Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной колонны




 

Определяем прочностные характеристики материалов:

МПа,

где: Rsn – нормативное сопротивление арматурной стали сжатию (табл. 19 [10] или п. 3.1.2. [5]);

gа =0,9 – коэффициент надежности по материалу для арматуры [12], [11].

Rbn = 15 МПа (табл. 12 [10] или п. 3.2.1 [5]);

Rbu = Rbu / 0.83 = 18,07 МПа,

где: Rит – нормативное сопротивление (призменная прочность) бетона осевому сжатию (табл. 12 [10]);

gа =0,83 – коэффициент надежности по материалу для бетона [11].

Определяем теплофизические характеристики бетона (п. 3.2.3. [5]):

lt = 1,3 – 0,00035 × 723 = 1,04 Вт/м × К;

сt = 481 + 0,84 × 723 = 1088 Дж/кг × К;

м2/с.

Определим суммарную площадь арматурных стержней (п. 3.1.1. [5]):

Аs1 = 1030 мм2;

Аs2 = 200 мм2;

Аs = Аs1 + Аs2 = 1030 + 200 = 1230 мм2 = 1230 × 10-6 м2.

Для расчета Nt = f (t) задаемся интервалами времени t1 = 0 ч; t1 = 1 ч; t1 = 2 ч.

Вычисляем Nt при t1 = 0 ч.

Nt,0 = jt × (Rbu × b × h + Rsu × As) = 0,87(18,07 × 0,4 × 0,4 + 433,3 × 1230 × 10-6) = 3 МН,

где: jt = 0,87 (п. 3.2.10. [5]) при l0/b = 6,9/0,4 = 17,2.

Вычисляем Nt при t2 = 1 ч, предварительно решив теплотехническую часть задачи огнестойкости, т.е. определив температуру арматурных стержней и размеры ядра поперечного сечения колонны.

Определим критерий Фурье:

,

где К = 37,2 с0,5 (п. 3.2.8. [5]).

Определим относительное расстояние:

,

где х = у = 0,5h – a – 0.5d = 0.5 ∙ 0,4 – 0,031 – 0,5 ∙ 0,018 = 0,16 м.

Определяем относительную избыточную температуру (п. 3.2.4. [5]):

Θх = Θу = 0,76.

Тогда tx=0,16,y=0 = ty=0,16,x=0 = 1250 – (1250 – tн = 1250 – (1250 – 20)0,76 = 315˚С.

Определяем температуру арматурных стержней (с учетом всестороннего обогрева колонны):

˚С,

где tВ = 925˚С (п.3.1.3. [5]) или tВ = 345 lg (0.133 τ + 1) + tH;

С использованием п.3.1.5. [5] интерполяцией определяем γst = 0.79.

Для определения размеров ядра поперечного сечения необходимо определить ξя,х, предварительно вычислив температуру в центре «ядра»:

tx=0 = ty=0 = 1250 – (1250 – tнц;

Величину Θц определяем по п.3.2.5. [5] при Fox / 4 = 0.027 / 4 = 0.0067; Θц = 1;

tx=0 = ty=0 = 1250 – (1250 – 20)1.0 = 20˚С.

Определяем относительную температуру на границе «ядра» поперечного сечения колонны:

,

где tbcr = 500˚С при < 4 (п.3.2.6. [5]).

По графику (п.3.2.4. [5]) при Fo,x = 0.027 и Θя,х = 0,61 определяем ξя,х = 0,19.

Определяем размеры «ядра» поперечного сечения:

м.

Определяем несущую способность колонны через t2 = 1 ч:

Nt,τ = φt (RbuAя + RsuAsγst) = 0,83(18,07 ∙ 0,36 ∙ 0,36 + 433,3 + 1219 ∙ 10-6 ∙ 0,79) = 2,2 МН,

где φt = 0,83, т.к. l0 / bя = 6,9 / 0,36 = 19,1.

Для интервала времени t3 = 2 ч:

;

ξ = 0,3;

Θх = Θу = 0,64;

tx=0,16 = ty=0,16 = 1250 – (1250 – 20) 0,64 = 463˚С;

˚С;

γst = 0.14 (п.3.1.5. [5], табл. 1.2. [12]);

Fox / 4 = 0.54 / 4 = 0.0135; Θц = 0,995;

tx=0 = ty=0 = 1250 – (1250 – 20) 0,995 = 26˚С;

.

По графику (п. 3.2.4. [5]) при Fo,x = 0.054 и Θя,х = 0,62 определяем ξя,х = 0,27.

м;

Nt,2 = 0,79(18,07 ∙ 0,326 ∙ 0,326 + 433,3 + 1219 ∙ 10-6 ∙ 0,14) = 1,57 МН,

где φt = 0,79, т.к. l0 / bя = 6,9 / 0,326 = 21,2.

Для определения фактического предела огнестойкости строим график изменения несущей способности колонны от времени нагрева (прил. 2 рис. 8) при:

τ1 = 0 Nt1 = 2,98 МН;

τ2 = 1 ч Nt2 = 2,30 МН;

τ1 = 2 ч Nt3 = 1,57 МН.

По графику (прил. 2 рис. 8) фактический предел огнестойкости

Пф = 1,3 ч.

 

Проверка соответствия огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций противопожарным требованиям и предлагаемые технические решения по повышению их огнестойкости

 

Для каждого пожарного отсека проверяемого здания в первом разделе были определены нормативные показатели огнестойкости и пожарной опасности.

Фактические пределы огнестойкости некоторых строительных конструкций здания были определены расчетным методом. Для того, чтобы проверить соответствие строительных конструкций и здания в целом требованиям норм определим фактические пределы огнестойкости остальных конструкций с использованием пособия [8].

 

Определение фактического предела огнестойкости сплошных плит перекрытия

 

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.7) по табл.8 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф = 1,1 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

 

Определение фактического предела огнестойкости железобетонных ригелей перекрытия

 

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.8) по табл.6 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф = 1 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

 

Определение фактического предела огнестойкости железобетонных ребристых плит покрытия

 

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.9) по табл.8 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф = 2 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

 

Определение фактического предела огнестойкости кирпичных

несущих стен

 

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.10) по табл.10 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф < 0,5 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Сравниваем данные о требуемых (допустимых) (см. табл. 1.1, 1.2) и фактических значениях параметров огнестойкости всех строительных конструкций здания.

Строительные конструкции соответствуют требованиям норм по пределу огнестойкости при соблюдении условия:

Пф≥Птр,

где: Пф – фактический предел огнестойкости, мин;

Птр – требуемый предел огнестойкости, мин.

Предусмотренные проектом строительные конструции отвечают требованиям норм по классу пожарной опасности, если их класс пожарной опасности Кф соответствует классу пожарной опасности, установленному нормами Ктр, и в случае, если проектом предусматривается использование менее пожароопасных строительных конструкций.

 

Для удобства все данные внесем в таблицу (см. табл. 5.1 и 5.2.)


Таблица 5.1.

Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и первого противопожарного отсека здания противопожарным требованиям норм

Вид основных конструк-ций Требуется (допускается) СНиП Ссылка на нормы Принято в проекте Основание Вывод о соответствии
Отр Стр Птр, мин Ктр Пф Кф Сф Оф
Несущие стены IV C0 R 15 K 0 таб. 5 [2]; таб. 4* [1]; таб. 5* [1]   K 0 С0 I Т. 10 [8] Соотв.
Колонны R 15 K 0 То же   K 0 С0 III По расчету Соотв.
Балки (ри гели) перекры-тий R 15 K 0 То же   K 0 С0 I Т. 6 [8] Соотв.
Плиты перекры-тий с круглыми пустотами REI15 K 0 То же 51,6 K 0 С0 II По расчету Соотв.
Металли-ческие фермы покрытия R 15 K 0 То же 7,8 K 0 С0 V По расчету Не соотв.
Ребристые плиты покрытия RE 15 K 0 То же   K 0 С0 I Т. 8 [8] Соотв.

Таблица 5.2.

Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и второго противопожарного отсека здания противопожарным требованиям норм

Вид основных конструк-ций Требуется (допускается) СНиП Ссылка на нормы Принято в проекте Основание Вывод о соответствии
Отр Стр Птр, мин Ктр Пф Кф Сф Оф
Несущие стены IV C0 R 15 K0 таб. 1 [3]; таб. 4* [1]; таб. 5* [1]   K 0 С0 I Т. 10 [8] Соотв.
Колонны R 15 K0 То же   K 0 С0 III По расчету Соотв.
Деревян-ные балки покрытия R 15 K0 То же 46,2 K 3 С2 I По расчету Не соотв.
Ребристые плиты покрытия RE 15 K0 То же   K 0 С0 I Т. 8 [8] Соотв.

На основании данных, приведенных в табл. 5.1 можно сделать вывод о необходимости разработки технических решений для повышения огнестойкости металлической фермы покрытия первого пожарного отсека и деревянной балки покрытия второго пожарного отсека.

 

Выбор и обоснование способа огнезащиты металлической фермы покрытия

 

Без технико-экономического расчета в качестве способов огнезащиты можно принять следующие: нанесение вспучивающейся краски, фосфатного покрытия, штукатурки и другие.

На графиках (п. 1.11.1 – 1.11.3 [5]) показано изменение температуры нагрева элементов фермы различной толщины, обработанных огнезащитным покрытием. Поэтому для определения фактического предела огнестойкости защищенной конструкции Пфз необходимо иметь данные о tcr (tcr = 420 С° (табл. 2.2)) и рассчитать приведенную толщину стальной пластины (берем элемент Р2):

мм.

Эффективность огнезащитного средства оценивается отношением фактического предела огнестойкости защищенной конструкции Пфз к аналогичному показателю для незащищенной конструкции Пф, то есть

.

Эффективность огнезащитного средства оценивается также с экономической точки зрения (величина защитного слоя покрытия, его стоимость, способ нанесения, условия эксплуатации и т.д.).

Результаты расчетов сведем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3.

Оценка эффективности огнезащитных покрытий

Вид огнезащиты Толщина слоя покрытия dс, мм Пфз, мин Пф, мин К Вывод
ОФП       7,5  
ОВПФ-1     8,3 Более подходящее
ОВП-2        
ЦПШ     7,5  
ГПШ     9,1  
ЦП-СШ     4,5  

Примечания: 1. ОФП – огнезащитное фосфатное покрытие (п. 1.11.3 [5]);

2. ОВПФ-1 – огнезащитное вспучивающееся покрытие фосфатное (там же);

3. ОВП-2 - огнезащитное вспучивающееся покрытие (там же);

4. ЦПШ – цементно-перлитовая штукатурка (1.11.1б [5]);

5. ГПШ – гипсо-перлитовая штукатурка (п.1.11.1а [5]);

6. ЦП-СШ – цементно-песчаная штукатурка (п.1.11.2 [5]).

 

Требуемый предел огнестойкости фермы составляет 0,25 ч или 15 мин (табл.1.1). Как видно из таблицы 5.1 любое из огнезащитных покрытий сможет обеспечить выполнение условия пожарной безопасности. Однако, имея толщину слоя 8 мм, покрытие ОВПФ-1 является наиболее эффективным с экономической точки зрения.

Таким образом, Пф = 50 мин, что удовлетворяет требованиям.

 

Выбор и обоснование способа огнезащиты деревянной балки покрытия и узлов соединения

 

Огнезащиту конструкций из древесины можно осуществить с помощью покрытия их огнезащитными красками, обмазками, глубокой пропиткой антипиренами, а также оштукатуривания с толщиной штукатурки не менее 2 см и другими способами. В данном случае предусматриваем конструктивную защиту балок негорючими или трудногорючими листовыми материалами.

Рекомендуется для этих целей использовать гипсокартонные листы, пределы огнестойкости перегородок из которых следующие (п.2.6 [5]):

 

14 мм Пф = 0,25 ч;

2 х 14 мм Пф = 0,70 ч;

3 х 14 мм Пф = 1,25 ч;

4 х 14 мм Пф = 1,60 ч.

 

Так как предел огнестойкости деревянной балки соответствует требованиям норм (табл. 5.1), поэтому достаточно использовать гипсокартонные литы толщиной 14 мм, что позволит привести в соответствие фактический класс пожарной опасности данной конструкции Кф классу пожарной опасности, установленному нормами Ктр = К0.

Стальные элементы в опорных узлах балок не воспринимают усилия, а служат для фиксации конструкций в проектном положении. Время потери несущей способности незащищенных стальных креплений, согласно [8] составляет 0,5 часа.

Выход из строя в условиях пожара этих элементов может привести к потере балками своего проектного положения. Поэтому необходимо защищать эти элементы от прямого воздействия высоких температур. Открытие стальные детали защищаем вспучивающейся огнезащитной краской, либо закрываем трудносгораемыми или несгораемыми материалами (цементно-стружечными плитами, антипирированными досками, древесно-стружечными плитами с покрытием ОФП-9 и т.д.).

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-15 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: