Решение вопросов огнестойкости строительных конструкций производится либо экспериментально, либо расчетным методом.
Расчетный метод определения предела огнестойкости обладает существенным преимуществом перед экспериментальным, так как нет необходимости проводить сложные, дорогостоящие испытания конструкций в натуральную величину.
При определении пределов огнестойкости строительных конструкций в общем случае необходимо выполнить расчет, состоящий из двух частей: теплотехнической и статической.
Теплотехническая задача решается для определения температур в сечении конструкции в процессе воздействия на нее стандартного температурного режима. Для решения используются уравнения нестационарной теплопроводности твердого тела с учетом изменения теплофизических характеристик строительных материалов с ростом температуры. В результате решения этой задачи для ограждающих конструкций оценивается их теплоизолирующая способность.
Статическая задача решается для определения предела огнестойкости по потере несущей способности несущих конструкций. Эта задача решается с помощью уравнений предельного равновесия и деформаций с учетом изменения физико-механических характеристик строительных материалов в зависимости от температуры, определенной теплотехническим расчетом.
Схема определения предела огнестойкости по потере несущей способности приведена на рис. 1.
По оси абсцисс отложено время нагрева τ; по оси ординат: слева- несущая способность нагретой конструкции Мр,t (для изгибаемых элементов), Nр,t (для сжатых и растянутых); справа- величина нормативной нагрузки соответственно Мn, Nn, действующей на конструкцию.
Последовательность расчета:
- задаются периоды времени τ1…..τi нагрева конструкции;
- для заданных периодов времени τ1…..τi теплотехническим расчетом определяют температуру в сечениях конструкции;
- статистическим расчетом для этих же промежутков времени с учетом изменения прочностных характеристик материала определяют несущую способность Мр,t или Nр,t в зависимости от условий работы конструкции под нагрузкой;
- строится график снижения несущей способности конструкции во времени;
- определяется время потери несущей способности в условиях пожара, т.е. время, когда несущая способность конструкции снизится до величины действующей на нее нормативной нагрузки.
Рис.1. Общая схема расчета предела огнестойкости по потере несущей способности.