Проверка соответствия огнестойкости конструкций здания противопожарным требованиям СНиП и разработка технических решений по ее повышению (стр. 3 из 3)
ГПШ – гипсоперлитовая штукатурка
ЦП-СШ – цементо-песчаная штукатурка
Определяем фактический предел огнестойкости незащищенной и защищаемой конструкций в соответствии со СНиП 11-2-80: Пф = ч., Пфз = ч
3. Проверка соответствия огнестойкости балки покрытия здания противопожарным требованиям СНиП и разработка конструктивных решений, обеспечивающих огнезащиту балки, одного из опорных узлов и узла соединения элементов связей
Исходные данные:
Расчетный пролет балки, L, м 15
Шаг балки, аg, м 6
Размер сечения балки, h bb, 1010 160 мм
Полная расчетная нагрузка на балку, q, кПа 2.1
Сорт древесины - 1
Количество сторон обогрева при пожаре - 3
Номера узлов опирания балок и крепления элементов связей 2;4
Длина балки, на которой произошло обрушение связей, lpc, м 6
Назначение второго отсека здания – склад крепежных деталей в сгораемой упаковке
Площадь второго пожарного отсека здания, S, м 3800
Требуемый предел огнестойкости Птр = 0.75 ч
Здание категории
Площадь этажа
Требуемая степень огнестойкости
Допустимый предел распространения огня
Решение:
Определим погонную равномерно распределенную нормативную нагрузку, действующую на балку, по формуле:
qn = q * aб / Yt = 2.1*6/ 1.2 = 10.5 кН/м
Изгибающий момент в середине пролета балки от нормативной нагрузки определяем по формуле:
Мn = qn*L/ 8 = 295.3 кН*м
Момент от нормативной нагрузки на расстоянии lpc от середины пролета балки:
Mlpc = qn/2(L/2 – lpc)*( L/2 + lpc) = 10.5/2(15/2 – 6)(15/2 + 6) =
= 106.3 кН*м
Максимальные касательные напряжения в рассматриваемой балке при ее загружении равномерно распределенной нагрузкой, имеющих место в опорных сечениях конструкции от действия поперечной силы:
Qn = qn * L / 2 = 10.5 * 15/ 2 = 78.7 кН
Определяем предел огнестойкости из условия потери прочности от действия нормативных напряжений:
Пф = T30 + Tcr
T30 = 5 мин
Тcr = Zcr/ V, где V- принимаем 0.7 мм/мин по таб. 3.2
Определим значение коэффициента nw3:
nw3 = Mn / W*Rfw = 295.3*10/ 0.027*29*10 = 0.37
W = bб * h / 6 = 0.16*1.01/6 = 0.027 м
Rfw = 29 МПа по табл. 3.3 стр.38
Определяем значение параметров (Zcr/bb ) для отношения размеров поперечного сечения балки до пожара h/bб = 6.3:
Zcr = 0.052bb = 0.052*160 = 8.32 мм, так как точка пересечения на графике (1) рис. 3.1. значения параметров nw3 и Zcr/h находятся ниже сплошной линии.
Таким образом находим значение фактического предела огнестойкости из условия потери прочности от действия нормальных напряжений:
Пф = 5 + 8.32/0.7 = 16.8 мин 0.28 ч.
Определяем предел огнестойкости по касательным напряжениям
Определим значение коэффициента na3:
Na3 = 3*Qn/2*bb*h*Rfgs = 3*78.7*10/2*1.01*0.16*1.2*10 = 0.61
Где Rfgs = 1.2 МПа по табл. 3.3.
Найдем предельную глубину обугливания:
Для отношения
h/bb = 6.3 и Zcr/h = 0.030 (рис. 3.1 прил.3)
Zcr = 0.030*h = 0.030*1010 = 30.3 мм
Таким образом, Пф = 5 + 30.3/0.7 = 48.2 мин 0.8 ч.
Определяем (Пф) балки из условия потери устойчивости ее плоской фермы (деформирования балки).
Находим граничные значения глубины обугливания:
Z1 = 10V = 10*0.7 = 7 мм
Zi = 0.25bb = 0.25*160 = 40 мм
В пределах Z1 и Zi произвольно задаемся значениями глубины обугливания:
Z2 = 10 мм. , Z3 = 15 мм. , Z4 = 25 мм.
Для отношений: Находим по графикам на рис. 3.1.
h/ bb = 6.3значения коэффициентов nw3
Z1/h = 7 / 1010= 0.006nw3 (1) = 0.37
Z2/h = 10/ 1010 = 0.009nw3 (2) = 0.40
Z3/h = 15/ 1010 = 0.014 nw3 (3) = 0.43
Z4/h = 25/ 1010 = 0.024 nw3 (4) = 0.44
Z5/h = 40/ 1010 = 0.039 nw3 (5) = 0.49
Определяем значения коэффициентов fm1 - fm5:
mi = 140*( bb – 2Zi )/ lpc*(h – kZi ) * Kfф * Kfmni
где Кrф - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lpc.
При lpc<0.5L Krф = 1.75 – 0.75df = 1.75 – 0.75*0.36 = 1.48
Где df = Mlpc/ Mn = 106.3/ 295.3 = 0.36
К = 1 – трехстороннее обогревание
Кfmni = 1
fm1 = 140*(16 --2*0.7)/ 600*(101-0.7)*1.48 = 0.73
fm2 = 140*(16 – 2*1.0)/ 600*(101-1.0)*1.48 = 0.67
fm3 = 140*(16 --2*1.5)/ 600*(101-1.5)*1.48 = 0.58
fm4 = 140*(16 – 2*2.5)/ 600*(101-2.5)*1.48 = 0.42
fm5 = 140*(16 – 2*4.0)/ 600*(101-4.0)*1.48 = 0.22
Определяем напряжения Gfw1 – Gfw5 в расчетном поперечном сечении балки по формуле:
Gfwi = Mlpc/ fmi*W*nwi
Gfm1 = 106.3/ 0.73*0.027*0.37 = 14.5 МПа
Gfm2 = 106.3/ 0.67*0.027*0.40 = 14.6 МПа
Gfm3 = 106.3/ 0.58*0.027*0.43 = 15.7 МПа
Gfm4 = 106.3/ 0.42*0.027*0.44 = 21.3 МПа
Gfm5 = 106.3/ 0.22*0.027*0.49 = 36.5 МПа
Строим график зависимости напряжения, возникающего в балке от внешней нагрузки, от глубины ее обугливания
Gfwi, МПа 
40  |  |
| | |
| | |
| | |
| |
30 Rfw=29
2010
 |
Zcr=34
Zi, мм10 20 30 40
При Rfw = 29 МПа находим предельную глубину обугливания cr=34 мм, с достижением которой наступает предельное состояние конструкции по огнестойкости из условия потери устойчивости ее плоской формы.
Определяем предел огнестойкости балки по потере устойчивости ее плоской формы ( деформирования ):
Пф = Т30 + Тcr = 5 + 34/ 0.7 = 53 мин = 0.8 ч.
Вывод
Фактическим пределом огнестойкости балки является минимальное значение Пф, которое наступает в результате разрушения балки на опорах от действия нормальных напряжений, т.е. Пф = 0.28 ч. Так как фактический предел огнестойкости меньше требуемого (Птр = 0.75 ч.), то необходимо предусмотреть конструктивное решение для его повышения. В данном случае наиболее целесообразным конструктивным решением является защита балки гипсокартонными листами, толщина которого выбирается в зависимости от требуемого предела огнестойкости и равна 2 14 мм.(Пф=0.7).
Используемая литература
1. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине « Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре » С-Пб; С-ПбВПТШ МВД РФ, 1997
2. СНиП 2.01.02 – 85 « Противопожарные нормы »
3. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и группам возгораемости материалов (к СНиП 11 – 8 - 80), М: Стройиздат,1985.
4. СНиП 2.11.01 – 85 « Складские помещения »
5. СНиП 2.09.02 – 85 « Производственные здания »