Поняття вогнестійкості будівельних конструкцій та методи її визначення

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат на тему:

«ПОНЯТТЯ ВОГНЕСТІЙКОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ І МЕТОДИ ЇЇ ВИЗНАЧЕННЯ»

ПОНЯТТЯ ВОГНЕСТІЙКОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ І МЕТОДИ ЇЇ ВИЗНАЧЕННЯ

Будівельні конструкції, виконані з органічних матеріалів, є одним з компонентів горючої системи і сприяють виникненню і поширенню пожежі. Конструкції, виконані з неорганічних матеріалів, не горять, але акумулюють значну частину теплоти (до 50%), що виділяється при пожежі. При певній дозі акумульованої теплоти, міцність конструкцій падає і відбувається їх обвалення. Так, метал, який може нести значні навантаження десятки років, при досягненні критичних температур 470 - 500 ° С руйнується.

Під вогнестійкістю будівельних конструкцій розуміється їх здатність зберігати несучу і огороджувальну здатність. Показником вогнестійкості будівельних конструкцій є межа вогнестійкості - час (в годинах, хвилинах) від початку випробування (пожежі) конструкції до виникнення одного з наступних ознак:

а) поява тріщин;

б) підвищення температури на її необігрівальній поверхні в середньому на 140 ° С або в будь-якій точці цієї поверхні більше ніж на 180 ° С у порівнянні з температурою конструкції до випробування або понад 200 ° С незалежно від температури конструкції до випробування;

в) втрати несучої здатності.

Найбільш поширений і надійний метод визначення межі вогнестійкості експериментальний. Суть методу (стандарт СЕВ 1000-78) полягає в тому, що конструкцію піддають нагріванню у спеціальних печах з одночасним впливом нормативних навантажень.

Численні дослідження реальних пожеж показали, що в їх розвитку можна виділити характерні етапи і стандартизувати режим «температура - час». У 1966р. Міжнародною організацією зі стандартизації для випробування будівельних конструкцій з експериментального методу була введена стандартна температурна крива для характеристики температурного режиму. Залежність підвищення температури від часу можна представити рівнянням:

(4.3.1.)

де Т n - Температура пожежі, К; τ - час горіння, хв.

При випробуваннях по експериментальному методу відхилення температур від даних, отриманих за формулою (3.1), допускаються протягом перших 30 хв і ± 5% - в наступні часи випробувань.

Іноді формулу (3.1) модернізують введенням додаткових параметрів, що враховують початкову температуру пожежі:

3.2.) (4. 3.2.)

0 – начальная температура конструкции, К. де t 0 - початкова температура конструкції, К.

Однак експериментальний метод має істотні недоліки. Випробування за цим методом вимагають проведення громіздких і дорогих дослідів, що ускладнює, в деяких випадках, своєчасно оцінити вогнестійкість різних видів нових будівельних конструкцій.

Теоретичний шлях є більш перспективним і економічним. Тому у нас в країні отримують розвиток розрахункові методи оцінки вогнестійкості. Сутність розрахунку в загальному вигляді зводиться до оцінки розподілу температур, по перетину конструкції в умовах пожежі (теплотехнічна частина), і обчисленню несучої здатності нагрітої конструкції (статична частина). Проте теорія вогнестійкості будівельних конструкцій ще недостатньо розроблена, тому навіть досвідченому конструктору нелегко спроектувати потрібну за якістю вогнезахист силових елементів конструкцій. Перша проблема, яку долає інженер-практик на цьому шляху, полягає у визначенні характеру розподілу температур у перерізах матеріалу будівельної конструкції через деякі інтервали часу. Іншими словами, він має вирішити завдання нестаціонарного прогріву матеріалу силового елемента в умовах пожежі.

Наближене ж рішення з необхідною точністю може бути практично завжди знайдено чисельними методами, особливо при використанні обчислювальних машин.

Основними факторами, що впливають на межу вогнестійкості конструкцій, є волога, коефіцієнт теплопровідності і міцність арматури.

Волога в бетоні грає двояку роль. По-перше, при дії на бетон високих температур вода, випаровуючись, уповільнює темп прогрівання, збільшуючи тим самим межу вогнестійкості. По-друге, вода сприяє вибухоподібного руйнування бетону при інтенсивному прогріванні внаслідок утворення пари. Необхідною умовою вибуху бетону є швидке підвищення температури, тобто прогрів за стандартним температурним режимом або безпосередній вплив вогню на конструкцію.

При пожежах та випробуваннях через 10 - 20 хв після впливу вогню на конструкцію бетон вибухово руйнується, відколюючи від поверхні, що обігрівається пластинами площею 200 см 2 і товщиною 0,5 - 1см. шматки бетону відлітають на відстань до 15м. Таке руйнування відбувається по всій поверхні, приводячи до швидкого зменшення перетину конструкції і, як наслідок, до втрати несучої здатності та вогнезахисних властивостей. При вологості бетону вище 5% і температурі 160 - 200 ° С, що сприяє максимальному тиску пари в порах, бетон руйнується майже у всіх випадках. При вологості 3,5 - 5% руйнування носить місцевий характер. При вологості менше 3% вибухи не спостерігаються. При нагріванні з розтягнутого в часі режиму (з досягненням стандартних температур через проміжок часу, збільшений вдвічі) бетон не вибухає, незважаючи на його підвищену вологість (5 - 6%). При цьому вид заповнювача бетону помітно не впливає на його руйнування.

Зазвичай вибухонебезпечне руйнування відбувається на новобудовах, в неопалюваних підвалах і інших вологих приміщеннях. Бетони з щільністю, нижче 1250 кг / м 3 не вибухають при вологості 12 - 14%. Це обумовлено тим, що такі бетони мають сполучені пори і завдяки паропроникності всередині конструкцій не створюється значних внутрішніх зусиль.

Підвищення температури навколишнього середовища при пожежі супроводжується перенесенням теплоти в матеріал конструкції. Її тепло прагне до теплового рівноваги. Тому температура внутрішніх точок буде змінюватися не тільки в залежності від координат і їх взаємного розташування, а й від часу. Такі процеси теплопередачі прийнято називати нестаціонарними.

В даний час розроблено багато різних методів вирішення задач нестаціонарної теплопровідності, що призводять до задовільних для інженерної практики результатами. Ці методи умовно можна розділити на дві групи - аналітичні та чисельні.

современных вычислительных машин типа ЕС Вся методика розрахунку режимів нестаціонарного прогріву будівельної конструкції перекладена на алгоритмічну мову ФОРТРАН - IV сучасних обчислювальних машин типу ЄС

Невеликий межа вогнестійкості металевих конструкцій ускладнює, а в окремих випадках унеможливлює гасіння пожеж та безпечну евакуацію людей та матеріальних цінностей. Дуже важливо знати також межа вогнестійкості різного роду технологічного устаткування і металевих споруджень у період роботи в екстремальних умовах підвищених температур.

Немає необхідності доводити важливість розробки експрес-методу з визначення межі вогнестійкості металевих будівельних конструкцій, споруд, обладнання.

Незахищені металеві конструкції в процесі впливу вогню прогріваються рівномірно по перетину. Межа їх вогнестійкості характеризується часом прогрівання металу до критичної температури, яка складає в середньому для стали 500 ° С, для алюмінієвих сплавів - 250 ° С.

Сутність методики полягає, в наступному:

. I. Встановлюється найбільш небезпечне за умовами роботи перетин або ділянка конструкції, споруди, обладнання.

П. За формулою (3.З.) оцінюється приведена товщина елемента конструкції:

(4.3.3)

- площадь сечения элемента конструкции, м 2 ; П — обогреваемый периметр сечения, м. де δ пр - приведена товщина конструкції, м; s - площа перерізу елемента конструкції, м 2; П - обігрівається периметр перерізу, м.

. III. Розраховується середнє значення температури металу конструкції

(4.3.4)

де Т 0 - початкова температура конструкції, К; Т кр - критична температура, К.

У табл. 4.3.1. викладені необхідні для розрахунків характеристики.

Таблиця 4.3.1.

Теплотехнічні характеристики металу

Метал

Питома теплоємність кДж / (кг ∙ К)

Потность, кг / м 3

Т кр, К

Сталь 3

0,44 + 0,0048 сер - 273)

7800

773

Алюмінієві сплави типу АМц

0,88

2800

523

. IV. Середнє значення коефіцієнта питомої теплоємності З ср перебуває з урахуванням середньої температури металу:

, (4.3.5.)

-коэффициент пропорциональности. де С о - початкове значення коефіцієнта питомої теплоємності кДж / (кг ∙ К); k-коефіцієнт пропорційності.

. V. Розраховується значення параметра β:

, (4.3.6.)

де γ - щільність металу, кг / м 3.

. VI. За номограмме (рис. 3.1.) Для відомих значень Т кр і β визначається значення τ.

. VII. Встановлюється межа вогнестійкості конструкції

(4.3.7.)

Для оцінки межі вогнестійкості незахищених металевих конструкцій може бути використана залежність, отримана д.т.н. проф. Бєліковим А.С.:

(4.3.8.)

де τ - межа вогнестійкості, год; δ пр - приведена товщина металу, див.

Представлена ​​залежність найбільш повно описує експериментальні дані (відхилення не перевищують 3,5%).

Розрахунок прогріву теплоізольованих сталевих конструкцій (теплотехнічна завдання) здійснюється за формулою:

, (4.3.9.)

де Т м (τ) - температура металу, К; Т пов (τ) - температура поверхні ізоляції, К; Т 0 - початкова температура конструкції, К; Ө - безрозмірний параметр, який визначається за номограми.

Рис. 4.3.1. Номограма для розрахунку вогнестійкості незахищених металевих конструкцій

Розглянемо послідовність обчислення для теплоізольованих конструкцій.

1. ( y ) следующим образом: Обчислюємо наведену товщину δ x (y) наступним чином:

а) для необмеженої теплоізольованої пластини δ х (у) дорівнює товщині металевої пластини;

б) для теплоізольованих стрижнів прямокутного перерізу:

(4.3.10.)

— размеры поперечного сечения конструкции, м; δ пр,х и δ пр,у — приведенные толщины пластин по осям х и у: де а і b - розміри поперечного перерізу конструкції, м; δ пр, х і δ пр, у - наведені товщини пластин по осях х і у:

(4.3.11.)

(4.3.12.)

де С м, 0, З 0 - початкове значення коефіцієнта питомої теплоємності металу і теплоізоляції; δ х, δ у-товщина стінок перерізу, м; δ 0-товщина теплоізоляційного шару, м;

в) для теплоізольованих стрижнів круглого перерізу:

(4.3.13.)

н — наружный диаметр сечения, м; δ м — толщина стенки сечения, м; де d н - зовнішній діаметр перерізу, м; δ м - товщина стінки перерізу, м;

г) для теплоізольованих стрижнів двотаврового перерізу приведена товщина полиці:

(4.3.14.)

— толщина полки, м; де l - товщина полиці, м;

Рис. 4.3.2. Розподіл відносної надмірної температури в теплоізольованій металевої конструкції

Стінки:

(4.3.15.)

—толщина стенки, м; h — высота стенки, м. де d-товщина стінки, м; h - висота стінки, м.

2. Розраховуємо щільність сухого γ с і вологого γ в матеріалу теплоізоляційного шару:

(4.3.16.)

де Р - вагова вологість сухого матеріалу,%.

3. Вибираємо для подальшого розрахунку довільно момент часу.

4. За рис. 3.3. з урахуванням обраного інтервалу часу і щільності матеріалу визначаємо значення температури поверхні Т пов і середнє значення температури Т сер для кожного виду матеріалу:

, (4.3.17.)

5. Оцінюємо середнє значення теплофізичних характеристик матеріалів:

(4.3.18.)

де λ ср - середній коефіцієнт теплопровідності сухого матеріалу Вт / (м ∙ К); З ср - середній коефіцієнт питомої теплоємності сухого матеріалу, кДж / (кг ∙ К). Величина З ср визначається за формулою (3.5.).

6. Розраховуємо кількість Фур'є:

(4.3.19.)

7. : Знаходимо значення параметра N:

(4.3.20.)

8. 0 и N определяем значение безразмерного параметра Ө по рис. Для розрахованих F 0 і N визначаємо значення безрозмірного параметра Ө за рис. 3.2.

9. За формулою (4.3.19.) Для заданого проміжку часу встановлюємо температуру металу.

Розрахунок по пунктах 3-9 повторюється з урахуванням нових інтервалів часу до того моменту, коли температура конструкції досягне критичного значення Т кр. Отже, час досягнення критичної температури і буде межею її вогнестійкості.

Запропонована методика для оцінки межі вогнестійкості конструкцій проста, вимагає малих витрат часу і дає можливість розробити заходи профілактики.

Ріс.4.3.3. Зміна температури поверхні конструкцій з матеріалів з ​​різною щільністю.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Безпека життєдіяльності та охорона праці | Книга
40.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок вогнестійкості будівельних і залізобетонних конструкцій
Оптимізація будівельних конструкцій
Монтаж будівельних конструкцій
Діагностика та випробування будівельних конструкцій
Обстеження технічного стану будівельних конструкцій
Використання промислових відходів у виробництві будівельних конструкцій виробів та матеріалів
Оцінка пожежної небезпеки будівельних матеріалів конструкцій та інженерного обладнання
Бізнес-план створення підприємства з виробництва та монтажу будівельних конструкцій полімерних
Діагностика технічного стану будівельних конструкцій 5-поверхового 6-під`їзного 96-квартирного
© Усі права захищені
написати до нас