Варианты исходных данных к заданию 3

Вариант	Характеристика плиты					Тx=,0С
	Материал	Плотность н, кг/м3	Влажность Uн, %	Толщина , м	S
0	Бетон на гранитном щебне	2330	2,0	0,08	0,68	150
1	Бетон на известняковом щебне	2250	1,8	0,08	0,65	150
2	Песчаный бетон	1900	1,6	0,08	0,62	150
3	Керамзитобетон	1600	1,4	0,08	0,60	155
4	Перлитобетон	1090	1,2	0,08	0,70	155
5	Бетон на гранитном щебне	2330	1,2	0,10	0,72	155
6	Бетон на известняковом щебне	2250	1,4	0,10	0,76	155
7	Песчаный бетон	1900	1,6	0,10	0,80	160
8	Керамзитобетон	1600	1,8	0,10	0,78	160
9	Перлитобетон	1090	2,0	0,10	0,68	160

Расчет температур в сечениях металлических защищенных

и незащищенных конструкций

Время прогрева незащищенных металлических конструкций (предел огнестойкости П_ф) можно определить с помощью графика, изображенного на рис. 2, предварительно вычислив значение приведенной толщины стенки металлического стержня_прпо формуле:

(11)

где F– площадь поперечного сечения стержня, м²;

Р – обогреваемая часть периметра сечения, м.

Задание 4.Определить предел огнестойкости П_ф, ч, незащищенной стальной колонны. Сечение колонны коробчатое, замкнутое из двух равнополочных уголков. Колонна обогревается по всему периметру. Исходные данные взять из таблицы 7.

П_ф, мин

Т_кр= 700⁰600⁰500⁰

50

400⁰

40 350⁰

30

20

10

_пр, м

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

Рис. 2. Зависимость предела огнестойкости незащищенных металлических

конструкций от критической температуры Т_крметалла и приведенной толщины стенки конструкции_пр

Таблица 7

Варианты исходных данных к заданию 4

Вариант	Номер уголка*	Площадь сечения металла колонны F, м2	Ткр,0С
0	18	0,0077	700
1	20	0,0152	600
2	20	0,0188	500
3	20	0,0222	400
4	22	0,0119	700
5	22	0,0136	600
6	25	0,0210	500
7	25	0,0240	400
8	25	0,0269	350
9	25	0,0282	700

^*номер профиля уголка соответствует длине полки, выраженной в сантиметрах.

Для определения предела огнестойкости облицованных стержней прямоугольного, круглого (сплошных и пустотелых) и двутаврового сечения необходимо предварительно определить приведенную толщину стальной пластины _х(у), эквивалентной по своим тепловым свойствам соответствующему сложному сечению металлической конструкции.

Для прямоугольного сечения приведенную толщину пластины вычисляют по формуле:

(12)

где а и b– размеры поперечного сечения колонны (стержня), мм;

_пр.хи_пр.у– приведенные толщины пластин, мм, по осямXиY, которые определяются из выражений:

(13)

(14)

где С и С_ст– начальный коэффициент теплоемкости соответственно облицовки и стали, кДж / кг⁰С;

 и _ст– плотность материала сухой облицовки и стали, кг/м³;

_хи_у– толщины стенок сечения, мм;

₀– толщина облицовки, мм.

Далее, зная приведенную толщину пластины, пользуются графиком, изображенным на рис. 3 для определения предела огнестойкости П_ф. При_х(у)= 5 мм полученное значение П_фнеобходимо уменьшить на величину поправки, при_х(у)= 15 мм – увеличить на величину поправки и при_х(у)= 20 мм – увеличить на удвоенную величину поправки.

Задание 5.Определить предел огнестойкости П_фоблицованной стальной колонны коробчатого сечения размером аb= 200200 мм. Толщина стенки_х=_у= 10 мм. С_ст= 0,44 кДж / кг⁰С;_ст= 7800 кг/м³. Остальные исходные данные взять из таблицы 8.

П_ф, мин

160

2 1 3

140

₀_х(у)

120

100

80

Поправка к П_ф, мин

60

50

3

40 40

2 30

1

20 20

10

0

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 ₀, м

Рис. 3. Зависимость предела огнестойкости П_фстальных облицованных конструкций от толщины облицовки при_х(у)= 10 мм в условиях стандартного пожара:

1 – облицовка из бетона на известняковом щебне; 2 – облицовка из цементно-песчаной штукатурки; 3 – облицовка из минераловатных плит

Таблица 8

Варианты исходных данных к заданию 5

Вариант	Характеристики облицовки
	Материал	, кг/м3	С, кДж / кг 0С	0, мм
0	Бетон на известняковом щебне	2200	0,92	40
1	То же	2200	0,92	45
2	То же	2200	0,92	50
3	То же	2200	0,92	60
4	Цементно-песчаная штукатурка	1930	0,76	30
5	То же	1930	0,76	40
6	То же	1930	0,76	50
7	Минераловатные плиты	150	0,98	40
8	То же	200	0,98	60
9	То же	250	0,98	80

ДЕРЕВЯННЫЕ КОНСТРУКЦИИ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

Механизм утраты несущей способности деревянных конструкций в условиях пожара состоит в том, что в процессе огневого воздействия на поверхности дерева возникает обуглившийся слой, уменьшающий рабочее сечение конструкции. Уменьшение рабочего слоя приводит к увеличению напряжений в материале от рабочих нагрузок. Потеря несущей способности (ПНС) деревянной конструкции произойдет в тот момент, когда напряжения в материале достигнут предела прочности древесины.

Сущность расчета заключается в определении времени до наступления ПНС (_ПНС), по истечении которого при данной скорости обугливания древесины площадь сечения элемента уменьшится до критического значения.

Скорость обугливания древесины Vдля элементов сечением 120120 мм и более принимается равной 0,7 мм/мин, сечением менее 120120 мм – 1 мм/мин.

ПНС происходит при следующих условиях:

• для центрально сжатых и центрально растянутых элементов

(15)

• для изгибаемых элементов

(16)

где () – напряжение в материале, Па;

N_н– нормативная рабочая нагрузка, Н;

F_кр– критическая площадь сечения элемента, м²;

М_н– изгибающий момент от нормативной нагрузки, Нм, определяемый по формуле:

(17)

W_кр– критический момент сопротивления сечения изгибаемого элемента, м³:

; (18)

R_н– нормативное сопротивление древесины, Па.

В формуле (17) q_н– нормативная линейная нагрузка, Н/м;l– пролет балки, м.

В формуле (18) b_ПНСиh_ПНС– соответственно ширина и высота балки в момент наступления ПНС, м.

Расчет проводят методом последовательных приближений:

1. задаются временем воздействия пожара на деревянную конструкцию. Для этого значенияопределяют размеры поперечного сечения элемента, учитывая скорость обугливания древесины;

2. вычисляют с учетом изменившихся размеров рабочего сечения элемента новое значение напряжения в нем от рабочей нормативной нагрузки;

3. проверяют условие предельного состояния элемента по формулам (15) или (16);

4. если условие предельного состояния не выполняется, то задаются новым, большим временем горения элемента и вновь повторяют расчет;

5. по расчетным данным строят график изменения напряжения в зависимости от временипо мере уменьшения рабочего сечения элемента. Откладывают по оси ординат значение нормативного сопротивления древесиныR_н; пересечение горизонталиR_нс кривой() дает на оси абсцисс искомое значение_ПНС.

Задание 6.Определить время_ПНСдо потери несущей способности по прочности брусчатой стойки в условиях пожара. Размеры сечения стойки до пожараbh= 150180 мм. Нормативное сопротивление древесины сжатиюR_н= 25 МПа. Значение нормативной продольной силыN_нвзять из таблицы 9.

Таблица 9