Системы безопасности: вопросы качества

Еще совсем недавно заказчикам приходилось объяснять и доказывать необходимость установки систем безопасности на кровле. Сейчас их стали применять все чаще, многие отечественные компании освоили производство основных элементов систем. И, разумеется, наряду с проблемой выбора сразу встал вопрос о критериях качества. В условиях нормативного вакуума, в котором российский строительный рынок развивается вот уже второе десятилетие, отечественные специалисты работать уже, конечно, привыкли. Тем не менее, думаем, читателям журнала «Кровли» будет полезно знать критерии, по которым оценивается за рубежом продукция производителей, представленных на нашем рынке.

От редакции

Первый шаг сделан. Заказчика стало проще убедить в том, что установка системы безопасности для кровли представляет собой не блажь торговца, которому лишь бы прибыль получить, а элемент, действительно необходимый для эксплуатации здания. Теперь требуется сделать шаг следующий, необходимый для становления цивилизованного рынка, — установка критериев качества. Пока что потребителя волнует больше цена, чем вопросы безопасности.

Некоторые поставщики шведских систем безопасности, например компании Lindab и ЕТС, столкнулись с рядом проблем. Как выяснилось, отечественный потребитель в первую очередь обращает внимание на стоимость элементов, во вторую – на их эстетичность и лишь в последнюю – на безопасность их эксплуатации.

Игорь Ларионов, компания «Альянс»

Отечественные производители систем безопасности либо вовсе не проводят испытаний своей продукции (просто копируют европейские аналоги), либо проводят их по своему усмотрению, как сочтут нужным. Например, испытание на динамическую нагрузку: монтируется макет участка кровли, к элементу снегозадержания закрепляю спортивную гирю на веревочке и сбрасывают ее.

Из всех европейских стандартов шведский предъявляет самые жесткие требования к качеству. Финский и немецкий стандарты несколько мягче, и как показывает практика, проблем в процессе эксплуатации не возникает. Шведы, на мой взгляд, сильно перестраховываются.

FLENDER-FLUX (ГЕРМАНИЯ)

Компания по производству систем безопасности на кровле Flender-Flux насчитывает более 200 лет истории. Ассортимент производимой продукции Flender-Flux очень широк, но основными направления компании являются системы безопасности и снегозадержания.

Крюки безопасности

Немецкие системы безопасности на кровле разделяются на два класса: класс I – не предназначенные для крепления тросов безопасности, как например ограды или ступени; II класс – позволяющие применять тросы безопасности и снаряжение для работы на высоте, как например крюки, способные выдержать нагрузку в 10 кН, что равнозначно 1 т. Этот показатель четко прописан немецкими нормами DIN EN 517.

Согласно нормам, крюки подразделяются на два вида: тип А, предназначенный для удержания веса вдоль ската кровли по оси У (т.е. вдоль направления ската), и тип В, который должен выдержать нагрузку как по оси У, так и по оси Х. К первому типу относятся крюки 3F, 11S, 11SF, 15SF, а самыми распространенными моделями второго типа являются 3SF, 4SF и 22SF. В соответствии с требованиями правил безопасности изгиб крюка может деформироваться в направлении действующей силы не более чем на 5 мм при нагрузке в 1,5 кН, сам же крюк, включая крепление, может быть подвержен нагрузке в 10 кН.

При первом статическом испытании на изгиб крюка постепенно наращивалось давление до 1,5 кН, которое крюк должен выдержать в течение 5 мин, после чего последующую минуту давление увеличивалось в 1,7 раза (запас прочности). Окончательная сила давления должна составлять 2,6 кН. При такой нагрузке крюк может упереться в кровельное покрытие, но его функциональность при этом не нарушается. На втором испытании нагрузки в 10 кН подвергалась петля крюка (место зацепки тросов безопасности). Статическому испытанию подвергли крюк 3SF (класс В) как в направлении оси У, так и в направлении оси Х. На третьем динамическом испытании груз массой около 100 кг подвешивался за петлю крюка 2-метровым тросом. Груз располагался на высоте 50 см и удалении 30 см от места зацепки троса — так, чтобы свободное падение груза составляло 250 см. В результате крепление и крюк должны выдержать нагрузку в любом направлении падения грузика. По итогам испытаний было установлено, что крюк, хотя и с заметными деформациями, выдерживает груз и не разрушается полностью как при падении в направлении оси У, так и при падении груза по оси Х.

Ступени и трапы

Ступени представляют собой простую конструкцию из опор и самих ступенчатых решеток разного размера. Поверхность ступеней, как и всех проходных кровельных систем имеет сетчатую структуру с загнутыми вверх, иногда зазубренными, краями. Перфорация необходима для того, чтобы дождевая вода или растаявший снег не задерживались на проходной поверхности, а загнутые вверх края обеспечивают эффект противоскольжения.

Основной действующей нормой, описывающей требования к креплениям на кровле всех проходных систем, является европейский DIN 516, в соответствии с которым проводятся испытания в трех вариантах. Конструкция с платформой устанавливается на макетах кровли с максимальным и минимальным уклоном. В первом случае наращивается давление на край платформы, дальний от кровельного покрытия. Во втором давление приходится на край, ближний к макету кровли. Третье испытание проводится для проверки системы в качестве мостиков и площадок с давлением посередине платформы. Во всех трех случаях на испытываемые конструкции давление подается через стальной лист 100х100 мм.

Рассмотрим конкретный пример испытаний. В течение 1 мин постепенно наращивалось давление до 1,5 кН, после чего 5 мин конструкция должна была выдержать эту нагрузку. Прогиб проходной площади не должен превышать 1/100 шага опор (но не больше 15 мм), а прогиб опор — не более 9 мм. По прошествии 5 мин нагрузку увеличивали в течение 1 мин до 2,6 кН (1,5 кНх1,7). При таком давлении максимально допустимая деформация системы крепления опоры на кровельном «пироге» не должна составлять больше 5 мм, а сама конструкция не должна сломаться. Проведенные испытания показали, что опоры не превысили допустимую границу прогиба в 9 мм при нагрузке 150 кг – при уклоне ската крыши в 25° изгиб составил от 6,1 до 6,3 мм, при 55° – 7,9-8,3 мм, а при нагрузке 260 кг (2,6 кН) конструкция осталась целой.

Площадки и мостики в зависимости от минимальной ширины делятся на три типа: А (минимальная ширина — 250 мм), В (350 мм), С (430 мм). Минимальная длина для площадок всех типов определена все тем же DIN 516 и составляет 500 мм. Наличие загнутых вверх бортиков обеспечивает еще большую безопасность, как например, на подножках, чья площадь не может составлять менее 13 х 13 см и где загнуты все края кроме переднего.

Сами подножки, хотя и являются менее распространенным видом системы безопасности, тем не менее весьма удобны в эксплуатации. Для крепления модуля длинной 1,6 или 2,4 м из 2-6 подножек требуется не более двух дополнительных реек, устанавливаемых перпендикулярно основному модулю в нижней и верхней его точках. Тем самым, давление распространяется на четыре опоры, держащие эти рейки, и, согласно испытаниям, может выдерживать вес нескольких людей одновременно.

Ограда

Основная функция ограды — не позволить упасть с крыши сорвавшемуся человеку. Ограждение может быть установлено на кровле с мелкоформатным покрытием, однако более широкое распространение оно приобрело на фальцованных кровлях, на которых монтируется с помощью несложной системы креплений, не требующих дополнительных работ над кровельным материалом. Отличительной чертой немецкой ограды от российской является то, что она устанавливается не перпендикулярно горизонту, как это принято в России, а перпендикулярно покрытию кровли. Основанием для этого стала большая площадь перехвата при меньшей высоте самой ограды.

Для проходных систем на плоскую кровлю компания Flender-Flux использует специальную оцинкованную решетку шириной 500 мм и длинной 2 и 2,5 м. Устанавливается система на плоских кровлях с максимальным наклоном 5° и предназначена для страховки передвигающихся по крыше людей. Конструкция должна выдерживать вес облокотившегося или упавшего на крепление человека в соответствии с нормой DIN EN 13374 – класс безопасности А.

Снегозадержание

Снегозадержание – относительно новое понятие для российского потребителя – является неотъемлемой частью многих европейских крыш. Ведь давление снега на крышу и опасность его схода с неукрепленной кровли очень велика. К примеру, слой толщиной 1 м рыхлого снега при -8 °С соответствует нагрузке 60 кг/м2, а мокрого – 200 кг/м2. Во многих европейских странах техника безопасности требует от владельцев домов защиты проходных площадей и стоянок для автомобилей от возможного падения снежной лавины.

Снегозадерживающие системы подразделяются на несколько видов: снегозадерживающая решетка, снегозадерживающая труба, бревно и бугель. В случае с бревном и бугелем все достаточно просто – в первом случае на кровле с помощью специальных опор устанавливается бревно, а во втором — на всей поверхности кровли располагают бугели, которые представляют собой небольшие металлические пластины с загнутыми вверх носиками и вместе образуют на кровле что-то на подобии «терки», которая удерживает большой пласт снега на скате, из-за чего к карнизу снежная масса значительно уменьшается. Проведенные испытания на опоры под бревно серии № 75 показали, что одна опора может выдержать до 300 кг за счет усиленного плоского ребра от нижнего края (направленной вниз) до середины основания опоры. Такая конструкция с плоским ребром жесткости позволяет выдерживать высокие нагрузки многим моделям опор Flender-Flux.

В случае с решеткой и трубой все более индивидуально. Трубы диаметром 32 мм используются преимущественно на металлических фальцованных кровлях. С помощью крепежа и переходника можно варьировать количество труб от одного ряда до двух, тем самым увеличивая площадь перехвата снежной массы. Все давление снега распределяется на крепежи, которые ставятся на каждый фальц (или с заданным шагом для других видов кровли), поэтому очень важно, чтобы сами фальцованные листы могли выдержать нагрузку. Для установки двухтрубной системы снегозадержания на кровлю с мелкоформатным покрытием используются опоры № 70 (для сланца и гонтов) и № 71 (для черепицы). Проведенные внутренние испытания показали, что опоры этого вида способны выдержать нагрузки до 500 кг. Треугольная форма обеспечивает высокую жесткость при продольных и поперечных нагрузках.

Возможности снегозадерживающих решеток еще более велики – решетки различаются не только по размерам, но и по рисунку и методу производства – стандартные с продольными полосками, которые припаивают к двум уголкам, и ж-образные, орнамент которых вырезается лазером на стальной пластине и с помощью специальной машины ее края загибаются вдоль по краям для придания жесткости конструкции. Результаты проведенных испытаний представлены в табл. 1-3.

Аналогично решеткам испытываются и снегозадерживающие трубки. Основными же частями снегозадерживающей системы из решеток или трубок, в прямом смысле столпами, являются их опоры. Их разнообразие позволяет подобрать подходящий вариант для любого кровельного покрытия. Но так как в основном решетку ставят на кровле с мелкоформатным настилом, как, например, черепица, самой распространенной опорой является универсальная подвесная под № 76B.

Проведенные испытания показали, что при нагрузке в 300 кг деформация опоры составила не более 5 мм. При этом функциональность опоры не нарушается, но так как норм по снегозадержанию на данный момент не существует, компания Flender-Flux принимает деформацию в 5 мм за максимально возможную. Опора № 76В может выдержать такую нагрузку благодаря своему ребру жесткости, об одном из видов которого мы уже упоминали выше. Как показали испытания и как можно увидеть на фотографиях, деформация при большой нагрузке приходится на опорную часть, прилегающую к кровельному покрытию, которая в итоге и перегибается, повреждая кровельный настил. Когда же опору вместе с решеткой проверили в приближенных к настоящим условиях, где на решетку на двух опорах № 76B воздействовали с помощью груза площадью 40 см2, незначительная деформация опор наблюдалась только с отметки 539 кг. В отличие от № 76B опоры модели № 61 при идентичной проверки выдержали нагрузку в 127 кг – опора хотя и не имеет плоского ребра жесткости, однако она дополнительно усилена с помощью дуги со стороны карниза, которая принимает на себя значительную часть давления и не позволяет опоре выгнуться в направлении действующей силы. Здесь надо отметить, что не всегда получается установить опоры над стропилами, и поэтому за шаг для них принято считать расстояние от 50 до 70 см, в данных же испытаниях расстояние между опорами было 70 см. В среднем опоры, не рассчитанные на регионы с высоким уровнем осадков, как выше упомянутая модель, выдерживали при испытаниях нагрузку около 100 кг. В зависимости от климатических условий, строения кровли и личных предпочтений любой домовладелец волен в своем выборе системы снегозадержания, не волен он лишь в вопросе техники безопасности и обязательстве защитить людей и их имущество от возможных увечий и повреждений.

Долгое время поставщики систем снегозадержания и монтажники в Германии были вынуждены основываться на своем личном опыте в вопросах количества опор и их шага. С вступлением в силу DIN 1055-5 в 2005 г., упорядочивающего данные о давлении снега в различных регионах Германии, производителям и строителям была дана «подсказка» — с помощью определенной формулы было официально установлено, какое давление снега присуще различным регионам Германии. С помощью этих данных теперь можно рассчитать как количество требуемых опор, а соответственно их шаг, так и количество рядов снегозадержания. Расчет производится по следующей формуле:

 Получив значение давления снега на карнизе данной кровле и зная, сколько может выдержать рассматриваемая опора, можно рассчитать количество опор, требуемых на данном участке. Соответственно длина карнизного участка делится на число опор – тем самым узнается шаг опор. Если шаг опор составляет менее 400 мм – производители советуют использовать две линии снегозадержания. Подобная методика подходит и для московских крыш, надо только учитывать, что давление снега для нашего региона составляет 180 кг/м2, или 1,8 кН. Ниже рассмотрим расчет для шага опор на кровле в Москве с уклоном в 40°, длиной ската 8 м и карнизом в 10 м. Предполагаемая опора – № 76И, нагрузка — 300 кг:

Таким образом, мы рассчитали, что на данной кровле давление снега на метр составляет 740 кг, давление на 10-метровый карниз составит 740 кг/м•10 м = 7400 кг. Опор с возможной нагрузкой в 300 кг потребуется 7400/300=25 шт. Cоответственно шаг опор составит 40 см.

В табл. 4 приведены значения нагрузок некоторых опор: деформация при данных нагрузках не превысила 5 мм. Неправильно подобранные опоры снегозадержания, а также их шаг установки могут привеcти к тому, что с кровли вместе со снегом упадет и снегозадерживающая система.

Чтобы системы безопасности сохраняли свою надежность в течение долгих лет, очень важно использовать высококачественные материалы при их производстве и соблюдать определенные технологии. Так, компания Flender-Flux для производства использует высококачественную сталь или медь. Готовые изделия из стали подвергают горячему цинкованию и полной порошковой окраске. После этого им нестрашна никакая коррозия.

ORIMA (ФИНЛЯНДИЯ)

ORIMA является единственным финским производителем систем безопасности, продукция которого сертифицирована в Финляндии, Швеции, Норвегии и в России*.

Основная цель стандартов — установить функциональные параметры, требуемую коррозионную устойчивость, а также статическое и динамическое сопротивление. В настоящее время в странах Европейского Союза действует ряд стандартов, регламентирующих работу систем безопасности для кровли (EN 516, EN 517 и т.д.), которые в Финляндии вступили в силу в 2001 г.

В данных стандартах указаны габаритные нормы, а также статические и динамические требования к прочности продукции безопасности на крыше. К тому же в стандарты включены требования к облицовке или устойчивости к воздействию коррозии, а также характеристика и требования к производителям по качеству продукции и системе поддержания качества. Соответствие продукции нормам подтверждается сертификатами, которые выдаются государственными исследовательскими организациями.

Габаритные требования

Габаритными требованиями являются следующие: минимальная проходная ширина лестницы — 400 мм, минимальная проходная ширина кровельного мостика 350 мм, минимальная снегопропускаемость основания мостика — 50 %. Края кровельного мостика должны быть подняты минимум на 20 мм для предотвращения соскальзывания ноги с мостика. Имеются два основных типа кровельных лестниц: для пологих, с наклоном меньше 25°, крыш – «крыльцо» с регулируемыми ступеньками и для крутых, с наклоном больше 25°, крыш — кровельная лестница с трубчатыми ступеньками.

Cтатические испытания

Цель статических испытаний — убедиться в том, что изделия функционируют нормально в обычных для них условиях применения с учетом определенных коэффициентов запаса. Например, у лестниц прочность ступенек испытывают на нагрузку как 1,5 кН, так и 2,6 кН. Под нагрузкой 1,5 кН ступенька не должна прогибаться более чем на 5 мм, а также изделие не должно переломиться под нагрузкой 2,6 кН. В дополнение к этому испытывается вращательное сопротивление ступеньки и статическая прочность всей кровельной лестницы. Кровельный мостик и крыльцо испытываются на те же нагрузки в самом их слабом месте.

Динамические испытания

Динамическое испытание изделий безопасности на крыше проводится путем пробного свободного падения. Для этого используют специально установленные опытные крыши. Изделия крепятся в соответствии с действующими монтажными нормами. Испытание проводится отдельно для каждого типа кровли и для каждого типа крепления. Угол наклона опытной крыши примерно 70°. К самому слабому месту испытываемого изделия прилепляют трос длиной 2,0 м, на другой конец троса крепят груз массой 100 кг. Груз свободно падает 2,5 м, прежде чем трос натянется и нагрузка сместится на само изделие и крепление его к крыше. Таким путем созданная нагрузка равна примерно 1200 кг статической определенных коэффициентов запаса. нагрузки. Цель испытания — изобразить ситуацию, при которой человек с закрепленным спасательным тросом поскользнется на крыше и упадет с нее.

В данной ситуации изделие с его креплениями гнется, но не отрывается. Таким образом, в конкретном несчастном случае нагрузка, направленная на тело человека, меньше, чем если бы изделие и его крепления были бы негнущимися.

Соблюдение статических (табл. 5) и динамических норм требует оптимизации достаточной жесткости и, с другой стороны, достаточной гибкости всего комплекса изделия.

Устойчивость к воздействию коррозии

В отношении устойчивости к воздействию коррозии стандарты предусматривают горячее оцинкование минимальной толщиной 50 мкм или соответственную облицовку. Испытания облицовки, выполняемой Orima, проводятся регулярно как на заводе, так и в независимых исследовательских организациях. Более обстоятельное испытание проводится следующим образом: облицованные изделия отправляют на юг Швеции, в район с морским климатом, на полгода, после чего их испытывают на устойчивость покрытия, а также на распространение коррозии под краской.

Требования по устойчивости к коррозии одни и те же для всех изделий: горячая оцинковка — минимум 50 мкм или нанесение полимерного покрытия по определенной технологии. Толщины покрытия 50 мкм и более можно достичь погружением детали в цинковый расплав. Альтернативная технология предусматривает нанесение полимерного покрытия (в порошковом виде) на изделия, изготовленные из стали, на которую цинковый расплав нанесен уже в процессе проката. Тогда толщина слоя цинка составляет минимум 20 мкм, толщина полимерного покрытия — минимум 60-80 мкм. То, что этот вариант альтернативен горячей оцинковке в 50 мкм доказано рядом испытаний. Например, проводилось изучение изделия, установленного в приморской зоне на 6 месяцев. Проведенные после этого различные тесты на твердость покрытия, например, методом нанесения на поверхность металла царапин, показали, что покрытие успешно выдержало испытание.

К сожалению, на рынке до сих пор появляется продукция, которая не прошла требуемой предварительной обработки перед окраской, и даже такая продукция, где отсутствует вообще предварительная оцинковка. Следует помнить, что только сочетание предварительной оцинковки и качественной предварительной обработки перед окраской может гарантировать требуемое качество и долговечность поверхности. На сегодняшний день гарантия на покрытия кровельных материалов составляет 20–30 лет. Почему же нужно довольствоваться неудовлетворительным покрытием на элементах безопасности?

Статья подготовлена по материалам компаний: ЗАО Dr.Shiefer, Orima, ТД «Мастер Профиль», Lindab, ЕТС, «Альянс»