RU2320982C1 - Method to determine steel building beam fire resistance - Google Patents
Method to determine steel building beam fire resistance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320982C1 RU2320982C1 RU2006123952/28A RU2006123952A RU2320982C1 RU 2320982 C1 RU2320982 C1 RU 2320982C1 RU 2006123952/28 A RU2006123952/28 A RU 2006123952/28A RU 2006123952 A RU2006123952 A RU 2006123952A RU 2320982 C1 RU2320982 C1 RU 2320982C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire
- steel
- beams
- section
- cross
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Building Environments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, далее - зданий. В частности оно может быть использовано для классификации металлических конструкций зданий по показателям сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования балок с фактическим пределом огнестойкости в зданиях различных классов конструктивной и функциональной пожарной опасности.The invention relates to the field of fire safety of buildings and structures, further - buildings. In particular, it can be used to classify metal structures of buildings according to their resistance to fire. This makes it possible to justify the use of beams with an actual fire resistance limit in buildings of various classes of constructive and functional fire hazard.
Необходимость определения показателей огнестойкости стальных балок возникает при реконструкции здания, усилении его частей и элементов, приведении огнестойкости балок в соответствие с требованиями современных строительных норм, при проведении экспертизы и/или восстановлении стальных конструкций здания после пожара.The need to determine the fire resistance of steel beams arises during the reconstruction of the building, strengthening its parts and elements, bringing the fire resistance of the beams in accordance with the requirements of modern building standards, during the examination and / or restoration of steel structures of the building after a fire.
Известен способ определения огнестойкости стальных балок здания по результатам изучения последствий натурного пожара. Этот способ включает определение положения конструкции в здании, оценку состояния конструкции путем осмотра и измерения, изготовление контрольных образцов строительной стали, определение времени наступления предельного состояния по потере несущей способности конструкции, то есть обрушения в условиях действия внешней нагрузки и теплового воздействия натурного пожара. /Ильин Н.А. Техническая экспертиза зданий, поврежденных пожаром. - М.: Стройиздат, 1983. - С.90-91/ [1].A known method for determining the fire resistance of steel beams of a building according to the results of a study of the consequences of a natural fire. This method includes determining the position of the structure in the building, assessing the state of the structure by inspection and measurement, making reference samples of structural steel, determining the time of the onset of the limit state by the loss of the bearing capacity of the structure, that is, collapse under the conditions of external load and the thermal effect of a natural fire. / Ilyin N.A. Technical expertise of buildings damaged by fire. - M .: Stroyizdat, 1983. - S.90-91 / [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе пределы огнестойкости определяют приближенно по результатам исследования последствий прошедшего пожара. Детальное исследование предопределяет длительную работу эксперта. При этом невозможно определить огнестойкость натурных конструкций, имеющих другие размеры и другую внешнюю нагрузку. Затруднительно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных конструкций. Следовательно, этот способ дорог, имеет малую технологическую возможность к повторным испытаниям, трудоемок и опасен для испытателей.The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method, the fire resistance limits are determined approximately by the results of a study of the consequences of a past fire. A detailed study determines the long-term work of an expert. At the same time, it is impossible to determine the fire resistance of full-scale structures having other sizes and other external loads. It is difficult to compare the results with standard fire tests of similar designs. Therefore, this method is expensive, has little technological ability to re-test, time-consuming and dangerous for testers.
Известен способ оценки огнестойкости стальных балок по результатам натурных огневых испытаний фрагмента здания, в котором производят осмотр конструкций, определяют марку стали, назначают статическую нагрузку на конструкцию соответственно реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемой конструкции, и величину предела огнестойкости /НПБ 233-97. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования. - М.: ВНИИПО, 1997. - С.6-12/ [2].There is a method of evaluating the fire resistance of steel beams according to the results of full-scale fire tests of a building fragment in which the structures are inspected, the steel grade is determined, the static load on the structure is assigned according to the actual operating conditions of the building, the factors affecting the fire resistance of the tested structure are determined, and the fire resistance / airbag limit value 233-97. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements. - M .: VNIIPO, 1997. - S.6-12 / [2].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе велики экономические затраты на проведение огневых испытаний, наблюдения за состоянием конструкций в условиях экспериментального пожара затруднено и небезопасно, вследствие различий теплового режима опытного и стандартного пожаров затруднено определение истинных значений пределов огнестойкости конструкций, причины разрушения стальных балок фрагмента могут быть не установлены вследствие многообразия одновременно действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости стальных балок может быть не достигнуто из-за более раннего разрушения элементов покрытия или стен фрагмента /Огнестойкость зданий. / В.П.Бушев, В.А.Пчелинцев, B.C.Федоренко, А.И.Яковлев. - М.: Стройиздат, 1970. - С.252-256/ [3].The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method there are high economic costs for conducting fire tests, monitoring the state of structures in an experimental fire is difficult and unsafe, due to differences in the thermal regime of the experimental and standard fires determination of the true values of the fire resistance limits of structures, the causes of the destruction of the steel beams of the fragment may not be established in a consequence of the diversity of simultaneously acting fire factors. The ultimate fire resistance of steel beams may not be reached due to earlier destruction of the coating elements or fragment walls / Fire resistance of buildings. / V.P. Bushev, V.A. Pchelintsev, B.C. Fedorenko, A.I. Yakovlev. - M.: Stroyizdat, 1970. - S.252-256 / [3].
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения огнестойкости стальных огнезащищенных балок здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление марки стали и вида материала, выявление условия опирания и крепления концов балок, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности конструкции под нормативной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия /ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Издательство стандартов, 1995. - 7 с./ [4] - принят за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is a method for determining the fire resistance of steel fire-protected beams of a building by testing, including conducting a technical inspection, establishing the grade of steel and the type of material, identifying the conditions for supporting and attaching the ends of the beams, determining the time of the onset of the ultimate state according to loss of the bearing capacity of the structure under standard load under standard thermal exposure / GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures. - M .: Publishing house of standards, 1995. - 7 p. / [4] - adopted as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце конструкции, на который воздействуют постоянные и длительные нагрузки в их расчетных значениях с коэффициентом надежности, равным единице, то есть проектные нормативные нагрузки. Испытания проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до разрушения образцов конструкций. Размеры образцов ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, неэффективны, небезопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно нагруженных конструкций, не дают необходимой информации о влиянии единичных показателей качества конструкции на ее огнестойкость. Определение огнестойкости стальных огнезащищенных балок по единичному показателю качества, например по толщине огнезащитного покрытия, как правило, недооценивает пригодность эксплуатации конструкции в здании заданной степени огнестойкости. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж стальных балок, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного теплового режима. По малому числу испытуемых образцов (2-3 шт.) невозможно судить о действительном состоянии балок здания. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия в закреплении концов балок, их фактических размеров, фактической схемы обогрева опасного сечения испытуемой конструкции в условиях пожара.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype include the fact that in the known method the tests are carried out on a design sample that is subjected to constant and continuous loads in their calculated values with a safety factor equal to one, then There are design regulatory loads. Tests are carried out on special bench equipment in fire furnaces until the destruction of structural samples. The size of the samples is limited depending on the openings of stationary furnaces. Therefore, standard fire tests are time-consuming, inefficient, unsafe, have little technological capabilities for testing various sizes and variously loaded structures, and do not provide the necessary information about the influence of individual design quality indicators on its fire resistance. Determining the fire resistance of steel fire-protected beams by a single quality indicator, for example, by the thickness of the fire-retardant coating, as a rule, underestimates the suitability of the structure in a building with a given degree of fire resistance. The economic costs of testing increase due to the costs of dismantling steel beams, transportation to the installation site of heating furnaces and the creation of a standard thermal regime in them. By the small number of test samples (2-3 pcs.) It is impossible to judge the actual state of the building beams. The results of the fire test are sporadic and do not take into account the diversity in fixing the ends of the beams, their actual dimensions, the actual scheme of heating the dangerous section of the test structure in a fire.
Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления металлических конструкций в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости стальных огнезащищенных балок при проектировании, строительстве и/или эксплуатации здания; в снижении экономических затрат при испытании конструкций на огнестойкость.The invention consists in the following. The task to which the claimed invention is directed is to establish fire safety indicators of a building in terms of the guaranteed duration of resistance of metal structures in a fire; in determining the actual fire resistance limits of steel fireproof beams during the design, construction and / or operation of a building; in reducing economic costs when testing structures for fire resistance.
Технический результат - устранение огневых испытаний конструкции в здании или его фрагменте; снижение трудоемкости определения огнестойкости конструкций; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных конструкций любых размеров и возможность сопоставления полученных результатов с испытаниями аналогичных конструкций здания; возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающих испытаниях конструкций; упрощение условий и сокращение сроков испытания конструкций на огнестойкость; использование номограммы для определения огнестойкости конструкций; повышение точности и экспрессивности испытания; получение возможности решения обратных задач огнестойкости конструкций и применения метода подбора переменных значений ее конструктивных параметров; использование интегральных конструктивных параметров для определения огнестойкости конструкций и упрощение математического описания процесса термического сопротивления нагруженных конструкций; повышение достоверности результатов испытаний группы однотипных конструкций; учет реального ресурса конструкции по огнестойкости использованием комплекса единичных показателей их качеств; увеличение достоверности определения толщины огнезащитного покрытия и условий обогрева стальной балки в условиях пожара; уточнение единичных показателей качества конструкций, влияющих на их огнестойкость, и определение минимального числа испытаний; сокращение выборки испытуемых конструкций до минимального, обеспечивающей достаточную достоверность результатов испытаний; возможность определения гарантированного предела огнестойкости стальной балки по ее конструктивным параметрам.EFFECT: elimination of fire tests of a structure in a building or its fragment; reducing the complexity of determining the fire resistance of structures; expanding the technological capabilities of determining the actual fire resistance of variously loaded structures of any size and the possibility of comparing the results with tests of similar building structures; the ability to test structures for fire resistance without disturbing the functional process in the building; reduction in economic costs of testing; maintaining the serviceability of the building during inspection and non-destructive testing of structures; simplification of conditions and reduction of the test time of structures for fire resistance; the use of nomograms to determine the fire resistance of structures; increased accuracy and expressiveness of the test; getting the opportunity to solve the inverse problems of fire resistance of structures and the application of the method of selection of variable values of its structural parameters; the use of integral structural parameters to determine the fire resistance of structures and simplification of the mathematical description of the process of thermal resistance of loaded structures; increasing the reliability of the test results of a group of similar designs; accounting for the real resource of the design for fire resistance using a set of individual indicators of their qualities; increasing the reliability of determining the thickness of the fire retardant coating and the heating conditions of the steel beam in a fire; clarification of individual quality indicators of structures that affect their fire resistance, and determination of the minimum number of tests; reducing the sample of tested structures to a minimum, ensuring sufficient reliability of the test results; the ability to determine the guaranteed fire resistance of a steel beam according to its design parameters.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе определения огнестойкости стальных огнезащищенных балок здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, инструментальное измерение геометрических характеристик балок при изгибе в их опасных сечениях; выявление условий опирания и крепления балок, схем обогрева их поперечных сечений; установление вида огнезащитного материала и марки стали балок, характеристик металла сопротивлению на изгиб и растяжение; определение величины рабочей нормативной нагрузки на балки, схем ее приложения, интенсивности силовых напряжений в металле в опасных сечениях балок; определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности балок под рабочей нормативной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия, особенность заключается в том, что определение огнестойкости стальных огнезащищенных балок здания проводят без огневого воздействия неразрушающими методами испытаний, используя комплекс единичных показателей качества стальных конструкций, определяют число и место расположения участков, в которых определяют единичные показатели качества, при этом технический осмотр дополняют определением группы однотипных стальных балок, инструментальным определением геометрических размеров толщины огнезащитного покрытия и несущих стержней стальных балок, экспериментально определяют показатели плотности материалов огнезащиты, их влажности в естественном состоянии и/или величину коэффициента тепловой диффузии материала огнезащиты, за единичные показатели качества принимают геометрические характеристики балок, критическую температуру нагрева стали в условиях пожара; степень напряжения и предел текучести металла; вычисляют интегральные конструктивные параметры Dar, δ0, m0, Jσs, τus;The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method for determining the fire resistance of steel fire-protected beams of a building by testing, including technical inspection, instrumental measurement of the geometric characteristics of the beams when bending in their dangerous sections; identification of the conditions of support and fastening of beams, heating schemes of their cross sections; establishing the type of fire-retardant material and the steel grade of the beams, the characteristics of the metal resistance to bending and tension; determination of the magnitude of the working normative load on the beams, schemes for its application, the intensity of power stresses in the metal in dangerous sections of the beams; determining the time of the onset of the limiting state on the basis of loss of the bearing capacity of the beams under the working normative load under standard heat exposure, the peculiarity is that the fire resistance of steel fireproof beams of a building is determined without fire exposure by non-destructive testing methods using a set of unit quality indicators of steel structures, determine the number and location of sites in which single quality indicators are determined, while visual inspection is supplemented by the definition of a group of steel beams of the same type, instrumental determination of the geometric dimensions of the thickness of the fire retardant coating and the bearing rods of steel beams, experimentally determine the density of fire protection materials, their moisture in the natural state and / or the coefficient of thermal diffusion of the fire protection material, take geometric beam characteristics, critical temperature of steel heating in a fire; degree of stress and yield strength of metal; calculate the integral design parameters D ar , δ 0 , m 0 , J σs , τ us ;
где Dar - коэффициент тепловой диффузии материала огнезащиты, мм2/мин;where D ar is the coefficient of thermal diffusion of the fire protection material, mm 2 / min;
δ0 - толщина огнезащитного покрытия стальных балок, мм;δ 0 - the thickness of the fire-retardant coating of steel beams, mm;
m0 - показатель условий нагрева несущего стержня стальных балок с огнезащитным покрытием при пожаре;m 0 - an indicator of the heating conditions of the bearing rod of steel beams with a fire retardant coating in case of fire;
Jσs - интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении стальных балок от рабочей нормативной нагрузки (0≤Jσs≤1);J σs is the intensity of normal power stresses in the cross section of steel beams from the working standard load (0≤J σs ≤1);
τus - длительность сопротивления термическому воздействию несущего стержня стальных балок без учета огнезащитного покрытия, мин;τ us - the duration of resistance to thermal effects of the bearing rod of steel beams without taking into account the fire retardant coating, min;
и, используя полученные параметры стальных огнезащищенных балок, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости Fu(R), мин.and using the received parameters flame retardancy steel beams nomogram calculated actual fire limit F u (R), min.
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении несущего стержня стальных огнезащищенных балок от рабочей нормативной нагрузки, действующей в условиях стандартных огневых испытаний, вычисляют по формуле (1):The next feature of the proposed method is that the intensity of normal power stresses in the cross section of the supporting rod of steel fire-protected beams from the working standard load, operating in the conditions of standard fire tests, is calculated by the formula (1):
где Мρ - изгибающий момент в опасном сечении от рабочей нормативной нагрузки, действующей на балки в условиях испытаний, кН·м;where M ρ is the bending moment in a dangerous section from the working standard load acting on the beams under test conditions, kN · m;
Wn - момент сопротивления поперечного сечения относительно горизонтальной оси балки, см3;W n - moment of resistance of the cross section relative to the horizontal axis of the beam, cm 3 ;
Ryn- нормативное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести стали по ТУ или ГОСТу, МПа; (см. приложение 1 СНиП II-23-81*. «Стальные конструкции» - М., 1990, - с.63-66 [5]).R yn is the standard tensile, compression and bending resistance to yield strength of steel according to TU or GOST, MPa; (see
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что при различных значениях предельной температуры нагрева стали несущего стержня металлических балок tu, °С, отличающихся от величины критической температуры стали tcr, °С, фактическую интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении стальных балок вычисляют по формуле (2):A further feature of the proposed method is that for various values of the limiting temperature of heating the steel of the supporting rod of metal beams t u , ° С, different from the critical temperature of steel t cr , ° С, the actual intensity of normal power stresses in the cross section of steel beams is calculated by formula (2):
где Jσs - интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении стальных огнезащищенных балок (0÷1);where J σs is the intensity of normal power stresses in the cross section of steel fireproof beams (0 ÷ 1);
tu - предельная температура нагрева стали (°С), при которой различно нагруженные стальные огнезащищенные балки теряют несущую способность;t u is the limiting temperature of steel heating (° C) at which variously loaded steel fireproof beams lose their bearing capacity;
tcr - критическая температура нагрева стали (°С) металлических балок (при нормативной интенсивности силовых напряжений Jн=0,625 для строительной малоуглеродистой стали марки Ст.3 tcr=510°С);t cr is the critical temperature of steel heating (° C) of metal beams (at a standard intensity of power stresses J n = 0.625 for construction mild steel of grade St.3 t cr = 510 ° C);
n - эмпирические показатели в зависимости от марок сталей (n=2,8 для строительной стали марки Ст.3).n - empirical indicators depending on the grades of steel (n = 2.8 for construction steel grade St.3).
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что при tu=tcr±50°С интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении стальных балок вычисляют по формуле (3)The next feature of the proposed method is that at t u = t cr ± 50 ° C, the intensity of normal power stresses in the cross section of steel beams is calculated by the formula (3)
где Jн=0,625 - нормативная интенсивность силовых напряжений в поперечном сечении стальных балок в условиях огневых испытаний;where J n = 0.625 is the normative intensity of power stresses in the cross section of steel beams under conditions of fire tests;
tcr и tu - соответственно критическая и предельная температура нагрева стали, °С.t cr and t u - respectively, the critical and ultimate temperature of steel heating, ° C.
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что показатель условий нагрева несущего стержня стальных балок с конструктивным огнезащитным покрытием в условиях стандартного огневого испытания (при δх≤αy1) вычисляют по формуле (4)The next feature of the proposed method is that the indicator of the heating conditions of the bearing rod of steel beams with a structural fire retardant coating under the standard fire test (at δ x ≤α y1 ) is calculated by the formula (4)
где δх - толщина огнезащитного покрытия полки (стенки) несущего стержня стальных балок по оси х, мм;where δ x is the thickness of the fire-retardant coating of the shelf (wall) of the bearing rod of steel beams along the x axis, mm;
αy1, αy2 - ординаты расчетной точки сечения, направленно-перемещенной по оси y, мм.α y1 , α y2 - the ordinates of the calculated point of the section, directionally moved along the y axis, mm
При условии αx>αy, в формуле (4) эти сомножители меняют местами;Under the condition α x > α y , in the formula (4) these factors are interchanged;
при перемене осей координат ширину сечения b, мм, несущего стержня металлических колонн заменяют на высоту h, мм, здесь b - ширина сечения несущего стержня балок, мм.when changing the coordinate axes, the width of the section b, mm, of the bearing rod of metal columns is replaced by a height h, mm, here b is the width of the section of the bearing rod of beams, mm.
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что ординаты расчетных точек сечения М, направленно-перемещенных по оси y, определяющие место расположения средней температуры по ширине полки или высоте стенки неравномерно прогретого несущего стержня стальной балки в условиях пожара, вычисляют по формулам (5а) и (5б):The next feature of the proposed method is that the ordinates of the calculated points of the cross section M, directionally displaced along the y axis, determining the location of the average temperature along the width of the shelf or the wall height of the unevenly heated supporting beam of the steel beam in a fire, are calculated by formulas (5a) and (5 B):
где αy1 и αy2 - ординаты расчетных точек неравномерно прогретого поперечного сечения стальных балок, мм;where α y1 and α y2 are the ordinates of the design points of the unevenly heated cross section of steel beams, mm;
δy - толщина огнезащитного покрытия полки или стенки несущего стержня стальной балки по оси y, мм;δ y is the thickness of the fire-retardant coating of the shelf or wall of the supporting rod of the steel beam along the y axis, mm;
b и Н - соответственно ширина сечения несущего стержня и высота стальной огнезащищенной балки, мм.b and H - respectively, the width of the cross section of the supporting rod and the height of the steel fireproof beam, mm
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что коэффициент тепловой диффузии материала огнезащитного покрытия стальных балок, Dar, мм2/мин, определяют экспериментально или рассчитывают при осредненной температуре tm=450°С по формуле (6)The next feature of the proposed method is that the coefficient of thermal diffusion of the material of the fire-retardant coating of steel beams, D ar , mm 2 / min, is determined experimentally or calculated at an averaged temperature t m = 450 ° C according to the formula (6)
где λ0 и b - эмпирические числа для расчета коэффициента теплопроводности материала огнезащиты;where λ 0 and b are empirical numbers for calculating the coefficient of thermal conductivity of the fire protection material;
tm - средняя температура нагрева (450°С) материала огнезащиты;t m is the average heating temperature (450 ° C) of the fire protection material;
С0 и d - эмпирические числа для расчета удельной теплоемкости материала огнезащиты;C 0 and d are empirical numbers for calculating the specific heat of the fire protection material;
w - влажность материала огнезащиты массовая, %;w is the moisture content of the fire protection material mass,%;
ρс - плотность сухого материала огнезащиты, кг/м3;ρ with the density of the dry material of fire protection, kg / m 3 ;
kp=0,75 при ρс более 1000 кг/м3; kp=1 при ρс менее 1000 кг/м3.k p = 0.75 at ρ with more than 1000 kg / m 3 ; k p = 1 at ρ s less than 1000 kg / m 3 .
Осредненные значения коэффициентов диффузии тепла для материалов огнезащиты при их естественной влажности (1 см2/ч=1,67 мм2/мин) приведены в таблице.The averaged values of the heat diffusion coefficients for fire protection materials at their natural moisture content (1 cm 2 / h = 1.67 mm 2 / min) are given in the table.
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что длительность сопротивления термическому воздействию несущего стержня стальных балок без учета огнезащитного покрытия τus, мин, определяют по формуле (7):The next feature of the proposed method is that the duration of resistance to thermal effects of the bearing rod of steel beams without taking into account the fire retardant coating τ us , min, is determined by the formula (7):
где Jσs - интенсивность нормальных напряжений в поперечном сечении несущего стержня стальных балок от действия рабочей нормативной нагрузки при пожаре (0≤Jσs≤1);where J σs is the intensity of normal stresses in the cross section of the bearing rod of steel beams from the action of the working standard load in case of fire (0≤J σs ≤1);
Tsr - приведенная толщина металла несущего стержня стальных балок, см, рассчитываемая по формуле (8)T sr - reduced thickness of the metal of the supporting rod of steel beams, cm, calculated by the formula (8)
где As - площадь металла поперечного сечения несущего стержня, см2;where A s is the metal area of the cross section of the supporting rod, cm 2 ;
P0 - периметр обогрева поперечного сечения стальных балок, см.P 0 - heating perimeter of the cross section of steel beams, see
Особенность предложенного способа заключается в том, что за единичные показатели качества стальных балок, влияющих на их предел огнестойкости, принимают: геометрические характеристики при изгибе поперечного сечения, условия закрепления концов балок, длину периметра обогрева поперечного сечения, нормативное сопротивление стали при изгибе, сжатии и растяжении по пределу текучести, величину рабочей нормативной нагрузки и схему ее приложения; величину изгибающего момента и поперечной силы, интенсивность нормативных силовых напряжений в металле в опасных сечениях стальных балок, критическую температуру нагрева строительной стали в условиях огневого воздействия, влажность и плотность огнезащитного материала в естественном состоянии, толщину огнезащитного покрытия, показатели тепловой диффузии огнезащитного материала.A feature of the proposed method is that for the individual quality indicators of steel beams that affect their fire resistance limit, they take: geometric characteristics when bending the cross section, conditions for fixing the ends of the beams, the length of the perimeter of the heating of the cross section, the standard resistance of steel to bending, compression and tension by yield strength, the size of the working standard load and the scheme of its application; the magnitude of the bending moment and the transverse force, the intensity of the normative power stresses in the metal in dangerous sections of steel beams, the critical temperature of heating of building steel under conditions of fire exposure, the moisture and density of the flame retardant material in its natural state, the thickness of the flame retardant coating, the thermal diffusion of the flame retardant material.
Особенность предложенного способа заключается в том, что неразрушающие испытания проводят для группы однотипных стальных балок, различия между геометрическими размерами сечений и текучестью стали которых обусловлены главным образом случайными факторами.A feature of the proposed method is that non-destructive tests are carried out for a group of the same type of steel beams, the differences between the geometric dimensions of the cross sections and the fluidity of steel which are caused mainly by random factors.
Следующая особенность предложенного способа заключается в том, что число испытаний nuc единичного показателя качества стальных огнезащищенных балок, при вероятности результата 0,95 и точности 5%, принимают по формуле (9)The next feature of the proposed method is that the number of tests n uc of a single quality indicator of steel fireproof beams, with a probability of a result of 0.95 and an accuracy of 5%, is taken according to the formula (9)
где υ - выборочный коэффициент вариации результатов испытания, %.where υ is the sample coefficient of variation of the test results,%.
Особенность предложенного способа заключается в том, что схему обогрева поперечных сечений в условиях пожара испытуемых стальных балок определяют в зависимости от фактического расположения частей здания.A feature of the proposed method lies in the fact that the heating scheme of the cross sections in the fire conditions of the tested steel beams is determined depending on the actual location of the building parts.
Особенность предложенного способа заключается в том, что в случае, когда все единичные показатели качества стальных балок (при М более 9 шт.), находятся в контрольных пределах, минимальное целое число металлических конструкций в выборке по плану сокращенных испытаний Ммин, шт., назначают из условия (10)A feature of the proposed method is that in the case when all individual quality indicators of steel beams (with M more than 9 pcs.) Are within the control limits, the minimum integer number of metal structures in the sample according to the plan of shortened tests M min , pcs., Is prescribed from condition (10)
где М - число однотипных стальных балок в здании, шт.where M is the number of the same type of steel beams in the building, pcs.
В случае, когда хотя бы один из единичных показателей качества стальных балок выходит за границы контрольных пределов, минимальное число конструкций в выборке по норме определяют по формуле (11)In the case when at least one of the single quality indicators of steel beams goes beyond the control limits, the minimum number of structures in the sample is determined by the norm according to the formula (11)
В случае, когда хотя бы один из единичных показателей качества стальных балок выходит за границы допустимых пределов или М≤5 шт., не разрушающему испытанию подвергают все однотипные конструкции здания поштучно.In the case when at least one of the individual quality indicators of steel beams goes beyond the limits of permissible limits or M≤5 pcs, all the same type building structures are subjected to a non-destructive test piece by piece.
Особенность предложенного способа заключается в том, что дополнительно вычисляют гарантированный предел огнестойкости стальных огнезащищенных балок по номограмме путем решения обратной задачи огнестойкости.A feature of the proposed method is that it additionally calculates the guaranteed fire resistance limit of steel fire-protected beams according to the nomogram by solving the inverse fire resistance problem.
Особенностью предложенного способа определения огнестойкости стальных балок здания является то, что неразрушающие испытания проводят для группы однотипных балок, различия между толщиной огнезащитного покрытия и текучестью стали которых обусловлены главным образом случайными факторами.A feature of the proposed method for determining the fire resistance of steel beams of a building is that non-destructive tests are carried out for a group of the same type of beams, the differences between the thickness of the fire-retardant coating and the fluidity of steel which are caused mainly by random factors.
Схемы обогрева сечений испытуемых стальных огнезащищенных балок в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания.Schemes for heating sections of test steel fire-protected beams under fire conditions are determined depending on the actual location of the building parts.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.The causal relationship between the totality of features and the technical result is as follows.
Устранение огневых испытаний стальных балок существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость определения их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактической огнестойкости различно нагруженных стальных балок любых размеров, дает возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов со стандартными испытаниями аналогичных стальных балок и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его балок в процессе испытания. Следовательно, условия испытания стальных балок на огнестойкость значительно упрощены.The elimination of fire tests of steel beams of an existing building and their replacement with non-destructive tests reduces the complexity of determining their fire resistance, expands the technological capabilities of detecting the actual fire resistance of variously loaded steel beams of any size, makes it possible to test structures for fire resistance without disturbing the functional process of the building under examination, as well as comparing the results obtained results with standard tests of similar steel beams and maintenance translational fitness inspected the building without disturbing the bearing capacity of its beams in the testing process. Therefore, the conditions for testing steel beams for fire resistance are greatly simplified.
Снижение экономических затрат на проведение испытания предусматривают за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образцов стальных балок.Reducing the economic costs of testing include reducing the cost of dismantling, transportation and fire tests of samples of steel beams.
Применение математического описания процесса сопротивления стальных огнезащищенных балок стандартному тепловому испытанию и использование построенной параметрической номограммы повышает точность и экспрессивность оценки их пределов огнестойкости.The use of a mathematical description of the process of resistance of steel fireproof beams to standard thermal testing and the use of the constructed parametric nomograms increase the accuracy and expressiveness of the assessment of their fire resistance limits.
Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: показателя условий нагрева несущего стержня стальных огнезащищенных балок при пожаре, интенсивности напряжения стали и коэффициента тепловой диффузии материалов огнезащиты, - упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженных стальных огнезащищенных балок тепловому воздействию.The use of integral structural parameters, such as: an indicator of the heating conditions of the supporting rod of steel fire-protected beams in case of fire, the intensity of steel stress and the coefficient of thermal diffusion of fire protection materials, simplifies the mathematical description of the process of resistance of loaded steel fire-protected beams to thermal exposure.
Применение номограммы удобно вследствие ее простоты, наглядности, возможности решения обратных задач огнестойкости стальных огнезащищенных балок и применения метода подбора переменных значений ее конструктивных параметров.The use of the nomogram is convenient due to its simplicity, visibility, the possibility of solving the inverse problems of fire resistance of steel fireproof beams and the application of the method of selecting variable values of its design parameters.
В предложенном техническом решении предусматривают проведение испытаний не одной, а группы однотипных стальных балок. Это позволяет в 5-10 раз увеличить число испытуемых стальных балок и повысить достоверность результатов испытаний и технического осмотра здания. Определение огнестойкости конструкций только по одному показателю качества, например по толщине огнезащитного покрытия, приводит, как правило, к недооценке их предела огнестойкости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества имеют различные знаки, и снижение огнестойкости за счет одного показателя может быть компенсировано другими. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости стальных огнезащищенных балок предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости стальных балок.The proposed technical solution provides for testing not one but a group of the same steel beams. This allows you to 5-10 times increase the number of tested steel beams and increase the reliability of the test results and technical inspection of the building. Determination of the fire resistance of structures by only one quality indicator, for example, by the thickness of the fire retardant coating, leads, as a rule, to underestimating their fire resistance limit, since the influence of variations in individual quality indicators on it has different signs, and a decrease in fire resistance due to one indicator can be compensated by others. As a result, in the proposed method, the assessment of the fire resistance of steel fireproof beams is provided for not by one indicator, but by a set of individual indicators of their quality. This allows you to more accurately take into account the real fire resistance of steel beams.
Уточнен комплекс единичных показателей качества стальных балок, влияющих на их огнестойкость, определяемых неразрушающими испытаниями. Уточнено минимальное число неразрушающих испытаний единичного показателя качества стальных огнезащищенных балок.The complex of individual quality indicators of steel beams that affect their fire resistance, determined by non-destructive tests, has been clarified. The minimum number of non-destructive tests of a single quality indicator of steel fire-protected beams has been clarified.
Принятая величина выборки из общего числа однотипных стальных балок здания обеспечивает достоверность, снижает сроки и трудоемкость проведения испытаний.The accepted sample size from the total number of the same steel beams of the building provides reliability, reduces the time and complexity of testing.
На фиг.1 приведена номограмма для оценки предела огнестойкости стальных огнезащищенных балок, обогрев с 4-х сторон. Приведенная номограмма сетчатого типа. Внутри сеток нанесены наклонные линии. На каждом пучке линий или лучах нанесена стрелка, которая показывает направление возрастания переменного параметра. Наименование параметра в буквенном выражении и в единицах измерения поставлены на стрелке. Слева и справа от стрелки на лучах поставлены значения переменного параметра.Figure 1 shows the nomogram for assessing the fire resistance of steel fireproof beams, heating from 4 sides. The given nomogram is mesh type. Inclined lines are drawn inside the grids. An arrow is drawn on each beam of lines or rays, which shows the direction of increase of the variable parameter. The name of the parameter in alphabetic terms and in units of measurement is placed on the arrow. To the left and right of the arrow on the rays are the values of the variable parameter.
Порядок производства отсчетов или "ключ":The procedure for the production of samples or "key":
На фиг.2 приведена схема стальной балки с огнезащитным покрытием, обогрев сечения четырехсторонний, тепловой режим стандартного пожара; размеры поперечного сечения балки В×Н=150×250 мм;Figure 2 shows a diagram of a steel beam with a fire-retardant coating, four-sided sectional heating, the thermal regime of a standard fire; the cross-sectional dimensions of the beam B × H = 150 × 250 mm;
1 - несущий стержень - стальной двутавр №20, b×h×d=10×2×0,52 см; приведенная толщина металла Тsr=0,34 см; площадь сечения As=26,8 см2; марка строительной стали Ст.3, предельная температура tu=505°С; критическая температура tcr=510°С;1 - bearing rod - steel tee No. 20, b × h × d = 10 × 2 × 0.52 cm; reduced metal thickness T sr = 0.34 cm; sectional area A s = 26.8 cm 2 ; steel grade St.3, temperature limit t u = 505 ° С; critical temperature t cr = 510 ° C;
2 - заполнение внутренней полости - бетон тяжелый на известняковом щебне, плотность 2200 кг/м3; (k0=1,33);2 - filling the internal cavity - heavy concrete on limestone crushed stone, density 2200 kg / m 3 ; (k 0 = 1.33);
3 - штукатурка - состав 1:1:0,5 (цемент: известь: песок), влажность 1,3%; толщина 25 мм; коэффициент тепловой диффузии Dar=20,0 мм2/мин.3 - plaster - composition 1: 1: 0.5 (cement: lime: sand), humidity 1.3%;
На фиг.3 приведена расчетная схема поперечного сечения стальной огнезащищенной балки при трехсторонней подводке тепла к направленно перемещенным по оси обсцисс контрольным точкам М:Figure 3 shows the calculated cross-sectional diagram of a steel fire-protected beam with a three-way supply of heat to the control points M directed along the axis of the obscissus:
1 - несущий стержень стальной балки - двутавр №20;1 - the supporting rod of the steel beam - I-beam No. 20;
2 - заполнение тяжелым бетоном;2 - filling with heavy concrete;
3 - цементо-известково-песчаная штукатурка, δх=δy=25 мм;3 - cement-lime-sand plaster, δ x = δ y = 25 mm;
4 - точки М, определяющие места расположения средней температуры неравномерно прогретых полок двутавра.4 - points M, determining the location of the average temperature of the unevenly heated shelves of the I-beam.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата. Последовательность действия способа определения огнестойкости стальных огнезащищенных балок здания состоит в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. The sequence of steps of the method for determining the fire resistance of steel fire-protected beams of a building is as follows.
Сначала проводят визуальный осмотр здания. Затем определяют группу однотипных стальных балок и их общее число в ней. Вычисляют величину выборки однотипных стальных балок. Назначают комплекс единичных показателей качества конструкции, влияющих на огнестойкость. Выявляют условия закрепления концов и опасные сечения стальных балок. Вычисляют число испытаний единичного показателя качества стальных огнезащищенных балок в зависимости от его статистической изменчивости. Затем оценивают единичные показатели качества стальных огнезащищенных балок и их интегральные параметры и, наконец, по ним находят предел огнестойкости испытуемых конструкций.First, a visual inspection of the building is carried out. Then determine the group of the same type of steel beams and their total number in it. The sample size of the same steel beams is calculated. Assign a set of individual indicators of the quality of the structure, affecting fire resistance. The conditions for fixing the ends and dangerous sections of steel beams are revealed. The number of tests of a single quality indicator of steel fire-protected beams is calculated depending on its statistical variability. Then, single quality indicators of steel fire-protected beams and their integral parameters are evaluated and, finally, the fire resistance of the tested structures is found from them.
Под визуальным осмотром понимают проверку состояния стальных огнезащищенных балок, включающей выявление условий закрепления и обогрева стальных балок, определение материала конструктивной защиты стальных балок от нагрева при пожаре (обычный бетон, керамзитобетон, пустотелые блоки, гипсовые плиты, вермикулитовые плиты, штукатурка, перлито-асбестовая облицовка и т.п.), вид проката (двутавр, швеллер, уголок), форму поперечного сечения несущего стержня стальной балки, его геометрические размеры, марку стали, рабочую нормативную нагрузку.Visual inspection means checking the condition of steel fireproof beams, including identifying the conditions for fixing and heating steel beams, determining the material of the structural protection of steel beams from heating in case of fire (ordinary concrete, expanded clay concrete, hollow blocks, gypsum boards, vermiculite plates, plaster, perlite-asbestos cladding etc.), type of hire (I-beam, channel, corner), cross-sectional shape of the bearing rod of a steel beam, its geometric dimensions, steel grade, working standard load.
В процессе осмотра определяют группы однотипных стальных балок. Под группой конструкций в здании понимают однотипные стальные балки, изготовленные и возведенные в сходных технологических условиях и находящихся в подобных условиях эксплуатации.During the inspection, groups of the same type of steel beams are determined. By a group of structures in a building is meant the same type of steel beams made and erected in similar technological conditions and under similar operating conditions.
Схемы обогрева поперечных сечений стальных огнезащищенных балок в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания, устройства огнезащиты, укладки смежных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева.Schemes for heating cross sections of steel fire-protected beams in a fire are determined depending on the actual location of the building parts, fire protection devices, laying adjacent structures, reducing the number of sides of the heating.
Минимальное целое число стальных балок в выборке по плану нормальных или сокращенных испытаний назначают из условий (10 и 11).The minimum integer number of steel beams in the sample according to the plan of normal or reduced tests is assigned from the conditions (10 and 11).
Пример 1. При числе однотипных конструкций в группе М=100 шт., число испытуемых стальных балок принимают по нормеExample 1. With the number of structures of the same type in the group M = 100 pcs., The number of tested steel beams is taken at a rate
Мн=5+М0,5=5+1000,5=15 шт., по сокращенному плануM n = 5 + M 0.5 = 5 + 100 0.5 = 15 pcs., According to an abridged plan
Ммин=0,3·(15+М0,5)=0,3·(15+1000,5)=7,5≈8 шт.M min = 0.3 · (15 + M 0.5 ) = 0.3 · (15 + 100 0.5 ) = 7.5≈8 pcs.
При числе конструкций в группе М≤5 их проверяют поштучно.When the number of designs in the group M≤5, they are checked individually.
Число и место расположения участков, в которых определяют показатели качества стальных балок, определяют так. В стальной балке, имеющей одно опасное сечение, участки располагают только в этом сечении. В стальной балке, имеющей несколько опасных сечений, испытуемые участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части участков в опасных сечениях.The number and location of sites in which the quality indicators of steel beams are determined are determined as follows. In a steel beam having one dangerous section, sections are placed only in this section. In a steel beam having several dangerous sections, the test areas are placed evenly on the surface with the obligatory location of part of the sections in dangerous sections.
К основным единичным показателям качества стальных огнезащищенных балок, обеспечивающих огнестойкость, относятся: коэффициент тепловой диффузии и плотность материала огнезащитного покрытия, показатель условий нагрева несущего стержня стальной огнезащищенной балки, толщина огнезащитного покрытия, марка стали, предел текучести ее, критическая температура, приведенная толщина металла несущего стержня, интенсивность нормальных напряжений в сечении несущего стержня, время сопротивления термосиловому воздействию несущего стержня стальной балки без огнезащиты.The main single quality indicators of steel fire-resistant beams that provide fire resistance include: coefficient of thermal diffusion and density of the material of the fire-retardant coating, an indicator of the heating conditions of the bearing rod of the steel fire-protected beam, the thickness of the fire-retardant coating, the grade of steel, its yield strength, critical temperature, the reduced thickness of the carrier metal rod, the intensity of normal stresses in the cross section of the bearing rod, the resistance time to the thermo-force action of the bearing rod became Nnoy beam without fire protection.
Число испытаний единичного показателя качества конструкций, при вероятности результата, равном 0,95, и показателе точности 5%, определяют по формуле (9); при этом коэффициент вариации выборки υ=±100·σ/А;The number of tests of a single indicator of the quality of structures, with a probability of a result equal to 0.95, and an accuracy rate of 5%, is determined by the formula (9); the coefficient of variation of the sample υ = ± 100 · σ / A;
среднее арифметическое А=(1/n)·Σmi,arithmetic mean A = (1 / n) · Σm i ,
средняя ошибка ΔА=±σ/(2·n)0,5;average error ΔА = ± σ / (2 · n) 0.5 ;
среднее квадратическое отклонение σ=±[(1/(n-1))·Σ(хi)2]0,5;standard deviation σ = ± [(1 / (n-1)) · Σ (x i ) 2 ] 0.5 ;
здесь n - число испытаний; mi - результат i-го испытания;here n is the number of tests; m i is the result of the i-th test;
Σ(xi)2 - сумма квадратов всех отклонений от среднего.Σ (x i ) 2 is the sum of the squares of all deviations from the mean.
Проверяемыми геометрическими размерами являются: толщина огнезащитного покрытия, ширина и высота поперечного сечения несущего стержня стальной балки. Опасные сечения стальных балок назначают в местах наибольших моментов и поперечных сил от действия рабочей нормативной нагрузки. Размеры конструкции проверяют с точностью ±1 мм.Checked geometric dimensions are: the thickness of the fire retardant coating, the width and height of the cross section of the bearing rod of the steel beam. Dangerous sections of steel beams are assigned in places of greatest moments and transverse forces from the action of the working standard load. The dimensions of the structure are checked with an accuracy of ± 1 mm.
Коэффициент тепловой диффузии материала огнезащиты в условиях теплового воздействия определяют при 450°С. Для расчета интегрального его параметра по формуле (6) определяют плотность материала огнезащиты в естественном состоянии, влажность, а также показатели теплопроводности и теплоемкости его при 450°С.The coefficient of thermal diffusion of the fire protection material under thermal exposure is determined at 450 ° C. To calculate its integral parameter by the formula (6), the density of the fire protection material in its natural state, humidity, as well as its thermal conductivity and heat capacity at 450 ° C are determined.
Используя полученные интегральные параметрыUsing the obtained integral parameters
Dar (мм2/мин), δ0 (мм), m0, Jσs, τus (мин),D ar (mm 2 / min), δ 0 (mm), m 0 , J σs , τ us (min),
по номограмме (см. фиг.1) находят пределы огнестойкости стальных огнезащищенных балок здания.according to the nomogram (see figure 1), the fire resistance limits of the steel fire-protected beams of the building are found.
Пример 2. Дано: Глубина заложения полки двутавра (см. фиг.2)Example 2. Given: The depth of the flange of the I-beam (see figure 2)
δx=δy=25 мм; δ0=k0·δх=1,33·25=33,3 мм; показатель нагрева полки двутавра m0=0,87; интенсивность силовых напряжений в металле Jσs=0,63; степень огнезащиты точки М полки двутавра С=33,3 мм; длительность сопротивления термосиловому воздействию незащищенного несущего стержня τus=14 мин. Предел огнестойкости стальной огнезащищенной балки по номограмме (см. фиг.1) при Dar=20 мм2/мин; δ0=33,3 мм; m0=0,87; Jσs=0,63; τus=14 мин равен Fur=110 мин (1,83 ч; опыт - 1,9 ч).δ x = δ y = 25 mm; δ 0 = k 0 · δ x = 1.33 · 25 = 33.3 mm; an indicator of heating of a shelf of an I-beam m 0 = 0.87; the intensity of the stresses in the metal power J σs = 0,63; the degree of fire protection of the point M of the flange of the I-beam C = 33.3 mm; the duration of resistance to the thermal force of an unprotected supporting rod is τ us = 14 min. The fire resistance of the steel fireproof beam according to the nomogram (see figure 1) at D ar = 20 mm 2 / min; δ 0 = 33.3 mm; m 0 = 0.87; J σs = 0.63; τ us = 14 min is equal to F ur = 110 min (1.83 h; experiment - 1.9 h).
Проверку результата определения огнестойкости стальных балок с огнезащитным покрытием по номограмме проводят расчетом по формуле (12):Checking the result of determining the fire resistance of steel beams with a fireproof coating according to the nomogram is carried out by calculation according to the formula (12):
где Jσs - интенсивность нормальных напряжений в поперечном сечении несущего стержня стальных балок от рабочей нормативной нагрузки, действующей в условиях стандартного огневого испытания (0≤Jσs≤1);where J σs is the intensity of normal stresses in the cross section of the bearing rod of steel beams from the working standard load, operating in the conditions of a standard fire test (0≤J σs ≤1);
τus - длительность сопротивления термическому воздействию несущего стержня стальных балок без учета огнезащиты, мин;τ us - the duration of resistance to thermal effects of the bearing rod of steel beams without taking into account fire protection, min;
С - степень (мера) огнезащиты несущего стержня стальных балок огнезащитным покрытием, мм, вычисляемая по формуле (13)C is the degree (measure) of fire protection of the supporting rod of steel beams with a fireproof coating, mm, calculated by the formula (13)
где m0 - показатель условий нагрева в условиях пожара несущего стержня стальных балок с огнезащиным покрытием (0,25≤m0≤1);where m 0 is the indicator of the heating conditions in the fire of the bearing rod of steel beams with fireproof coating (0.25≤m 0 ≤1);
Dar - коэффициент тепловой диффузии материала огнезащиты, мм2/мин;D ar — coefficient of thermal diffusion of the fire protection material, mm 2 / min;
k0 - коэффициент, учитывающий пустотность поперечного сечения на огнестойкость балок;k 0 - coefficient taking into account the voidness of the cross section on the fire resistance of the beams;
δ0 - толщина материала огнезащиты стальной балки, мм.δ 0 - the thickness of the fire protection material of the steel beam, mm
Гарантированный предел огнестойкости стальных огнезащищенных балок, Fur, мин, вычисляют по номограмме (см. фиг.1) при соответствующем изменении конструктивных параметров:The guaranteed fire resistance of steel fireproof beams, F ur , min, is calculated by the nomogram (see figure 1) with a corresponding change in design parameters:
Jσs - интенсивности нормальных напряжений в поперечном сечении несущего стержня стальной балки от нормативной нагрузки (0÷1);J σs is the intensity of normal stresses in the cross section of the bearing rod of the steel beam from the standard load (0 ÷ 1);
δ0 - минимальной толщины огнезащиты стальной балки, мм;δ 0 - the minimum thickness of fire protection of a steel beam, mm;
m0 - показателя условий нагрева несущего стержня стальной огнезащищенной балки в условиях пожара (0,25÷1,0);m 0 - an indicator of the heating conditions of the bearing rod of a steel fire-protected beam in fire conditions (0.25 ÷ 1.0);
Dar(мм2/мин) - показателя тепловой диффузии материала огнезащитного покрытия (коэффициента температуропроводности) при 450°С;D ar (mm 2 / min) - indicator of the thermal diffusion flame retardant coating material (thermal diffusivity) at 450 ° C;
τus(мин) - длительности сопротивления термосиловому воздействию несущего стержня стальной балки без огнезащиты;τ us (min) - the duration of the resistance to the thermal force of the supporting rod of the steel beam without fire protection;
Tsr(см) - приведенной толщины металла поперечного сечения балок.T sr (cm) is the reduced thickness of the metal of the cross section of the beams.
Пример 3. Исходные данные опытной стальной огнезащищенной балки приведены на фиг.2 (опытный предел огнестойкости - 1,9 ч), расчетная схема - на фиг.3.Example 3. The initial data of the experimental steel fireproof beam are shown in figure 2 (the experimental limit of fire resistance is 1.9 hours), the design scheme is shown in figure 3.
Алгоритм решения задачи.The algorithm for solving the problem.
1) Глубины залегания расчетных точек М по оси y двутавра вычисляем по формулам (5а) и (5б):1) The depths of the calculated points M along the y-axis of the I-beam are calculated by formulas (5a) and (5b):
2) Показатель условий нагрева полки двутавра вычислим по формуле (4)2) The indicator of the heating conditions of the I-beam shelf is calculated by the formula (4)
3) Приведенную толщину металла (см) вычислим по формуле (8)3) The reduced metal thickness (cm) is calculated by the formula (8)
4) Интенсивность силовых напряжений в металле вычислим по формуле (3)4) The intensity of the stresses in the metal is calculated by the formula (3)
Jσs=Jн·tcr/tu=0,625·510/505=0,63.J σs = J n · t cr / t u = 0.625 · 510/505 = 0.63.
5) Длительность сопротивления огню несущего стержня стальной балки без учета огнезащитного покрытия вычислим по формуле (7)5) The duration of resistance to fire of the supporting rod of a steel beam without taking into account the fire retardant coating is calculated by the formula (7)
τus=110·[(1-Jσs)0,5]+6·Tsr=110·[(1-0,63)0,5-0,5]+6·0,34=14 мин.τ us = 110 · [(1-J σs ) 0.5 ] + 6 · T sr = 110 · [(1-0.63) 0.5 -0.5] + 6 · 0.34 = 14 min.
6) Степень огнезащиты несущего стержня стальной балки вычислим по формуле (13)6) The degree of fire protection of the supporting rod of the steel beam is calculated by the formula (13)
0,1·C=3,7.0.1 · C = 3.7.
7) Предел огнестойкости стальной огнезащищенной балки вычислим по формуле (12)7) The fire resistance of steel fireproof beams is calculated by the formula (12)
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates that when using the claimed method the following set of conditions:
а) средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использовании в строительной промышленности, а именно в классификации металлических колонн зданий по показателям сопротивления их воздействию пожара;a) a tool embodying the claimed method in its implementation, is intended for use in the construction industry, namely in the classification of metal columns of buildings according to their resistance to fire;
б) для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;b) for the claimed method in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application is confirmed;
в) предложенный способ применен при оценке пределов огнестойкости стальных облицованных балок, испытанных в огневой печи ВНИИПО.c) the proposed method is applied in assessing the fire resistance of lined steel beams tested in the VNIIPO fire furnace.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость». Погрешность значений расчета по сравнению с опытом:Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability". The error of the calculation values in comparison with the experiment:
ξ=100·(Fu,on - Fu,pac)/Fu,on=100·(1,9-1,87)/1,9=1,6%<5%.ξ = 100 · (F u, on - F u, pac ) / F u, on = 100 · (1.9-1.87) / 1.9 = 1.6% <5%.
Источники информацииInformation sources
1. Ильин Н.А. Техническая экспертиза зданий, поврежденных пожаром. - М.: Стройиздат, 1983. - 128 с. (см. с.90-91, 131, 134).1. Ilyin N.A. Technical expertise of buildings damaged by fire. - M.: Stroyizdat, 1983 .-- 128 p. (see p. 90-91, 131, 134).
2. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования. Нормы пожарной безопасности. НПБ 233-97. - М.: ВНИИПО, 1997. - 14 с.2. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements. Fire safety standards. NPB 233-97. - M .: VNIIPO, 1997 .-- 14 p.
3. Огнестойкость зданий / В.П.Бушев, В.А.Пчелинцев, B.C.Федоренко, А.И.Яковлев. - М.: Стройиздат, 1970. - 261 с. (см. с.252-256).3. Fire resistance of buildings / V. P. Bushev, V. A. Pchelintsev, B. C. Fedorenko, A. I. Yakovlev. - M .: Stroyizdat, 1970 .-- 261 p. (see p. 252-256).
4. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1995. - 7 с.4. GOST 30247.1-94. Building constructions. Test methods for fire resistance. Bearing and enclosing structures. - M .: IPK Publishing House of Standards, 1995. - 7 p.
5. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М.: ГУП ЦПП, 1990. - 95 с. (см. с.63-66).5. SNiP II-23-81 *. Steel structures. Design Standards. - M .: GUP TsPP, 1990. - 95 p. (see p. 63-66).
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006123952/28A RU2320982C1 (en) | 2006-07-04 | 2006-07-04 | Method to determine steel building beam fire resistance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006123952/28A RU2320982C1 (en) | 2006-07-04 | 2006-07-04 | Method to determine steel building beam fire resistance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2320982C1 true RU2320982C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39366380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006123952/28A RU2320982C1 (en) | 2006-07-04 | 2006-07-04 | Method to determine steel building beam fire resistance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2320982C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604478C1 (en) * | 2015-09-10 | 2016-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for assessing fire resistance of steel frame of a building |
RU2634568C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-10-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for estimating fire resistance of steel thermally protected sin beam of building |
RU2634569C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-10-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall |
RU2639209C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (СамГТУ) | Method of determining fire safety characteristics of elements and materials of complex facing of steel beam with corrugated wall |
RU2709532C1 (en) * | 2019-04-02 | 2019-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Fire-proof metal cast-iron building support |
-
2006
- 2006-07-04 RU RU2006123952/28A patent/RU2320982C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Издательство стандартов, 1995. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604478C1 (en) * | 2015-09-10 | 2016-12-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for assessing fire resistance of steel frame of a building |
RU2639209C1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (СамГТУ) | Method of determining fire safety characteristics of elements and materials of complex facing of steel beam with corrugated wall |
RU2634568C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-10-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for estimating fire resistance of steel thermally protected sin beam of building |
RU2634569C1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-10-31 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall |
RU2709532C1 (en) * | 2019-04-02 | 2019-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Fire-proof metal cast-iron building support |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kovalov et al. | Fire resistance evaluation of reinforced concrete floors with fire-retardant coating by calculation and experimental method | |
RU2615048C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building | |
RU2350933C1 (en) | Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building | |
RU2615047C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building | |
RU2650704C1 (en) | Method for evaluating fire resistance of beam structure | |
RU2604820C1 (en) | Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building | |
RU2320982C1 (en) | Method to determine steel building beam fire resistance | |
RU2322663C1 (en) | Method to determine fire-resistance of building metal beam | |
RU2281482C2 (en) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members | |
RU2485488C2 (en) | Method of determining fire-resistance of wood covering of building | |
RU2161793C2 (en) | Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions | |
Kovalov et al. | Parameters for simulation of the thermal state and fire-resistant quality of hollow-core floors used in the mining industry | |
RU2698572C1 (en) | Method for assessing fire resistance of a wooden bent element | |
Frappa et al. | Experimental tests for the assessment of residual strength of rc structures after fire–Case study | |
Cakir et al. | An experimental study on RC beams shear-strengthened with intraply hybrid U-jackets composites monitored by digital image correlation (DIC) | |
Kadhum | Fire resistance of reinforced concrete rigid beams | |
RU2357245C2 (en) | Method of determining flame resistance of building brick piers | |
RU2674418C1 (en) | Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings | |
RU2564009C1 (en) | Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket | |
RU2282847C2 (en) | Method to determine fire-resistance of faced metal columns of building | |
RU2564010C1 (en) | Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder | |
Bazán et al. | Study of mechanical properties of corroded steels embedded concrete with the modified surface length | |
RU2357246C2 (en) | Method of determining flame resistance of building mesh-reinforced brick piers | |
RU2634569C1 (en) | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall | |
RU2275622C1 (en) | Method for fire stability determination in compressed timber structure members |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090705 |