Проверка соответствия огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций противопожарным требованиям и предлагаемые технические решения по повышению их огнестойкости

Для каждого пожарного отсека проверяемого здания в первом разделе были определены нормативные показатели огнестойкости и пожарной опасности.

Фактические пределы огнестойкости некоторых строительных конструкций здания были определены расчетным методом. Для того, чтобы проверить соответствие строительных конструкций и здания в целом требованиям норм определим фактические пределы огнестойкости остальных конструкций с использованием пособия [8].

Определение фактического предела огнестойкости сплошных плит перекрытия

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.7) по табл.8 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: П_ф = 1,1 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Определение фактического предела огнестойкости железобетонных ригелей перекрытия

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.8) по табл.6 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: П_ф = 1 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Определение фактического предела огнестойкости железобетонных ребристых плит покрытия

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.9) по табл.8 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: П_ф = 2 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Определение фактического предела огнестойкости кирпичных несущих стен

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.10) по табл.10 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: П_ф < 0,5 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Теперь необходимо сравнить данные о требуемых (допустимых) (см. табл. 1.1, 1.2 данного пособия) и фактических значениях параметров огнестойкости всех строительных конструкций здания.

Строительные конструкции соответствуют требованиям норм по пределу огнестойкости при соблюдении условия:

П_ф≥П_тр,

где: П_ф – фактический предел огнестойкости, мин;

П_тр – требуемый предел огнестойкости, мин.

Предусмотренные проектом строительные конструции отвечают требованиям норм по классу пожарной опасности, если их класс пожарной опасности К_ф соответствует классу пожарной опасности, установленному нормами К_тр, и в случае, если проектом предусматривается использование менее пожароопасных строительных конструкций.

Для удобства все данные внесем в таблицу (см. табл. 5.1 и 5.2.)

Таблица 5.1.

Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и первого противопожарного отсека здания противопожарным требованиям норм

Вид основных конструк-ций	Требуется (допускается) СНиП	Ссылка на нормы	Принято в проекте	Основание	Вывод о соответствии
Отр	Стр	Птр, мин	Ктр	Пф	Кф	Сф	Оф
Несущие стены	IV	C0	R 15	K 0	таб. 5 [2]; таб. 4* [1]; таб. 5* [1]		K 0	С0	I	Т. 10 [8]	Соотв.
Колонны	R 15	K 0	То же		K 0	С0	III	По расчету	Соотв.
Балки (ри гели) перекры-тий	R 15	K 0	То же		K 0	С0	I	Т. 6 [8]	Соотв.
Плиты перекры-тий с круглыми пустотами	REI15	K 0	То же	51,6	K 0	С0	II	По расчету	Соотв.
Металли-ческие фермы покрытия	R 15	K 0	То же	7,8	K 0	С0	V	По расчету	Не соотв.
Ребристые плиты покрытия	RE 15	K 0	То же		K 0	С0	I	Т. 8 [8]	Соотв.

Таблица 5.2.

Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и второго противопожарного отсека здания противопожарным требованиям норм

Вид основных конструк-ций	Требуется (допускается) СНиП	Ссылка на нормы	Принято в проекте	Основание	Вывод о соответствии
Отр	Стр	Птр, мин	Ктр	Пф	Кф	Сф	Оф
Несущие стены	IV	C0	R 15	K0	таб. 1 [3]; таб. 4* [1]; таб. 5* [1]		K 0	С0	I	Т. 10 [8]	Соотв.
Колонны	R 15	K0	То же		K 0	С0	III	По расчету	Соотв.
Деревян-ные балки покрытия	R 15	K0	То же	46,2	K 3	С2	I	По расчету	Не соотв.
Ребристые плиты покрытия	RE 15	K0	То же		K 0	С0	I	Т. 8 [8]	Соотв.

На основании данных, приведенных в табл. 5.1 можно сделать вывод о необходимости разработки технических решений для повышения огнестойкости металлической фермы покрытия первого пожарного отсека и деревянной балки покрытия второго пожарного отсека.

Выбор и обоснование способа огнезащиты металлической фермы покрытия

Без технико-экономического расчета в качестве способов огнезащиты можно принять следующие: нанесение вспучивающейся краски, фосфатного покрытия, штукатурки и другие.

На графиках (п. 1.11.1 – 1.11.3 [5]) показано изменение температуры нагрева элементов фермы различной толщины, обработанных огнезащитным покрытием. Поэтому для определения фактического предела огнестойкости защищенной конструкции П_фз необходимо иметь данные о t_cr (t_cr = 420 С° (табл. 2.2)) и рассчитать приведенную толщину стальной пластины (берем элемент Р2):

мм.

Эффективность огнезащитного средства оценивается отношением фактического предела огнестойкости защищенной конструкции П_фз к аналогичному показателю для незащищенной конструкции П_ф, то есть

.

Эффективность огнезащитного средства оценивается также с экономической точки зрения (величина защитного слоя покрытия, его стоимость, способ нанесения, условия эксплуатации и т.д.).

Результаты расчетов сведем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3.

Оценка эффективности огнезащитных покрытий

Вид огнезащиты	Толщина слоя покрытия dс, мм	Пфз, мин	Пф, мин	К	Вывод
ОФП				7,5
ОВПФ-1			8,3	Более подходящее
ОВП-2
ЦПШ			7,5
ГПШ			9,1
ЦП-СШ			4,5

Примечания: 1. ОФП – огнезащитное фосфатное покрытие (п. 1.11.3 [5]);

2. ОВПФ-1 – огнезащитное вспучивающееся покрытие фосфатное (там же);

3. ОВП-2 - огнезащитное вспучивающееся покрытие (там же);

4. ЦПШ – цементно-перлитовая штукатурка (1.11.1б [5]);

5. ГПШ – гипсо-перлитовая штукатурка (п.1.11.1а [5]);

6. ЦП-СШ – цементно-песчаная штукатурка (п.1.11.2 [5]).

Требуемый предел огнестойкости фермы составляет 0,25 ч или 15 мин (табл.1.1). Как видно из таблицы 5.1 любое из огнезащитных покрытий сможет обеспечить выполнение условия пожарной безопасности. Однако, имея толщину слоя 8 мм, покрытие ОВПФ-1 является наиболее эффективным с экономической точки зрения.

Таким образом, П_ф = 50 мин, что удовлетворяет требованиям.

Выбор и обоснование способа огнезащиты деревянной балки покрытия и узлов соединения

Огнезащиту конструкций из древесины можно осуществить с помощью покрытия их огнезащитными красками, обмазками, глубокой пропиткой антипиренами, а также оштукатуривания с толщиной штукатурки не менее 2 см и другими способами. В данном случае предлагается предусмотреть конструктивную защиту балок негорючими или трудногорючими листовыми материалами.

Рекомендуется для этих целей использовать гипсокартонные листы, пределы огнестойкости перегородок из которых следующие (п.2.6 [5]):

14 мм П_ф = 0,25 ч;

2 х 14 мм П_ф = 0,70 ч;

3 х 14 мм П_ф = 1,25 ч;

4 х 14 мм П_ф = 1,60 ч.

Так как предел огнестойкости деревянной балки соответствует требованиям норм (табл. 5.1), поэтому достаточно использовать гипсокартонные литы толщиной 14 мм, что позволит привести в соответствие фактический класс пожарной опасности данной конструкции К_ф классу пожарной опасности, установленному нормами К_тр = К0.

Стальные элементы в опорных узлах балок не воспринимают усилия, а служат для фиксации конструкций в проектном положении. Время потери несущей способности незащищенных стальных креплений, согласно [8] составляет 0,5 часа.

Выход из строя в условиях пожара этих элементов может привести к потере балками своего проектного положения. Поэтому желательно защищать эти элементы от прямого воздействия высоких температур. Открытие стальные детали рекомендуется защищать вспучивающейся огнезащитной краской, либо закрывать трудносгораемыми или несгораемыми материалами (цементно-стружечными плитами, антипирированными досками, древесно-стружечными плитами с покрытием ОФП-9 и т.д.). Вариант огнезащиты опорного узла балки представлен на рис. 5 прил.2.

Другие требования к конструкциям здания

Требования к железобетонной плите перекрытия с круглыми пустотами

Напряжения от внешней нагрузки в растянутой арматуре рассматриваемой плиты превышают ее нормативное сопротивление по прочности. Это означает, что обрушение конструкции произойдет при температуре ниже средней температуры пожара (723 К), то есть без условий пожара. Так как по заданию требуется оценить поведение плиты при пожаре, то необходимо обеспечить для нее достаточную несущую способность, такую, чтобы при сравнительно неопасных условиях обрушения не произошло. Для этого уменьшим напряжения от внешней нагрузки в растянутой арматуре путем изменения конструктивных особенностей плиты – увеличим количество арматурных стержней Æ12 с 5 до 6.

Приложение 1

Исходные данные для выполнения курсового проекта

Таблица 1

Исходные данные для первого пожарного отсека

(прил. 2 табл. 2.1 [13])

Длина здания L 1, м	Ширина здания L 2, м	Категория пожарной опасности	Количество этажей
		А

Таблица 2

Исходные данные для второго пожарного отсека

(прил. 3 табл. 3.1 [13])

Назначение	Площадь, м2	Категория склада	Количество этажей
Склад телевизоров		В

Таблица 3

Исходные данные для фермы VI ФС 18-4.40

(прил. 2 табл. 2.1;табл. 2.2.16 [13])

Номер узла	Обозначение элемента	Вид профиля; размеры сечения, мм	Длина l, мм	Марка стали	Толщина соединительной пластины d, мм	Усилие N, кН
	Р2 С1 Р3 Н1 Н2	|_ 80 х 5,5 |_ 80 х 5,5 |_ 90 х 8 |_ 100 х 6,5 |_100 х 6,5		Вст. 3пс6 --'' -- -- '' – 14 Г2 -- '' --	-- '' -- -- '' -- -- '' -- -- '' --	+ 343 - 165 - 190 + 308 + 576

Таблица 4

Исходные данные для деревянной балки покрытия

(прил. 3 табл. 3.1 [13])

Расчет ный пролет L, м	Размеры поперечного сечения, мм	Полная расчетная нагрузка на балку q, кПа	Шаг балок аб, м	Сорт древесины	Количество обогреваемых сторон	Длина балки, на которой произошло обрушение связей lpc, м	Номера узлов опирания балок и крепления элементов связи
Высота h	Ширина Вб
			2,7

Продолжение прил. 1

Таблица 5

Исходные данные для железобетонной плиты с круглыми пустотами

(прил. 4 табл. 4.2 [13])

Размеры плиты b x h x l, м	Вес плиты Р, кН	Диаметр пустот ÆП, мм	Средняя плотность бетона rо, кг м-3	Класс бетона по прочности «В»	Влажность бетона W, %	Толщина защитного слоя бетона аз, мм	Класс арматуры, количество и диаметр арматурных стержней d, мм	Нормативная нагрузка qn, кН м-2
1,49х0,22хх5,76	21,1				3,3		А-III, 5Æ12	6,2

Таблица 6

Исходные данные для железобетонной колонны

(прил. 4 табл. 4.1 [13])

Ширина b и высота h поперечно-го сечения (b = h), м	Вид и класс бетона по прочности «В»	Влажность W, %	Толщина защитного слоя бетона а з, мм	Класс арматурной стали, количество и диаметр арматурных стержней, мм	Количество обогреваемых сторон	Шаг сеток поперечного армирования S, мм
0,4; l =6,9 м	В-20	2,5		4 Ǿ 18 + 4 Ǿ 8 A-III

Таблица 7

Исходные данные для железобетонной сплошной плиты перекрытия

(прил. 4 табл. 4.5 [13])

Вид бетона	Толщина плиты dп л, мм	Ширина плиты b, м	Толщина защитного слоя dз, мм	Класс арматуры, количество стержней и их диаметр, мм	Марка стали
Тяжелый на гранитном щебне		3,0		А-II 8Æ18	35ГС

Таблица 8

Исходные данные для железобетонного ригеля перекрытия

(прил. 4 табл. 4.3 [13])

Вид бетона	Ширина балки в центре расположения несущей арматуры, мм	Толщина защитного слоя для арматуры	Класс арматуры, количество и диаметр стержней, мм
Нижнего первого ряда d1, мм	Второго ряда d2, мм
Тяжелый на гранитном щебне				А-VI 4Æ22 + 4Æ20

Продолжение прил. 1

Таблица 9

Исходные данные для железобетонной ребристой плиты покрытия

(прил. 4 табл. 4.4 [13])

Вид бетона	Ширина плиты b, м	Ширина ребра плиты bр, мм	Толщина защитного слоя арматуры, мм	Класс арматуры, количество и диаметр стержней, мм
До боковой грани dw	До нижней грани
dз1	dз2	dз3
Тяжелый на гранитном щебне							А-III 3Æ20

Таблица 10

Исходные данные для кирпичных наружных стен

(прил. 4 табл. 4.6 [13])

Конструктивное решение стены из материалов	Толщина стены, см
Облегченная кирпичная кладка с заполнением легким бетоном

Приложение 2

Графическая часть курсового проекта

2 3 4 5 6 7 8

1 14 13 12 11 10 9

12 2788 3000 3000

9000 9000

С1

Р2 Р3

Н1 Н2

Рис.1. Геометрическая схема стальной фермы покрытия VI-ФС 18-4,40 и схема заданного узла фермы

Продолжение прил.2

t, °С

700

500 7,72 мм

400 6,40 мм

300 5,39 мм

0 10 20 30 t, мин

Рис.2. Изменение температуры стержней заданного узла фермы в зависимости от времени прогрева

Продолжение прил.2

Рис.3. Поперечный разрез второго пожарного отсека здания

L = 12000 В_б = 160

Рис. 4. Общий вид и поперечный разрез деревянной балки покрытия

Продолжение прил.2

I I – I

b

I

Рис. 5. Вариант огнезащиты опорного узла 1 балки при опирании на стену

Продолжение прил.2

b = 1490

Рис. 6. Общий вид и поперечный разрез железобетонной плиты с круглыми пустотами

Продолжение прил.2

Рис. 7. Схема поперечного сечения колонны

Продолжение прил.2

Рис. 8. Изменение несущей способности колонны во время «стандартного» пожара

Приложение 3

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИИ

ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра профилактических дисциплин

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре»

«Проверка соответствия огнестойкости конструкций здания противопожарным требованиям СНиП и разработка технических решений по ее повышению»

Вариант № (две последние цифры номера зачетной книжки)

Выполнил:

курсант (слушатель) …… учебной группы

________ внутренней службы / Ф.И.О./

^{(звание)}

Проверил:

зам. начальника кафедры, к.т.н., доцент

полковник внутренней службы /Шелегов В.Г./

Иркутск 2004 г.

Приложение 4

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ

расчета предела огнестойкости плоских изгибаемых многопустотных железобетонных элементов.

1. Вычисляется изгибающий момент M_n (в зависимости от нагрузки).

2. Вычисляется высота сжатой зоны x_tem по формуле:

3. Если, то g _s,tem определяется по формуле:

, где вместо b используется

1. Если , то ее необходимо пересчитать по формуле:

и тогда:

5. По п. 3.1.5 определяется t_s,cr (критическая температура).

6. Вычисляется функция ошибок Гаусса по формуле:

7. По п. 3.2.7 находится аргумент функции Гаусса.

8. Вычисляется предел огнестойкости П_ф по формуле:

Список используемой литературы

1. СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений. М.: Госстрой России, 1999. – 15 с.

2. СНиП 31-03-2001 Производственные здания. М.: Госстрой России, 2001. – 11 с.

3. СНиП 31-04-2001 Складские здания. М.: Госстрой России, 2001. – 5 с.

4. ГОСТ 30403-96 Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности.

5. Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. Строительные конструкции. Справочное пособие по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2001. – 73 с.

6. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995. – 96 с.

7. Мосалков И.Л., Мальцев Г.В., Фролов А.Ю. Методические указания к выполнению контрольной работы №2 по дисциплине «Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара» (для слушателей факультета заочного обучения). – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1991. – 96 с.

8. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80), ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1985. – 56 с.

9. ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования. М.: МТКС, 1995. – 9 с.

10. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995. – 80 с.

11. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости железобетонных конструкций. НИИЖБ – М.: Стройиздат, 1986. – 40 с.

12. Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. – М.: Стройиздат, 1988. – 143 с.

13. Шелегов В.Г., Чернов Ю.Л. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» Пособие по выбору исходных данных на курсовое проектирование. – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2001. – 84 с.

14. Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре» Пособие по изучению теоретического курса дисциплины. – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2002. – 191 с.

15. Лукинский В.М., Демехин В.Н. и др. Методические рекомендации по выполнению курсового проекта по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». – СПбВПТШ МВД РФ, 1997. – 192с., ил.

[1] Пожарный отсек – часть здания, выделенная одной или несколькими противопожарными стенами с целью уменьшения возможной площади пожара и обеспечения условий для его успешного тушения.

1 Критическая температура – температура, при которой нормативное сопротивление металла уменьшается до величины нормативного напряжения от внешней нагрузки на конструкцию.