Курсовая работа: Расчет огнестойкости строительных и железобетонных конструкций
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Система противопожарной защиты является одной из основных составляющих обеспечения пожарной безопасности объектов экономики в Республике Беларусь. В соответствии с действующим законодательством противопожарная защита должна достигаться применением основных строительных конструкций и материалов, в том числе используемых для облицовок конструкций, с нормированными показателями пожарной опасности; устройствами, обеспечивающими ограничение распространения пожара; организацией с помощью технических средств, включая автоматические, своевременного оповещения и эвакуации людей; применением средств коллективной и индивидуальной защиты людей от опасных факторов пожара; применением средств противодымной защиты зданий и сооружений.
Проведение указанных мероприятий способствует более эффективной защите людей, материальных ценностей и непосредственно самих конструкций от воздействия опасных факторов пожара. Особую актуальность для специалистов в области пожарной безопасности имеет системное применение объемно-планировочных, конструктивных и инженерных решений в строительстве для обеспечения требуемого уровня пожарной безопасности объекта.
1.1 Пожарно-техническая классификация строительных конструкций. Класс пожарной опасности строительных конструкций
Строительные конструкции в соответствии с СНБ 2.02.01–98* [1] классифицируются по пределам огнестойкости и классам пожарной опасности.
Предел огнестойкости строительных конструкций характеризуется нормируемыми по времени признаками предельных состояний по потере несущей способности (R), целостности (Е), теплоизолирующей способности (I). Предельные состояния конструкций определяются по ГОСТ 30247.0–94 [2].
По пожарной опасности строительные конструкции подразделяются на четыре класса:
Класс пожарной опасности строительных конструкций определяется по ГОСТ 30403–96 [3].
Сущность метода заключается в определении показателей пожарной опасности конструкции при ее испытании в условиях теплового воздействия в течение времени, определяемого требованиями к этой конструкции по огнестойкости.
Продолжительность теплового воздействия должна соответствовать минимальному требуемому пределу огнестойкости испытываемой конструкции, но не должна превышать 45 мин. При испытании конструкций, к которым не предъявляются требования по огнестойкости, а также наружных стен при воздействии теплоты со стороны внешней поверхности (фасада), продолжительность теплового воздействия следует принимать равной 15 минут.
После остывания образца производят его обследование с целью определения и регистрации размеров повреждения в контрольной зоне.
При измерении размеров повреждения слоистых конструкций необходимо путем вскрытия обследовать все слои конструкции.
Размер повреждения образца измеряется в сантиметрах в плоскости конструкции от границы контрольной зоны, перпендикулярно к ней до наиболее удаленной точки повреждения образца в контрольной зоне.
Повреждением считается обугливание, оплавление и выгорание материалов, из которых изготовлена конструкция, на глубину более 0.2 см. Не учитывается повреждение длиной менее 5 см для конструкций, испытываемых в вертикальном положении, и менее 3 см для конструкций, испытываемых в горизонтальном положении.
Для испытаний используется двухкамерная испытательная печь. Образцы конструкций для испытаний, включая стыки и их заполнение, выполняются в соответствии с технической документацией на изготовление и применение конструкций. Конструкции подразделяются на классы по пожарной опасности в соответствии с табл. 1 по наименее благоприятному показателю. Условное обозначение класса пожарной опасности конструкции включает букву К и цифры. Цифра, заключенная в скобки, обозначает продолжительность теплового воздействия при испытании образца в минутах.
Таблица 1.1. Классификация строительных конструкций по пожарной опасности
Одна и та же конструкция может принадлежать к различным классам пожарной опасности в зависимости от времени теплового воздействия. Например:
К0 (15) – конструкция класса К0 при времени теплового воздействия 15 мин;
К1 (30) – конструкция класса К1 при времени теплового воздействия 30 мин;
К2 (45) – конструкция класса К2 при времени теплового воздействия 45 мин;
К1 (30) /К3 (45) – конструкция класса К1 при времени теплового воздействия 30 мин и класса К3 при времени теплового воздействия 45 мин.
Без испытаний конструкций допускается устанавливать классы их пожарной опасности: К0 – для конструкций, выполненных только из материалов группы горючести НГ; К3 – для конструкций, выполненных только из материалов группы горючести Г4.
1.2 Вентиляция. Системы вентиляции. Классификация систем вентиляции. Устройство систем вентиляции с естественным и искусственным побуждением. Пожарная опасность систем вентиляции
Вентиляция – обмен воздуха в помещении с целью удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ для обеспечения необходимых метеорологических условий и чистоты воздуха.
Системы вентиляции – совокупность конструктивных, объёмно-планировочных и инженерно-технических решений, направленных на обеспечение вентиляции.
Рис. 1.2.1. Классификация систем вентиляции
Гравитационная
вентиляция применяется, как правило, в жилых многоэтажных зданиях. Принцип работы гравитационной вентиляции основан на использовании разности плотностей теплого и холодного воздуха:
где Р – напор гравитационной вентиляции;
r
1
– плотность холодного воздуха;
g
–
ускорение свободного падения.
В производственных зданиях, как правило, используется аэрационная
вентиляция, сочетающая в себе принцип работы гравитационной вентиляции и использование полезной ветровой нагрузки:
где Рu – полезная ветровая нагрузка:
где к – аэродинамический коэффициент;
Системы вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования воздуха (вентиляционные системы) играют важную роль в обеспечении взрывопожарной безопасности в зданиях различного назначения. В помещениях с технологическими процессами, связанными с выделением горючих паров, газов или пыли, системы вентиляции являются необходимым условием обеспечения взрывобезопасности процесса. Они обеспечивают улавливание и удаление аэрозолей, пыли, волокон и других горючих материалов за пределы здания и, как следствие, исключают возможность образования горючей среды в производственных помещениях. Если при проектировании и монтаже не предусматриваются технические решения по обеспечению взрывопожарной безопасности систем, то они могут стать причиной возникновения пожара и его быстрого распространения по зданию.
2.1 Огнестойкость зданий и сооружений
Определить расчетным путем предел огнестойкости железобетонной плиты перекрытия по потере целостности и потере теплоизолирующей способности, а также предел огнестойкости железобетонной колонны по потере несущей способности, результат расчета подтвердить данными из «Пособия по определению пределов огнестойкости…». Для обеих конструкций необходимо оценить возможность хрупкого (взрывообразного разрушения). Параметры бетонной смеси обеих конструкций заданы. Плита перекрытия опирается по двум наименьшим сторонам и работает на изгиб, колонна – на осевое сжатие (эксцентриситет равен нулю).
Параметры бетонной смеси: плотность бетона – 2250 кг/м 3
; расход: цемента – 550 кг/м 3
, песка – 1050 кг/м 3
, щебня – 600 кг/м 3
, воды – 250 кг/м 3
; вид щебня – И (известняк); влажность воздуха в помещении – 65%.
Параметры железобетонной плиты перекрытия: прочность бетона – 40 МПа; модуль упругости бетона – 24 ГПа = 24000 МПа; класс арматуры – АIIIв; диаметр арматуры – 24 мм; толщина защитного слоя – 30 мм; толщина плиты – 45 мм; ширина ребра – 80 мм; количество арматурных стержней в ребрах – 2; расстояние между ребрами – 60 мм; высота ребра – 450 мм; наличие пустот – нет; уровень нагрузки – 65%. Параметры железобетонной колонны: размеры поперечного сечения – 450×450 мм; класс арматуры – АI; диаметр арматуры – 30 мм; толщина защитного слоя – 28 мм; количество обогреваемых сторон – 3; уровень нагрузки – 95%.
Анализ огнестойкости плит перекрытия серии 1.442.1–1 (2)
Величина предела огнестойкости железобетонной конструкции определена путем расчета пределов огнестойкости по потере несущей и теплоизолирующей способности, а также оценки.
Общая оценка возможности хрупкого разрушения бетона при пожаре произведена по «Рекомендациям по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения» с учетом положений МДС 21–2.2000 «Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций». Оценка проведена по критерию хрупкого разрушения (F):
где а=
1.16∙10 -2
Вт∙м 3/2
∙кг -1
– коэффициент пропорциональности;
α bt
=9.25 10 -6
1/град – коэффициент линейной температурной деформации бетона на гранитном заполнителе;
β t
=0.6 – температурный коэффициент снижения модуля упругости при пожаре;
Е bt
= Е b
β t
=24000∙0.6=14400 МПа – модуль упругости нагретого бетона;
ρ=2250 кг/м 3
– плотность бетона в сухом состоянии (без влаги);
λ =1.11 Вт/м град. – коэффициент теплопроводности;
К 1
/
=0.53 МПа -3/2
– коэффициент псевдоинтенсивности напряжений неоднородного материала.
Значения коэффициентов α bt
,
β t
,
ρ, λ
определены для температуры бетона при пожаре 200°С.
Общая пористость бетона (П) с плотным заполнителем при В/Ц=0.4:
П= Ц (В/Ц – 0.2) 10 -3
= 550 (0.4–0.2) 0.001=0.11 м 3
/м 3
,
где Ц = 550 кг/м 3
– расход цемента;
В/Ц= =0.4 – водоцементное отношение.
Влажность бетона по массе (W в
) принята в зависимости от относительной расчетной влажности воздуха в помещении (φ=65%), при которой будет эксплуатироваться конструкция, и расхода цемента (550 кг):
Эксплуатационная объемная влажность бетона W 0э
с плотными заполнителями определена как его средняя равновесная влажность:
W 0э
=W в
ρ 10-3
=0.03∙2250∙0.001=0.0675 м 3
/м 3
.
Критерий хрупкого разрушения (F) находится в интервале от 4 до 6 следовательно, при пожаре бетон хрупко разрушается. Вероятность хрупкого разрушения бетона может быть снижена при увеличении толщины полки плиты, с таким расчетом, чтобы ее значение находилось в безопасной зоне. При толщине полки 100 мм происходит снижение вероятности хрупкого разрушения бетона. Для полного предотвращения хрупкого разрушения бетона при пожаре необходимо снизить его объемную влажность ниже критического значения (W 0кр
).
Значение объемной критической влажности бетона (W 0кр
):
где с=0.58 Вт м/(МПа 0
С) – коэффициент пропорциональности;
R btn
=1.5 МПа – нормативное сопротивление бетона осевому растяжению;
μ кр
=σ сж
/R bn
=0.95 – критическое значение относительного сжимающего напряжения.
W 0э
0.7h f
, то аналитическое определение предела огнестойкости по указанной методике не возможно, он находится по графику.
Предел огнестойкости плиты перекрытия по потере теплоизолирующей способности без учета возможного хрупкого разрушения при толщине полки 49 мм – составляет 30 минут, с учетом набетонки с суммарной толщиной 100 мм – 90 минут.
Предел огнестойкости плит перекрытия по сериям 1.442.1–1 (2) и 1.442.1–5.98 – REI 30. При увеличении суммарной толщины полки с использованием негорючих материалов до суммарной величины 100 мм – REI 45.
При толщине полки 49 мм при пожаре будет происходить хрупкое разрушение бетона. Хрупкого разрушения бетона можно избежать при увеличении толщины полки до 100 мм и уменьшении объемной влажности бетона конструкции менее 2.5%.
Предел огнестойкости может быть увеличен более 45 минут одним из следующих конструктивных решений: установкой проволочной сетки с ячейками 15 мм и диаметром проволоки 1 мм на расстоянии от нагреваемой поверхности не более 5–10 мм; нанесением теплоизолирующей штукатурки толщиной 10–20 мм из легкого бетона по поверхности конструкции; дисперсным армированием бетона у нагреваемой поверхности конструкции на глубину 10–20 мм асбестом (5–7% от массы вяжущего).
Оценка возможности хрупкого разрушения бетона при пожаре одинакова и для колонны.
Класс арматуры АIII соответствует классу арматуры S400. Класс бетона принимаем таким же, как и в плите перекрытия – С 30/37.
Отношение эксцентриситета к высоте сечения: .
Находим расчетные сопротивления бетона и арматуры при нормальных условиях:
Несущая способность колонны при нормальных условиях:
– площадь сечения сжатой зоны бетона.
Уровень нагружения колонны – 55%, тогда расчетная величина внешней нагрузки на колонну равна:
Характеристики колонны при нагреве трех обогреваемых сторон: первая и вторая обогреваемые поверхности взаимно параллельны и перпендикулярны третьей.
Для определения температуры в арматуре определяется фиктивная толщина защитного слоя арматуры и толщина прогретого слоя:
При трехстороннем обогреве конструкции температура бетона и арматуры равна:
так, как , то , следовательно, обогреваемые поверхности не оказывают влияния на температуру в рассматриваемой точке.
Коэффициент условий работы арматуры при данной температуре .
Толщина прогретого до критической температуры слоя
– у первой и второй обогреваемых поверхностей:
– у третьей обогреваемой поверхности:
Расчетные ширина и длинна сечения колонны при пожаре составят:
Расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения предела огнестойкости:
Несущая способность колонны при пожаре:
Для определения температуры в арматуре определяется фиктивная толщина защитного слоя арматуры и толщина прогретого слоя:
При трехстороннем обогреве конструкции температура бетона и арматуры равна:
так, как , то , следовательно, обогреваемые поверхности не оказывают влияния на температуру в рассматриваемой точке.
Коэффициент условий работы арматуры при данной температуре .
Толщина прогретого до критической температуры слоя:
– у первой и второй обогреваемых поверхностей:
– у третьей обогреваемой поверхности:
Расчетные ширина и длинна сечения колонны при пожаре составят:
Расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения предела огнестойкости:
Несущая способность колонны при пожаре:
Для определения температуры в арматуре определяется фиктивная толщина защитного слоя арматуры и толщина прогретого слоя:
При трехстороннем обогреве конструкции температура бетона и арматуры равна:
так, как , то , следовательно, обогреваемые поверхности не оказывают влияния на температуру в рассматриваемой точке.
Коэффициент условий работы арматуры при данной температуре .
Толщина прогретого до критической температуры слоя:
– у первой и второй обогреваемых поверхностей:
– у третьей обогреваемой поверхности:
Расчетные ширина и длинна сечения колонны при пожаре составят:
Расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения предела огнестойкости:
Несущая способность колонны при пожаре:
Несущая способность колонны исчерпана на 48 минуте, следовательно предел огнестойкости данной строительной конструкции составит R45.
Определить категорию производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности. Определить необходимость устройства легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) и их параметры.
Ограничение растекания% от площади пола – 30
Соотношение сторон листа стекла – 1:2
Максимальная площадь остекления, м 2
– 29
Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности
Физико-химические свойства:
Бесцветный газ. Мол. масса 16,04; плотн. 0,7168 кг/м 3
при 0°С; т. кип. 161,58°С; lg p = 5,68923 – 380,224/(264,804 + t) при т-ре от –182 до –162°С; коэф. диф. газа в воздухе 0,196 см 2
/с; тепл. образов. –74,8 кДж/моль; тепл. cгop. –802 кДж/моль.
Пожароопасные свойства:
Горючий газ. Т. самовоспл. 535°С; конц. пределы распр. пл.: в воздухе 5,28–14,1% об., в кислороде 5,1–61% об., в гемиоксиде азота 4,3–22,9% об., в оксиде азота 8,6–21,7% об., в хлоре 5,6–70% об.; макс. давл. взрыва 706 кПа; макс. скорость нарастания давл. 18 МПа/с; норм. скорость распр. пл. 0,338 м/с; миним. энергия зажигания 0,28 мДж в воздухе и 0,0027 мДж в кислороде; миним. флегм. конц. разбавителя, % об.: №37, Н 2
О 29, СО 2
24, Аr 51, Н 2
39, CCl 4
13; МВСК 11% об.
В соответствии с НПБ 5–2005 при расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва.
Избыточное давление взрыва для метана определяется по формуле:
где – максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, для метана = 706 кПа;
– начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);
– масса метана, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение;
Z – коэффициент участия горючего во взрыве, который для горючих газов равен 0,5;
– свободный объем помещения, куб. м, вычисляемый по формуле: (м 3
).
– плотность газа или пара при расчетной температуре. Т.к. t не указана принимаем её равной 61 град. C:
– стехиометрическая концентрация метана, определяемая по формуле:
Масса метана, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение, определяется по формуле:
где – объем газа, вышедшего из аппарата: м 3
;
– объем газа, вышедшего из трубопроводов, м 3,
определяемый по формуле:
где , – объем газа, вышедшего из трубопроводов до и после отключения, м 3
;
– длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.
Т.к. следовательно, помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности.
Определение площади легкосбрасываемых конструкций
Нижний концентрационный предел распространения пламени:
Расчетная нормальная скорость распространения пламени по условию равна 0,338 м/с.
Коэффициент, определяющий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью и ее участие во взрыве определяется по формуле:
Степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью определяется по формуле:
Расчетный объем пламени определяется по формуле:
Объем пламени меньше чем объем помещения.
Степень загроможденности помещения строительными конструкциями и оборудованием определяется по формуле:
Показатель интенсификации взрывного горения определяется по таблице в зависимости от величины объема, занимаемого оборудованием и строительными конструкциями в объеме помещения, и объема:
для малогабаритного оборудования и строительных конструкций при Θ=1,54:
для крупногабаритного оборудования .
Промежуточное значение показателя интенсификации взрывного горения определяется по формуле:
Окончательное значение показателя интенсификации определяется как:
Расчетная скорость распространения пламени определяется по формуле:
Поскольку расчетная скорость распространения пламени меньше 65 м/с, то возможно эффективное использование ЛСК для снижения избыточного давления во взрывоопасном помещении. По таблице 3.4 (2006) находим величину избыточного давления:
Расчетную степень сжатия продуктов горения при взрыве принимаем равной .
Коэффициент , учитывающий степень заполнения объема помещения взрывоопасной паровоздушной смесью определяется по формулам:
Принимаем ширину помещения 16 м, длинной 52 м.
Величина коэффициента К Ф
определяется по формуле:
, для дальнейших расчетов принимаем К Ф
=0.72.
Расчетная плотность газа во взрывоопасном помещении перед воспламенением определяется по формуле:
В качестве ЛСК для снижения избыточного давления в помещении используется оконный переплет. Размеры стекол принимаем:
По таблицам линейной интерполяцией определяем коэффициенты и :
Величина приведенного давления вскрытия двойного оконного остекления определяется по формуле:
Коэффициент вскрытия остекления при взрыве определяется по таблице линейной интерполяцией:
Минимальная площадь ЛСК в наружном ограждении определяется по формуле:
Площадь ЛСК в наружном ограждении взрывоопасного помещения при использовании двойного остекления определяется по формуле:
Вывод: площадь остекления недостаточна.
Провести проверку заложенных проектных решений на соответствие противопожарным нормам и правилам. Использовать при проверке метод сопоставления. Сущность этого метода заключается в сопоставлении запроектированных решений противопожарным требованиям норм и правил. Проверку необходимо провести в следующей последовательности:
– определение заложенных в проекте решений по обеспечению его противопожарной защиты;
– определение требований, изложенных в нормативных документах;
– сравнительный анализ с промежуточными выводами.
По СНиП 2.01.02–85* «Общественные здания и сооружения» определяем степень огнестойкости здания. Степень огнестойкости здания II.
Таблица проверки строительных конструкций
Из всех запроектированных конструкций не соответствует требованиям пожарной безопасности: бетонная колонна, лестничный марш, бетонная балка перекрытия.
– в бетонной колонне увеличить ширину сечения до 300 мм;
– в лестничном марше увеличить расстояние до оси арматуры до 25 мм;
– в бетонной балке перекрытия необходимо увеличить расстояние до оси арматуры до 25 мм.
1. СНБ 2.02.01–98* «Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов».
2. ГОСТ 30247.0–94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования».
3. ГОСТ 30403–96 «Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности».
4. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций. НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1986. – 40 с.
5. МДС 21–2.2000. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 2000. – 92 с.
Название: Расчет огнестойкости строительных и железобетонных конструкций
Раздел: Рефераты по безопасности жизнедеятельности
Тип: курсовая работа
Добавлен 19:05:13 02 декабря 2010 Похожие работы
Просмотров: 975
Комментариев: 15
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Допускаемый размер повреждения конструкций, см
Допускаемые характеристики пожарной опасности поврежденного материала
Условные обозначения: н.д. – не допускается, н.р. – не регламентируется
Стех. концентрация взрыв. смеси С, г/м 3
Макс. Степень расшир. продуктов горения Э
Нормальная скорость горения взрывоопасной смеси Г, м/с
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Курсовая работа: Расчет огнестойкости строительных и железобетонных конструкций
Бунин Произведения Для Итогового Сочинения
Реферат: Предмет, метод и социальная ценность правовой (судебной) бухгалтерии
Реферат: Civics Questions Essay Research Paper 1
Курсовая Работа На Тему Процессуальный Статус Прокурора На Всех Стадиях Уголовного Процесса
Реферат: Становление понятий о химическом элементе
Дипломная работа по теме Технология проектного обучения профессионального образования
Агния Барто Собрание Сочинений
Курсовая Работа На Тему Полис В Древнегреческой Цивилизации
Курсовая На Тему Программирование
Реферат: Текст программы 19 2 Результат работы программы 21 2 Пружина 22 2 Введение 22
Дипломная работа по теме Управление начальной школой в условиях перехода на Федеральный государственный образовательный стандарт
Реферат На Тему Баскетбол 9 Класс
Курсовая работа по теме Аналитические сенсоры
Контрольная работа по теме Методи діагностування мікропроцесорних систем керування
Реферат: Карта месторождения лечебных грязей и создание систематизированного каталога грязевых источников
Дипломная работа по теме Проектирование сборного ригеля поперечной рамы здания
Сочинение Дубровский В Сокращении
Золотая Осень Сочинение 8 Класс
Как Правильно Написать Эссе По Английскому
Сочинение Имей Сердце Имей Душу
Реферат: Специализация Дальневосточного экономического района России
Курсовая работа: Сущность и условия успешного педагогического общения в профессиональной школе
Реферат: Хлопчатобумажные тканые полотна