безопасность здания. Тема Введение
 Скачать 482.62 Kb.
|
|
Решение прочностной задачи огнестойкости для деревянных конструкций. Расчетные сопротивления различных сортов и пород древесины для различных напряженных состояний деревянных конструкций, используемые для решения прочностной задачи огнестойкости, приведены в табл. 9.3.15 справочного раздела 9.3 [1], а также в СНиП «Деревянные конструкции». Деревянные центрально-растянутые элементы Изменение напряжений растяжения () Nn , A n ft () где Nn - продольная сила от нормативных нагрузок, Н; An () - площадь поперечного сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре τ, м2. Время τr от начала воспламенения элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условия: ft (r ) Rр где Rр - расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон. Деревянные центрально-сжатые элементы Изменение напряжений сжатия fс () центрально-сжатых элементов, в зависимости от времени их горения при пожаре τ, следует определять: а) по прочности из условия: () Nn A n fс () б) по устойчивости из условия: fс () Nn () An () , где Nn - продольная сила от нормативных нагрузок, Н; An () - 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 τr от начала воспламенения элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условия: fс (r ) Rс где Rс - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон. Изгибаемые деревянные балки. Расчет предела огнестойкости по потере прочности на изгиб по нормальным напряжениям производят по формуле: () M Н W Н n fm () где M - расчетный изгибающий момент, Н.м; Wn () - 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: () QH Sb () , fq где Ib () b() QН - поперечная сила в расчетном сечении от нормативных нагрузок, Н; Sb () - статический момент инерции брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, м3; Ib () - момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси, м4; b() - ширина сечения конструкции, в зависимости от времени его горения при пожаре, м; Для элементов прямоугольного сечения значения fq () можно определять из выражения: fq () 1,5 QH , A() Время τr от начала воспламенения древесины элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условий: а) прочности на изгиб если fm () RИ , где RИ расчетное сопротивление изгибу, Па; то τ=τr; б) прочности на скалывание если fq () RСК , где RСК расчетное сопротивление скалыванию при изгибе, Па. то τ=τr. Общее время потери огнестойкости деревянного элемента составит: f.r(R) f r Пример расчета огнестойкости деревянного элемента Рассчитать фактический предел огнестойкости сжатого деревянного элемента из условия прочности. Дано: Деревянная стойка из цельной древесины. Материал стойки – сосна второго сорта. Сечение bxh=(0,18x0,20) м. Влажность древесины >9%. Нагрузка на стойку Nn=500 кН. Варианты огнезащиты: а) без огнезащиты б) огнезащита слоем штукатурки (=15 мм) в) огнезащита вспучивающимся покрытием ВПД (2 слоя) Решение: Определяем время τf от начала теплового воздействия пожара на стойку до воспламенения древесины (таблица 9.3.17, разд. 9.3 [1]) а) для древесины без огнезащиты - τf=4 мин. б) с огнезащитой слоем штукатурки (=15 мм) - τf=30 мин. в) с огнезащитой вспучивающимся покрытием ВПД (2 слоя) - τf=8 мин. Определяем скорость обугливания древесины стойки при горении Согласно табл. 9.3.16, разд. 9.3 [1] для стойки с наименьшей стороной сечения > 120 мм, из цельной древесины: V=0,8 мм/мин.=0,8.10-3 м/мин. Определяем расчетное сопротивление древесины стойки сжатию. Согласно табл. 9.3.15, разд. 9.3 [1] имеем для древесины второго сорта Rfc=23 МПа. Определяем напряжение сжатия fc(τ) в стойке от заданной нормативной сжимающей нагрузки Nn в различные моменты времени воздействия пожара τ, после воспламенения древесины (τ> τf). Задаемся несколькими последовательными моментами времени горения древесины стойки при пожаре: τ =20; 30; 40 мин. Определяем для выбранных моментов времени τ изменения размеров сечения стойки b(τ), h(τ) в результате обугливания и, соответственно, An(τ) и напряжения сжатия в стойке () Nn A n b() b 2 V , h() h 2 V , An() b() h() fс () Представим результаты расчетов в таблице
 3530 25 20 15 10 0 20 30 40 Как видно из графика нормативное сопротивление сжатию для заданного деревянного элемента с заданной нагрузкой Rfc=23 МПа достигается в диапазоне времени пожара 20<<30 мин. Используя линейную интерполяцию определим r. r 30 (30 20) 24,9 23 24,9 20,1 26 мин. Определяем искомое значение фактического предела огнестойкости τfr рассматриваемой стойки по признаку утраты прочности, с учетом заданных вариантов огнезащиты стойки. а) при отсутствии огнезащиты: f .r (R) f r 4 26 R30 б) с огнезащитой слоем штукатурки (=15 мм): f .r (R) f r 30 26 R56 в) с огнезащитой вспучивающимися покрытием ВПД (2 слоя): f .r (R) f r 8 26 R34 Литература: Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. М., Ассоциация «Пожнаука», 2001. ПРИЛОЖЕНИЯ Расчетные сопротивления древесины при оценках огнестойкости деревянных конструкций в зависимости от сорта древесины и вида напряженного состояния (табл. 9.3.15, разд. 9.3 [1])
Скорость обугливания древесины (ель, сосна) при влажности более 9% при воздействии «стандартного» пожара (табл. 9.3.16, разд. 9.3 [1])
Время от начала теплового воздействия до воспламенения древесины τf в зависимости от способа огнезащиты (табл. 9.3.17, разд. 9.3 [1])
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||