации на фирми и в калпави технически преводи.
За строителни елементи с външна огнезащита коефициентът за масивност е равен на отношението на площта Ap на вътрешната (топлоотдаваща) повърхност на облицовката и обема V на елемента (mR=Ap/V). За изолиран с негорими плоскости елемент с дължина L [m] параметрите са Ap=Pp.L [m2] и V=A.L [m3] при Pp - вътрешен периметър на потенциално нагряваната част от изолацията [m]; А - площ на напречното сечение на елемента [m2], и след съкращаването на L се получава показателят на сечението SF=Pр/A [m-1]. За елемент обработен с изолационно покритие с пряко нанасяне Ap=Am/V и SF=Pm/A.
Отбелязваме, че проектант-конструктор с добра квалификация може да изчислява и без коефициента за масивност в явен вид.

2. Строителна огнезащита - видове, принцип на действие, реализиране
Според разположението спрямо контура на напречно сечение на строителен елемент огнезащитата се класифицира като външна и вътрешна.
Вътрешна огнезащита се проектира за затворени сечения (тръба/кутия) при стоманени конструкции и стоманени части от комбинирани стомано-стоманобетонни елементи. Вътрешната огнезащита реализира поглъщане на топлина от материален агент с нисък топлинен капацитет (охлаждане отвътре).
Външна огнезащита се проектира за тънкостенни стоманобетонни (опасност от взривно разрушаване), дървени, стоманени и комбинирани стомано-стоманобетонни конструкции. Външната огнезащита реализира физико-геометрична топлоизолационна преграда с ниска топлопроводност между елемент и нагряващата газова среда (забавяне на прогряването отвън навътре).
Прилага се и конструктивна огнезащита - изнасяне на носещи елементи извън черупката на сграда.

3. Методи за проектиране на външна строителна огнезащита
Проектирането на външна огнезащита включва:
а) определяне необходимата дебелина dp,req [cm] на слой/слоеве от материал/и с огнезащитна способност, осигуряваща нормативно изисквана минимална граница на огнеустойчивост tfi,req [min] на елемент/конструкция;
б) конструиране - разработване на детайли за: закрепване на огнезащита към конструкция и закрепване на слоевете; преходи при смяна на дебелина (евентуално и вид) на топлоизолацията; осигуряване на интегритет на съединения и пр.
Определянето на необходимата дебелина на външна огнезащита може да се извърши по:
а) изчислителни модели
б) таблици/номограми
в) аналогия.

3.1. Изчислителни модели
Прилагат се за проектно топлинно въздействие по:
- нормирани температурни криви (стандартна и на външно пожарно въздействие) и
- математически интегрално моделирани температурни режими на естествен вътрешен пожар в нехерметичен строителен обем (проектиране за конкретни фактически условия на експлоатация).
Изчислителните модели осигуряват точни решения, но изискват ползуване на достоверни зависимости за определяне топлофизическите параметри на изолационни продукти (материали/изделия) при нестационарна температура.
Огнезащитата се преоразмерява не по вина на проектанта, тъй като прецизно изчислeната стойност на dp,req се пригажда към производствената дебелина на съответно огнезащитно изделие (плоча, плоскост, зидариен елемент). Изчислителните модели осигуряват съществени предимства при проектиране на външна нееднородна огнезащита, а при многослойна изолация по елементи и при преградни стени с/без въздушни прослойки са незаменими. При добра квалификация на проектанта е възможно да се реализира понижаване стойността на стоманени конструкции с огнезащита до 30%.
Актуална практическа задача е определяне на границата на огнеустойчивост на многослойна защита или на строителна плоска преграда от няколко материала. Изчисляването на нестационарните температурни полета се базира на решаване диференциалното уравнение на топлопроводността. За плоски конструкции се изчислява едномерно температурно поле. Нестационарното едномерно температурно взаимодействие в системата "газ-конструкция" се разглежда при гранични топлотехнически условия (ГТУ) от III-ти род - за всеки момент от условното развитие на оразмерителен пожар са известни температурата на нагряващата среда ?g=f(t) и закона за топлообмен между пряко нагрявана повърхност и нагряващата среда. Температурните профили на многослойна плоска конструкция се определят по числения метод на крайните разлики.
Температурният анализ на многослойни прегради е полезен при определяне границата на разпространение на неконтролирано горене за случая на строителни прегради, проектирани от материали с клас D по реакция на огън и защитени с топлоизолация от клас А2. Такива конструкции не разпространяват горенето, ако температурата на контактната повърхност не превишава температурата на запалване на материал от клас D по реакция на огън.
При изчислително изследване на огнеустойчивостта на многослойни прегради (критерий - топлоизолационна способност) са валидни следните доказани положения:
а) границата на огнеустойчивост на многослойни нееднородни строителни прегради е минимум равна на сумата на границите на огнеустойчивост на отделните слоеве
б) границата на огнеустойчивост на строителна преграда с въздушна прослойка е с около 10 % по-висока от границата на огнеустойчивост на същата конструкция, но без въздушна прослойка
в) ефективността на въздушна прослойка нараства с отдалечаване от пряко нагрявана повърхност
г) дебелината на невентилируема въздушна прослойка не влияе върху границата на огнеустойчивост.
Изчислителните методи включват и прилагането на закона за подобие на огнезащита, валиден за стоманени елементи и стоманени части от комбинирани конструкции.
Отбелязваме, че стандартите БДС EN 1993-1-2 и БДС EN 1994-1-2 (проектиране на стоманени и стомано-стоманобетонни конструкции за въздействие от пожар) регламентират ползване само на изчислителни модели и не включват таблици/номограми с доказани решения.

3.2. Проектиране по таблици/номограми
Присъства в приложната документация на фирми - производители на строителни огнезащитни системи. Необходимата дебелина dp,req се отчита доста диференцирано като функция на коефициента за масивност на топлоизолиран елемент за условията на стандартния температурен режим. Всяка производствена дебелина на огнезащитен продукт покрива известен диапазон на коефициента за масивност. Огнезащитата се преоразмерява в по-висока степен в сравнение с определяната по изчислителни модели.
При проектиране на многослойна нееднородна огнезащита от 2 или повече материала чрез номограми/таблици може да се прилага методът на суперпозицията. Строителният елемент се разглежда като последователно защитен с всеки един от материалите (топлопредаване през еднослойна еднородна топлоизолационна преграда), без да се отчита съвкупния защитен ефект на изолиращия сандвич (топлопредаване през многослойна нееднородна преграда).

3.3. Проектиране по аналогия
Свежда се до прилагане на изключително обобщени доказани решения, валидни за топлинно въздействие по стандартния температурен режим и не изисква специфична квалификация. По принцип аналогията присъства в примитивно-предписателните норми (класически пример - Приложение 3 към чл. 6 от "Противопожарни строително-технически норми - редакция 1994 г."). Потребителят преценява към кой случай се класифицира конкретно проектно решение за нормални условия на експлоатация и прилага регламентирани материал/и и дебелина на огнезащита. Не се отчитат нива на натоварване и утилизация, както и коефициента за масивност. Прилагането на огнезащита по аналогия резултира в най-голямо преоразмеряване и техническа несигурност. Примитивната елементарност е причина аналогията и доказаните решения да бъдат единствените признавани от съгласуващи органи без строително образование, които обикновено отказват да парафират проекти с изчисления.
Към метода на аналогията спада и прилагането на системи огнезащитни тавани, тъй като производителите посочват само осигуряваната чрез тях граница на огнеустойчивост, без конкретизирана максимална стойност на коефициента за масивност на елементите от екранирана строителна конструкция.

4. Заключение
Преминаването към икономически ефективно строително проектиране за пожарно състояние е неизбежно. Това ще изисква отчитане на фактическите условия на експлоатация в строежи (прилагане на оразмерителни математически моделирани температурни режими на естествен вътрешен пожар в нехерметичен строителен обем) и ползване само на изчислителни модели или на силно диференцирани фирмени таблици/номограми.