ПОКАЗАТЕЛИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТЕПЕНЬ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПОЖАРЕ

​INDICATORS AFFECTING THE DEGREE OF FIRE RESISTANCE OF BUILDING STRUCTURES IN CASE OF FIRE

Ilya Leonenko

student, St. Petersburg University of the Ministry of Emergency Situations of Russia,

Russia, St. Petersburg

АННОТАЦИЯ

Пределом огнестойкости строительных конструкций называется временной промежуток, при котором строительная конструкция сохраняет свои несущие способности, т.е. не произойдет обрушение конструкций при пожаре. Статья посвящена разработке основных показателей при определении пределов огнестойкости железобетонных строительных конструкций и материалов. Приведены расчетные формулы при изменении температуры при пожарах в зданиях.

ABSTRACT

The limit of fire resistance of building structures is the time interval at which the building structure retains its load-bearing capacity, i.e. there will be no collapse of structures in case of fire. The article is devoted to the development of the main indicators for determining the fire resistance limits of reinforced concrete building structures and materials. Calculation formulas are given for temperature changes during fires in buildings.

Ключевые слова: несущая способность, строительная конструкция, предел огнестойкости, опасные факторы пожара, температурный режим.

Keywords: load-bearing capacity, building structure, fire resistance limit, fire hazards, temperature regime.

В условиях внутреннего пожара на строительные конструкции воздействуют различные опасные факторы пожара, способные разрушить строительную конструкцию и привести к обрушению, что само собой приведет к определенным последствиям как для людей, так и для участников тушения пожаров.

Согласно ст. 35 ФЗ №123 [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 от ненормируемых до способности сопротивляется прямому воздействию огня не менее 360 минут.

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. Для определения изменения температуры в условиях пожара используется зависимость, зависящая от времени пожара, начальной температуры конструкции до пожара и коэффициентам сопротивляемости строительных конструкций.

Зависимость изменения температуры в условиях пожара (1):

                                       (1)

где t_в – Зависимость изменения температуры в условиях пожара, °С;

τ – время пожара, с;

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

Температуропроводность — физическая величина характеризующая скорость выравнивания температуры железобетонной строительной конструкции в неравновесных тепловых процессах.

Приведенный коэффициент температуропроводности определяется по формуле (2):

                                              (2)

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 температуры при пожаре, рассчитывается по формуле (3):

                                    (3)

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

Для определения температур в плоских конструкциях при двустороннем обогреве решают задачу о прогреве неограниченной пластины при симметричных граничных условиях [2,3].

Прогрев железобетонных конструкций определяют по формулам (4), (5), (6).

– 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.

Вывод: расчет температурных полей железобетонных конструкций на огнестойкость основывается на решении краевых задач нестационарной теплопроводности неоднородных капиллярно-пористых тел в условиях пожара.

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».
3. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости строительных конструкций. – М.: 2017. – 195 с.