Строительные материалы

Температура внутри балки сечением 28х116 см через 45 минут испытаний в огневой камере по стандартному режиму, измеренная посредством термопар, оказалась равной 40°С . При этом температура в камере составляла 900°С , под слоем угля 273°С , а на глубине 60 мм – 78°С .

Институтом по исследованию строительных материалов в Штутгартском университете в результате испытания клееных деревянных балок сечением 16х40 см в условиях пожара получены следующие данные:

- балки после испытания в режиме, соответствующем режиму для вынесения оценки "полуогнестойкий" (повышение температуры до 880°С происходило в течение 30 мин.) обладали 2,4 - кратным запасом прочности при 3х-кратном исходном;

- опытная балка, подвергнутая  воздействию огня при температуре 1000°С в течение 30 мин. оказалась способной воспринимать после испытаний около 60% своей расчетной нагрузки.

Учитывая опыт применения деревянных конструкций в нашей стране и за рубежом, отечественные противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений (СНиП II-2-80) разрешают применение деревянных конструкций в несущих и ограждающих элементах зданий с третьей степенью огнестойкости. При этом, пределы огнестойкости принимаются для балок, ферм, арок и рам 0,75 часа, а для колонн - 2часа.

Таким образом, несмотря на то, что древесина является возгораемым материалом, массивные конструкции из нее (площадью сечения не менее 350-400 см2) даже без специальной обработки обладают достаточно высокой огнестойкостью, превышающей, например, огнестойкость незащищенных металлических конструкций.

1.4 ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ  МАТЕРИАЛОВ.

Пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций, помещений, зданий, элементов и частей зданий основывается на их разделении по свойствам, способствующим возникновению опасных факторов пожара и его развитию, — пожарной опасности, и по свойствам сопротивляемости воздействию пожара и распространению его опасных факторов — огнестойкости.

Строительные материалы

Строительные материалы характеризуются только пожарной опасностью.

Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью.

Горючесть строительных материалов.

Строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы:

• Г1 (слабогорючие);
• Г2 (умеренногорючие);
• Г3 (нормальногорючие);
• Г4 (сильногорючие).

Горючесть и группы строительных материалов по горючести устанавливают по ГОСТ 30244.

Воспламеняемость строительных материалов.

Горючие строительные материалы по воспламеняемости подразделяются на три группы:

• В1 (трудновоспламеняемые);
• В2 (умеренновоспламеняемые);
• В3 (легковоспламеняемые).

Группы строительных материалов по воспламеняемости устанавливают по ГОСТ 30402.

Распространение пламени по поверхности строительных материалов.

Горючие строительные материалы по распространению пламени по поверхности подразделяются на четыре группы:

• РП1 (нераспространяющие);
• РП2 (слабораспространяющие);
• РП3 (умереннораспространяющие);
• РП4 (сильнораспространяющие).

Группы строительных материалов по распространению пламени устанавливают для поверхностных слоев кровли и полов, в том числе ковровых покрытий, по ГОСТ 30444 (ГОСТ Р 51032-97).

Дымообразующая способность строительных материалов.

Горючие строительные материалы по дымообразующей способности подразделяются на три группы:

• Д1 (с малой дымообразующей способностью);
• Д2 (с умеренной дымообразующей способностью);
• ДЗ (с высокой дымообразующей способностью).

Группы строительных материалов по дымообразующей способности устанавливают по ГОСТ 12.1.044.

Токсичность строительных материалов.

Горючие строительные материалы по токсичности продуктов горения подразделяются на четыре группы:

• Т1 (малоопасные);
• Т2 (умеренноопасные);
• ТЗ (высокоопасные);
• Т4 (чрезвычайно опасные).

Группы строительных материалов по токсичности продуктов горения устанавливают по ГОСТ 12.1.044.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью.

Показателем огнестойкости является предел огнестойкости, пожарную опасность конструкции характеризует класс ее пожарной опасности.

Предел огнестойкости строительных конструкций.

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается 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).

Пределы огнестойкости строительных конструкций и их условные обозначения устанавливают по ГОСТ 30247. При этом предел огнестойкости окон устанавливается только по времени наступления потери целостности (Е).

Класс пожарной опасности строительных конструкций.

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на четыре класса:

• КО (непожароопасные);
• К1 (малопожароопасные);
• К2 (умереннопожароопасные);
• КЗ (пожароопасные).

Класс пожарной опасности строительных конструкций устанавливают по ГОСТ 30403.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                2 Расчетная часть

2.1 Расчет  предела огнестойкости железобетонной панели перекрытия ПК 6 – 58.12

 

Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия:

а) по признаку «R» - потере несущей способности;

 

Дано:

Железобетонная плита перекрытия ПК 6-58.12, многопустотная свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: b = 1.19 м, длина рабочего пролета l = 5.7 м; высота сечения h = 0.22 м; толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры δ = 0.02 м, диаметр пустот               dП = 0.18 м.

Бетон: тяжелый, Rbu = 22 МПа.

Арматура: растянутая класса А-IV, Rsu = 883 МПа.

 

2.1.1 Решение  теплотехнической задачи

 

1 Определяем значение максимального изгибающего момента в плите:

 

М =

,

 

где b - ширина сечения ПК, м;

l – длина ПК, м;

qp – нагрузка на ПК, Н/м.

М =

= = 24.16 · 103 Нм.

2 Определяем  рабочую высоту сечения плиты:

 

h0 = h – rs – δ,

 

где h - высота сечения ПК, м;

rs – радиус растянутой арматуры плиты, м;

δ - толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры, м.

h0 = h – rs – δ = 0.22 – 0.0057 – 0.02 = 0.194 м.

3 Определяем  коэффициент условий работы при  пожаре γs,T растянутой арматуры:

 

γs,T =

/ (1 – ),

 

где As - суммарная площадь арматур, м2;

Rsu – сопротивление арматуры, МПа;

Rbu – сопротивление бетона, МПа.

 

γs,T =

/ (1 – ) = = /(1 – )= 0.46

 

4 Определяем  значение критической температуры прогрева Tcr растянутой арматуры плиты:

Согласно таблица 9.3.7, разд.9.3 [2] для стали класса     А-IV при γs,T = 0.3, методом интерполяции получаем:

 

Tcr = 550 +

= 563 ºС.

5 Определяем  значение среднего диаметра растянутой арматуры плиты:

 

ds =

,

 

где As,j - площадь j – ой арматуры, м2.

 

ds =

= [ ]·= 0.0116 м.

 

2.1.2 Решение  прочностной задачи

 

1  Определяем значение предела  огнестойкости сплошной   железобетонной плиты по признаку «R» - потере несущей способности:

 

τf.r =

( )2,

 

где αred - приведенный коэффициент температуропроводности;

φ1, φ2 – коэффициенты, учитывающие длительность загружения, гибкость и характер армирования.

τf.r =

( )2 = = ( )2 = 1.93 = R115.

Согласно таблица 9.3.2 и таблица 9.3.3 [2], при ρ = 2350 кг/м3 имеем:

αred = 0.00133 м2/ч;

φ1 = 0.62; φ2 = 0.5.

2 Определяем искомое значение предела огнестойкости заданной многопустотной плиты по признаку «R» - потере несущей способности:

 

τпуст = τf.r·0.9,

 

τпуст = τf.r·0.9 = 1.68·0.9 = R100.

 

3 Определяем  искомое значение предела огнестойкости  заданной пустотной плиты по признаку «I» - потере теплоизолирующей способности:

Определяем приведенную толщину плиты:

 

hred =

= ,

 

где АП – площадь пустот в плите, м2.

 

hred =

= = = 0.091 м.

 

Определяем искомое значение предела огнестойкости теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты, согласно таблица 9.3.10 [2] получаем:

при hred= 0.091 м  τf.r≥ I90

Окочательно принимаем наименьшее из двух полученных значений «R»: REI100.

Вывод: Панель перекрытия ПК 4.5-58.12 соответствует установленному пределу огнестойкости REI45 для зданий и сооружений имеющих степень огнестойкости II.

 

2.2 Расчет  предела огнестойкости железобетонной  колонны КСР - 442 – 29

 

Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны по признаку «R» - потере несущей способности.

 

Дано:

Железобетонная колонна КСР - 442-29, сечением 0.4×0.4 м, расчетная длина колонны lр = 4.2, нормативная нагрузка на колонну NH = 290 т.

Бетон: класса В15, Rbu = 22 МПа.

Арматура: класса А-III, Rsu = 433 МПа.

αred = 0.00133 м2/ч, φ1 = 0.65; φ2 = 0.5 при ρ = 2350 кг/м3, = 500 ºC.

 

2.2.1 Решение  теплотехнической задачи

 

1 Выбираем схему температурного воздействия пожара на колонну и расчетные моменты времени его воздействия.

Принимаем четырехстороннее воздействие пожара на колонну               (рисунок 2) и рассмотрим его воздействие в момент времени τ1 = 1 ч.

 

                                  

 

Рисунок 2 - Расчетная схема 1: 1; 2; 3; 4 – номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны

 

2 Определяем  температуру прогрева арматуры  Тs колонны в первый расчетный момент времени воздействия пожара τ = 1 ч.

В силу симметричности сечения колонны и воздействия пожара на нее (рисунок 2), рассмотрим один из четырех крайних арматурных стержней, расположенный между обогреваемыми поверхностями «1» и «4».

Определяем толщину начавшего прогреваться слоя бетона;м:

 

l =

,

 

       где αred - приведенный коэффициент температуропроводности, τ – время:

l = = 0.126 м.

Определяем параметр, который определяется при определении температуры прогрева арматуры:

 

= Yi + ,

 

где Yi – расстояние от i – ой обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, м;

ds – диаметр арматуры, м;

αred - приведенный коэффициент температуропроводности;

φ1, φ2- коэффициенты, учитывающие длительность загружения, гибкость и характер армирования колонны.

= =Yi + =(50 –20)·10-3 + = =0.073 м,

= =Yi+ =

= (400–50–20)·10-3+ =0.373 м.

Определяем значение параметра r:

 

ri =

/ l ≤ 1,

 

r1 = r4 = 0.073 / 0.126 = 0.58,

r2 = r3 = 0.373 / 0.126 = 2.96 > 1, то принимаем r2 = r4= 1.

Определяем значение температуры прогрева арматуры Тs при τ = 1 ч:

 

Тs(τ =1) = 1220 - 1200·[1 – (1 - r1 )2 – (1 – r2)2]·[1 – (1 – r3)2 – (1 – r4)2],

 

Тs(τ=1) =1220–1200·[1–(1–0.58)2 – (1–1)2]·[1–(1–0.1)2 – (1–0.58)2] =            =406 ºC.

Определяем значение коэффициента условий работы при пожаре γs,T арматуры колонны при τ = 1 ч.

Согласно таблица 9.3.7 [2], для стали класса А – III имеем:

при Тs(τ = 1) = 406 ºC. γs,T = 1.0.

 

3 Определяем площадь бетона колонны, сохраняющего свою прочность в первый расчетный момент времени воздействия пожара τ = 1 ч.

Определяем значение параметра r для середины обогреваемой поверхности:

 

r = (h / 2 +

) / l,

 

r = (0.2 + 0.024) / 0.126 = 1.7.

Так как r > 1, то принимаем r = 1 и, соответственно, параметр w = 1.

 

Определяем значение параметра r3: