§ 3. Понятиеоб огнестойкости строительных конструкций

Под понятием «огнестойкость строительных конструкций» подразумевается их способность сохранять несущую и ограждающую способность в условиях пожара.
Под «потерей несущей способности при пожаре» подразумевается обрушение строительной конструкции.

В особо ответственных случаях понятие «потеря несущей способности» уточняется и принимается в зависимости от величины деформации конструкций, превышение которой против допускаемой деформации при пожаре исключает возможность ее дальнейшей эксплуатации.
Под «потерей ограждающей способности конструкции при пожаре» подразумевается прогрев конструкции до температур, превышение которых может вызвать самовоспламенение веществ, находящихся в смежных помещениях, или образование трещин в ней, через которые могут проникать продукты горения.
Установлено, что прогрев ограждающих конструкций до температуры, равной 150—-180°, может представлять опасность для самовоспламенения различных твердых и жидких веществ (хлопок, сероуглерод, целлулоид, кинопленка и др.), соприкасающихся с этими конструкциями.
Учитывая изложенное, за признак потери ограждающей способности строительной конструкции при пожаре принято считать повышение температуры на ее необо- греваемой поверхности в среднем более чем на 140° С или в любой точке этой поверхности более чем на ISO0C по сравнению с первоначальной температурой конструкции или более 220° С независимо от первоначальной температуры конструкции.
Характеризуется огнестойкость строительных конструкций пределом огнестойкости.
Под понятием «предел огнестойкости» подразумевают время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность. Предел огнестойкости измеряют в часах или минутах. Так, например, если говорят, что предел огнестойкости колонны равен двум часам, то это значит, что по истечении двух часов наступает разрушение колонны при данном температурном режиме в условиях пожара.
4*

Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливают опытным или расчетным путем.
Наиболее распространенным методом определения пределов огнестойкости строительных конструкций является метод испытания конструктивных элементов в натуральную величину. Этот метод стандартизован не только в СССР, но и в ряде зарубежных стран.

Рис. 4.1. Стандартная температурная кривая


Сущность эксперимента сводится к тому, чтобы конструктивный элемент, выполненный в натуральную величину, подвергнуть воздействию реальных факторов, встречающихся на пожарах, и фиксировать время с момента начала пожара до момента наступления одного из признаков, характеризующих предел огнестойкости. Это время, полученное экспериментально, и представляет собой предел огнестойкости конструкций.
В условиях пожара на конструкцию действует ряд разрушительных факторов, но наиболее существенным из них является высокая температура. Поэтому конструктивный элемент в натуральную величину помещают в пламенную печь и подвергают нагреванию и действию нормативных нагрузок. Тепловой режим в печах поддер-

живают по стандартной кривой «температура — время» (рис. 4.1), полученной на основании опытов и изучения натуральных пожаров при сжигании веществ с теплотой горения, равной 4000—5000 ккал/кг. Этот стандартный режим соответствует характеру нарастания температур при пожарах в жилых и общественных зданиях. Кривая может быть построена по данным, приведенным в приложении III к СНиП II-A. 5—70, или по уравнению (4.1)

где tо.с — темпера тура окружающей среды, ° С; т — время горения, мин.
Характер обогрева конструкций при испытаниях соответствует реальным условиям. Так, например, колонны обогреваются со всех сторон, ограждающие конструкции — с одной стороны, а ребра — с трех сторон. Условия обогрева обус^ ловливают конструкцию печи. Печи представляют собой огневые камеры, приспособленные для обогревания и нагружения опытного образца. Число образцов при испытаниях принимается не менее трех. Способ изготовления и закрепления принимается в соответствии с существующими правилами производства строительных работ. Опытные образцы оборудуются соответствующими приборами для измерения деформаций и температур. Принципиальная схема

испытательных установок представлена на рис. 4.2.
Наряду с испытанием конструктивных элементов в натуральную величину практикуют испытание фрагментов зданий, а также объемных элементов. Для решения отдельных частных вопросов опыты проводят на моделях.

При этом используются установленные нормами признаки наступления пределов огнестойкости.

а —»предел огнестойкости наступает в результате прогрева необогреваемой поверхности вертикальной ограждающей конструкции; о — то же, для горизонтальных конструкций; в — предел огнестойкости наступает в результате потери несущей способности; г — предел огнестойкости наступает в результате уменьшения сечения


В настоящее время в СССР разработана методика расчета пределов огнестойкости строительных конструкций, которая в ряде случаев исключает необходимость' проведения громоздких и дорогостоящих опытов.
Различают три схемы по расчету огнестойкости строительных конструкций, каждая из которых охватывает серию задач, связанную с определенным признаком наступления предела огнестойкости строительных конструкций.
На рис. 4.3, а и б приведены схемы для случая расчета, когда предел огнестойкости наступает в результате прогрева необогревае- мой поверхности до критической температуры.
Сущность расчета по этим схемам сводится к определению времени, по истечении которого для заданных условий пожара и физических параметров строительной конструкции на необогреваемой поверхности появится критическая температура.
На рис. 4.3, в приведена расчетная схема для случая, когда предел огнестойкости конструкций наступает в результате потери несущей способности. Причиной потери несущей способности является снижение прочности материала несущей конструкции при нагревании. По этой схеме практически рассчитывают предел огнестойкости всех металлических конструкций, а также железобетонных изгибаемых элементов.
Под понятием «критическая температура» подразумевается, в данном случае такая температура, при которой предел текучести стали снижается до величины рабочих напряжений.
Имеются такие конструкции, например деревянные, разрушение которых на пожаре наступает в результате уменьшения сечения. Уменьшение сечения в них происходит в результате обугливания древесины на пожаре. Вследствие уменьшения сечения напряжения увеличиваются, и при достижении предела прочности конструкция разрушается.
Такая площадь сечения, при дальнейшем уменьшении которой происходит потеря несущей способности или устойчивости конструкции, именуется в дальнейшем критической площадью сечения. Размеры критических сечений именуются критическими размерами, а само сечение-г, критическим. На рис. 4.3, г приведена расчетная схема по определению предела огнестойкости деревянных конструкций.
Сущность расчета сводится к определению времени, по истечении которого при данной скорости обугливания древесины площадь сечения деревянного элемента уменьшится до критического значения.
По этой же расчетной схеме определяют предел огнестойкости сжатых каменных конструктивных элементов. При нагревании в условиях пожара сжатые конструктивные элементы прогреваются. По мере достижения в определенной части сечения критических температур она будет разрушаться. В тот момент, когда площадь сечения станет критической, наступит предел огнестойкости. В этом случае расчет заключается в определении времени, по истечении которого на поверхности критического сечения установится критическая температура.
Задачи, связанные с определением критических сечений и критических температур, принято называть статическими, а задачи по определению времени прогрева конструкции или части ее сечения до критической температуры — теплотехническими.
Пределы огнестойкости запроектированных или функционирующих конструкций принято называть фактическими и обозначать TIф. Некоторые схемы строительных конструкций с указанием их фактических пределов огнестойкости приведены на рис. 4.4.

Пределы огнестойкости строительных конструкций, требуемые нормами или определяемых условиями безопасности, принято называть требуемыми и обозначать Ятр. Условия безопасности выполнены, если соблюдается условие (4.2),

Jt ис. 4л. ^хемы некоторых строительных конструкции с указанием их пределов огнестойкости:
а — кирпичная стена; б — железобетонная колонна; в — сборные железобетонные панели перекрытий с круглыми и овальными пустотами; г — незащищенные металлические конструкции; д — перекрытие по металлическим балкам; е — металлическая облицованная колонна, материал облицовки — кирпич толщиной 6,5 см\ ж — перекрытие по деревянным балкам; з — деревянная оштукатуренная
стойка

Еще по теме § 3. Понятиеоб огнестойкости строительных конструкций:

1. § 4. Краткие сведения об огнестойкости наиболее распространенных строительных конструкций
2. § 2. Возгораемость строительных материалов и конструкций
3. § 5. Огнестойкость зданий
4. § I. Выбор огнестойкости зданий и сооружений
5. ГЛАВА 4 ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЗДАНИИ И СООРУЖЕНИИ
6. Принцип наипростейшей конструкции
7. §20 Промышленность строительных материалов
8. § 3. Дымовые люки и легкосбрасываемые конструкции зданий
9. ГЛАВА XII. Конструкция.
10. § 125. Конструкции с отглагольными существительными
11. 3. Разновидности договора строительного подряда
12. Строительная площадка и ее элементы
13. § 122. Понятие о параллельных синтаксических конструкциях
14. Идеальный тип как логическая конструкция
15. § 1. Понятие договора строительного подряда
16. 2. Понятие договора строительного подряда
17. ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ