Практичне заняття 4. Визначення межі вогнестійкості плоскої кам’яної стінки

Мета задачі – визначити межу вогнестійкості вертикальної стінової конструкції за втратою теплоізолюючої здатності (за ІІІ граничним станом), а також ступінь вогнестійкості, якому вона відповідає.

Загальна послідовність розв’язання задачі:

• визначити коефіцієнти теплопровідності і теплоємності;

• визначити критичну температуру для необігріваної поверхні;

• визначити коефіцієнти вливу щільності матеріалу, температуропровідності та теплопередачі;

• визначити критерій Біо;

• визначити межу вогнестійкості стіни;

• виходячи з межі вогнестійкості, визначити, якому ступеню вогнестійкості відповідає стіна.

Рисунок 4.1 – До розрахунку межі вогнестійкості плоскої стіни за ІІІ-м граничним станом

Огороджуючі конструкції при випробуваннях на вогнестійкість підлягають односторонньому тепловому впливові. Межа вогнестійкості огороджуючих конструкцій, які виконують одночасно і несучі функції, може наступити при температурі необігрівальної поверхні, яка дорівнює, або дуже близька до початкової.

В цьому випадку температурне поле в перетині описується рівнянням теплопровідності напівобмеженого масиву. Для інших огороджуючих конструкцій при розрахунку температурного поля необхідно враховувати теплообмін необігрівальної поверхні з навколишнім середовищем.

Послідовність розрахунку вогнестійкості огороджуючих конструкцій при "стандартній" пожежі за ознаками прогріву необігрівальної поверхні до розрахункової температури приведена на блок-схемі (рис. 10):

Вихідні дані:

Стіна виготовлена із залізобетону, бетон важкий на гранітному щебені.

Щільність бетону ρ = 2330 кг/м³.

Вологість бетону w = 2%.

Товщина конструкції h = 0,15 м.

Ступінь чорноти необігріваної поверхні бетону ε_нп = 0,625¹.

Початкова температура (до пожежі) t₀ = 20⁰С.

Хід рішення

В залежності від матеріалу конструкції, за таблицею в додатку 6 визначаємо коефіцієнти теплопровідності і теплоємності:

_t = 1,03 – 0,0003 ^. t_кр = 0,980 ккал/м^. год^{. 0}С;

С_t = 0,17 + 0,0002 ^. t_кр = 0,202 ккал/кг^{. 0}С

За критичну температуру приймаємо середнє перевищення температури необігріваної поверхні на 140⁰С:

t_кр = t₀ + 140 = 20 + 140 = 160⁰С.

Коефіцієнт впливу щільності бетону визначається в залежності від початкової щільності матеріалу за додатком 7:

К = 0,63.

Визначаємо коефіцієнт температуропровідності бетону:

м²/год.

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі з необігрівальної поверхні:

_нп^ср = 4,8 + 9 _нп = 4,8 + 9 ^. 0,625 =10,425 Вт/(м^{2 . 0}С).

Знаходимо критерій Вi:

.

За знайденим значенням критерія Bi, по додатку 21 визначаємо:

₁ = 1,766,

A = – 1,0044.

Знаходимо межу вогнестійкості стіни:

Під час перерахунку межі вогнестійкості з годин у хвилини необхідно отриманий результат округлити до цілого числа у бік зменшення.

Знаючи межу вогнестійкості, за таблицею у додатку 3 визначаємо ступінь вогнестійкості, якому відповідає плоска стінка.

Дана стінова конструкція за своєю межею вогнестійкості може бути віднесена до ступеня вогнестійкості ІІІа.

Варіанти завдань для самостійної роботи до практичного заняття №4

1. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина плити h = 0,1 м; – вологість бетону W = 3 %;

• щільність бетону _б = 2450 кг/м³;

• бетон на гранітному щебені;

• t₀ = 27 ⁰C.

2. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина плити h = 0,22 м; – вологість бетону W = 2,5 %;

• щільність бетону _б = 2350 кг/м³;

• бетон на гранітному щебені;

• t₀ = 25 ⁰C.

3. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина плити h = 0,3 м; – вологість бетону W = 3 %;

• щільність бетону _б = 2250 кг/м³;

• бетон на вапняковому щебені;

• t₀ = 22 ⁰C.

4. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина плити h = 0,3 м; – вологість бетону W = 2 %;

• щільність бетону _б = 2450 кг/м³;

• бетон на гранітному щебені;

• t₀ = 28 ⁰C.

5. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина перегородки h = 0,3 м; – вологість матеріалу W = 2 %;

• щільність матеріалу _б = 1480 кг/м³;

• керамзитобетон;

• t₀ = 28 ⁰C.

6. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина перегородки h = 0,15 м; – вологість матеріалу W = 2,5 %;

• щільність матеріалу _б = 1480 кг/м³;

• керамзитобетон;

• t₀ = 28 ⁰C.

7. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина перегородки h = 0,3 м; – вологість матеріалу W = 3 %;

• щільність матеріалу _б = 1300 кг/м³;

• газобетон;

• t₀ = 28 ⁰C.

8. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина перегородки h = 0,3 м; – вологість матеріалу W = 3 %;

• щільність матеріалу _б = 1600 кг/м³;

• глиняна цегла;

• t₀ = 28 ⁰C.

9. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина перегородки h = 0,13 м; – вологість матеріалу W = 3,5 %;

• щільність матеріалу _б = 1600 кг/м³;

• глиняна цегла;

• t₀ = 28 ⁰C.

10. Визначити межу вогнестійкості плоскої стіни за третім граничним станом за таких умов:

• товщина перегородки h = 0,3 м; – вологість матеріалу W = 2,5 %;

• щільність матеріалу _б = 1900 кг/м³;

• силікатна цегла;

• t₀ = 28 ⁰C.