ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

FIRE RESISTANCE LIMIT OF BUILDING STRUCTURES IN FIRE CONDITIONS

Vadim Murashov

student of the Institute of Correspondence and Distance Learning Saint Petersburg University of the Ministry of Emergency Situations of Russia

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен метод расчета предела огнестойкости строительных конструкций в условиях пожара. Раскрыта суть данного метода.

ABSTRACT

The article considers the method of calculating the fire resistance limit of building structures in fire conditions. The essence of this method is revealed.

Ключевые слова: предел огнестойкости, метод, условия пожара, строительная конструкция.

Keywords: fire resistance limit, method, fire conditions, building structure.

В начале работы определим временные пределы огнестойкости строительных конструкций. Согласно ст. 35 [1] 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.

В настоящее время основным методом расчета строительных конструкций для условий эксплуатации и монтажа является метод предельных состояний, разработанный Н.С. Стрелецким [3].

Суть метода заключается в установлении для конструкций так называемых предельных состояний и в обеспечении расчетным путем таких параметров этих конструкций, которые предотвращают наступление этих предельных состояний.

Предельным называется такое состояние конструкции, при достижении которого она перестает удовлетворять предъявляемым к ней требованиям в процессе эксплуатации или монтажа.

Рассмотрим расчет предела огнестойкости для железобетонных конструкций.

Изменение температуры при стандартном температурном режиме характеризуется зависимостью:

                                       (1)

где t_в – температура среды, °С;

τ – время пожара, с;

t_H – начальная температура конструкции до пожара, принимаемая равной 20 °С.

Для граничных условий первого рода температура t обогреваемой поверхности плоских железобетонных конструкций определяется [4]:

                                     (2)

где: t – температура обогреваемой поверхности, °С;

t_H – начальная температура конструкции, равная 20 °С;

erf – функция ошибок Гаусса;

К – коэффициент, зависящий от плотности р_ос сухого бетона С^0,5 (табл. 1);

τ – время, c.

Таблица 2.

Значение коэффициента К в зависимости от средней плотности бетона

Приведенный коэффициент температуропроводности определяется по формуле:

                                              (3)

где  – средний коэффициент теплопроводности при t = 450° С, Вт/(м° С);

С_tem,m – средний коэффициент теплоемкости при t = 450 °С, Дж/(кг ° С);

ω_в - начальная весовая влажность бетона, %;

 – средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг /м³.

Нестационарное температурное поле, возникающее в полуограниченном теле от воздействия «стационарного пожара», рассчитывается по формуле:

                                    (4)

где у – расстояние по нормали от обогреваемой поверхности до расчетной точки тела, м.

Таблица 2.

Значение коэффициента К₁ в зависимости от плотности сухого бетона ρ_ос

Для определения температур в плоских конструкциях при двустороннем обогреве решают задачу о прогреве неограниченной пластины при симметричных граничных условиях.

– критерий Фурье; τ – время, с.                            (4)

                                                   (5)

расчетах огнестойкости (колонны, балки, ригели) необходимо найти температуру в середине толщины пластины, т.е. при х = 0.

                                                (6)

где θ – относительная температура, определяемая в зависимости от F_п/4

При прогреве балок, колонн, ферм и других стержней элементов, обогреваемых в условиях пожара с трех или четырех граней боковых поверхностей, имеет место двухмерное температурное поле. Расчет температур в этих случаях может быть выполнен с достаточной точностью при помощи известного в теории теплопроводности соотношения относительных температур:

                                           (7)

где t_e - температура по стандартной кривой, °С;

t- температура двухмерного поля, °С;

tt - температура одномерных полей, °С. 

Из соотношения выходит

                                       (8)

Температуру в сечениях железобетонных элементов можно определить по графикам прогрева, полученных экспериментальным путем.

                                               (9)

где , – коэффициенты, принимаемые в зависимости от F_ox/4 и F_oy/4 соответственно. В [2] на соответствующие коэффициенты надежности: по бетону γ=0,83; по арматуре γ=0,9.

Таким образом, расчет температурных полей железобетонных конструкций на огнестойкость основывается на решении краевых задач нестационарной теплопроводности неоднородных капиллярно-пористых тел в условиях стандартного температурного режима.

Список литературы:

1. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85 (с Изменениями № 1, 2)».
3. Иванов В.Н. Проблема нормирования требований к пределам огнестойкости общественных зданий» Международный семинар «Пожарная безопасность объектов хозяйствования», 2018. – 210 с.
4. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости строительных конструкций. – М.: 2017. – 195 с.