Решение здания Определение

Скачать 0.58 Mb.

Название	Решение здания Определение
страница	2/4
Дата публикации	02.07.2013
Размер	0.58 Mb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Туризм > Документы

1 2 3 4

Глава 5

Огнестойкость строительных конструкций

зданий и сооружений

5.1. Строительные конструкции в аспекте обеспечения противопожарной защиты зданий.

Строительные конструкции, рассчитанные по всем правилам строительной механики, как правило, эксплуатируются много десятков лет. Однако в условиях пожара они могут разрушиться в течение нескольких часов или даже минут.

При этом большая часть материального ущерба от пожара обуславливается именно разрушением строительных конструкций.

Устойчивость СК к воздействию пожара влияет и на процесс тушения пожара, т.к. обрушение конструкций представляет большую опасность для персонала объекта и для пожарных. При этом, если СК обрушаются еще до момента ликвидации пожара, его дальнейшее тушение не дает какого-либо эффекта и становится бесполезным.

Современные СК с добавками органических составляющих в условиях пожара могут не только разрушаться, но также в ряде случаев воспламеняться, распространять пламя по своей поверхности, гореть, выделять токсичные продукты горения. Это существенно увеличивает продолжительность пожара и значение его опасных факторов.

5.2. Пожарно-техническая классификация строительных конструкций.

С точки зрения поведения во время возникновения и развития пожара строительные конструкции (СК) характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью:

Показателем огнестойкости СК является предел огнестойкости;

Пожарную опасность СК характеризует класс ее пожарной опасности.
5.3. Предел огнестойкости (ФЗ №123)
Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний.
Различают следующие основные виды предельных состояний строительных конструкций по огнестойкости:

- потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R);

- потеря целостности в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (Е);

- потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений (I);

- достижение предельной величины плотности теплового потока (W);

- потеря дымогазонепроницаемости (S).
5.4. Критерии наступления предельных состояний строительной конструкции при нагреве в условиях пожара (ГОСТ 30247.1).
Критерий потери несущей способности СК

а) обрушение конструкции

б) возникновение предельных деформаций:

Для изгибаемых конструкций следует считать, что предельное состояние наступило, если:

а) прогиб достиг величины L/20;

б) скорость нарастания деформаций достигла L²/(9000^.h) (см/мин),

где L - пролет, см; h - расчетная высота сечения конструкции, см.

Для вертикальных конструкций предельным состоянием следует считать условие, когда вертикальная деформация достигает L/100 или скорость нарастания вертикальных деформаций достигает 10 мм/мин. для образцов высотой (3,0±0,5) м.
Критерий потери целостности СК

Потеря целостности (E) наступает в результате образования в конструкциях сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность приникают продукты горения или пламя. В процессе испытания потерю целостности определяют при помощи тампона из хлопка или натуральной ваты, который помещают в металлическую рамку с держателем и подносят к местам, где ожидается проникновение пламени или продуктов горения, и в течение 10 с держат на расстоянии 20-25 мм от поверхности образца.

Время от начала испытания до воспламенения или возникновения тления со свечением тампона является пределом огнестойкости конструкции по признаку потери целостности.

Обугливание тампона, происходящее без воспламенения или без тления со свечением, не учитывают.

Размеры тампона должны быть 100 х 100 х 30 мм, масса от 3 до 4 г. До использования тампон в течение 24 ч выдерживают в сушильном шкафу при температуре (105+5) °С. Из сушильного шкафа тампон вынимают не ранее; чем за 30 мин до начала испытания. Повторное применение тампона не допускается.
Критерий потери теплоизолирующей способности СК

Потеря теплоизолирующей способности (I) констатируется в случае повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140 °С или любой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания, или более 220°С независимо от температуры конструкции до испытания.
Таблица 5.1.

Критерии огнестойкости

	Критерии огнестойкости
	R	I	E
Горизон-тальные	а) разрушение	а), (^оС) или б) (^оС), или в) (^оС),	воспламенение тампона из ваты или хлопка, продуктами горения, выходящими из трещин конструкций
	б)
	в) , L(см), h(см), V(см/мин.)
Верти- кальные	а) разрушение
	б)
	в) V > 10 мм/мин. при L=(3,0+0,5) м

Критерий потери дымогазонепроницаемости
Потеря дымогазонепроницаемости S определяется временем от начала нагрева и нагружения избыточным давлением испытываемой конструкции до момента уменьшения сопротивления дымогазопроницанию этой конструкции ниже минимально допустимого значения.

Удельное сопротивление дымогазопроницанию конструкций дверей различных типоразмеров не должно быть менее 1,96・10⁵ м³/кг.

Критерий достижения предельной величины плотности теплового потока (ПТП)

При испытании вертикальных конструкций со светопрозрачными элементами, один из приемников теплового излучения устанавливаются на расстоянии (500 ± 10) мм от геометрического центра необогреваемой поверхности конструкции. Другие — на таком же расстоянии элементов, где ожидается наибольшая величина теплового излучения.

Горизонтальные конструкции со светопрозрачными элементами на предел огнестойкости по признаку W (достижения предельной величины плотности теплового потока) не испытываются.

Результаты испытаний оценивают по времени достижения предельной величины ПТП – 3,5 кВт/м².
5.5. Нормирование пределов огнестойкости строительных конструкций различных типов
Для нормирования пределов огнестойкости несущих и ограждающих конструкций используют следующие предельные состояния:

- для колонн, балок, ферм, арок и рам - только потеря несущей способности конструкции и узлов - R;

- для наружных несущих стен и покрытий - потеря несущей способности и целостности - R, E, для наружных ненесущих стен - E;

- для ненесущих внутренних стен и перегородок - потеря теплоизолирующей способности и целостности - E, I;

- для несущих внутренних стен и противопожарных преград - потеря несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности - R, E, I;

- предел огнестойкости окон устанавливается только по времени наступления потери целостности – Е.
Для светопрозрачных ограждающих конструкций и дверей (с площадью остекления не менее 25%) дополнительно нормируется предел огнестойкости по признаку достижения предельной величины плотности теплового потока – W.
Предел огнестойкости по признаку потери дымогазонепроницаемости (S) нормируется только для заполнения дверных проёмов в противопожарных преградах.

5.6. Обозначения пределов огнестойкости строительных конструкций (ГОСТ 30247.0)
Обозначение предела огнестойкости строительной конструкции состоит из условных обозначений, нормируемых для данной конструкции предельных состояний и цифры, соответствующей времени достижения одного из этих состояний (первого по времени) в минутах.

Например, приведенные в нормативных документах обозначения означают:

R 120 - предел огнестойкости должен составлять не менее 120 минут - по потере несущей способности;

RЕ 60 - предел огнестойкости должен составлять не менее 60 минут - по потере несущей способности и потере целостности, независимо от того, какое из двух предельных состояний наступит ранее;

REI 30 - предел огнестойкости должен составлять не менее 30 минут - по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности независимо от того, какое из трех предельных состояний наступит ранее.

Если для конструкции нормируются (или устанавливаются) различные пределы огнестойкости по различным предельным состояниям, обозначение предела огнестойкости состоит из двух или трех частей, разделенных между собой наклонной чертой.
Например:

R 120/EI 60 - предел огнестойкости не менее 120 минут - по потере несущей способности/ и предел огнестойкости не менее 60 минут - по потере целостности или теплоизолирующей способности независимо от того, какое из двух последних предельных состояний наступит ранее.

При составлении протокола испытаний и оформлении сертификата пожарной безопасности следует указывать предельное состояние, по которому установлен фактический предел огнестойкости конструкции.

При различных значениях пределов огнестойкости одной и той же конструкции по разным предельным состояниям обозначение пределов огнестойкости перечисляется по убыванию.

Например, R90/I60/E30.

Цифровой показатель в обозначении предела огнестойкости должен соответствовать одному из чисел следующего ряда: 15, 30, 45, 60, 90, 180, 240, 360.
5.7. Фактические и требуемые пределы огнестойкости.
Пределы огнестойкости делятся на:

- фактические (П_ф) – пределы огнестойкости реально существующих конструкций;

- требуемые (П_тр) – нормативные пределы огнестойкости.

Требование безопасности можно считать выполненным, если П_ф≥П_тр

Требуемые пределы огнестойкости П_тр определяются в зависимости от требуемой степени огнестойкости зданий.

Фактические пределы огнестойкости СК определяются двумя способами: огневыми испытаниями (REI) и расчетами (RI).
Вопрос: Почему расчетом нельзя предсказать потерю целостности?

5.8. Основные документы, регламентирующие испытания различных СК на огнестойкость
Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Двери шахт лифтов.

ГОСТ 30247.0-94	Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования
ГОСТ 30247.1-94	Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции
ГОСТ 30247.3-2002	Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Двери шахт лифтов
ГОСТ Р 53298-2009	ГОСТ Р «Потолки подвесные. Метод испытания на огнестойкость»
ГОСТ Р 53299-2009	ГОСТ Р «Воздуховоды. Метод испытаний на огнестойкость»
ГОСТ Р 53301-2009	ГОСТ Р «Клапаны противопожарные вентиляционных систем. Метод испытаний на огнестойкость»
ГОСТ Р 53302-2009	ГОСТ Р «Оборудование противодымной защиты зданий и сооружений. Вентиляторы. Метод испытаний на огнестойкость»
ГОСТ Р 53303-2009	ГОСТ Р «Конструкции строительные. Противопожарные двери и ворота. Метод испытаний на дымогазопроницаемость»
ГОСТ Р 53304-2009	ГОСТ Р «Стволы мусоропроводов. Метод испытания на огнестойкость»
ГОСТ Р 53305-2009	ГОСТ Р «Противодымные экраны. Метод испытаний на огнестойкость»
ГОСТ Р 53306-2009	ГОСТ Р «Узлы пересечения ограждающих строительных конструкций трубопроводами из полимерных материалов. Метод испытания на огнестойкость»
ГОСТ Р 53307-2009	ГОСТ Р «Конструкции строительные. Противопожарные двери и ворота. Метод испытаний на огнестойкость» взамен ГОСТ 30247.2-97
ГОСТ Р 53308-2009	ГОСТ Р «Конструкции строительные. Светопрозрачные ограждающие конструкции и заполнения проемов. Метод испытаний на огнестойкость»
ГОСТ Р 53309-2009	ГОСТ Р «Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования»
ГОСТ Р 53310-2009	ГОСТ Р «Проходки кабельные, вводы герметичные и проходы шинопроводов. Требования пожарной безопасности. Методы испытаний на огнестойкость»

Глава 6

Методология огневых испытаний строительных конструкций
6.1. Общая методология

По результатам огневых испытаний, начавших интенсивно проводиться в нашей стране, начиная с 1948 г., накоплен обширный банк данных и в настоящее время огневые испытания на огнестойкость проводятся, как правило, для конструкций, которые не испытывались ранее и для которых нет официально утвержденной методики расчета.
Главная идея огневых испытаний – наиболее точное воспроизведение поведения СК при огневом воздействии на нее.

Для этого:

1) испытываемая конструкция выполняется проектных размеров (в натуральную величину). При невозможности испытания образцов проектных размеров их уменьшение допускается до величин указанных в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Минимальные размеры испытываемых строительных конструкций

Наименование конструкции	Размеры, м
Наименование конструкции	Ширина	Длина	Высота
Стены и перегородки	3,0	-	3,0
Покрытия и перекрытия, опирающиеся по двум сторонам	2,0	4,0	-
Покрытия и перекрытия, опирающиеся по четырем сторонам	2,8	4,0	-
Колонны, столбы и другие вертикальные стержневые конструкции	-	-	2,5
Балки и другие горизонтальные стержневые элементы	-	4,0	-

2) испытываемая конструкция опирается и нагружается в соответствии с положением и нагружением в реальном здании
Образцы несущих конструкций испытываются на действие нормативной нагрузки. Распределение нагрузки и опирание образцов при их испытаниях должны соответствовать расчетным схемам принятым при проектировании. При невозможности соблюдения этого условия в сечениях образцов должны быть созданы напряжения, соответствующие проектным расчетным схемам. Нагрузка устанавливается не менее, чем за 30 мин. До начала испытания и поддерживается в течение всего времени испытания постоянной.
3) конструкция подвергается огневому воздействию также в соответствии с реальным расположением ее в здании, т.е. схема обогрева конструкций должна соответствовать реальным условиям.

Перекрытия и покрытия воздействие тепла снизу.

Несущие балки и фермы – воздействие тепла с трех сторон

Колонны и столбы – воздействие тепла со всех сторон.

Наружные стены – воздействие тепла только с внутренней стороны.
Образцы многослойных несимметричных по сечению внутренних стен и перегородок - должны подвергаться воздействию тепла с каждой стороны отдельно (кроме случая, когда неблагоприятная сторона может быть заранее установлена).
Огневое воздействие на испытываемые образцы осуществляется по режиму «стандартного» пожара:

,

где

- время от начала испытания, мин.;

Т – температура в огневой печи, ^оС;

То – начальная температура, ^оС.

, мин.	T, ^oC
5	556
10	659
15	718
30	821
60	925
90	986
120	1029
180	1090

Рис. 6.1. Стандартная кривая пожара «температура-время»

Температура в печи измеряется термопарами не менее, чем в пяти точках на расстоянии 100 мм от поверхности испытываемого образца, при этом на каждые 1,5 м² ограждающей поверхности образца и на каждые 0,5 м длины балки или колонны устанавливается одна термопара.
За температуру в печи принимается среднеарифметическое значение показаний всех термопар в данный момент времени.

Отклонение среднего значения температуры от стандартной не должно превышать

+ 15% в течение первых 10 мин. испытания;

+ 10% при 10<≤30 мин.;

+ 5% после 30 мин.

6.2. Схемы испытательных установок для экспериментального определения пределов огнестойкости строительных конструкций
А) Установка для определения пределов огнестойкости стен (несущих и ненесущих) и перегородок.

Б) Установка для определения пределов огнестойкости колонн.

В) Установка для определения пределов огнестойкости перекрытий и покрытий.

6.3. Контроль достижения предельных состояний строительной конструкции во время эксперимента
А) Потеря целостности

Определение потери целостности осуществляется с помощью ватного тампона и при поддержке внутри печи избыточного давления.

Б) Потеря теплоизолирующей способности

Температура на необогреваемой поверхности ограждающих конструкций измеряется не менее, чем в пяти точках, одна из которых располагается в центре, а остальные – в середине прямых, соединяющих центр и углы проема печи.

Если при испытании ожидается (прогнозируется) появление максимальной температуры в других точках необогреваемой поверхности, то в них также устанавливают термопары (например, металлический мостик)

В) Потеря несущей способности

Деформации несущих конструкций во время испытания определяются прогибомером.

Проведение испытаний.

Предел огнестойкости конструкции определяется как среднее арифметическое результатов испытаний двух образцов.

При этом максимальное и минимальное значение пределов огнестойкости двух испытанных образцов не должны отличаться более, чем на 20% от показателя с большим значением. Если результаты отличаются друг от друга больше, чем на 20%, то нужно проводить дополнительное испытание, а предел огнестойкости определять как среднеарифметическое двух меньших значений.