Расчет приведенной толщины металла для огнезащиты металлоконструкций

Произошедшие в последние годы крупные пожары с большими материальными потерями и человеческими жертвами обострили внимание общества к проблеме пожарной безопасности строящихся объектов. В России ежегодно происходит около 300 тыс. пожаров, в которых гибнут более 16 тыс. человек и почти столько же получают различные травмы. При этом материальный ущерб от пожаров исчисляется миллиардами рублей.

Поэтому при проектировании и строительстве должны быть предусмотрены конструктивные и инженерно-технические решения, предотвращающие в случае пожара распространение огня и обеспечивающие возможность эвакуации людей до наступления угрозы их жизни и здоровью. В связи с этим увеличивается значение пассивной огнезащиты строительных конструкций: в случае пожара жизни людей напрямую зависят от качества выполненных огнезащитных работ.

Огнезащита – очень важная задача, и компания «Мир ЛКМ» накопила солидный опыт в этой области. Глубокий анализ и изучение пожароопасных свойств строительных материалов, оценка «поведения» конструкций при пожаре, проведение расчета прочности и устойчивости зданий при огневом воздействии — все это позволяет специалистам нашей фирмы разрабатывать и предлагать своим потребителям высокоэффективные огнезащитные материалы и составы для элементов строительных конструкций, обеспечивающих современным нормативным требованиям по пожарной безопасности зданий и сооружений.

Огнезащита металлоконструкций

Общие положения

При рассмотрении вопросов огнестойкости строительных конструкций зданий и сооружений необходимо учитывать современные тенденции в строительстве, характеризующиеся применением конструкций, изготовляемых по индивидуальным проектам. В связи с этим, необходимо обращать особое внимание на соответствие решений, закладываемых в проектах, требованиям противопожарных норм.

Значение требуемых пределов огнестойкости основных строительных конструкций и инженерных сооружений определяются на основании СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и составляет от 15 минут до 3-х часов в зависимости от степени огнестойкости здания и типа конструкций.

Огнестойкость строительных конструкций в обязательном порядке должна подтверждаться результатами огневых испытаний конструкций. Наряду с экспериментальным методом оценки огнестойкости конструкций их огнестойкость также может быть оценена на основе расчетных методов. Тем более, что расчетный метод определения пределов огнестойкости конструкций имеет ряд преимуществ по сравнению с экспериментальным, в частности, он более экономичен и дает возможность проверить различные варианты проектных решений.

Металлические конструкции широко применяют в современном строительстве, однако их огнестойкость во многих случаях не удовлетворяет требованиям пожарной безопасности.

Нагрев металлических сооружений в условиях пожара зависит множества факторов, среди которых основными являются интенсивность огня и способы теплозащиты металлоконструкций. Обеспечение огнестойкости строительных конструкций является одной из важнейших задач пожарной безопасности.

Огнезащита металлических конструкций может быть выполнена устройством специальных подвесных потолков, оштукатуриванием конструкций при отделке их негорючими теплоизоляционными материалами, а также нанесением на конструкции огнезащитных вспучивающихся красок. Эффективность средств огнезащиты металлических конструкций оценивается в соответствии с действующими норативами. Однако оценкой огнезащитной эффективности покрытий и облицовок не определяется повышение огнестойкости стальных конструкций. В связи с этим на практике применяются расчетные методы оценки огнестойкости защищенных конструкций.

Потеря устойчивости металлических стержневых конструкций наступает при повышении их температуры до критического значения. Прогрев стали снижает ее сопротивлении, и когда сопротивление стали становится равным напряжениям от нормативной нагрузки в каком-либо сечении конструкции, наступает критическое состояние — потеря устойчивости. Это равенство значений напряжений сопротивлению лежит в основе расчетов критической температуры стальных конструкций. В зависимости от коэффициента надежности по нагрузке критическая температура стальных конструкций может меняться в пределах от 300 до 700 ^оС. Для определения пределов огнестойкости стальных конструкций принято среднее значение критической температуры равное 500 ^оС, которое также используется при определении огнезащитной эффективности покрытий для стальных конструкций. Таким образом, предел огнестойкости стальных конструкций будет определять время, прошедшее от начала огневого воздействия до достижения ими температуры равной 500 ^оС в условиях стандартного пожара.

При проведении теплотехнических расчетов вследствие большой теплопроводности стали распределение температуры в сечениях незащищенных стальных конструкций принимается равномерным. В случае конструкций с огнезащитной облицовкой температурное поле рассчитывается по внешнему контуру толщины облицовки.

В основе теплотехнических расчетов лежит уравнение теплового баланса, записанное для стержневого элемента конструкции. Кроме того, при решении теплотехнической задачи прогрева конструкции не учитывается теплообмен на поверхностях конструкций примыкающих к другим неметаллическим конструкциям (конструкции из каменных или теплоизоляционных материалов). Такие допущения (отсутствие теплоотводящих поверхностей у конструкций) определяют более быстрый прогрев конструкций, что повышает надежность расчетов их пределов огнестойкости.

Все расчетные методы используют применение условной величины – приведенная толщина металла.

Определение приведенной толщины металлоконструкций

Для представления сложной геометрии двухмерной конструкции в одном измерении необходимо использовать единый параметр для всех видов сечений – приведенную толщину металла конструкций, которая вычисляется по формуле: δпр = s/П 10, где:

• δпр — приведенная толщина металла, мм;
• S — площадь поперечного сечения конструкции, см², (определяется по сортаменту металла или расчетным путем);
• П — обогреваемый периметр конструкции, см.

Обогреваемый периметр конструкции определяется в каждом конкретном случае в зависимости от условий обогрева, вида конструкции и облицовки (см. таблицу вверху). Посмотрев на таблицу мы увидим расчет обогреваемого периметра (П) металлоконструкций в зависимости от условий обогрева и вида конструкций облицовки.