Курсовая работа на тему: Здания сооружения и их устойчивость при пожаре. Часть 2

1 2

---

2 РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОГО ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ ДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ ПОКРЫТИЯ

Расчет по условию потери прочности по нормальным напряжениям Определять требования к балке по огнестойкости будем расчетным методом с учетом действующей на балку нормативной нагрузки. Нормативная нагрузка на 1 погонный метр длины балки: q_n=q×a_б/_f=4.0×3.0/1.2=10 кН/ м В случае, если не известна длина балки, на которой произошло обрушение связей lрс или lрс = 0,5 ∙ L, то M_n=(ql^2)/8кНм, в противном случае M_lpc=q_n/2∙(L/2-l_pc )∙(L/2+l_pc ) M_n=(ql^2)/8=(10∙〖4,5〗^2)/8=25 кH∙м Поперечная сила от нормативной нагрузки: Q_n=(q_n∙L)/2=(10∙9)/2=45 кН. Расчет по условию потери прочности по касательным напряжениям От действия силы Qn в опорных сечениях конструкции возникают максимальные касательные напряжения. Коэффициент изменения прочности по нормальным напряжениям: η_W=M_n/(W∙R_fw )=(25×〖10〗^3)/(21.6∙〖10〗^(-3)∙26∙〖10〗^6 )=0.045 где W – момент сопротивления для прямоугольного сечения , равный: W = Вб  h2 / 6= 190 9002 / 6 = 21.6 106 мм3 = 21.6 10-3 м3; Rfw – расчетное сопротивление древесины изгибу при нагреве, равное 26 МПа (п. 2.1. [5] для сорта древесины 1). Определим критическую глубину обугливания, при достижении которой наступает предельное состояние конструкции по огнестойкости (n = Rfw), при действии нормальных напряжений. По монограмме п.2.3.1 [5] для числа обогреваемых сторон 4, h / Вб = 900 / 190 = 4.73 и w = 0.045 определяем, что: zcrw = 0,25  Вб =0,25  190 = 47,5 мм (так как найденная точка лежит ниже штрихпунктирной линии). Коэффициент изменения прочности по касательным напряжениям: η_a=(3〖∙Q〗_n)/(2〖∙B〗_б∙h∙R_fqs )=(3∙45∙〖10〗^3)/(2∙190∙〖10〗^(-3)∙900∙〖10〗^(-3)∙1.1∙〖10〗^6 )=0.359 где Rfqs – расчетное сопротивление древесины скалыванию, равное 1,1 МПа (п. 2.1. [5]для сорта древесины 2). Определим критическую глубину обугливания, при достижении которой наступает предельное состояние конструкции по огнестойкости (n = Rfqs), при действии касательных напряжений. По монограмме п.2.3.2 [5] для числа обогреваемых сторон 4, h / Вб =900/ 190=4.73 и a = 0,359 определяем, что zcrа = 0,025∙ h =0,025  900 = 22.5 мм. Из двух значений, zcrw и zcrа , выбираем наименьшее, таким образом cr = 22.5 мм. Определим время при пожаре от начала воспламенения древесины до наступления предельного состояния конструкции по огнестойкости: cr = zcr / =22.5 / 0,6 = 37.5 мин , где  — скорость обугливания древесины, равная для сечения 900х190 мм и клееной древесины 0,6 мм / мин (п.2.2 [5]). Фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по балке составляют: Пф =зо + cr = 5 + 37.5 = 42.5 мин = 0,70 ч , где зо – время задержки обугливания, то есть время при пожаре от начала воздействия температуры на древесину до ее воспламенения, равное 5 мин ([7] стр 21). Расчет по условию потери прочности плоской фермы Потеря устойчивости плоской формы (деформирования) изгибаемых конструкций, находящихся в условиях пожара, зависит не только от глубины обугливания древесины, но также и от возможного выхода из строя нагельных соединений элементов связи. Поскольку на заданной части длины l_pc время утраты несущей способности стальных креплений связей τ_pc = 15 мин. (0,25 ч.), то за это время значение глубины обугливания поперечного сечения балки с учетом того, что время задержки обугливания (τ_30 = 5 мин.) можно определить, исходя из соотношения: Z_cr1=(τ_pc-τ_30 )V=10V Для определения критического значения глубины обугливания, из условий сохранения устойчивости плоской формы (деформирования): (Zcr1 = 10·0.6 = 6 мм) Задаемся значениями глубины обугливания: (Z2 = 10мм) Z3=20мм; Z4=30мм Z cri=0,25*b=0,25*190=47,5 мм. 2.Определение значения параметров: Z1/h=6/900=0,0066; Z2/h=10/900=0,011; Z3/h=20/900=0,022; Z4/h=30/900=0,033; Z5/h=47,5/900=0,052; h/b =900/190=4,73. 3. Определить по графикам значения коэффициентов ηw3(1)=0,94; ηw3(2)=0,82; ηw3(3)=0,65; ηw3(4)=0,46; ηw3(5)=0,42 4. Определяем значения радиуса инерции и гибкости: 4. Определить значение коэффициентов (φ_fmi) с учетом изменения размеров поперечного сечения в середине пролета балки в результате обугливания древесины с четырех сторон по формуле: φ_fmi=140 (B_б-2Z_cri )^2/(l_pc (h-KZ_cri ) ) K_fф K_fжмi где K_fф – коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке (l_pc). Таким образом коэффициент определяется по формулам: K_fф=1,75-0,75a_f при l_pc<0,5L K_fф=1,35+1,45(с/l_pc )^2 при l_pc=0,5L где a_f=〖Ml〗_pc/M_n; 〖c=l〗_pc/2 K_fжмi — коэффициент, значение которого для односкатной балки приравнивается к 1; К – количество сторон балки по высоте ее сечения, подвергающихся обугливанию (при трехстороннем обогреве К=1, четырехстороннем – К=2 K_fф=1,35+1,45(с/l_pc )^2=1,35+1,45(2.25/4.5)^2=1.713 Подставляем в формулу и вычисляем φ_fmi: φ_fm1=140 (B_б-2Z_cri )^2/(l_pc (h-KZ_cri ) ) K_fф K_fжмi=140 (0.190-2∙0.0066)^2/6(0.900-2∙0.0066) ∙1.713∙1=1.4 φ_fm2=140 (B_б-2Z_cri )^2/(l_pc (h-KZ_cri ) ) K_fф K_fжмi=140 (0.190-2∙0.011)^2/6(0.900-2∙0.011) ∙1.713∙1=1.28 φ_fm3=140 (B_б-2Z_cri )^2/(l_pc (h-KZ_cri ) ) K_fф K_fжмi=140 (0.190-2∙0.022)^2/6(0.900-2∙0.022) ∙1.713∙1=10.995 φ_fm4=140 (B_б-2Z_cri )^2/(l_pc (h-KZ_cri ) ) K_fф K_fжмi=140 (0.190-2∙0.033)^2/6(0.900-2∙0.033) ∙1.713∙1=0.737 φ_fm5=140 (B_б-2Z_cri )^2/(l_pc (h-KZ_cri ) ) K_fф K_fжмi=140 (0.190-2∙0.052)^2/6(0.900-2∙0.052) ∙1.713∙1=0.371 5. Вычислить величины напряжений в балке от внешней нагрузки, изменяющихся с уменьшением размеров поперечного сечения балки в результате ее обугливания на различную глубину: σ_fm1=M_n/(φ_fmi Wη_wi )=25/(1.4×21.6×0,94)=8.7МПа σ_fm2=M_n/(φ_fmi Wη_wi )=25/(1.28×21.6×0.82)=11.2 МПа σ_fm3=M_n/(φ_fmi Wη_wi )=25/(0.995×21.6×0.65)=17.9 Мпа σ_fm4=M_n/(φ_fmi Wη_wi )=25/(0.737×21.6×0.46)=34.2 Мпа σ_fm5=M_n/(φ_fmi Wη_wi )=25/(0.371×21.6×0.42)=74.8 Мпа 6. Построить график зависимости напряжения от глубины обугливания и при значении напряжения, равном (σfw = Rfw), определить критическую глубину обугливания. Рис.2. График зависимости напряжения от глубины обугливания Zcr=32 мм Выбираем из пяти вычисленных Zcr – наименьшее: Zcr =22.5 мм. cr =22.5 / 0,6= 37.5 мин Пф = 5 + 37.5= 42.5 мин = 0,70ч , Вывод: Фактический предел огнестойкости балки принимают минимальное значение (Пф), которое наступает по второму условию потери устойчивости плоской формы. Пф-42 мин.

3 ПРОВЕРКА СООТВЕТСТВИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ И ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОТИВОПОЖАРНЫМ ТРЕБОВАНИЯМ И ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ИХ ОГНЕСТОЙКОСТИ

Для каждого пожарного отсека проверяемого здания в первом разделе были определены нормативные показатели огнестойкости и пожарной опасности. Фактические пределы огнестойкости некоторых строительных конструкций здания были определены расчетным методом. Для того, чтобы проверить соответствие строительных конструкций и здания в целом требованиям норм определим фактические пределы огнестойкости остальных конструкций с использованием пособия [8]. Для удобства все данные внесем в таблицу (см. табл. 3.1 и 3.2.) Таблица 3.1. Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и первого противопожарного отсека здания противопожарным требованиям норм Таблица 3.2. Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и второго противопожарного отсека здания противопожарным требованиям норм На основании данных, приведенных в табл. 5.1 можно сделать вывод о необходимости разработки технических решений для повышения огнестойкости металлической фермы покрытия первого пожарного отсека. Выбор и обоснование способа огнезащиты металлической фермы покрытия Без технико-экономического расчета в качестве способов огнезащиты можно принять следующие: нанесение вспучивающейся краски, фосфатного покрытия, штукатурки и другие. На графиках (п. 1.11.1 – 1.11.3 [5]) показано изменение температуры нагрева элементов фермы различной толщины, обработанных огнезащитным покрытием. Поэтому для определения фактического предела огнестойкости защищенной конструкции Пфз необходимо иметь данные о tcr (tcr = 480 С (табл. 2.2)) и рассчитать приведенную толщину стальной пластины (берем элемент Р2): δ_пр=δ_f/2 (5.1) δ_пр=12/2=6 мм. Эффективность огнезащитного средства оценивается отношением фактического предела огнестойкости защищенной конструкции Пфз к аналогичному показателю для незащищенной конструкции Пф, то есть . (5.2) Эффективность огнезащитного средства оценивается также с экономической точки зрения (величина защитного слоя покрытия, его стоимость, способ нанесения, условия эксплуатации и т.д.).

Результаты расчетов

сведем в таблицу 5.3. Таблица 5.3. Оценка эффективности огнезащитных покрытий Примечания: 1. ОФП – огнезащитное фосфатное покрытие (п. 1.11.3 [5]); 2. ОВПФ-1 – огнезащитное вспучивающееся покрытие фосфатное (там же); 3. ОВП-2 — огнезащитное вспучивающееся покрытие (там же); 4. ЦПШ – цементно-перлитовая штукатурка (1.11.1б [5]); 5. ГПШ – гипсо-перлитовая штукатурка (п.1.11.1а [5]); 6. ЦП-СШ – цементно-песчаная штукатурка (п.1.11.2 [5]). Требуемый предел огнестойкости фермы составляет 0,25 ч или 15 мин (табл.1.1). Как видно из таблицы 5.1 любое из огнезащитных покрытий сможет обеспечить выполнение условия пожарной безопасности. Однако, имея толщину слоя 8 мм, покрытие ОВПФ-1 является наиболее эффективным с экономической точки зрения. Таким образом, Пф = 48 мин, что удовлетворяет требованиям.

Список используемой литературы

СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений. М.: Госстрой России, 1999. – 15 с. СНиП 31-03-2001 Производственные здания. М.: Госстрой России, 2001. – 11 с. СНиП 31-04-2001 Складские здания. М.: Госстрой России, 2001. – 5 с. ГОСТ 30403-96 Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности. Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. Строительные конструкции. Справочное пособие по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2001. – 178 с. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995. – 96 с. Мосалков И.Л., Мальцев Г.В., Фролов А.Ю. Методические указания к выполнению контрольной работы №2 по дисциплине «Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара» (для слушателей факультета заочного обучения). – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1991. – 96 с. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80), ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1985. – 56 с. ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования. М.: МТКС, 1995. – 9 с. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995. – 80 с. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости железобетонных конструкций. НИИЖБ – М.: Стройиздат, 1986. – 40 с. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. – М.: Стройиздат, 1988. – 143 с. Шелегов В.Г., Чернов Ю.Л. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» Пособие по выбору исходных данных на курсовое проектирование. – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2001. – 84 с. Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» Пособие по изучению теоретического курса дисциплины. – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2002. – 191 с. Лукинский В.М., Демехин В.Н. и др. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». – СПбВПТШ МВД РФ, 1997. – 192с., ил.  

---

 

1 2