Практические задания (10). Проверяемое задание Определение противопожарных разрывов между объектами различного назначения

• Название: Проверяемое задание Определение противопожарных разрывов между объектами различного назначения
• Дата: 01.02.2023
• Размер: 1.01 Mb.
• Имя файла: Практические задания (10).docx
• Тип: Документы; #916278
• страница: 15 из 18

Образец выполнения задания 10

Пример и методика расчета

В общем случае для расчета предела огнестойкости деревянных конструкций необходимо решение двух задач: теплотехнической и прочностной.

Решение теплотехнической задачи огнестойкости применительно к деревянным конструкциям заключается в двух этапах:

1. 
   В определении времени τ_f – от начала огневого воздействия до воспламенения древесины конструкции.
   
2. 
   В определении изменения рабочего сечения деревянной конструкции после воспламенения древесины при пожаре за счет процесса ее обугливания.
   

Решение прочностной задачи огнестойкости применительно к деревянным конструкциям заключается:

1. 
   В определении изменения соответствующих напряжений в расчетных сечениях конструкций в зависимости от изменения размеров ее рабочих сечений за счет обугливания древесины после воспламенения при пожаре.
   
2. 
   В проверке условий прочности деревянной конструкции на воздействие соответствующих нормативных нагрузок с учетом изменения напряжений от этих нормативных нагрузок в зависимости от времени горения древесины.
   
3. 
   В определении времени τ_r от начала воспламенения древесины до утраты конструкцией несущей способности.
   

Предел огнестойкости несущих деревянных конструкций определяется выражением:

_(10.1)

Время от начала теплового воздействия пожара на деревянную конструкцию до начала воспламенения древесины τ_f определяется по табл. 10.2 в зависимости от способа огнезащиты конструкции.
Таблица 10.2

Время от начала теплового воздействия до воспламенения древесины

Способ огнезащиты	Время τf до воспламенения древесины, мин
Без огнезащиты	4
Штукатурка гипсовая 10–12 мм; цементная (10–15 мм)	30
Полужесткая минераловатная плита (70 мм)	35

Изменение рабочего сечения деревянных конструкций за счет обугливания древесины определяется в зависимости от скорости обугливания при воздействии стандартного пожара. Значения скорости обугливания древесины V следует принимать по табл. 10.3.
Таблица 10.3

Скорость обугливания древесины при воздействии стандартного пожара

Наименьшая сторона сечения, мм	Скорость обугливания древесины, мм/мин
	клееной	цельной
≥ 120	0,6	0,8
≤ 120	0,7	1,0

При расчете изменения рабочего сечения деревянных конструкций при пожаре следует учитывать схему его воздействия на рассматриваемую конструкцию:

• 
  одностороннее воздействие пожара (междуэтажные деревянные перекрытия);
  
• 
  трехстороннее воздействие пожара (деревянные балки, деревянные стойки, примыкающие к стенам);
  
• 
  четырехстороннее воздействие пожара (деревянные колонки, стойки и т. п.).
  

Расчетные сопротивления различных сортов и пород древесины для различных напряженных состояний деревянных конструкций, используемые для решения прочностной задачи огнестойкости, приведены в табл. 10.4.
Таблица 10.4

Расчетные сопротивления древесины

Напряженное состояние	Условное обозначение	Расчетные сопротивления для сортов древесины, МПА
		1	2	3
Изгиб		29	26	18
Сжатие вдоль волокон		26	23	16
Растяжение вдоль волокон		20	15	-
Растяжение поперек волокон		1,1	1,1	-
Скалывание вдоль волокон		3,7	3,2	2,9

Для деревянных центрально-растянутых элементов изменение напряжений растяжения равно

, (10.2)

где – продольная сила от нормативных нагрузок, Н; – площадь поперечного сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре τ, м².

Время τ_r от начала воспламенения элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условия

, (10.3)

где – расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон.

Для деревянных центрально-сжатых элементов изменение напряжений сжатия следует определять по формулам:

а) по прочности из условия: ,

б) по устойчивости из условия: , (10.4)

где – продольная сила от нормативных нагрузок, Н; – площадь поперечного сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре τ, м²; φ(τ) – коэффициент продольного изгиба, определяемый с учетом изменения рабочего сечения элемента, его длины и гибкости в моменты времени τ его горения (в соответствии с положениями СНиП «Деревянные конструкции»).

Время τ_rот начала воспламенения элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условия

, (10.5)

где – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон.

Расчет предела огнестойкости по потере прочности на изгиб по нормальным напряжениям производят по формуле

, (10.6)

где – расчетный изгибающий момент, Н∙м; – расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента (нетто) в зависимости от времени горения конструкции на пожаре, м³.

Расчет предела огнестойкости по потере прочности по скалыванию производят по формуле

, (10.7)

где – поперечная сила в расчетном сечении от нормативных нагрузок, Н; – статический момент инерции брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, м³; – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, м⁴; – ширина сечения конструкции в зависимости от времени его горения при пожаре, м.

Для элементов прямоугольного сечения значения можно определять из выражения

, (10.8)

где – расчетная площадь поперечного сечения, м².

Время τ_r от начала воспламенения древесины элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из следующих условий:

а) прочности на изгиб:

если , где – расчетное сопротивление изгибу, Па, то τ = τ_r;

б) прочности на скалывание:

если , где – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе, Па, то τ = τ_r.

Рассмотрим пример. Рассчитать фактический предел огнестойкости сжатого деревянного элемента из условия прочности для деревянной стойки из цельной древесины. Материал стойки – сосна второго сорта. Сечение b×h = (0,18×0,20) м. Влажность древесины > 9 %. Нагрузка на стойку N_n = 500 кН.

Варианты огнезащиты:

а) без огнезащиты;

б) огнезащита слоем штукатурки ( = 15 мм);

в) огнезащита вспучивающимся покрытием ВПД (2 слоя).

Определяем время τ_f от начала теплового воздействия пожара на стойку до воспламенения древесины по табл. 10.2:

а) для древесины без огнезащиты – τ_f = 4 мин;

б) с огнезащитным слоем штукатурки ( = 15 мм) – τ_f = 30 мин.

Определяем скорость обугливания древесины стойки при горении. Согласно табл. 10.3 для стойки из цельной древесины с наименьшей стороной сечения > 120 мм получим V = 0,8 мм/мин.

Определяем расчетное сопротивление древесины стойки сжатию. Согласно табл. 10.4 для древесины второго сорта R_fc = 23 МПа.

Определяем напряжение сжатия _fc(τ) в стойке от заданной нормативной сжимающей нагрузки N_n в различные моменты времени воздействия пожара τ после воспламенения древесины (τ > τ_f).

Задаемся несколькими последовательными периодами времени горения стойки при пожаре: τ = 20; 30; 40 мин.

Определяем для выбранных моментов времени τ изменение размеров сечения стойки b(τ), h(τ) в результате обугливания и, соответственно, напряжения сжатия в стойке A_n(τ):

, (10.9)

, (10.10)

, (10.11)

. (10.12)
Таблица 10.5

Результаты расчета

Время горения балки при пожаре – , мин	, м	, м	, м2	, МПа
0	0,20	0,18	0,036	13,9
20	0,168	0,148	0,0249	20,1
30	0,152	0,132	0,0201	24,9
40	0,136	0,116	0,0158	31,7

Представим результаты проведенных расчетов по формулам 10.9–10.12 по заданным периодам времени горения в табл. 10.5 и построим график снижения сопротивления сжатию (рис. 10.1). Как видно из графика, нормативное сопротивление сжатию для заданного деревянного элемента с заданной нагрузкой R_fc = 23 МПа достигается в диапазоне времени пожара 20 <  < 30 мин.

Используя линейную интерполяцию, определим _r:

мин.


Рис. 10.1. График снижения сопротивления сжатию деревянной стойки
Определяем искомое значение фактического предела огнестойкости τ_fr рассматриваемой стойки по признаку утраты прочности с учетом заданных вариантов огнезащиты стойки:

а) при отсутствии огнезащиты:

;

б) с огнезащитным слоем штукатурки ( = 15 мм):

.