Температура прогрева незащищенных стальных пластин

Обновлено: 22.01.2025

Согласно Федерального закона от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 30.04.2021) “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности” Статья 35. Классификация строительных конструкций по огнестойкости.

Строительные конструкции зданий и сооружений в зависимости от их способности сопротивляться воздействию пожара и распространению его опасных факторов в условиях стандартных испытаний подразделяются на строительные конструкции со следующими пределами огнестойкости:

• ненормируемый;
• не менее 15 минут;
• не менее 30 минут;
• не менее 45 минут;
• не менее 60 минут;
• не менее 90 минут;
• не менее 120 минут;
• не менее 150 минут;
• не менее 180 минут;
• не менее 240 минут;
• не менее 360 минут.

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются в условиях стандартных испытаний.

Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков предельных состояний:

Пределы огнестойкости строительных конструкций имеют следующие обозначения:

• потеря несущей способности (R);
• потеря целостности (Е);
• потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I);
• достижение предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).

Предел огнестойкости для заполнения проемов в противопожарных преградах наступает:

• при потере целостности (Е),
• теплоизолирующей способности (I),
• достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S).

Внимание: методические материалы для проведения занятий по данной теме по кнопке скачать после статьи!

Степени и пределы

(зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков)

Смотрим таблицу 21 согласно Федерального закона от 22.07.2008 N 123-ФЗ “Технический регламент о требованиях пожарной безопасности”.

Соответствие степени огнестойкости и предела огнестойкости строительных конструкций зданий, сооружений и пожарных отсеков.

Строительные конструкции бесчердачных покрытий

Строительные конструкции лестничных клеток

Примечание. Порядок отнесения строительных конструкций к несущим элементам здания и сооружения устанавливается нормативными документами по пожарной безопасности.

Металлических

Испытание предела огнестойкости дверей

Пределы огнестойкости большинства незащищенных металлических конструкций очень малы и находятся в пределах: (R10 – R15) для стальных конструкций; (R6 – R8) для алюминиевых конструкций. Исключение составляют колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать R 45, но применение таких конструкций в строительной практике встречается крайне редко.

Пособие по определению пределов огнестойкости строительных конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (утверждено приказом ЦНИИСК 351/л от 19.12.1984 с изменениями 2016 года).

В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) указан R15 (RE15, REI15), допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел огнестойкости несущих элементов здания по результатам испытаний составляет менее R8 (СП 2.13130.2012).

Причина столь быстрого исчерпания незащищенными металлическими конструкциями способности сопротивляться воздействию пожара заключается в больших значениях теплопроводности и малых значениях теплоемкости. Высокая теплопроводность металла практически не вызывает температурного градиента внутри сечения металлической конструкции. Это приводит к тому, что при пожаре температура незащищенных металлических конструкций быстро достигает критических температур прогрева металла, при которых происходит снижение прочностных свойств материала до такой величины, что конструкция становится неспособной выдерживать приложенную к ней внешнюю нагрузку, в результате чего наступает предельное состояние конструкции по признаку потере несущей способности (R).

Значения критической температуры Tcr прогрева различных металлических конструкций при нормативной эксплуатационной нагрузке приведены в таблице:

Низколегированная сталь марки:

Алюминевые сплавы марки:

Как видно из таблицы критические температуры для алюминиевых конструкций в 2-3 раза ниже, чем у стальных элементов. Если возникает необходимость обеспечить огнестойкость металлических конструкций зданий выше, чем R15, то применяют различные способы повышения огнестойкости этих конструкций: облицовка несгораемыми материалами, нанесение на поверхность специальных огнезащитных покрытий (красок и обмазок), наполнение полых конструкций водой постоянным или аварийным, с естественной или принудительной циркуляцией.

Деревянных

Испытания на предел огнестойкости

В отличие от металла дерево является горючим материалом, поэтому пределы огнестойкости деревянных конструкций зависят от двух факторов: времени от начала воздействия пожара до воспламенения древесины времени от начала воспламенения древесины до наступления того или иного предельного состояния конструкции.

Традиционным способом повышения огнестойкости деревянных конструкций является нанесение штукатурки. Слой штукатурки толщиной 2 см на деревянной колонне повышает ее предел огнестойкости до R60. Эффективным способом огнезащиты деревянных конструкций являются разнообразные краски вспучивающиеся и невспучивающиеся, а также пропитка антипиренами.

Время от начала теплового воздействия до воспламенения древесины в зависимости от способа огнезащиты приведено в таблице:

Способ огнезащиты	Время до воспламенения древесины, мин
Без огнезащиты и пропитке антипиренами	4
При защите: штукатуркой гипсовой толщиной 10…12мм

штукатуркой цементной по металлической сетке толщиной 10…12мм

полужесткой минераловатной плитой толщиной 70мм

Железобетонных

Испытание предела огнестойкости окон

Огнестойкость железобетонных конструкций зависит от многих факторов: конструктивной схемы, геометрии, уровня эксплуатационных нагрузок, толщины защитных слоев бетона, типа арматуры, вида бетона, и его влажности и др.

В условиях пожара предел огнестойкости железобетонных конструкций наступает, как правило:

а) за счет снижения прочности бетона при его нагреве;

б) теплового расширения и температурной ползучести арматуры;

в) возникновения сквозных отверстий или трещин в сечениях конструкций;

г) в результате утраты теплоизолирующей способности.

Наиболее чувствительными к воздействию пожара являются изгибаемые железобетонные конструкции: плиты, балки, ригели, прогоны. Их предел огнестойкости в условиях стандартных испытаний обычно находится в пределах R45-R90. Столь малое значение пределов огнестойкости изгибаемых элементов объясняется тем, что рабочая арматура растянутой зоны этих конструкций, которая вносит основной вклад в их несущую способность, защищена от пожара лишь тонким защитным слоем бетона. Это и определяет быстроту прогрева рабочей арматуры конструкции до критической температуры.

Данные о фактических пределах огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций приведены в таблицах:

Таблица 1. Пределы огнестойкости свободно опертых плит.

Вид бетона и характеристика плит		Минимальные толщина плиты (t) и расстояние до оси арматуры (a), мм	Пределы огнестойкости, мин.
			15	30	60	90	120	150	180
Тяжелый	толщина плиты	t	30	50	80	100	120	140	155
	опирание по двум сторонам или по контуру

Вид бетона и характеристика плит		Минимальные толщина плиты (t) и расстояние до оси арматуры (a), мм	Пределы огнестойкости, мин.
			15	30	60	90	120	150	180
Легкий(γв = 1,2т/м 3 )	толщина плиты	t	30	40	60	75	90	105	120
	опирание по двум сторонам или по контуру при

Примечания:

1) Минимальная толщина плиты t обеспечивает значение предела огнестойкости по признаку “I” , а расстояние до оси арматуры – значение предела огнестойкости по признаку “R”.

2) Пределы огнестойкости многопустотных и ребристых с ребрами вверх панелей и

настилов следует принимать по таблице 1, умножая их на коэффициент 0,9.

3) Пределы огнестойкости статически неопределимых конструкций больше, чем пределы огнестойкости статически определимых на 25%, если отношение площади арматуры над опорной к площади арматуры в пролете равно 0,5, и на 50%, если это отношение равно 1,0.

4) Эффективная толщина многопустотной плиты для оценки предела огнестойкости определяется делением площади поперечного сечения плиты, за вычетом площади пустот, на ее ширину.

Таблица 2. Пределы огнестойкости статически определимых свободно опертых балок из тяжелого бетона, нагреваемых с 3-х сторон.

Температура прогрева незащищенных стальных пластин

Предел огнестойкости конструкции - промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции предельных состояний.

Для несущих стальных конструкций предельное состояние - несущая способность, то есть показатель R.

Хотя металлические (стальные) конструкции выполнены из несгораемого материалов, фактический предел огнестойкости в среднем составляет 15 мин. Это объясняется достаточно быстрым снижением прочностных и деформативных характеристик металла при повышенных температурах во время пожара. Интенсивность нагрева МК зависит от ряда факторов, к которым относятся характер нагрева конструкций и способы их защиты.

Различают несколько температурных режимов пожара:

- режим пожара в туннеле;

- режим углеводорожного пожара;

- режимы наружного пожара и т.д.

При определении пределов огнестойкости создается стандартный температурный режим, характеризуемый следующей зависимостью

где Т - температура в печи, соответствующая времени t, град С;

То - температура в печи до начала теплового воздействия (принимают равной температуре окружающей среды), град. С;

t - время, исчисляемое от начала испытания, мин.

Температурный режим углеводородного пожара выражается следующей зависимостью

Наступление предела огнестойкости металлических конструкций наступает в результате потери прочности или за счет потери устойчивости самих конструкций или их элементов. Тому и другому случаю соответствует определенная температура нагрева металла, называемая критической, т.е. при которой происходит образование пластичного шарнира.

Расчет предела огнестойкости сводится к решению двух задач: статической и теплотехнической.

Статическая задача имеет целью определения несущей способности конструкций с учетом изменения свойств металла при высоких температурах, т.е. определения критической температуры в момент наступления предельного состояния при пожаре.

В результате решения теплотехнической задачи определяется время нагрева металла от начала действия пожара до достижения в расчетном сечении критической температуры, т.е. решение этой задачи позволяет определить фактический предел огнестойкости конструкции.

Основы современного расчета предела огнестойкости стальных конструкций представлены в книге "Огнестойкость строительных конструкций" *И.Л. Мосалков, Г.Ф. Плюснина, А.Ю. Фролов Москва, 2001 г. Спецтехника), где расчету предела огнестойкости стальных конструкции посвящен раздел 3 на стр. 105-179.

Метод расчета пределов огнестойкости стальных конструкций с огнезащитными покрытиями изложены в Методических рекомендациях ВНИИПО "Средства огнезащиты для стальных конструкций. Расчетно-экспертиментальный метод определения предела огнестойкости несущих металлических коснтрукций с тонкослойными огнезащитными покрытиями".

Результатом расчета является вывод о фактическом пределе огнестойкости конструкции, в том числе с учетом решений по ё огнезащиты.

Для решения теплотехнической задачи, т.е. задачи в которой необходимо определить время прогрева конструкции до критической температуры, необходимо знать расчетную схему нагружения, приведенную толщину металлической конструкции, количество обогреваемых сторон, марку стали, сечения (момент сопротивляние), а также теплозащитные свойства огнезащитных покрытий.

Эффективность средств огнезащиты стальных конструкций определяется по ГОСТ Р 53295-2009 "Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности". К сожалению данный стандарт не может применяться для определения пределов огнестойкости, об этом прямо написано в п. 1 "Область применения": " Настоящий стандарт не распространяется на определение пределов огнестойкости строительных конструкций с огнезащитой".

Дело в том что по ГОСТу в результате испытаний устанавливается время прогрева конструкции до условно критической температуры в 500С, в то время как расчетная критическая температура зависит от "запаса прочности" конструкции и её значение может быть как меньше 500С, так и больше.

За рубежом средства огнезащиты проходят испытания на огнезащитную эффективность по достижению критической температуры 250С, 300С, 350С, 400С, 450С, 500С, 550С, 600С, 650С, 700С, 750С.

Требуемые пределы огнестойкости установлены ст. 87 и таблицей № 21 Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности.

Степень огнестойкости определяется в соответствие с требованиями СП 2.13130.2012 "Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты".

В соответствие с требованиями п. 5.4.3 СП 2.13130.2012 . допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел огнестойкости хотя бы одного из элементов несущих конструкций (структурных элементов ферм, балок, колонн и т.п.) по результатам испытаний составляет менее R 8. Здесь фактический предел огнестойкости определяется расчетом.

Кроме того этим же пунктом ограничено применение тонкослойных огнезащитных покрытий (огнезащитных красок) для несущих конструкций с приведенной толщиной металла 5,8 мм и менее в зданиях I и II степеней огнестойкости.

Несущие стальные кострукции являются в большинстве случаев элементами рамно-связевого каркаса здания, устойчивость которого зависит как от предела огнестойкости несущих колонн, так и от элементов покрытия, балок и связей.

В соответствие с требованиями п. 5.4.2 СП 2.13130.2012 " К несущим элементам зданий относятся несущие стены, колонны, связи, диафрагмы жесткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре. Сведения о несущих конструкциях, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, приводятся проектной организацией в технической документации на здание".

Таким образом все элементы рамно-связевого каркаса здания должны иметь предел огнестойкости по наибольшему из них.

безопасность здания. Тема Введение

Геометрические характеристики сечения двутавра № 36 по ГОСТ 8239.

h, мм

360

145

7,5

12,3

61,9

743

14,7

71,1

2,89

металлической балки нам необходимо найти снижения сопротивления стали.

tem
 M n ,

W  C  R_уп

где M _n - максимальный изгибающий момент от нормативной нагрузки, Н м;

• 
  нормативное сопротивление стали по пределу текучести, Па;
  

W - момент сопротивления сечения, м 3 ;

C - коэффициент развития пластических деформаций.
M _n находится в зависимости от схемы опирания конструкции и схемы

Для случая равномерно нагруженной шарнирноопертой балки (см. рис.).
q  l 2

 67,5 кН м = 67,5 10 Н м

определяется маркой стали, из которой сделана

конструкция, и по условию задачи составляет:

Значение коэффициента С следует принимать в зависимости от вида сечения, в данном случае для двутавра C=1,17.

Момент сопротивления сечения для несимметричного сечения (W_х берется в зависимости от схемы приложения нагрузки.
Например, для двутавра при схеме приложения нагрузки (рис.1)

рис.2
  M n

В нашем случае (см. рис. ):

W _x  C  R_уп

7,43 10  4 1,17  245 10 6

После определения  _tem

определяем критическую температуру t_кр .

определяется в зависимости от найденного значения _tem по следующей формуле:

При _tem  0,6

 750  440  0,32  609 о С

После определения t_кр

возможно (после определения приведенной толщины

сечения t_red ) определение фактического предела огнестойкости рассматриваемой нагруженной балки.
Определим t_red :

По определению: t

p
U  a

f
U a 2  h 2t

U  a  2  360  3 145  2  7,5  720  435  2  7,5  1140 мм

t red

 6190  5,4 мм 1140

Зная t_red

и t кр

можно определить предел огнестойкости металлической

по таблице (приложение III [1]).

Таблица (приложение III [1]).

t_red, мм

0

1

2

3

4

6

8

10

15

20

98

217

352

473

571

660

724

774

813

где t₁₂ и t₁₁ - ближайшие к t_кр

Пределы огнестойкости несущих металлических конструкций (извлечение из табл. 9.2.9 раздела 9.2.3 книги Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий.

М., Пожнаука, 2001)

Оценка огнестойкости бетонных и железобетонных строительных конструкций

• 
  вид бетона;
  
• 
  минимальное расстояние от обогреваемой поверхности до оси рабочей арматуры;
  
• 
  размеры сечения конструкции;
  
• 
  схему опирания;
  

• 
  вид бетона;
  
• 
  толщину конструкции (для конструкций с внутренними пустотами – эффективную толщину конструкции).
  

Примечание: Оценка и расчет огнестойкости железобетонных строительных конструкций по признаку потери целостности (E) является сложной задачей и в данном разделе не рассматривается.
Общие положения.

1. 
   Справочная информация о фактических пределах огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций приведена в разделе 9.2.1, таблицы 9.2.1-9.2.7 [1].
   

1. 
   Пределы огнестойкости несущих конструкций, указанные в табл. 9.2.1-9.2.7, приведены для полных нормативных нагрузок с соотношением длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке равным 1. Если отношение равно 0,3, то предел огнестойкости конструкции увеличивается в два раза. Для промежуточных значений этого отношения предел огнестойкости может приниматься по линейной интерполяции.
   

1. 
   Пределы огнестойкости железобетонных элементов, представленные в таблицах 9.2.1-9.2.3 относятся к арматурным сталям классов A-I (A240), A-II (A300), A-IIIв (А400в), A-IV (A600), A-V (A800), A_Т-IV (A_Т600), A_Т-V (A_Т800), и критической температуре их прогрева при пожаре, равной 500 о С.
   

1. 
   В случаях расположения арматуры в разных уровнях, среднее расстояние до оси арматуры «а» должно быть определено с учетом площадей арматуры (А₁;А₂…А_n) и соответствующих расстояний до осей арматуры (а₁, а₂…а_n), измеренных от ближайшей из обогреваемых (нижней или боковой) поверхностей элемента, по формуле:
   

 A i a i

Отличие критических температур прогрева при пожаре для других классов арматуры, не указанных в п. 3, следует учитывать, умножая приведенные в табл. 9.2.1-

9.2.3 пределы огнестойкости на следующие коэффициенты:

- для перекрытий и покрытий из сборных железобетонных плоских плит сплошных и многопустотных, армированных:

а) сталью класса А-III (А400)– коэффициент 1,2;

б) сталями класса A-VI (А1000); Aт-VI (А_Т1000); Aт-VII (А_Т1200); B-I; Bp-I –

в) высокопрочной арматурной проволокой классов B-II, Bp-II или арматурными канатами класса К-7, коэффициент – 0,8.

1. 
   Если плита пустотная, то предел огнестойкости по признаку потери прочности определяется как для плиты сплошного сечения, а полученный результат умножается на коэффициент 0,9.
   

Примеры оценки пределов огнестойкости железобетонных строительных конструкций
Пример 1. Определить предел огнестойкости железобетонной плиты перекрытия жилого здания.
Дано: Железобетонная многопустотная плита перекрытия, размерами: пролет l=5,9 м; ширина b=1,2 м; толщина h=0,16 м (см. рис.1). Растянутая арматура кл. А-IIIв (A-400в), шесть стержней диаметром d_s=12 мм. Бетон тяжёлый, класса В15, толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры  м. Железобетонная плита свободна опертая.

h   м
b=1,2 м

Рис. 1. Поперечное сечение заданной многопустотной железобетонной плиты перекрытия и принятая схема воздействия пожара на плиту

1. 
   Выбираем схему воздействия пожара на заданную плиту.
   

1. 
   Выбираем исходную справочную информацию для определения предела огнестойкости заданной плиты, исходя из принятой схемы воздействия пожара.
   
2. 
   Определяем геометрические характеристики заданной плиты, необходимые для определения ее предела огнестойкости:
   
   1. 
      Для оценки огнестойкости железобетонной плиты перекрытия по признаку «R» (потере несущей способности) такой величиной является параметр a равный:
      

   a   0,5  d _S

    0,02  0,006  0,026 м
   

   1. 
      Для оценки огнестойкости железобетонной плиты перекрытия по признаку «I» (потере теплоизолирующей способности) такой величиной является толщина плиты h (в случае, если плита сплошная) и эффективная толщина плиты h_эффb  h  9 

   h эфф

   1. 
      Определяем пределы огнестойкости заданной плиты
      
      1. 
         По признаку «R», согласно табл. 9.2.1 и примечаний к этой таблице имеем:
         

      при a=0,026 м; _{f .r} (R)  0,9  60  R54

      (коэффициент 0,9 появился по причине того, что
      

      1. 
         По признаку «I», согласно табл. 9.2.1 и примечания 4 к этой таблице, имеем:
         

      Пример 2. Определить предел огнестойкости железобетонной плиты для перекрытия многоэтажных производственных зданий.
      Дано: Железобетонная ребристая плита, размерами: l=5650 мм, b=1485 мм, h=300 мм. Арматура горячекатаная, легированная, периодического профиля кл. А-IV (А600), диаметр d_s=20 мм.

      Бетон – тяжелый, плотностью  кг/м 3 .

      Поперечное сечение плиты представлено на рис. 2. Толщина защитного слоя бетона до края рабочей арматуры – 25 мм. Ширина ребра плиты – 80 мм.
      

      
      Рис. 2. Принятая схема воздействия пожара на плиту по примеру и геометрические характеристики, необходимые для оценки ее огнестойкости
      Решение:

      Согласно обычной раскладке сборных железобетонных плит, наиболее неблагоприятной схемой воздействия пожара на рассматриваемую плиту является трехстороннее воздействие пожара на сдвоенное ребро двух соседних плит.

      Т.к. в наиболее неблагоприятных условиях при воздействии пожара оказываются сдвоенные ребра двух соседних плит (3-х стороннее огневое воздействие), то целесообразно предел огнестойкости рассматриваемой ребристой плиты определять по справочным таблицам (табл. 9.2.2, разд. 9.2.1 [1]), предназначенным для определения пределов огнестойкости статически определимых свободно опертых балок из тяжелого бетона, нагреваемых с 3-х сторон.
      Определяем геометрические характеристики сдвоенного ребра двух рассматриваемых соседних плит, необходимые для определения предела огнестойкости плиты.

      Ширина сдвоенного ребра соседних плит:

      b  80мм  80мм  _шва  170 мм Расстояние до оси рабочей арматуры:

      а=25 мм + 10 мм = 35 мм.

      Определяем искомое значение предела огнестойкости рассматриваемой плиты, как предел огнестойкости балки, образованной из сдвоенных ребер соседних плит:

      Согласно табл. 9.2.2, разд. 9, для значения а=35 мм и b=170 мм, получаем значение предела огнестойкости рассматриваемой плиты:

      Пример 3. Определить предел огнестойкости железобетонной фермы из тяжелого бетона.
      Решение:

      Выбираем наиболее уязвимый к воздействию пожара элемент фермы и схему воздействия пожара на этот элемент фермы.

      Наиболее уязвимым к воздействию пожара является растянутый элемент нижнего пояса фермы.

      
      

      Его сечение и схема воздействия пожара приведены на рис. 3.
      
      f
      
      T _f (  

      Рис. 3. Поперечное сечение нижнего пояса заданной железобетонной фермы и схема воздействия пожара на этот элемент.
      Выбираем справочную информацию о пределах огнестойкости железобетонных конструкций, соответствующую рассматриваемому случаю.

      Справочная информация о пределах огнестойкости, соответствующая рассматриваемому случаю приведена в табл. 9.2.7, разд. 9.2.1.
      Определяем искомое значение предела огнестойкости заданной фермы.

      При минимальной ширине поперечного сечения элемента b=180 мм и расстояние от поверхности элемента до оси рабочей арматуры a=45 мм имеем:

      Данные о фактических пределах огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций

      Таблица 1 (табл. 9.2.1 раздел 9 [1])

      Пределы огнестойкости свободно опертых плит

      1. 
         Минимальная толщина плиты t обеспечивает значение предела огнестойкости по признаку “I” , а расстояние до оси арматуры – значение предела огнестойкости по признаку “R”.
         
      2. 
         Пределы огнестойкости многопустотных и ребристых с ребрами вверх панелей и настилов следует принимать по таблице 1, умножая их на коэффициент 0,9.
         
      3. 
         Пределы огнестойкости статически неопределимых конструкций больше, чем пределы огнестойкости статически определимых на 25%, если отношение площади арматуры над опорной к площади арматуры в пролете равно 0,5, и на 50%, если это отношение равно 1,0.
         
      4. 
         Эффективная толщина многопустотной плиты для оценки предела огнестойкости определяется делением площади поперечного сечения плиты, за вычетом площади пустот, на ее ширину.
         

      Пределы огнестойкости статически определимых свободно опертых балок из тяжелого бетона, нагреваемых с 3-х сторон.

      1. 
         Для двутавровых балок, у которых отношение ширины полки к ширине стенки больше 2, необходимо в ребре устанавливать поперечную арматуру. При этом отношении больше 3 пользоваться таблицей 2 нельзя.
         
      2. 
         Пределы огнестойкости статически неопределимых конструкций больше, чем пределы огнестойкости статически определимых на 25%, если отношение площади арматуры над опорной к площади арматуры в пролете равно 0,5, и на 50%, если это отношение равно 1,0.
         

      Пределы огнестойкости растянутых железобетонных элементов (растянутые элементы ферм, арок, обогреваемых со всех сторон)

      Полная площадь поперечного сечения бетона элемента должна быть не менее 2b 2 _min, где b_min – соответствующий размер для b в табл. 7.

      1. 
         Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. М., Ассоциация «Пожнаука», 2001.
         

      Тема 3. Расчет пределов огнестойкости строительных конструкций

      Факторы, определяющие огнестойкость металлических конструкций.
      Предел огнестойкости металлической конструкции наступает:
      а) в результате потери прочности
      Примечание: Прочность твёрдых тел, в широком смысле — свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле — сопротивление разрушению.
      б) за счет потери устойчивости
      Примечание: Устойчивость упругих систем, свойство упругих систем возвращаться к состоянию равновесия после малых отклонений их из этого состояния.
      Тому и другому случаю соответствует определенная температура нагрева конструкции, называемая критической ( t_кр ), которая, в свою очередь, зависит:
      а) от вида конструкции (профиля сечения) б) размеров конструкции

      в) схемы опирания г) схемы нагружения

      д) величины рабочей (нормативной) нагрузки
      Примечание: Нормативная нагрузка в строительной механике, наибольшая нагрузка, отвечающая нормальным условиям эксплуатации зданий и сооружений; используется при расчётах конструкций по предельным состояниям.
      е) условий обогрева конструкции (с одной или нескольких сторон) ж) марки металла

      Расчеты пределов огнестойкости металлических конструкций связаны с решением прочностной (статической) и теплотехнической задач.
      Прочностная (статическая) задача.

      При решении прочностной (статической) задачи определяется величина напряжений от нормативной нагрузки в наиболее нагруженном сечении конструкции. При равенстве этих напряжений нормативному сопротивлению металла считается, что сечение конструкции утратит способность сопротивляться действию нормативной нагрузки. Поскольку нормативное сопротивление металла снижается при увеличении температуры, то это равенство будет определять критическую температуру конструкции, т.е. температуру до которой можно нагреть конструкцию при данной величине напряжений в сечении конструкции.

      Теплотехническая задача.

      При решении теплотехнической задачи определяется время прогрева конструкции до критической температуры. При этом принимается, что конструкции обогреваются в условиях стандартного температурного режима пожара при граничных условиях 3-го рода (с учетом теплообмена конструкции с окружающей средой).
      Расчет огнестойкости конструкций целесообразно начинать с прочностной части, т.е. с определения критических напряжений и, следовательно, критической температуры конструкции. Далее производят теплотехнический расчет, в результате чего находят время прогрева конструкции до критической температуры, т.е. ее предел огнестойкости.

      Определение температурного коэффициента снижения прочности

      для металлических конструкций в различных схемах нагрузки

      Температурный коэффициент снижения прочности стали _tem

      величины напряжения в наиболее нагруженном сечении конструкции к ее нормативному сопротивлению по пределу текучести:

         n tem _R

      1. 
         Температурный коэффициент снижения прочности стали для изгибаемых элементов.
         

      Для изгибаемых элементов (см. рис. 4.1)

      (рис. 4.1)
      критическое состояние сечений изгибаемых конструкций определяет следующее равенство:

      n
      W пл

      • 
        изгибающий момент от нормативной нагрузки в сечении конструкции, Н.м;
        
      • 
        пластический момент сопротивления сечения, м3 ;
        
      • 
        нормативное сопротивление стали по пределу текучести, Па.
        

      W_пл  W  C ,
      

      • 
        для прямоугольного сечения – 1,5;
        
      • 
        для двутавров и швеллеров – 1,17;
        
      • 
        для труб – 1,25.
        
      1. 
         Температурный коэффициент снижения прочности стали для растянутых и сжатыхэлементов.
         

      
      Для центрально растянутых и сжатых элементов критическое состояние сечений конструкций определяет следующее равенство:
      

      N_n - нормативная нагрузка (осевая сила), Н; A - площадь сечения, м 2 ;

       _tem - температурный коэффициент снижения сопротивления

      • 
        нормативное сопротивление стали по пределу текучести,
        

      Из этого равенства следует формула для вычисления критических значений _tem .

      
      3. Расчет критической температуры t_кр
      Определение критической температуры t_кр

      Для растянутых элементов и изгибаемых элементов критическая температура определяется в зависимости от найденного значения _tem по следующим формулам:

      При _tem t _кр  750  440   _tem

      t _кр  1330  (1   _tem )
      

      Для центрально сжатых элементов критическая температура определяется с учетом возможной потери устойчивости этих элементов. Потерю устойчивости элемента определяет начальная (до пожара) разность между критической деформацией устойчивости и деформацией от действия нагрузки.
         2 
      

         l - расчетная длина элемента, м;
      

      l - конструктивная длина элемента, м;

       - коэффициент расчетной длины (табл. 71а СНиП II-23-81*)
      

      
      Схема закреп- ления и вид нагрузки
      

      

      1.0

      0,7

      0,5

      ( =1 - для шарнирного опирания по концам, =0,7 – для жесткого закрепления внизу и шарнирного опирания сверху, =0,5 - для жесткого закрепления концов);

      E - модуль упругости стали, Па (для прокатной стали Е=2,0610 11 Па, табл. 63 СНиП II-23-81*) .
      Критическая температура центрально сжатых элементов определяется по таблице в зависимости от вычисленных значений _tem и (приложение II [1])

      При значениях 

      формулам:
      При _tem 20 . 10 -4 критическую температуру следует определять по
      t _кр  750  440   _tem

      Зная критическую температуру прогрева металлической конструкции t_кр на основе
      

      определенной величины приведенной толщины сечения t

       A , где А - площадь сечения

      
      без учета скруглений, U – обогреваемая часть периметра сечения, определяется время достижения предела огнестойкости металлической конструкции по следующей таблице.
      

      Температура прогрева незащищенных стальных пластин (приложение III [1])

      1. 
         В.М. Бубнов. Задачи и упражнения по огнестойкости строительных конструкций. Методическое пособие. М.: Академия ГПС МЧС России, 2004.
         

      Примеры решения задач на определение огнестойкости металлических конструкций

      Расчет фактического предела огнестойкости металлической балки.
      Дано:

      Металлическая шарнирноопертая балка, пролетом l=6 м. Сечение двутавр

      №36 по ГОСТ 8239 (горячекатанный с уклоном граней полок). Двутавр изготовлен из стали С 245 (R_уп=245 МПа, см. табл. 51* СНиП II-23-81). Нагрузка на балку – центрально симметричная равномерно распределенная - q_н=15 кН/м.

      Читайте также:

        
      • Квадрат 30х30 сталь 45
        
      • Круг сталь 3 гост 380 2005
        
      • Сталь м398 и s390
        
      • Нержавеющая сталь в стоматологии состав
        
      • К 100 сталь характеристики