А.Произвести расчет огнестойкости
балки покрытия одноэтажного здания Б.Произвести
усиление элементво балки покртия, колоны,
ограждающей части объекта, поврежденных
при пожаре
Таблица 1. Исходные данные
Назначение здания |
Кузнечно-штамповочный цех
|
Пролет Ĺ,м
|
18,0 |
Шаг колонн а,м
|
6,0 |
Высота здания Н,м
|
9,6 |
Район строительства
|
Алматы |
Плотность утеплителя ρ кг/мм3
|
900 |
Толщина слоя утеплителя δ,
мм
|
170
|
Глубина заложения фундамента
Һ, м |
2,1 |
Условное расчетное давление
на основание RD, МПа |
0,21
|
Класс стали |
АІІ
|
Марка бетона |
М250
|
Класс бетона по прочности |
В40
|
ВВЕДЕНИЕ
Огнезащита строительных конструкций
(СК) играет важную роль в системе обеспечения
пожарной безопасности различных объектов.
Она предназначена для снижения пожарной
опасности объектов и обеспечения их требуемой
огнестойкости.
К числу объектов, для которых
проблема оптимальной огнезащиты имеет
особенно большое значение, относятся:
- СК с нормируемыми
пределами огнестойкости (колонны,
балки, ригели, плиты перекрытий, рамные
конструкции);
- огнестойкие воздухо- и
газоводы систем противодымной защиты
зданий и сооружений;
- кабельные коммуникации
различных типов (силовые, осветительные,
контрольные) и кабельные проходки
через огнестойкие строительные
конструкции;
- резервуары с нефтепродуктами
и сжиженными газами и другие
элементы нефтегазодобывающего
и нефтехимического комплекса.
В условиях пожара перечисленные
объекты подвергаются совместному действию
силовых нагрузок и высокотемпературного
нагрева. Температура воздействующей
на них газовой среды может изменяться
во времени как по режимам реального пожара,
так и по стандартным режимам. Продолжительность
огневого воздействия может достигать
2,5 ч и более. Характерные значения плотности
теплового потока, падающего на поверхность
объектов в условиях развитого пожара,
составляют около 50 кВт/м2. На практике
при оценке эффективности огнезащиты
и огнестойкости конструкций наиболее
часто используется так называемый стандартный
температурный режим.
Несмотря на то, что изменение
температуры среды, воздействующей на
конструкции при реальном пожаре, как
правило, существенно отличается от стандартной
температурно-временной зависимости,
этот режим был рекомендован международной
организацией по стандартизации (ИСО)
в качестве
общепринятого температурного
режима пожара.
Согласно СНиП 21-01-97* [1] одной
из основных характеристик пожарной безопасности
зданий и сооружений является степень
их огнестойкости.
Степень огнестойкости здания
определяется огнестойкостью его строительных
конструкций.
Показателем огнестойкости
СК является предел огнестойкости, который
определяется по времени (в минутах) наступления
одного или последовательно нескольких
нормируемых для данной конструкции признаков
предельных состояний: — потери несущей
способности (R); — потери целостности
(Е); — потери теплоизолирующей способности
(I).
В таблицах СНиП 21-01-97* приведены
значения требуемых пределов огнестойкости
различных строительных конструкций зданий.
Для противопожарных преград (стен, перегородок,
перекрытий) в зависимости от их типа устанавливаются
пределы огнестойкости от КЕІ 15 до КЕІ
1501.
В зависимости от степени огнестойкости
зданий для его несущих элементов устанавливаются
пределы огнестойкости от R 15 (IV степень)
до R 120 (I степень).
Для наружных стен здания устанавливаются
пределы огнестойкости от RE 15 (III степень)
до RE 30 (I степень); для перекрытий междуэтажных,
в том числе чердачных и над подвалами,
— от REI 15 до REI 60; для внутренних стен лестничных
клеток - от REI 45 до REI 120, а для маршей и площадок
лестниц - от R 30 до R 60.
Для некоторых уникальных зданий
и сооружений, опасных производств устанавливают
более жесткие показатели огнестойкости.
Например, для СК подземных сооружений
задают более высокие значения требуемых
пределов огнестойкости по сравнению
с наземными зданиями (180 мин и более).
Проведенный анализ фактических
пределов огнестойкости СК различных
типов показал, что наименьшую огнестойкость
имеют металлические конструкции.
Предел их огнестойкости зависит
в первую очередь от приведенной толщины
металла. Так например, стальные балки,
прогоны, ригели, колонны, стойки и др.
с приведенной толщиной металла 3, 5, 10,
15, 20, 30 мм имеют пределы огнестойкости
5, 9, 15, 18, 21, 27 мин соответственно.
СНиП 21-01-97* допускает применение
незащищенных стальных конструкций в
тех случаях, когда минимальный требуемый
предел огнестойкости конструкции указан
R 15 (RE 15, REI 15), за исключением случаев, когда
предел огнестойкости несущих элементов
здания по результатам испытаний составляет
менее R 8.
В этих случаях, а также во всех
остальных, когда требуемый предел огнестойкости
конструкций превышает R 15 (RE 15, REI 15), повышение
их огнестойкости до требуемого уровня
производится с помощью огнезащиты.
Это достигается применением
огнезащитных материалов или специальных
конструктивных элементов, для обеспечения
требуемых пределов огнестойкости строительных
конструкций, в зависимости от выбранного
огнезащитного материала, рассчитывается
своя толщина огнезащитного покрытия,
которая определяется на основании расчетов
для каждой конструкции в зависимости
от «приведенной толщины металла».
Показатель «приведенная
толщина металла» характеризует
конкретные стальные профили
по скорости нарастания температуры
при одинаковой плотности тепловой
энергии на поверхности профиля,
т.е. характеризует соотношение тепловой
энергии, поступающей через единицу
боковой поверхности профиля
и теплоемкость единицы длины
профиля.
Таким образом, чем меньше приведенная
толщина, тем быстрее нагревается балка
при одинаковой плотности тепловой энергии
на поверхности балки. Так как температура
металла зависит от количества поступившей
через поверхность энергии и от теплоемкости
единицы длины балки, то для более массивных
профилей (с большим значением приведенной
толщины) допустимо пропустить к балке
большую тепловую энергию, чем для менее
массивной. Граничной температурой для
стали принята температура 500 С.
Для достижения этой температуры
за одинаковое время на поверхности более
массивной балки температура должна быть
выше. При одинаковой температуре за пределами
теплоизолирующего слоя, образующегося
в результате нагревания огнезащитного
материала, можно допустить менее эффективную
теплозащиту для более массивных профилей
и, следовательно, меньший слой огнезащитного
материала.
Число производственных и бытовых
пожаров с начала года в Казахстане увеличилось
на 11,4% по сравнению с январем—сентябрем
2009 года до 13 тысяч, сообщила сотрудник
пресс-службы МЧС республики Любовь Шапошникова.
«Согласно проведенному анализу
пожарной обстановки за девять месяцев
2010 года на территории республики произошло
боле 13 тысяч производственных и бытовых
пожаров», — сказала Шапошникова на брифинге
в понедельник.
По ее словам, при пожарах погибли
330 человек, 478 — получили травмы и ожоги
различной степени, сотрудниками МЧС спасено
2026 человек.
«По сравнению с этим же периодом
прошлого года количество пожаров возросло
на 14,4%, материальные потери снизились
на 8,06%», — пояснила она.
Материальный ущерб составил
3,192 миллиарда тенге.
«Отмечается значительное увеличение
количества пожаров в жилом секторе: если
в 2009 году за девять месяцев произошло
7893, то в этом году эта цифра составляет
8873», — уточнила представитель МЧС.
Большинство пожаров, по данным
экспертов, происходит по причине так
называемого «человеческого фактора».
«Очень часто пожары возникают в результате
курения в нетрезвом виде: за текущий период
погиб 191 человек, а это 58% от общего числа
погибших», — констатировала Шапошникова.
Число пожаров, отметила представитель
ведомства, возрастает в зимнее время.
«Учитывая, что подавляющая часть населения
республики — более 60% — зимой пользуется
печным отоплением, многие граждане, не
выполняющие правила пожарной безопасности
при устройстве и эксплуатации печей,
подвергают реальной опасности свои жилища
и жизни своих близких.
Отопительный сезон на территории
республики еще не начался, но в некоторых
областях уже зарегистрированы случаи
подобных пожаров, есть погибшие», — добавила
она.
«За 9 месяцев 2011 года на территории
республики произошло более 9 тыс. производственных
и бытовых пожаров. В них пострадали 591
человек, из них 261 – погибли, 330 получили
травмы и ожоги»,– говорится в сообщении.
По данным ведомства, материальный ущерб
от бытовых и производственных пожаров
составил 1,9 миллиарда тенге
Диаграмма статистических данных
по пожарам на территории РК за 2009-2011 год.
Проанализировав аварии конструкций,
зданий можно выделить основные причины
аварий: дефекты и низкое низкое качество
монтажных работ, отступление от проектов
при возведении зданий и сооружений и
их элементов, нарушение элементарных
правил монтажа и условий обеспечения
жесткости и устойчивости конструкций
при проектировании и в процессе их возведения,
применение материалов и конструкций
недостаточной прочности, замена материалов
конструкций или их частей без санкции
проетных организаций, недостатки проектных
решении с дефектами производства, перегрузка
несущих в процессе эксплуатации, отступление
надежных средств и методов антикоррозийной
защиты.
1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ
- Характеристика кузнечно-штамповочного
цеха
Основной производственной
корпус представляет собой одноэтажное
здание с четырьмя пролетами:
1 пролёт - отделение общей
сборки: шаг колонн 6м, ширина пролёта 18
м, длина 72м, высота 14,4м, размеры колонн
- 400мм*700мм, привязка к оси 250мм.
2 пролёт - отделение буровых
машин и 3 пролёт – отделение
бурового инструмента находятся
смежно: шаг крайних колонн 6м, размеры
400*700мм: средних – 12м, размеры 400*800мм; ширина
пролётов 24 м, длина – 84м, высота – 12м;
привязка к осям – 0м.
4 пролёт - термическое
отделение: без мостового крана, шаг колонн
6м, ширина пролёта 18 м, длина 72м, высота
14,4м, размеры колонн - 400мм*800мм, привязка
к оси 250мм;
По группе производственных
процессов здание относиться к группе
Iв, Цех работает в 2 смены. При планировке
строительно-технологических секции стремятся
к группировке и объединению помещений
с одинаковым температурно-влажностным
режимами и размещению их в крупных помещениях
– производственных цехах. Особое внимание
уделяют внутренней отделке помещений,
подбирая материалы, стойкие к воздействию
химических и биологических веществ, влаги,
повышения и понижения температур и механическим
воздействиям.
Здание бытовых помещений имеет прямоугольную
форму. Высота этажа 3,3 м, шаг колон 6 м,
длина здания 30 м, ширина - 18 м. На первом
этаже находится гардеробно-душевой блок
для мужчин и женщин, уборные, комната
отдыха, разгрузочная; на втором - подсобные
помещения столовой, кухня, кабинеты служащих
и медицинский кабинет.
1.2 Нормативные и расчетные
характеристики балки покрытия
Нормативные и расчетные характеристики
бетонной смеси
Рассматриваемый объект – производственный
несущей способности производим по конструкции
– балка покрытия.
Железобетонные балки покрытия применяются в качестве несущего
основания под плиты покрытия или перекрытия при создании
кровли промышленных зданий с пролетами
6, 9, 12 и 18м с кровлями из рулонных материалов
по железобетонным плитам при шаге балок
6 м. Балки покрытия могут быть односкатными,
двускатными и с горизонтальными поясами.
Очертание верхнего пояса при
двускатном покрытии может быть трапециевидным
с постоянным уклоном, ломаным или криволинейным.
Балки с криволинейным верхним поясом
приближаются по очертанию к эпюре изгибающих
моментов и теоретически несколько выгоднее
по расходу материалов, однако усложненная
форма повышает стоимость их изготовления.
Опирание стропильных балок на колонны осуществляется
в соответствии с типовыми узлами ТДМ.
Стропильные и подстропильные балки покрытия изготавливаются из тяжелого
или конструкционного легкого бетона. Балки
покрытия рассчитываются на условные
эквивалентные равномерно распределенные
нагрузки от 350 - 1450 кг/м2. У нас имеются
балки покрытия односкатные, балки двускатные,
балки подстропильные всех типоразмеров.