CC BY
14
Подходы к определению критической температуры
металлоконструкций с конструктивной огнезащитой
Жамойдик С. М.,
Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь,
г. Минск
При расчете металлоконструкций на огнестойкость используется понятие критической температуры, определяемой на основании коэффициента условий работы стали при пожаре - для центрально растянутых и изгибаемых стальных конструкций; и дополнительно по критической разности краевых деформаций -для центрально и внецентренно сжатых стальных конструкций [1]. За критическую температуру для конструкции выбирают наименьшее значение из двух.
Затем решая уравнения нестационарной теплопроводности, определяют время, за которое сечение конструкции прогреется до критической температуры.
Критическая температура конструкции, эта такая температура, при прогреве сечения конструкции до которой, происходит отказ в ее работе, то есть наступает предельное состояние по огнестойкости.
Коэффициент условий работы стали при пожаре учитывает снижение прочностных характеристик материала от температуры. Критическая разность краевых деформаций учитывает допустимые прогибы конструкции исходя из условия обеспечения устойчивости конструкции.
Предполагается, что предел огнестойкости защищенных металлоконструкций определяется по тому же принципу что и не защищенных, учитывая тот факт, что физический смысл огнезащиты заключается в обеспечении увеличения времени прогрева металлоконструкции до критической температуры [2-4].
Одновременное воздействие пожара и статической нагрузки на металлоконструкции приводит к их перемещению в пространстве. При перемещении, незащищенных металлоконструкций, в пределах допустимых значений (для вертикальных и горизонтальных конструкций соответственно //100 и //20 [2]), нет никакой опасности, условия устойчивости конструкции выполняется. Перемещения металлоконструкций с конструктивной огнезащитой, при определенных значениях этих перемещений, может произ ойти разрушение огнезащиты.
Рассмотрим схему конструктивной огнезащиты используемой в Республике Беларусь, которая заключается в следующем: по периметру стальной колонны (балки или раскоса) устраивается каркас из гипсокартонна, соединяемого между собой металлическими профилями. Металлические профили крепятся между собой зажимами, что делает конструкцию огнезащиты условно независимой при обычных условиях эксплуатации от металлоконструкции. Исключение составляют зоны контакта металлического профиля конструктивной огнезащиты к металлоконструкции. Металлический профиль обеспечивает расстояние от гипсокартонного листа до металлоконструкции 2,7 см.
Для колоны, высотой 3 м, допустимый прогиб составляет 3 см, перемещение колонны до 2,7 см не будут оказывать воздействия на огнезащиту (хотя и этот факт требует подтверждения). Превышение перемещения колоны величины равной расстоянию между огнезащитой и колонной, приведет к прямому контакту металлоконструкции и гипсокартонного листа. Воздействие на огнезащиту со стороны металлоконструкции может привести к возможному ее разрушению. Разрушение огнезащиты повлечет быстрый прогрев сечения конструкции до критической температуры и к ее отказу в работе. Допустимые прогибы для горизонтальных конструкций имеют еще большие значения, что может приводить к еще более раннему разрушению конструкции огнезащиты.
Следовательно, подход по определению критической температуры для незащищенных металлоконструкций и огнезащищенных не может быть идентичным.
При определении критической температуры металлоконструкций с конструктивной огнезащитой, необходимо дополнительно учитывать предельные
прогибы металлоконструкций, которые не будут разрушать конструкцию огнезащиты. Определение критической температуры должно учитывать возможность наступления предела огнестойкости по следующим критериям: потеря прочности, потеря устойчивости и предельные прогибы металлоконструкций не влияющие на целостность огнезащиты.
Для подтверждения данной гипотезы, необходима разработка модели поведения конструктивной огнезащиты под воздействием прогибов стального каркаса подтвержденная экспериментальными исследованиями.
С целью изучение поведения стального каркаса и его влияния на конструктивную огнезащиту в условиях, близких к условиям реального пожара, разработана методика экспериментальных исследований. Для достижения цели экспериментальных исследований поставлены следующие задачи: выявить закономерности совместного поведения стального каркаса с конструктивной огнезащитой; определить остаточные прогибы стального каркаса и их влияние на целостность конструктивной огнезащиты; определить изменение температуры стального каркаса с конструктивной огнезащитой во времени при огневом воздействии.
Крупномасштабные огневые испытания для экспериментального исследования огнестойкости стального каркаса с конструктивной огнезащитой планируется провести в ГУО «Командно -инженерный институт» МЧС Республики Беларусь.
Библиографический список
1. Огнестойкость строительных конструкций / И. Л. Масалков [и др.]; под общ. ред. В. И. Кузнецов - М: ЗАО «СПЕЦТЕКХНИКА», 2001. - 496 с.
2. Национальный комплекс технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства. Строительные конструкции. Порядок расчета пределов огнестойкости = Нацыянальны комплекс тэхшчных прававых актау у вобласщ архтктуры i будаунщтва. Буданушчыя канструкцп. Парадак разлжу межау вогнеустойлiвасцi: ТКП 45-2.02-1102008. - Введ. 12.06.08. - Минск: М-во архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2008. - 129 с.
3. Национальный комплекс технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-2. Общие правила определения огнестойкости = Нацыянальны комплекс тэхшчных прававых актау у вобласщ архггэктуры i будаунщтва. Праекта-ванне стальных канструкцый. Частка 1-2. Агульныя правшы вызначэння вогнеустойлiвасцi: ТКП EN 1993-1-2-2009. - Введ. 10.12.2009. - Минск: М-во архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2009. - 77 с.
4. Национальный комплекс технических нормативных правовых актов в области архитектуры и строительства. Система стандартов пожарной безопасности. Средства огнезащитные. Общие технические требования и методы испытаний СТБ 11.03.02. - Введ. 01.07.2011 - Минск: НИИ ПБ и ЧС МЧС Беларуси, 2011. - 34 с.
