Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: LI Международной научно-практической конференции «Наука вчера, сегодня, завтра» (Россия, г. Новосибирск, 14 июня 2017 г.)

Наука: Технические науки

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Щуцкий С.В., Решетников А.А., Бабаев Э.П. МЕТОДЫ ВЫБОРА ОГНЕЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ БАЛОК // Наука вчера, сегодня, завтра: сб. ст. по матер. LI междунар. науч.-практ. конф. № 11(45). – Новосибирск: СибАК, 2017. – С. 87-94.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

МЕТОДЫ ВЫБОРА ОГНЕЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ БАЛОК

Щуцкий Сергей Викторович

доц. кафедры «Железобетонные конструкции», Академии архитектуры и строительства Донского государственного технического университета,

РФ, г. Ростов-на-Дону

Решетников Алексей Анатольевич

доц.  кафедры «Железобетонные конструкции», Академии архитектуры и строительства Донского государственного технического университета,

РФ, г. Ростов-на-Дону

Бабаев Эдуард Петрович

магистрант  кафедры «Железобетонные конструкции», Академии архитектуры и строительства Донского государственного технического университета,

РФ,  г. Ростов-на-Дону

SELECTION METHODS OF FIREPROOFING STEEL BEAMS

Sergey Schucky

associate Professor of the Department "Reinforced Concrete structures",, Academy of architecture and construction of the Don state technical University,

Russia, Rostov-on-don

Alexey Reshetnikov

associate Professor of the Department "Reinforced Concrete structures" Academy of architecture and construction of the Don state technical University,

Russia, Rostov-on-don

Eduard Babaev

graduate student of Department Urban construction and economy,Academy of architecture and building of the don state technical University,

Russia, Rostov-on-don

 

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются проблемы выбора оптимальных свойств стальных конструкций, обеспечивающих должную противопожарную безопасность. С научной точки зрения обосновывается возможность выбора алгоритма для составления программного обеспечения, позволяющего автоматизировать процесс подбора конструкций с необходимыми свойствами.

ABSTRACT

The article deals with the problem of choosing the optimum properties of the steel structures that provides adequate fire safety. From a scientific point of view justifies the choice of the algorithm to compile the software, allowing to automate the process of selection of designs with the desired properties.

 

Ключевые слова: огнестойкие конструкции, строительство, архитектура, инновации.

Keywords: fire-resistant designs, construction, architecture, innovation.

 

Согласно статистическим данным с официального сайта МЧС количество пожаров в зданиях промышленного и гражданского назначения за последние годы держится на высоком уровне. При этом уничтожаются материальные ценности, наносится непоправимый ущерб культурному наследию, погибают десятки тысяч человек. В связи с этим, к современным требованиям конструктивной безопасности, помимо традиционных расчетов по прочности и эксплуатационной пригодности для несущих систем, необходимо также проводить расчет на огнестойкость.

Несмотря на существующее распространенное мнение о недостаточной пожарной безопасности зданий со стальным каркасом, в последнее время появились  эффективные методы повышения огнестойкости несущих конструкций из стали.

В обычных условиях несущие стальные конструкции сохраняют свои заявленные свойства в течение всего срока эксплуатации. Эти же самые конструкции могут исчерпать свой ресурс долговечности в течение всего лишь десятка минут – в результате пожара. Столь стремительный выход из строя определяется резким изменением температуры вокруг конструкций, которая может повышаться до 1000°C и более. Такие условия эксплуатации являются экстремальными для строительных конструкций[2].

Любая строительная конструкция классифицируется по огнестойкости с целью установления возможности ее применения в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках определенной степени огнестойкости, или же для определения огнестойкости зданий, сооружений или пожарных отсеков.

Проектирование безопасных в противопожарном отношении  конструктивных элементов можно классифицировать как специальную дисциплину в в отношении анализа поведение конструкций в условиях пожара.

Основы проектирования конструкций зданий с противопожарной точки зрения  определены в стандарте EN 1990, в которой указано, что конструкция должна сохранять несущую и  механическую прочность. Требуемые параметры конструкции назначают путем анализа всей конструкции, анализа отдельных модулей или элементов, а также использование табличных данных, определенных на основании анализов и исследований, а также результатов индивидуальных испытаний огнестойкости.

Анализ распространения пожара позволяет определить  воздействия термических сред , на которым будут подвержены конструктивные элементы, в частности балки.

Предлагаемый авторами метод  традиционной воздействие тепловой энергии на балку может определится как номинальная  кривая динамики температур  по стандарту EN 1991-1-2. Для строительных конструкций применяются табличные данные кривых, исходя из международных стандартов температура ISO. [3].

Для балок нормируется только потеря несущей способности конструкции и узлов R. Предел огнестойкости по признаку R конструкции, являющейся опорой для других конструкций, должен быть не менее предела огнестойкости опираемой конструкции. Оценка огнестойкости строительных конструкций может осуществляться как экспериментальным, так и расчётным путём. Экспериментальный метод предполагает испытание конструкции в натуральную величину на огневых установках, снабжённых нагружающими и измерительными устройствами. Обобщение большого числа огневых испытаний дало возможность составить каталоги справочных данных для оценки огнестойкости наиболее распространённых типов конструкций. Расчётный метод, построенный на выявленных в экспериментах исходных предпосылках, имеет ряд преимуществ по сравнению с экспериментальным. Расчёт позволяет рассматривать большое количество разнообразных вариантов и достаточно быстро находить эффективные решения в отношении обеспечения огнестойкости конструкций, а затем ещё на стадии проектирования вносить необходимые изменения в конструктивное решение [1].

Решение статической задачи может осуществляться как на основе прочностных критериев (сравнение несущей способности конструкции с усилиями от внешней нагрузки), так и на основе деформационных критериев (сравнение деформаций или перемещений с предельно допустимыми).

На рис. 1 представлен алгоритм расчета огнестойкости стальных балок с учетом уровня их нагружения и нормативного сопротивления стали по пределу текучести.

Как уже было замечено ранее, фактический предел огнестойкости стальных конструкций при «стандартном» режиме пожара, в зависимости от толщины элементов сечения и величины действующих напряжений, не превышает 15 минут. Значения же требуемых пределов огнестойкости металлических строительных конструкций составляют от 0,25 до 2,5 ч в зависимости от степени огнестойкости здания и типа конструкций.

Условие безопасности является основным критерием обоснования необходимости огнезащиты металлических конструкций, т.е. если  – огнезащита не нужна, а при  - огнезащита необходима.

 

Рисунок 1. Алгоритм расчета начальной прочности

 

В традиционных правилах безопасности  есть требование возведения зданий с помощью огнестойких конструкций. В требованиях указаны, как правило, максимальные размеры одной зоны и рекомендации по элементы конструкции, разделяющие отдельные зоны огня.

Вертикальное и горизонтальное разделение конструкции многоэтажных зданий на на несколько зон предполагает длительное нахождение стальных конструктивных элементов под высокими температурами в секции, прежде чем наступит ситуация пожаротушения. Это предполагает сохранение стабильной прочности этих элементов в условиях постоянной динамики высоких температур и разнонаправленных нагрузок, связанных в том числе с частичным разрушением ненесущих элементов. Пока из безопасных зон не будет проведена эвакуация, зоны, подвергнувшиеся пожару будут оставаться под воздействием температур, и поэтому конструктивные элементы должны сохранять прочность до тех пор, пока не будет проведено полное тушение возгорания.

Требования к огнестойкости конструкций определяются, как время, в течение которого конструкция или элемент конструкции сохранит свои  свойства в отношении несущей способности, звукоизоляции и устойчивости к разрушению.

Авторы полагают, что  исключительные требования сохранения оптимальных характеристик балок должны предполагать промежуток от   60 минут (R60) до 240 минут (R240), что позволит провести основной комплекс по эвакуации и проливу помещений.

Выбор конкретного типа огнезащитного состава и материала, установление их областей применения производятся на основе технико-экономического анализа с учетом: величины требуемого предела огнестойкости конструкции; типа защищаемой конструкции; вида нагрузки; температурно-влажностных условий эксплуатации и производства монтажных работ; степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции; увеличения нагрузки на конструкцию за счет массы огнезащиты; трудоемкости монтажа огнезащиты; эстетических требований к конструкции, технико-экономических показателей.

В настоящее время классификация способов огнезащиты следующая:

1. Конструктивный способ: облицовка конструкций огнезащиты плитными материалами, установка огнезащитных экранов, нанесение толстослойных огнезащитных материалов, штукатурки и т.п.

2. Нанесение на поверхность конструкции огнезащитных красок и т.п., вспучивающихся при нагреве.

3. Комбинированный способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов огнезащиты.

Для разных способов огнезащиты произведены испытания огнестойкости стальных конструкций и составлены графики и таблицы, по которым определяются фактические значения огнестойкости стальных конструкций.

Одним из перспективных способов огнезащиты металлических конструкций являются высокоэффективные покрытия, которые наносят на поверхность конструкции сравнительно тонким слоем. Эти покрытия могут быть невспучивающимися и вспучивающимися.

Область применения различных способов огнезащиты определяется с учетом:

- величины требуемого предела огнестойкости;

- типа защищаемой конструкции и ориентации защищаемых поверхностей в пространстве (колонны, стойки, ригели, балки, связи);

- вида нагрузки, действующей на конструкцию (статическая, динамическая);

Таблица 2.

Алгоритм подбора средств огнезащиты стальных балок

 

- температурно-влажностный режим эксплуатации и производства работ по огнезащите;

- степени агрессивности окружающей среды по отношению к огнезащите и материалу конструкции, а также степени агрессивности материала огнезащиты по отношению к стали;

- увеличения нагрузки на конструкцию за счет веса огнезащиты;

- момента монтажа огнезащиты (во время возведения здания или его реконструкции);

- эстетических требований к конструкциям.

На рис. 2 представлен алгоритм подбора средства огнезащиты стальных балок.

Представленные на рисунках 1, 2 алгоритмы легко поддаются программированию и могут быть использованы в разработке специализированного программного обеспечения, которое, в свою очередь, позволит облегчить сложную задачу определения собственного предела огнестойкости стальных балок и выбора их эффективной огнезащиты.

 

Список литературы:

  1. Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства). Учебник для вузов / Ю.С. Буров, В.С. Колокольников. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат. - 1979. - 476 с.
  2. Кондрашов Г. Коррозия - злейший враг бетонных и других конструкций // Строительство: новые технологии - новое оборудование: всероссийский отраслевой журнал. – 2008. - №7.  - С.32-35.
  3. О современных методах обеспечения долговечности железобетонных конструкций/ Карпенко Н.И., Карпенко С.Н., Ярмаковский В.Н., Ерофеев В.Т. // Academia. Архитектура и строительство. - 2015. - №1 - С. 91-102.
  4. Понятие о надежности, прочности и жесткости [Электронный ресурс] // Черчение: сайт. - URL: http://cherch.ru/rabotosposobnost_i_nadezhnost_detaley_mashin/ponyatie_o... (дата обращения 27.01.2017 г.)
  5. Степанова В.Ф. Современные научные разработки проблемы долговечности зданий и сооружений // Технологии бетонов. – 2008. - №2. – С. 64-65.

Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом