Класс пожарной опасности конструкций

Пожарная опасность строительных конструкций определяется степенью их участия в развитии пожара, в образовании опасных факторов пожара и зависит от пожарной опасности материалов, из которых выполнена конструкция.

Пожарная опасность конструкций характеризуется классами их пожарной опасности. Различают 4 класса пожарной опасности К0, К1, К2, К3.

При установлении класса учитывают следующие показатели:

• 
  наличие теплового эффекта от горении или термического разложения составляющих конструкцию материалов;
  
• 
  наличия пламенного горения газов и расплавов, выделяющихся из конструкции в результате термического разложения составляющих ее материалов;
  
• 
  размеры повреждения конструкции и составляющих ее материалов, возникшего при испытании конструкции вследствие их горения или термического разложения;
  
• 
  характеристики пожарной опасности материалов, составляющих конструкцию.
  

ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Поведение изгибаемых элементов в условиях пожара.

Наиболее распространенными изгибаемыми элементами являются плиты и балки, которые могут быть самостоятельными конструкциями или входить в состав сложных конструкций.

Особенности поведения плит в условиях пожара

Плиты в зданиях выполняют одновременно ограждающие и несущие функции. В зависимости от места расположения плит для них будут различные предельные состояния по огнестойкости. Для плит покрытий предельным состоянием по огнестойкости является только потеря несущей способности. Для плит перекрытий предельными состояниями могут быть по потере несущей способности, теплоизолирующей, по потере целостности.

Многочисленные испытания показали, что предельным состоянием огнестойкости для большинства плит перекрытий является предельное состояние по потере несущей способности, а другие предельные состояния не успевают полностью проявиться за кратковременный период действия пожара.

Поскольку в условиях пожара плиты подвергаются воздействию высокой температуры снизу, уменьшение их несущей способности происходит в основном за счет снижения прочности нагревающейся растянутой арматуры. Сжатые бетон и арматура нагреваются слабо.

Особенности поведения балок в условиях пожара

Балочные конструкции в условиях пожара обогреваются с трех сторон. Кроме того отличительной особенностью балок по сравнению с плоскими конструкциями является наличие арматуры в сжатой зоне. При двух- и трехмерном потоке тепла сечения элементов прогреваются интенсивнее, чем при одномерном, особенно углы балок.

---

В статически определимых балках прогрев продольных арматурных стержней до критической температуры приводит к образованию пластического шарнира в сечении, где действует максимальный изгибающий момент, что и является причиной разрушения балки, т.е. наступления ее предела огнестойкости.

Статически неопределимые изгибаемые конструкции при нагреве снижают свою прочность за счет уменьшения прочности опорных и пролетных сечений. Прочность пролетных сечений уменьшается в результате нагревания растянутой арматуры. Снижение прочности опорных сечений происходит вследствие прогрева бетона и арматуры сжатой зоны до высоких температур.

Особенности поведения колонн в условиях пожара

Поведение колонн в условиях пожара зависит от схемы обогрева, размеров поперечного сечения, величины эксцентриситета приложения нагрузки, вида армирования, защитного слоя бетона.

В процессе пожара по сечению колонн наблюдается перепад температур порядка 800-1000ºС с наименьшей температурой в центре сечения. Неравномерность прогрева вызывает перераспределение напряжений по сечению колонны. Температурные напряжения возрастают при увеличении температурного перепада между средней частью сечения колонны и поверхностью ее обогрева (20-30 мин). В начальный период обогрева наблюдается удлинение колонн. Дальнейшее развитие пожара приводит к прогреву защитного слоя бетона до 600-800ºС. После 1-1,5 часа огневого воздействия колонны начинают укорачиваться. Спустя 2-3 часа высота нагретых колонн примерно равна их высоте в нагруженном состоянии до пожара. Нагруженные слои бетона и рабочая арматура, нагретые до температуры выше 600ºС, теряют прочность и в дальнейшей работе практически участия не принимают. Колонна ведет себя аналогично бетонной, т.е. укорачивается с возрастающей скоростью до момента обрушения.

Предварительно напряженные ж/б конструкции и их поведение в условиях пожара

Предварительно напряженными называют ж/б конструкции, в которых до приложения эксплуатационных нагрузок, в процессе изготовления искусственно создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне и растягивающие в арматуре.

Предварительно напряженные элементы имеют меньшие поперечные сечения, чем элементы из обычного бетона, вследствие чего они нагреваются быстрее.

Напрягаемая арматура работает при значительно больших усилиях, чем арматура обычного ж/б, поэтому критическая температура для нее меньше (хотя защитный слой бетона больше).

---

При огневом воздействии происходят дополнительные потери предварительного напряжения арматуры; бетон на уровне продольной арматуры интенсивно прогревается и происходит температурная усадка бетона.

Потери предварительного напряжения в арматуре от разности температурных деформаций бетона и арматуры учитываются только при нагреве, т.к. при остывании эти деформации обратимы.

Поведение в условиях пожара несущих и самонесущих стен

Несущая способность подобных конструкций в условиях пожара определяется не столько прочностными характеристиками бетона и стали, сколько деформацией элемента. Конструкция из центрально-сжатой превращается во внецентренно-сжатую с увеличивающимся во времени эксцентриситетом. Значение и направление прогиба зависят от гибкости элемента, способа опирания его концов, нагрузки перепада температуры по сечению стены и упруго-пластических свойств материалов.

При одностороннем огневом воздействии разрушение стен происходит по одной из трех основных схем.

С необратимым развитием прогиба в сторону обогреваемой поверхности стены и ее разрушением в середине высоты по нагретой арматуре или «холодному» бетону.

С прогибом элемента вначале в сторону обогрева, а на конечной стадии – в противоположную, с разрушением в середине высоты сечения по нагретому бетону или «холодной» растянутой арматуре.

С переменой направления прогиба, как во второй схеме, но разрушение стены происходит в приопорных зонах по бетону «холодной» поверхности или наклонным сечениям.

При двустороннем нагревании стен (межкомнатные стены) конструкция работает на «центральное» сжатие и поэтому предел ее огнестойкости не ниже, чем в случае одностороннего обогрева.

Огнестойкость несущих и самонесущих панелей нормируется в зависимости от конструктивного исполнения, толщины или наименьшего размера сечения и степени нагруженности.

Конструктивные способы повышения огнестойкости ж/б конструкций

Способы:

• 
  увеличение толщины защитного слоя бетона;
  
• 
  применение теплоизолирующих покрытий и специальных бетонов;
  
• 
  применение арматурной стали с более высокой критической температурой;
  
• 
  обоснованное увеличение в процессе проектирования сечений элементов конструкций;
  
• 
  изменение статической схемы элемента;
  
• 
  изменение условий обогрева и т.д.
  

ОГНЕСТОЙКОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Хотя металлические конструкции выполнены из несгораемого материала, фактический предел их огнестойкости в среднем составляет 15 мин. Это объясняется достаточно быстрым снижением прочностных и деформационных характеристик металла при повышенных температурах в условиях пожара. Обрушившиеся или получившие большой прогиб металлические конструкции вызывают порчу оборудования, сырья, готовой продукции и затрудняют решение вопросов эвакуации и тушения пожара.

---

Степень нагрева металлической конструкции при пожаре зависит от размеров ее элементов и величины поверхности их обогрева. При увеличении объема металла и уменьшении поверхности его обогрева температура элемента снижается.

Поведение металлических конструкций в условиях пожара

Ограждающие конструкции

Наибольшую опасность при пожаре представляют собой утепленные ограждающие конструкции.

Анализ пожаров в производственных зданиях с применением таких ограждающих конструкций показал, что покрытия выгорали на значительных площадях (десятки тысяч м2) за 20-25 мин. Особенно интенсивно развивался пожар на кровле при возникновении очага пожара внутри здания. Распространению огня по кровельным ограждающим конструкциям способствует применение рулонных гидроизоляционных материалов на битумной основе. При среднеобъемной температуре 280ºС температура под профилированном настилом достигает 380ºС. При такой температуре наблюдается плавление и воспламенение полимерного утеплителя, его интенсивное горение с выделением токсичных продуктов. Быстрый рост температуры приводит к обрушению покрытия уже через 7 мин после загорания кровли. Наиболее быстро воспламеняются участки кровли, примыкающие к стенам здания, что способствует быстрому распространению пламени (до 20 м/мин) по всему покрытию.

Обрушение ограждающих конструкций при пожаре происходит за счет исчерпания несущей способности ее несущих элементов, а также соединений элементов конструкций между собой и с несущими конструкциями покрытия или каркаса здания.

Балки

При действии на балку высоких температур при пожаре даже на ограниченную часть ее поверхности, сечение конструкции быстро прогревается до одинаковой температуры. При этом снижается предел текучести и модуль упругости стали. Обрушение прокатных балок наблюдается в сечении, где действует максимальный изгибающий момент. Разрушение конструкции может наблюдаться в сварных, болтовых или заклепочных соединениях элементов составного сечения от действия сдвигающих усилий.

Условия опирания балки также влияет на значение ее предела огнестойкости. Заделка стальной балки в железобетонные или каменные стены стесняет температурные деформации вдоль ее длины.

Фермы

Воздействие температуры пожара на ферму приводит к потере несущей способности ее элементов и соединений этих элементов. При расчете фермы соединения ее элементов между собой рассматриваются как шарнирные

---

, поэтому ферма считается статически определимой конструкцией. Поэтому потеря несущей способности хотя бы одним элементом приводит к отказу при пожаре всей конструкции.

Колонны

Исчерпание несущей способности стальных колонн, находящихся в условиях пожара, может наступить в результате потери: прочности стержнем конструкции; прочности или устойчивости элементами соединительной решетки, а также узлов креплений этих элементов к ветвям колонны; устойчивости отдельными ветвями на участках между узлами соединительной решетки в колоннах сквозных сечений; местной устойчивости стенки и свесов сжатых полок колонны составного двутаврового сечения; общей устойчивости колонны.

Колонны являются элементами плоских рам или пространственного каркаса, шарнирно или жестко соединенных с опирающимися на них конструкциями. В случае жестких соединений колонны с ригелем, ее работа зависит от поведения конструкции ригеля при пожаре.

Арки и рамы

Поведение в условиях пожара арок и рам зависит от статической схемы работы конструкции, а также конструкции сечения их элементов. Работа в условиях высоких температур сплошных составных сечений аналогична работе таких же сечений стальных балок и колонн, а сквозных сечений – работе ферм и сквозных колонн. Разрушение арок и рам может наступить из-за потери несущей способности опорных и конькового узлов, а потеря устойчивости элементов из плоскости конструкции – из-за обрушения связей.

Структурные конструкции

Элементы структурных конструкций, работающие на растяжение или сжатие, имеют небольшие сечения и поэтому быстро нагреваются в условиях пожара. Однако эти конструкции менее чувствительны к повреждениям, т.е. выход одного или нескольких элементов не приводит к обрушению всей конструкции.

Мембранные покрытия

Мембраны, относятся к конструкциям, у которых при нагреве происходит уменьшение усилий до 1/10 – 1/15 ее пролета в результате температурного расширения и температурной деформации ползучести стали. Поэтому огнестойкость стальной мембраны составляет 0,75-1 ч. Наиболее уязвимым элементом мембранного покрытия является его опорный контур. Прогиб мембраны, образовавшийся во время нагрева, является в большей части необратимым, т.е. после охлаждения конструкции он практически не исчезает.

Огнезащита металлических конструкций

Наиболее надежными способами огнезащиты в настоящее время являются:

• 
  облицовки из негорючих материалов;
  
• 
  огнезащитные покрытия;
  
• 
  подвесные потолки.
  

---

Смотрите также файлы

• Курсовая работа по мдк 04. 01 Технология разработки и защиты баз данных.docx

• Какую термическую обработку проходят рельсы.docx

• 1 Характеристика предприятия как источника образования отходов.doc

• Реферат по дисциплине "Введение в специальность".docx

• Литература по теме Тема Оформление управленческой документации.pdf