Фактический расчет огнейстойкости металлических элементов проектируемого торгового центра

Королев Д.С.; Бондаренко Е.А.

понятие «огнестойкость», наряду с понятием «пожарной опасности», положено в основу пожарно-технической классификации строительных объектов - зданий, конструкций, материалов. Кроме того, «огнестойкость» является характеристикой, от значения которой зависят основные архитектурно-планировочные решения зданий и сооружений (этажность, площадь этажа и т.д.), а также необходимость применения и регламентации других элементов противопожарной защиты, таких как противопожарные преграды, пути эвакуации, противодымная защита, противопожарные разрывы и др.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://wiki-fire.org/Статистика пожаров в РФ - 2017 [Электронный ресурс]

2. Федеральный закон от 27.12.2002 № 184 «О техническом регулировании».

3. Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЭ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»

4. Свод правил СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы»

5. Свод правил СП 2.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»

6. Свод правил СП 3.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре»

7. Свод правил СП 4.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты»

8. Свод правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические»

9. Свод правил СП 6.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Электрооборудование»

10. Свод правил СП 7.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Отопление, вентиляция и кондиционирование»

УДК 614.8

Д. С. Королев, Е.А. Бондаренко

Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО «Ивановская пожарной-спасательная академия» ГПС МЧС России

ФАКТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГИЕЙСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТОРГОВОГО ЦЕНТРА

В работе проведен фактический расчет огнестойкости металлических строительных конструкций, в частности несущих вертикальных элементов. Которые представлены в виде двутавровых стальных опор. Используя графики критических температур воздействия на основные элементы здания было установлено, что предел огнестойкости не соответствует требуемым значениям. Предлагается дополнительное компенсирующее мероприятие.

Ключевые слова: пожарная безопасность, пожар, огнестойкость, строительство, нарушения

D.S. Korolev, Е.А. Bondarenko

FIRE RESISTANCE, AS A BASIC ELEMENT OF FIRE-FIGHTING PROTECTION SYSTEMS FOR BUILDINGS AND FACILITIES

The actual calculation of the fire resistance of metal building structures, in particular bearing vertical elements, is carried out in the work. Which are represented as I-type steel supports. Using the graphs of the critical temperatures of exposure to the main building elements, it was determined that the fire resistance limit does not match the required values. An additional compensating measure is proposed.

Keywords: fire safety, fire, fire resistance, construction, violations

В ходе реконструкции объекта в качестве вертикальных несущих элементов предусмотрены двутавровые стальные (горячекатаные с параллельными гранями полок «колонные двутавры» № I 30к1, с 225).

Горизонтальные несущие металлические элементы - двутавровые металлические балки: I 50шЗ, I 35ш2, I 25ш1 (все с 225). Физические и геометрические характеристики указанной конструкции приведены ниже в таблице (указаны все возможные профили, габариты которых отличаются не значительно):

Таблица 1

Основные параметры двутавровых стальных строительных конструкций

№ профи ля h b S t г Площа ДЬ сечени я, Мае са Ось х-х Ось х-х Ось х-х Ось х-х Ось у-у Ось у-у Ос ь у-у

F 1м Jx Wx Sx ix Jy Wy iy

м м м м мм мм м м см2 кг см4 смЗ смЗ см см4 смЗ см

26Ш1 25 1 18 0 7,0 ю, 0 16 54,37 42,7 6225 496 276 10,7 0 974 108, 2 4,2 3

26UJ2 25 5 18 0 7,5 12, 0 16 62,73 49,2 7429 583 325 10,8 8 113 8 129, 8 4,3 1

35Ш1 33 8 25 0 9,5 12, 5 20 95,67 75,1 1979 0 117 1 651 14,3 8 326 0 261, 0 5,8 4

35TJT2 34 1 25 0 ю, 0 14, 0 20 104,74 82,2 2207 0 129 5 721 14,5 2 365 0 292, 0 5,9 0

35ШЗ 34 5 25 0 ю, 5 16, 0 20 116,30 91,3 2514 0 145 8 813 14,7 0 417 0 334, 0 5,9 9

50Ш1 48 4 30 0 П, 0 15, 0 26 145,70 114, 4 6093 0 251 8 140 3 20,4 5 676 2 451, 0 6,8 1

50UJ2 48 9 30 0 14, 5 17, 5 26 176,60 138, 7 7253 0 296 7 167 6 20,2 6 790 0 526, 0 6,6 9

50ШЗ 49 5 30 0 15, 5 20, 5 26 199,20 156, 4 8420 0 340 2 192 3 20,5 6 925 0 617, 0 6,8 1

Где: И - высота двутавра; Ь - ширина полки; в - толщина стенки; I - толщина полки; г - радиус сопряжения; Г - площадь сечения; Масса 1м (кг); ]х - момент инерции;

\Ух - момент сопротивления;

Бх - статический момент полусечения;

IX - радиус инерции;

.Ту- момент инерции;

\Уу - момент сопротивления;

1у - радиус инерции

|У

¿У 1

И ь X _ _х

л

* 4 ,г

8 У 1

Ь

Рис. 1. Внешний вид двутавровых конструкций

Физический смысл используемых при расчете параметров приведен выше с помощью схемы и в обозначениях. Далее приводим краткие положения расчетного обоснования огнестойкости конструкции [1,2].

При расчетах распределение температуры по их сечению принимается равномерным. При этом сразу вычисляется критическая температура в сечении, вызывающую потерю несущей способности. Критическую температуру определяем в зависимости от коэффициента. Этот коэффициент учитывает снижение несущей способности конструкции под действием повышенной температуры. Для изгибаемых элементов возможных пластических деформаций [3,4]:

Мп

Мп -изгибающий момент от нормативной нагрузки;

Яуп -нормативное сопротивление по пределу текучести (1)

Шп -момент сопротивления сечения;

0! -коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций: Сг = 1.17 — для двутавров и швеллеров;

Сг = 1.25 — для труб; Сг = 1.5 — для прямоугольного сечения;

Для центрального растяжения:

У =

АЯуп (2)

Ып - нормативная (рабочая) нагрузка; А - площадь поперечного сечения; Для внецентренного растяжения:

Ыпе

У = +

АЯУП т^пКуп е - эксцентриситет;

п , -п- (3)

Сжатые элементы утратят несущую способность в результате потери прочности или потери устойчивости. Коэффициент снижения несущей способности (по потере прочности) определяем по указанным формулам. При этом учитываем, что при угет < 0.6 1:сг = 750 — 440угет, приугет > 0.6 1СГ = 1330(1 -угет)-

Критическую температуру для сжатых элементов определяем по графику зависимости критической разности краевых деформаций ползучести Д£п от критической температуры 1:сг и степени загружения у1ст.

Строим график зависимости с использованием уравнений состояния. С помощью графика определяем критическую температуру для центрально-сжатых и внецентренно сжатых стержней. При этом, для построения графика используем отношения [5-7]:

ЛС

" А2 Е

с 6П . ТГ 6П

оп = —; у = — при центральном сжатии: ¿\Ьп = — ——

я

■уп

N<1

Где:бп = — +

п А с^п

У1ет

—^; А = — - гибкость стержня,

^уп

(4)

(5)

1 — длина стержня; |1 — коэффициент способа закрепления стержня; Е — модуль упругости стали.

Определим фактический предел огнестойкости незащищенной металлической конструкции (двутавровый элемент):

Для сжатого стержня (металлическая стойка - «колонные двутавры» № I 30к1, с 225-) определим степень нагружения: Характеристики элемента:

расположены с шагом - 7.5 м (в осях «И»-«Ж») и 3.00 м (в осях «Ж»-«Е») и симметричных осях; Тогда степень нагружения:

У =

400Х103

АИуп 140Х10-4 235x10®

=0.122

Максимальная гибкость стержня: Атах = 3100/87 = 35.6

(где: ¡гшп = 87, Ь0 = |1 х Ь = 1x3.1 м = 3100 мм). Напряжение от нормативной нагрузки:

ст =

400Х103

= 2.857 х 107 = 28 МПа

А (Б) 140Х10-4

Критическая разность краевых деформаций:

тг

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

аг

3.14

28

35.б2 2.1 х 105

= 0.277

Рис. 2. График критической температуры

7.642 х Ю-3 = 0.7 х Ю-4

Определим критическую температуру по графику (точка на графике) рисунок 2. Определение приведенной толщины металла производим по формуле:

^ _ А _ 13970 _ ^геа — и — 2.056Х103 —

Где и = 2Ь + 4 - 2 ^ = 2x343+4 х 350 - 2 х 15 = 2.056 х 103

Тогда по графику (критические температуры, вызывающие потерю устойчивости сжатых стальных стержней) определим критическую температуру работы:

Предварительный вывод: 1 .Предел огнестойкости незащищенной колонны будет около 22-25 минут. 2. Для доведения ее до требуемых параметров огнестойкости (не менее 90 минут) необходима дополнительная огнезащита конструкции.

Общий вывод по металлическим конструкциям: Для доведения до требуемого показателя огнестойкости необходима дополнительная защита огнезащитным покрытие и

(или) слоем гипсокартона).

1000

ООО

м»

400

п„

О 10 20 30 40 50 60

Рис. 3. График критических температур, вызывающих потерю устойчивости

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ьйр:/Лм1 -А re.org/ Стат ист и ка пожаров в РФ - 2017 [Электронный ресурс]