RU2634569C1 - Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall - Google Patents
Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634569C1 RU2634569C1 RU2016124951A RU2016124951A RU2634569C1 RU 2634569 C1 RU2634569 C1 RU 2634569C1 RU 2016124951 A RU2016124951 A RU 2016124951A RU 2016124951 A RU2016124951 A RU 2016124951A RU 2634569 C1 RU2634569 C1 RU 2634569C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welded
- steel
- steel beam
- corrugated wall
- section
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/50—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating flash-point; by investigating explosibility
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/20—Metals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Building Environments (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, (далее - «зданий»). В частности, оно может быть использовано для классификации стальных балок здания по показателям сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования стальных балок с гофрированной стенкой (далее - «гофростенка») с фактическим пределом огнестойкости в зданиях различных классов пожароопасности.The invention relates to the field of fire safety of buildings and structures (hereinafter - “buildings”). In particular, it can be used to classify steel beams of a building according to their resistance to fire. This makes it possible to justify the use of steel beams with a corrugated wall (hereinafter referred to as the “corrugated wall”) with an actual fire resistance limit in buildings of various fire hazard classes.
Необходимость определения показателей огнестойкости стальных балок с гофростенкой возникает при проектировании, строительстве и реконструкции здания, усилении его частей и элементов, приведении огнестойкости стальных балок в соответствие с требованиями современных строительных норм, при проведении экспертизы и/или восстановлении стальных балок здания после пожара.The need to determine the fire resistance of steel beams with a corrugated wall arises during the design, construction and reconstruction of a building, strengthening its parts and elements, bringing the fire resistance of steel beams in accordance with the requirements of modern building standards, during the examination and / or restoration of steel beams of a building after a fire.
Известен способ оценки огнестойкости стальной балки по результатам натурных огневых испытаний фрагмента здания, в котором производят осмотр стальной балки, определяют марку стали, назначают испытательную нагрузку на стальную балку соответственно реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемой стальной балки, и величину фактического предела огнестойкости (ГОСТ P 53 309-2011. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования ) [1].There is a method of evaluating the fire resistance of a steel beam according to the results of full-scale fire tests of a building fragment in which the steel beam is inspected, the steel grade is determined, the test load on the steel beam is assigned in accordance with the actual operating conditions of the building, the factors affecting the fire resistance of the tested steel beam are determined, and the actual value fire resistance limit (GOST P 53 309-2011. Buildings and fragments of buildings. Method of full-scale fire tests. General requirements) [1].
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, наблюдение за состоянием стальной балки в условиях экспериментального пожара затруднено и небезопасно, вследствие различий теплового режима натурного и стандартного пожаров затруднено определение истинных значений пределов огнестойкости стальной балки, причины разрушения стальной балки фрагмента могут быть не установлены вследствие многообразия одновременно действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости стальной балки может быть не достигнуто из-за более раннего разрушения элементов покрытия или стен фрагмента.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method there are high economic costs for conducting fire tests, it is difficult and unsafe to monitor the condition of a steel beam in an experimental fire due to differences in the thermal regime of natural and standard fires it is difficult to determine the true values of the fire resistance of a steel beam, the reasons for the destruction of the steel beam of the fragment may not be established Lena due manifold fire simultaneously operating factors. The ultimate fire resistance of a steel beam may not be reached due to earlier destruction of the coating elements or fragment walls.
Известен способ оценки огнестойкости стальной балки здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление сортамента и марки стали, выявление условия опирания и крепления концов балки, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности конструкции под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия (ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции) [2].There is a method of evaluating the fire resistance of a steel beam of a building by testing, including conducting a technical inspection, establishing the assortment and grade of steel, identifying the conditions for supporting and fastening the ends of the beam, determining the time of the onset of the ultimate state based on the loss of the bearing capacity of the structure under the test load under standard heat 30247.1-94. Building structures - Fire test methods. Bearing and enclosing structures) [2].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце стальной балки, 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 образца стальной балки. Размеры образца ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, не эффективны, не безопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно нагруженных стальных балок, не дают необходимой информации о влиянии единичных показателей качества стальной балки на ее огнестойкость. Определение огнестойкости стальной балки по единичному показателю качества, например по толщине металла, как правило, недооценивает пригодность эксплуатации стальной балки в здании заданной степени огнестойкости. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж балок, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного температурного режима. По малому числу испытуемых образцов (2-3 шт) невозможно судить о действительном состоянии стальных балок здания. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия в закреплении концов стальной балки, ее фактических размеров, фактической схемы обогрева опасного сечения испытуемой стальной балки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method, the tests are carried out on a sample of a steel beam, which is subjected to constant and continuous loads in their calculated values with a reliability coefficient equal to unity, i.e. design normative load. Tests are carried out on special bench equipment in fire furnaces until the sample of the steel beam is destroyed. The size of the sample is limited depending on the openings of stationary furnaces. Consequently, standard fire tests are laborious, not effective, not safe, have little technological capabilities for testing various sized and differently loaded steel beams, do not provide the necessary information about the effect of individual quality indicators of a steel beam on its fire resistance. Determining the fire resistance of a steel beam by a single quality indicator, for example, by the thickness of the metal, as a rule, underestimates the suitability of using a steel beam in a building of a given degree of fire resistance. The economic costs of testing increase due to the costs of dismantling the beams, transportation to the installation site of the heating furnaces and the creation of a standard temperature regime in them. By the small number of tested samples (2-3 pieces) it is impossible to judge the actual state of the steel beams of the building. The results of the fire test are sporadic and do not take into account the diversity in fixing the ends of the steel beam, its actual dimensions, the actual heating circuit of the dangerous section of the steel beam under test.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости стальной балки путем неразрушающего испытания, включающего проведение технического осмотра, инструментальное измерение геометрических характеристик при изгибе стальной балки в ее опасном сечении; выявление условий опирания и крепления стальной балки, схемы обогрева поперечного сечения; определение величины испытательной нагрузки на стальную балку, схемы ее приложения, интенсивности силовых напряжений в металле в опасном сечении стальной балки; при этом определение огнестойкости стальной балки проводят без огневого воздействия неразрушающими методами испытаний, используя комплекс единичных показателей качества стальной балки, за единичные показатели качества принимают геометрические характеристики стальной балки, вычисляют интенсивность нормальных силовых напряжений в поперечном сечении стальной балки от испытательной нагрузки и, используя их, определяют по номограмме фактический предел огнестойкости стальной балки - FuR, мин. /Патент RU 2322663; МПК G01N 25/50. Способ определения огнестойкости металлических балок здания/ Ильин Н.А., Ведерников С.С., заяв. СГАСУ 04.07.2006, опубл. 20.04.2008, Бюл. №11. [3], - взято за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention by the totality of features is a method for evaluating the fire resistance of a steel beam by non-destructive testing, including technical inspection, instrumental measurement of geometric characteristics when bending a steel beam in its dangerous section; identification of the conditions of support and fastening of the steel beam, the heating scheme of the cross section; determination of the magnitude of the test load on the steel beam, the scheme of its application, the intensity of power stresses in the metal in a dangerous section of the steel beam; the fire resistance of the steel beam is determined without fire exposure by non-destructive testing methods using a set of unit quality indicators of the steel beam, the geometric characteristics of the steel beam are taken as unit quality indicators, the intensity of normal power stresses in the cross section of the steel beam from the test load is calculated and using them, determine by actual nomogram the actual fire resistance of a steel beam - F uR , min. / Patent RU 2322663; IPC G01N 25/50. A method for determining the fire resistance of metal beams of a building / Ilyin N.A., Vedernikov S.S., application. SSASU 07.07.2006, publ. 04/20/2008, Bull. No. 11. [3] - taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что использование номограммы для определения огнестойкости стальной балки с гофростенкой дает результаты расчета с большей погрешностью, в ряде случаев требуется дополнительное построение графиков номограммы; кроме этого при построении номограммы не учитывают показатели надежности стальной балки с гофростенкой по назначению (уровню ответственности), коэффициенты надежности по нагрузке, степени использования предела текучести стали, особенности условий обогрева опасного сечения стальной балки.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted for the prototype, the use of a nomogram to determine the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall gives calculation results with a greater error, in some cases, additional construction of graphs of the nomogram is required; in addition, when constructing the nomograms, reliability indicators of a steel beam with a corrugated wall by purpose (level of responsibility), reliability factors for the load, the degree of use of the yield strength of steel, especially the conditions of heating the dangerous section of the steel beam are not taken into account.
Сущность изобретения заключается в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления стальных балок с гофростенкой в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости стальных балок с гофростенкой при проектировании, строительстве и/или эксплуатации здания; в снижении экономических затрат при испытании стальных конструкций на огнестойкость.The essence of the invention is to establish fire safety performance of a building in terms of the guaranteed duration of resistance of steel beams with corrugated wall in a fire; in determining the actual fire resistance limits of steel beams with corrugated wall in the design, construction and / or operation of a building; in reducing economic costs when testing steel structures for fire resistance.
Технический результат - снижение трудоемкости оценки предела огнестойкости конструкций; расширение технологических возможностей оценки проектной огнестойкости различно нагруженных стальных балок с гофростенкой любых размеров и возможность сопоставления полученных результатов с испытаниями аналогичных стальных балок здания; возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; упрощение условий и сокращение сроков испытания стальной балки с гофростенкой на огнестойкость; повышение точности и экспрессивности испытания; упрощение математического описания процесса термического сопротивления нагруженной стальной балки; уменьшение требуемого объема оперативной памяти компьютера при использовании алгоритма расчета огнестойкости стальной балки с гофростенкой на ЭВМ; выявление реального ресурса стальной балки с гофрированной стенкой по огнестойкости с использованием комплекса единичных показателей ее качеств; повышение точности при определении единичных показателей качества стальных конструкций, влияющих на их огнестойкость, определение гарантированного предела огнестойкости стальной балки с гофростенкой здания по ее конструктивным параметрам.The technical result is a reduction in the complexity of assessing the fire resistance of structures; expanding the technological capabilities for assessing the design fire resistance of variously loaded steel beams with a corrugated wall of any size and the possibility of comparing the results with tests of similar steel beams of a building; the ability to test structures for fire resistance without disturbing the functional process in the building; reduction in economic costs of testing; simplification of conditions and shortening the test time of a steel beam with a corrugated wall for fire resistance; increased accuracy and expressiveness of the test; simplification of the mathematical description of the process of thermal resistance of a loaded steel beam; reducing the required amount of computer RAM when using the algorithm for calculating the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall on a computer; identification of the real resource of a steel beam with a corrugated wall for fire resistance using a set of individual indicators of its qualities; improving accuracy in determining the individual quality indicators of steel structures that affect their fire resistance, determining the guaranteed fire resistance of a steel beam with a corrugated wall of a building according to its design parameters.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости стальной балки с гофростенкой путем испытания, включающего проведение технического осмотра, инструментальное измерение геометрических характеристик элементов сварного двутавра стальной балки с гофростенкой в опасном сечении; выявление условий опирания и крепления стальной балки, схемы обогрева поперечного сечения элементов сварного двутавра; определение величины испытательной нагрузки на стальную балку, схем ее приложения, интенсивности силовых напряжений в металле в опасном сечении элемента сварного двутавра балки с гофростенкой; при этом определение огнестойкости стальной балки с гофростенкой проводят неразрушающими методами испытаний, используя комплекс единичных показателей качества элементов сварного двутавра стальной балки, за единичные показатели качества принимают геометрические характеристики элементов сварного двутавра стальной балки, вычисляют интенсивность силовых напряжений в поперечном сечении элементов сварного двутавра стальной балки с гофростенкой от испытательной нагрузки, особенность заключается в том, что вначале определяют площади сечений элементов сварного двутавра, - гофрированной стенки, нижней и верхней полки, - находят интенсивность силовых напряжений в сечении каждого элемента сварного двутавра; затем выявляют длительность сопротивления огневому воздействию каждого элемента сварного двутавра по аналитическому уравнению (1):The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method for evaluating the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall in a dangerous section; the instrumental measurement of the geometric characteristics of the elements of a welded I-beam of a steel beam with a corrugated wall; identification of the conditions of support and fastening of the steel beam, the heating scheme of the cross section of the elements of the welded I-beams; determination of the magnitude of the test load on the steel beam, the schemes of its application, the intensity of power stresses in the metal in a dangerous section of the welded beam element of the beam with a corrugated wall; the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall is determined by non-destructive testing methods using a set of individual quality indicators of the elements of the welded I-beam of the steel beam, the geometric characteristics of the elements of the welded I-beam of the steel beam are taken as unit quality indicators, the intensity of the stresses in the cross section of the elements of the welded I-beam of the steel beam with corrugated wall from the test load, the peculiarity lies in the fact that first determine the area with section of the elements of the welded I-beam, - corrugated wall, lower and upper shelves, - find the intensity of power stresses in the cross section of each element of the welded I-beams; then the duration of resistance to the fire effect of each element of the welded I-beam is revealed according to the analytical equation (1):
где Asi - площадь сечения элемента сварного двутавра, см2; Poi - периметр обогрева сечения элемента сварного двутавра, см; Jσs,i - интенсивность силовых напряжений в сечении элемента сварного двутавра (0,1÷1,0); затем выявляют наиболее слабый в статическом и тепловом отношении элемент сварного двутавра rus,min, мин, и по нему определяют величину проектного предела огнестойкости стальной балки с гофростенкой по признаку потери несущей способности по условию (2):where A si is the cross-sectional area of the element of the welded tee, cm 2 ; P oi is the perimeter of the heating section of the element of the welded I-beams, cm; J σs, i is the intensity of power stresses in the cross section of the element of the welded I-beams (0.1 ÷ 1.0); then the weakest element in the static and thermal respects of the welded double tee is identified, r us, min , min, and the value of the design fire limit of the steel beam with the corrugated wall is determined from it according to the loss of bearing capacity according to condition (2):
периметр обогрева сечения элемента сварного двутавра стальной балки с гофростенкой в условиях испытания на огнестойкость определяют на основании геометрических характеристик элементов сварного двутавра.the perimeter of the heating section of the element of a welded I-beam of a steel beam with a corrugated wall under fire resistance conditions is determined based on the geometric characteristics of the elements of the welded I-beam.
Интенсивность силовых напряжений в сечении элементов сварного двутавра стальной балки от испытательной нагрузки, действующей в условиях стандартных испытаний на огнестойкость, вычисляют по условию (3):The intensity of power stresses in the cross section of the elements of a welded I-beam of a steel beam from the test load acting in the conditions of standard tests for fire resistance is calculated according to condition (3):
где no - интегральный коэффициент запаса несущей способности элементов сварного двутавра стальной балки (при no=nн=1,6 Jσн=0,625).where n o is the integral safety factor of the bearing capacity of the elements of a welded I-beam of a steel beam (with n o = n n = 1.6 J σn = 0.625).
Интегральный коэффициент запаса несущей способности по огнестойкости стальной балки определяют по алгебраическому уравнению (4):The integral safety factor of the bearing capacity for fire resistance of a steel beam is determined by the algebraic equation (4):
где γn - коэффициент надежности по уровню ответственности здания; γƒ - коэффициент надежности по нагрузке; kc - показатель запаса несущей способности по снеговой нагрузке; kγ - коэффициент надежности по степени использования предела текучести стали; kR - коэффициент запаса несущей способности по нормативному сопротивлению стали.where γ n is the reliability coefficient according to the level of responsibility of the building; γ ƒ is the load safety factor; k c - an indicator of the stock of bearing capacity for snow load; k γ is the reliability coefficient according to the degree of use of the yield strength of steel; k R is the safety factor of the bearing capacity for the standard resistance of steel.
Коэффициент надежности по уровню ответственности здания (γn) определяют: приReliability coefficient according to the level of responsibility of the building (γ n ) is determined: when
пониженном, нормальном и повышенном уровне ответственности: 
Коэффициент надежности по нагрузке (γƒ) определяют по алгебраическому уравнению (5):The reliability coefficient for the load (γ ƒ ) is determined by the algebraic equation (5):
где ρ и q - общая расчетная и нормативная нагрузка на стальную балку, Н/м2.where ρ and q is the total design and regulatory load on the steel beam, N / m 2 .
Коэффициент надежности по степени использования предела текучести стали определяют по алгебраическому уравнению (6):The reliability coefficient by the degree of use of the yield strength of steel is determined by the algebraic equation (6):
где Ry и σ - предел текучести стали и проектное напряжение от силовых нагрузок на стальную балку, МПа.where R y and σ are the yield strength of steel and the design stress from the force loads on the steel beam, MPa.
Коэффициент запаса несущей способности по нормативному сопротивлению стали (kR) определяют по алгебраическому уравнению (7):The safety factor of the bearing capacity by the standard resistance of steel (k R ) is determined by the algebraic equation (7):
где Ru и Rs - временное и расчетное сопротивление стали, МПа.where R u and R s - temporary and calculated resistance of steel, MPa.
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.
Исключение огневого испытания стальной балки здания и замена его на неразрушающие испытания снижает трудоемкость определения ее огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактической огнестойкости различно нагруженных стальных балок любых размеров, дает возможность проведения испытания стальной балки с гофростенкой на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания. Следовательно, условия испытания стальной балки с гофростенкой на огнестойкость значительно упрощены.The elimination of the fire test of a steel beam of a building and its replacement with non-destructive tests reduces the complexity of determining its 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 a steel beam with a corrugated wall for fire resistance without disturbing the functional process of the building under examination. Therefore, the test conditions of the steel beam with corrugated wall for fire resistance are greatly simplified.
Снижение экономических затрат на проведение испытания предусматривается за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца стальной балки.Reducing the economic costs of the test is provided by reducing the cost of dismantling, transportation and fire tests of a sample of a steel beam.
Применение математического описания процесса сопротивления элементов сварного двутавра стальной балки стандартному испытанию и использование построенного аналитического уравнения (1) повышает точность и экспрессивность оценки проектной огнестойкости.The use of a mathematical description of the resistance process of elements of a welded I-beam of a steel beam to a standard test and the use of the constructed analytical equation (1) increases the accuracy and expressiveness of the design fire resistance assessment.
Использование предложенного алгоритма расчета проектной огнестойкости стальной балки с гофростенкой дает уменьшение требуемого объема оперативной памяти ЭВМ в 5-10 раз по сравнению с теплотехническими расчетами огнестойкости конструкций классическим способом, с использованием номограмм прогрева материалов.Using the proposed algorithm for calculating the design fire resistance of a steel beam with a corrugated wall reduces the required amount of mainframe memory by 5-10 times compared to the thermal engineering calculations of the fire resistance of structures in the classical way using nomograms of heating materials.
Определение огнестойкости стальной балки с гофрированной стенкой только по одному показателю качества, например, по толщине прокатного профиля стальной балки с гофростенкой, приводит, как правило, к недооценке ее 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 стальной балки с гофростенкой предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости стальной балки с гофростенкой.Determination of the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall by only one quality indicator, for example, by the thickness of the rolling profile of a steel beam with a corrugated wall, leads, as a rule, to underestimating its fire resistance limit, since different signs have different effects on it, and a decrease in fire resistance due to one indicator it can be compensated by others. As a result, in the proposed method, the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall is assessed not by one indicator, but by a set of individual quality indicators. This allows you to more accurately take into account the real fire resistance of a steel beam with a corrugated wall.
На фиг. 1 изображен схематический чертеж стальной балки с гофростенкой (фасад, план, разрез): 1 - нижняя полка; 2 - верхняя полка; 3 - гофростенка; h и b - высота сварного двутавра балки, ширина полки; δ и d - толщина полки, толщина гофростенки, мм.In FIG. 1 shows a schematic drawing of a steel beam with a corrugated wall (facade, plan, section): 1 - lower shelf; 2 - upper shelf; 3 - corrugated wall; h and b are the height of the welded I-beam of the beam, the width of the shelf; δ and d — shelf thickness, corrugated wall thickness, mm.
На фиг. 2 изображено расчетное сечение стальной балки с гофростенкой при четырехстороннем подводе тепла в условиях огневого испытания (к расчету огнестойкости): 1 - нижняя полка; 2 - верхняя полка; 3 - гофрированная стенка; 4 - направление высокотемпературного воздействия стандартного испытания (tст, °C): h - высота сварного двутавра балки; hст - высота гофростенки; в - ширина полки; d - толщина гофростенки; δ - толщина полки, мм.In FIG. 2 shows the calculated cross-section of a steel beam with a corrugated wall with four-sided heat supply in the conditions of a fire test (to the calculation of fire resistance): 1 - lower shelf; 2 - upper shelf; 3 - corrugated wall; 4 - direction of the high-temperature effect of the standard test (t article , ° C): h - the height of the welded I-beam of the beam; h article - the height of the corrugated wall; in - shelf width; d is the thickness of the corrugated wall; δ is the thickness of the shelf, mm
На фиг. 3 изображено расчетное сечение стальной балки с гофростенкой при трехстороннем подводе тепла (к расчету огнестойкости): 5 - перекрытие здания (другие условные обозначения см. описание к фиг. 2).In FIG. 3 shows the calculated cross section of a steel beam with a corrugated wall with a three-way heat supply (to the calculation of fire resistance): 5 - overlap of the building (for other conventions see description to Fig. 2).
На фиг. 4 изображено расчетное сечение стальной балки с гофростенкой при одностороннем подводе тепла (к расчету огнестойкости); 6 - подвесной потолок; h и b - высота сварного двутавра стальной балки, ширина полки; δ и d - толщина полки, толщина гофростенки, мм (другие условные обозначения см. описание к фиг. 2).In FIG. 4 shows the calculated cross section of a steel beam with a corrugated wall with a unilateral supply of heat (to the calculation of fire resistance); 6 - suspended ceiling; h and b are the height of the welded I-beam of the steel beam, the width of the shelf; δ and d are the thickness of the shelf, the thickness of the corrugated wall, mm (other symbols see description to Fig. 2).
Пример 1Example 1
Дано: Сварной двутавр стальной балки: высота гофростенки hст = 333 мм; полная высота h = 34,5 см; размеры полки b×δ = 16,0×0,6 см; Апол = 9,6 см2; толщина гофростенки d = 0,2 см; Аст = 5,66 см2; обогрев балки четырехсторонний; интенсивность силовых напряжений в металле полки Jσs = 0,625 (no = 1,6); в металле гофростенки Jг/с = 0,2;Given: Welded I-beam of a steel beam: corrugated wall height h article = 333 mm; total height h = 34.5 cm; shelf dimensions b × δ = 16.0 × 0.6 cm; And gender = 9.6 cm 2 ; corrugated wall thickness d = 0.2 cm; A article = 5.66 cm 2 ; four-sided beam heating; intensity of power stresses in the metal of the shelf J σs = 0.625 (n o = 1.6); in corrugated metal J g / s = 0.2;
периметр обогрева: а) полки Р01=2⋅(в+δ)-d=2⋅(16+0,6)-0,2=33 см;heating perimeter: a) shelves Р 01 = 2⋅ (в + δ) -d = 2⋅ (16 + 0,6) -0,2 = 33 cm;
б) гофростенки Р02=2⋅hcт=2⋅33,3=66,6 см.b) gofrostenki P 02 = 2⋅h CT = 2⋅33,3 = 66,6 cm.
Вычислить проектный предел огнестойкости балки с гофростенкой Fur, мин.Calculate the design fire resistance of a beam with a corrugated wall F ur , min.
Решение:Decision:
1) Длительность сопротивления огневому воздействию полок стальной балки определяют по уравнению (1):1) The duration of resistance to fire exposure of the shelves of a steel beam is determined by equation (1):
2) Длительность сопротивления огневому воздействию гофростенки стальной балки определяют по уравнению (1):2) The duration of resistance to fire exposure of the corrugated wall of a steel beam is determined by equation (1):
3) Наиболее слабый в тепловом и статическом отношении является полка стальной балки, так как rus,пол = 14,1 мин меньше rus,ст = 44 мин; следовательно, проектный предел огнестойкости стальной балки с гофростенкой (hст = 333 мм) равен Fur(I) = rus,пол = 14,1 мин.3) The weakest in thermal and static terms is the shelf of a steel beam, since r us, floor = 14.1 min is less than r us, st = 44 min; consequently, the design fire resistance limit of a steel beam with a corrugated wall (h st = 333 mm) is F ur (I) = r us , floor = 14.1 min.
Пример 2Example 2
Дано: Сварной двутавр стальной балки: высота гофростенки hст = 1000 мм, полная высота h = 106,0 см; размеры полки b×δ=45×3,0 см; Апол = 135 см2; толщина гофростенки d = 0,3 см; площадь гофростенки Аст = 30 см2; обогрев балки трехсторонний; коэффициент запаса несущей способности полки стальной балки n0=1,695, - Jσs,пол=1/1,695=0,59;Given: Welded I-beam of a steel beam: corrugated wall height h article = 1000 mm, total height h = 106.0 cm; shelf dimensions b × δ = 45 × 3.0 cm; And gender = 135 cm 2 ; corrugated wall thickness d = 0.3 cm; the area of the corrugated wall And article = 30 cm 2 ; trilateral beam heating; safety factor of the bearing capacity of the steel beam flange n 0 = 1,695, - J σs, floor = 1 / 1,695 = 0,59;
интенсивность силовых напряжений в гофростенке Jσs,ст = 0,2;intensity of power stresses in the corrugated wall J σs, st = 0.2;
периметр обогрева сечения элемента сварного двутавра стальной балки:the perimeter of the heating section of the element of a welded I-beam of a steel beam:
а) для нижней полки Ро1=2⋅(в+δ)-d=2⋅(45+3)-0,3=96,7 см;a) for the bottom shelf R o1 = 2⋅ (a + δ) -d = 2⋅ (45 + 3) = -0.3 96.7 cm;
б) для верхней полки Ро2=2⋅δ+в-d=2⋅3+45-0,3=50,7 см;b) for the top shelf P o2 = 2⋅δ + a-d = 2⋅3 + 45-0,3 = 50,7 cm;
в) для гофростенки Po3=2⋅hст=2⋅100=200 см2.c) for a corrugated wall, P o3 = 2⋅h st = 2⋅100 = 200 cm 2 .
Вычислить проектный предел огнестойкости стальной балки с гофростенкой - Fur, мин.Calculate the design fire resistance of a steel beam with a corrugated wall - F ur , min.
Решение:Decision:
1) Длительность сопротивления огневому воздействию нижней полки сварного двутавра стальной балки определяют по уравнению (1):1) The duration of resistance to fire exposure of the lower flange of a welded I-beam of a steel beam is determined by equation (1):
2) то же, верхней полки сварного двутавра (Jσs = 0,59);2) the same, the upper flange of the welded I-beams (J σs = 0.59);
3) то же, гофростенки (hст = 1000 мм; Jσs,гс = 0,2):3) the same, corrugated walls (h st = 1000 mm; J σs, gf = 0.2):
4) Наиболее слабой в тепловом и статическом отношении является нижняя полка сварного двутавра; следовательно, проектный предел огнестойкости стальной балки с гофростенкой (hст = 1000 мм) равен 
Пример 3Example 3
Дано: стальная балка в здании с подвесным потолком на уровне нижней полки сварного двутавра: высота гофростенки hст = 1000 мм; размеры сечения полки в×δ=45×3 см; Апол = 135 см2; Jrs = 0.59; обогрев полки с одной грани, периметр обогрева сечения полки Р01=в=45 см.Given: steel beam in a building with a suspended ceiling at the level of the lower flange of a welded I-beam: corrugated wall height h article = 1000 mm; dimensions of the section of the shelf in × δ = 45 × 3 cm; And gender = 135 cm 2 ; J rs = 0.59; shelf heating from one face, the perimeter of the heating section of the shelf section P 01 = in = 45 cm.
Вычислить предел огнестойкости стальной балки с гофростенкой, Fur, мин.Calculate the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall, F ur , min.
Решение. Проектный предел огнестойкости стальной балки с гофростенкой определяют по уравнению (1):Decision. The design fire resistance limit of a steel beam with a corrugated wall is determined by equation (1):
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата. Последовательность действий способа оценки огнестойкости стальной балки с гофростенкой состоит в следующем. Сначала проводят визуальный осмотр конструкций здания. Выявляют условия закрепления концов и опасное сечение стальной балки. Затем оценивают единичные показатели качества элементов сварного двутавра стальной балки и их интегральные параметры, по которым находят проектный предел огнестойкости испытуемой стальной балки с гофростенкой.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. The sequence of methods for evaluating the fire resistance of a steel beam with a corrugated wall is as follows. First, a visual inspection of the building structures is carried out. The conditions for fixing the ends and the dangerous section of the steel beam are revealed. Then, individual quality indicators of the elements of the welded I-beam of the steel beam and their integral parameters are evaluated, according to which the design fire resistance limit of the tested steel beam with corrugated wall is found.
Под визуальным осмотром понимают проверку состояния стальной балки с гофростенкой, включающую выявление условий закрепления и обогрева стальной балки, вид проката (двутавр, швеллер, уголок), форму поперечного сечения элементов сварного двутавра стальной балки, его геометрические размеры, марку (класс) стали, испытательную нагрузку.Visual inspection means checking the condition of a steel beam with a corrugated wall, including identifying the conditions for fixing and heating the steel beam, type of hire (I-beam, channel, corner), cross-sectional shape of the elements of the welded I-beam of the steel beam, its geometric dimensions, grade (grade) of steel, test load.
Схему обогрева сечения стальной балки с гофростенкой в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания, устройства облицовок, укладки смежных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева.The heating scheme for the cross-section of a steel beam with a corrugated wall in a fire condition is determined depending on the actual location of the building parts, the installation of cladding, the laying of adjacent structures that reduce the number of sides of the heating.
К основным единичным показателям качества элементов сварного двутавра стальной балки, обеспечивающих огнестойкость, относятся: приведенная толщина металла поперечного сечения и интенсивность нормальных напряжений в опасном сечении.The main single quality indicators of the elements of a welded I-beam of a steel beam that provide fire resistance include: reduced thickness of the metal of the cross section and the intensity of normal stresses in the dangerous section.
Предложенный способ применен при поверочном расчете фактических пределов огнестойкости стальных балок, испытанных в огневой печи ВНИИПО. Сплошное сечение стальной балки представляет несущий стержень в виде двутавра №22, с размерами b×h×d=11×22×0,54 см, площадь металла As = 30,6 см2; предел огнестойкости, определенный при огневых испытаниях, равен 0,55 ч (33 мин). Предел огнестойкости металлических балок, вычисленный по результатам неразрушающих испытаний, равен 34 мин (0,56 ч); погрешность расчета равна 3%, что меньше 5%. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».The proposed method was used in the verification calculation of the actual fire resistance limits of steel beams tested in the VNIIPO fire furnace. A solid section of a steel beam is a supporting rod in the form of an I-beam No. 22, with dimensions b × h × d = 11 × 22 × 0.54 cm, the metal area A s = 30.6 cm 2 ; the fire resistance determined during fire tests is 0.55 h (33 min). The fire resistance of metal beams, calculated according to the results of non-destructive tests, is 34 min (0.56 h); the calculation error is 3%, which is less than 5%. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. ГОСТ P 53309-2011. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования.1. GOST P 53309-2011. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements.
2. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.2. GOST 30247.1-94. Building constructions. Test methods for fire resistance. Bearing and enclosing structures.
3. Патент RU 2322663, МПК G01N 25/50. Способ определения огнестойкости металлических балок здания. / Ильин Н.А., Ведерников С.С., заяв. СГАСУ 04.07.2006, опубл. 20.04.2008, бюл. №11.3. Patent RU 2322663, IPC G01N 25/50. A method for determining the fire resistance of metal beams of a building. / Ilyin N.A., Vedernikov S.S., application. SSASU 07.07.2006, publ. 04/20/2008, bull. No. 11.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016124951A RU2634569C1 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016124951A RU2634569C1 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2634569C1 true RU2634569C1 (en) | 2017-10-31 |
Family
ID=60263519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016124951A RU2634569C1 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2634569C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141867A (en) * | 2020-02-17 | 2020-05-12 | 华侨大学 | Solid end force transmission device for concrete slab fire test under different boundary conditions |
| CN115341713A (en) * | 2022-08-24 | 2022-11-15 | 天津熙贝众合预应力工程有限公司 | Prestress construction process for corrugated carapace combined beam |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083059A (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Building Research Inst Ministry Of Construction | Method for evaluating fireproof performance of high- strength bolt junction part |
| RU2282847C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine fire-resistance of faced metal columns of building |
| RU2320982C1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine steel building beam fire resistance |
| RU2322663C1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine fire-resistance of building metal beam |
| RU2433227C1 (en) * | 2010-03-22 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Гальва" | Reinforcement element for disperse reinforcement of concrete |
| JP2015017938A (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-29 | 株式会社竹中工務店 | Method and system for detecting broken part of steel material |
-
2016
- 2016-06-21 RU RU2016124951A patent/RU2634569C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001083059A (en) * | 1999-09-14 | 2001-03-30 | Building Research Inst Ministry Of Construction | Method for evaluating fireproof performance of high- strength bolt junction part |
| RU2282847C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine fire-resistance of faced metal columns of building |
| RU2320982C1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine steel building beam fire resistance |
| RU2322663C1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine fire-resistance of building metal beam |
| RU2433227C1 (en) * | 2010-03-22 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Гальва" | Reinforcement element for disperse reinforcement of concrete |
| JP2015017938A (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-29 | 株式会社竹中工務店 | Method and system for detecting broken part of steel material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 52295-2009 Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности (с Изменением N 1). Введен в действие 01.01.2010. см. разд. 6 и приложения Б-Г. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141867A (en) * | 2020-02-17 | 2020-05-12 | 华侨大学 | Solid end force transmission device for concrete slab fire test under different boundary conditions |
| CN115341713A (en) * | 2022-08-24 | 2022-11-15 | 天津熙贝众合预应力工程有限公司 | Prestress construction process for corrugated carapace combined beam |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ranawaka et al. | Distortional buckling tests of cold-formed steel compression members at elevated temperatures | |
| Gunalan et al. | Experimental investigation of post-fire mechanical properties of cold-formed steels | |
| RU2615048C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building | |
| Lu et al. | Experimental investigation into the post-fire mechanical properties of hot-rolled and cold-formed steels | |
| RU2615047C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building | |
| Kesawan et al. | Post-fire mechanical properties of cold-formed steel hollow sections | |
| RU2650704C1 (en) | Method for evaluating fire resistance of beam structure | |
| RU2350933C1 (en) | Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building | |
| RU2604820C1 (en) | Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building | |
| RU2634569C1 (en) | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall | |
| RU2322663C1 (en) | Method to determine fire-resistance of building metal beam | |
| RU2604478C1 (en) | Method for assessing fire resistance of steel frame of a building | |
| RU2281482C2 (en) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members | |
| Chen et al. | Efficient algorithm for elastic buckling of corroded I-section steel members with Monte Carlo simulation | |
| Frappa et al. | Experimental tests for the assessment of residual strength of rc structures after fire–Case study | |
| RU2695344C1 (en) | Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building | |
| Henriques et al. | Numerical modeling of composite beam to reinforced concrete wall joints: Part II: Global behavior | |
| RU2320982C1 (en) | Method to determine steel building beam fire resistance | |
| RU2698572C1 (en) | Method for assessing fire resistance of a wooden bent element | |
| RU2161793C2 (en) | Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions | |
| RU2674418C1 (en) | Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings | |
| RU2678780C1 (en) | Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section | |
| Gunalan et al. | Experimental and numerical studies of fire exposed lipped channel columns subject to distortional buckling | |
| RU2678781C1 (en) | Method for determining the fire resistance of reinforced concrete compressed element of the annular section | |
| RU2564009C1 (en) | Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190622 |