RU2657328C1 - Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability - Google Patents
Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657328C1 RU2657328C1 RU2017110608A RU2017110608A RU2657328C1 RU 2657328 C1 RU2657328 C1 RU 2657328C1 RU 2017110608 A RU2017110608 A RU 2017110608A RU 2017110608 A RU2017110608 A RU 2017110608A RU 2657328 C1 RU2657328 C1 RU 2657328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- building envelope
- building
- temperature
- fire resistance
- fire
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 12
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 11
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002872 Statistical quality control Methods 0.000 abstract 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 13
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, (далее - зданий). В частности, оно может быть использовано для классификации ограждающих конструкций (плит, стен) зданий по их показателям сопротивления воздействию высоких температур при пожаре. Это дает возможность обоснованного использования существующих конструкций с фактическим пределом огнестойкости в зданиях, различных по их функциональной пожароопасности.The invention relates to the field of fire safety of buildings and structures (hereinafter - buildings). In particular, it can be used to classify building envelopes (plates, walls) of buildings according to their resistance to high temperatures in case of fire. This makes it possible to justify the use of existing structures with an actual fire resistance limit in buildings that differ in their functional fire hazard.
Необходимость оценки показателей огнестойкости ограждающих конструкций возникает при реконструкции здания, усилении его конструкций, приведении фактической огнестойкости конструкций здания в соответствие с требованиями современных норм.The need to assess the fire resistance of building envelopes arises during the reconstruction of a building, strengthening its structures, bringing the actual fire resistance of building structures in accordance with the requirements of modern standards.
При реконструкции здания возможны переустройство и перепланировка помещений, изменение их назначения, замена ограждающих конструкций и оборудования. Это влияет на изменение требуемой степени огнестойкости здания и его несущих конструкций.During the reconstruction of the building, it is possible to reconstruct and redevelop the premises, change their purpose, replace walling and equipment. This affects the change in the required degree of fire resistance of the building and its supporting structures.
Известен способ оценки огнестойкости ограждающей конструкции по результатам теплотехнического расчета. Этот способ включает определение положения балочной конструкции в здании, оценку состояния конструкции путем осмотра и измерения, выявление теплотехнических характеристик материала конструкции, определение времени наступления предельного состояния ограждающей конструкции по потере теплоизолирующей способности / Ройтман М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. – М.: Стройиздат, 1985, - 590 с. (см. г. 4; §3. Определение фактических пределов огнестойкости ограждающих конструкций по потере теплоизолирующей способности; с. 113÷120) [1].There is a method of evaluating the fire resistance of a building envelope according to the results of a heat engineering calculation. This method includes determining the position of the beam structure in the building, assessing the state of the structure by inspection and measurement, identifying the thermal characteristics of the material of the structure, determining the time of the onset of the limiting state of the building by the loss of heat-insulating ability / Roitman M.Ya. Fire regulation in construction. - M.: Stroyizdat, 1985, - 590 p. (see g. 4; §3. Determination of the actual fire resistance limits of building envelopes by the loss of heat-insulating ability; pp. 113–120) [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе пределы огнестойкости ограждающей конструкции определяют приближенно, при сложенном алгоритме теплотехнического расчета. Это предопределяет длительность работы ЭВМ, увеличивая требуемый объем оперативной памяти компьютера.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 fire resistance limits of the building envelope are determined approximately, with the heat engineering calculation algorithm folded. This determines the duration of the computer, increasing the required amount of RAM in the computer.
Известен способ оценки огнестойкости ограждающей конструкции по результатам натурного огневого испытания малого габаритного фрагмента плиты. В этом случае производят осмотр ограждающей конструкции, определяют влажность бетона, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемого фрагмента конструкции, и величину предела огнестойкости по критерию теплоизолирующей способности / Милованов А.Ф. Огнестойкость железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1986, - 224 с. (см. гл. 6: Методика испытаний: Определение теплоизолирующих свойств бетона, с. 38-99, рис. 5) [2].There is a method of evaluating the fire resistance of a building envelope according to the results of full-scale fire testing of a small overall fragment of a plate. In this case, the building envelope is inspected, the moisture content of the concrete is determined, the factors affecting the fire resistance of the test piece of the structure are determined, and the value of the fire resistance limit by the heat-insulating ability criterion / A. Milovanov. Fire resistance of reinforced concrete structures. - M.: Stroyizdat, 1986, - 224 p. (see chap. 6: Test procedure: Determination of heat-insulating properties of concrete, pp. 38-99, Fig. 5) [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, наблюдение за состоянием конструкции в условиях экспериментального огневого испытания обременительно и опасно вследствие различий огневого режима опытного и стандартного пожаров, затруднена оценка фактических пределов огнестойкости ограждающей конструкции, причины наступления предельного состояния по огнестойкости фрагмента конструкции могут быть не установлены вследствие многообразия действующих факторов пожара.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 the structure under experimental fire tests is burdensome and dangerous due to differences in the fire regime of the experimental and standard fires, difficult to assess the actual fire resistance limits of the building envelope, the reasons for the onset of the ultimate state of fire resistance design fragments may not be installed due to the variety of fire factors.
Известен способ оценки огнестойкости ограждающей конструкции здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона конструкции, выявление условия ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния ограждающей конструкции в условиях стандартного огневого воздействия / ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции (см. гл. 8: Предельные состояния, с. 5-6) [3].There is a method of evaluating the fire resistance of a building envelope by testing, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete structure, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the ultimate state of the building envelope under standard fire exposure / GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures (see chap. 8: Limit states, p. 5-6) [3].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце конструкции, на который воздействуют постоянные и длительные 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, не безопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам конструкций, не дают необходимой информации о влиянии единичных показателей качества конструкции на ее огнестойкость. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия конструкций, их натурных размеров, схемы обогрева опасного сечения испытуемой конструкции. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж конструкции, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного температурного режима.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 tests are carried out on a design sample that is subjected to constant and continuous 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. Consequently, standard fire tests are laborious, inefficient, not safe, have little technological capabilities for testing various designs of various sizes, and do not provide the necessary information about the effect of individual design quality indicators on its fire resistance. The results of the fire test are sporadic and do not take into account the variety of structures, their actual sizes, and the heating circuit of a dangerous section of the tested structure. The economic costs of testing increase due to the costs of dismantling the structure, transportation to the installation site of the heating furnaces and creating standard temperature conditions in them.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной конструкции здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона ограждающей конструкции, при этом испытание конструкции проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров конструкции и ее опасного сечения, выявляют форму конструкций, схемы обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания тяжелого бетона, определяют показатели термодиффузии тяжелого бетона и, используя полученные теплотехнические параметры ограждающей конструкции, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости ее по признаку потери теплоизолирующей способности / Пособие по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонной конструкции из тяжелого бетона (к СТО 35554501 - 006 - 2006). - М.: НИИЖБ, 2008. - 80 с. (см. гл. 3: Теплотехнический расчет конструкций; гл. 4: Определение предела огнестойкости плит, стен по потере теплоизолирующей способности) [4] - принято за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is a method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete building structure by testing, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete of the building envelope, while testing the structure is carried out without destruction by a set of individual quality indicators, technical inspection is supplemented by instrumental measurements of the geometric dimensions of the structure and its dangerous section, reveal the form of structures, schemes heating the calculated cross-section during a fire and heating conditions for heavy concrete, determine the thermal diffusion of heavy concrete and, using the obtained heat-technical parameters of the building envelope, calculate the actual fire resistance by the nomogram based on the loss of heat-insulating ability / Manual for the calculation of fire resistance and fire protection of a reinforced concrete structure made of heavy concrete ( to STO 35554501 - 006 - 2006). - M .: NIIZHB, 2008 .-- 80 s. (see Chapter 3: Thermotechnical design analysis; Chapter 4: Determination of the fire resistance of plates, walls by the loss of heat-insulating ability) [4] - taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что решение теплотехнической задачи огнестойкости значительно осложняет алгоритм расчета предела огнестойкости ограждающей конструкции; использование номограмм для расчета ограждающей конструкции из тяжелого бетона по признаку потери теплоизолирующей способности известным способом снижает достоверность расчета; данный способ не позволяет оценить огнестойкость конструкций из других видов бетона, каменной кладки и конструкций из других материалов, для них известная номограмма неприменима; кроме этого в известном способе не учитывают изменение величины начальной температуры тела ограждающей конструкции в широком пределе (15÷30°C).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 the solution of the heat engineering problem of fire resistance significantly complicates the algorithm for calculating the fire resistance of the building envelope; the use of nomograms for the calculation of the enclosing structure of heavy concrete on the basis of the loss of heat-insulating ability in a known manner reduces the reliability of the calculation; this method does not allow to evaluate the fire resistance of structures from other types of concrete, masonry and structures from other materials, for them the known nomogram is not applicable; in addition, in the known method do not take into account the change in the value of the initial body temperature of the enclosing structure in a wide range (15 ÷ 30 ° C).
Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности ограждающей конструкции здания из любого негорючего материала в части гарантированной длительности сопротивления ограждающей конструкции в условиях пожара, в определении достоверного фактического предела огнестойкости ограждающей конструкции для проектирования, строительства и эксплуатации здания; в повышении оперативности и снижении экономических затрат при оценке огнестойкости ограждающей конструкции по критерию теплоизолирующей способности. The essence of the invention is to establish fire safety indicators of the building envelope of any non-combustible material in terms of the guaranteed duration of the resistance of the building envelope in a fire, to determine the reliable actual fire resistance of the building envelope for the design, construction and operation of the building; to increase efficiency and reduce economic costs when assessing the fire resistance of a building envelope by the criterion of heat-insulating ability.
Технический результат - снижение трудоемкости и упрощение способа оценки огнестойкости ограждающей конструкции по критерию теплоизолирующей способности; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости ограждающих конструкций любых размеров и из любых негорючих материалов по признаку потери теплоизолирующей способности; возможность определения огнестойкости ограждающих конструкций без нарушения функционального процесса в здании; повышение точности показателей огнестойкости и снижение экономических затрат на испытание; упрощение условии и сокращение сроков оценки ограждающих конструкций на огнестойкость; упрощение математического описания процесса термического сопротивления конструкции; уменьшение требуемого объема оперативной памяти ЭВМ для расчета огнестойкости ограждающей конструкции по потере теплоизолирующей способности.The technical result is a reduction in the complexity and simplification of the method for assessing the fire resistance of the building envelope by the criterion of heat-insulating ability; expanding the technological capabilities of determining the actual fire resistance of building envelopes of any size and from any non-combustible materials on the basis of loss of heat-insulating ability; the ability to determine the fire resistance of building envelopes without disturbing the functional process in the building; improving the accuracy of fire resistance indicators and reducing the economic costs of testing; simplification of the condition and reduction of the time for evaluating building envelopes for fire resistance; simplification of the mathematical description of the process of thermal resistance of the structure; reducing the required amount of RAM for computing the fire resistance of the enclosing structure by the loss of heat-insulating ability.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости ограждающей конструкции здания по критерию теплоизолирующей способности, включающем проведение технического осмотра, установление геометрических размеров ограждающей конструкции в расчетном сечении, установление вида материала ограждающей конструкции и величину его теплотехнических характеристик; выявление схемы обогрева расчетного сечения, определение начальной температуры тела обогреваемой ограждающей конструкции и предельно допустимой температуры ее необогреваемой поверхности; установление критической температуры нагрева необогреваемой поверхности ограждающей конструкции при наступлении предела огнестойкости по признаку потери теплоизолирующей способности, особенность заключается в том, что дополнительно определяют дефекты поверхности ограждающей конструкции, а фактический предел огнестойкости ограждающей конструкции по признаку потери теплоизолирующей способности (F u τ , мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of evaluating the fire resistance of the building envelope according to the heat-insulating ability criterion, including technical inspection, establishing the geometric dimensions of the building in the design section, establishing the type of material of the building structure and the value of its thermal characteristics; identification of the heating circuit of the design cross-section, determination of the initial body temperature of the heated building envelope and the maximum allowable temperature of its unheated surface; establishing a critical heating temperature of the unheated surface of the building envelope when the fire resistance limit is reached by the sign of loss of heat-insulating ability, the feature is that surface defects of the building envelope are additionally determined and the actual fire resistance limit of the building envelope by the sign of loss of heat-insulating ability ( F u τ , min ) is determined using analytical equation (1):
где t cr - критическая температура нагрева необогреваемой поверхности ограждающей конструкции, °C; h min - минимальная толщина ограждающей конструкции, мм; D вт - показатель термодиффузии материала, мм 2 /мин.where t cr is the critical heating temperature of the unheated surface of the building envelope, ° C ; h min - the minimum thickness of the building, mm; D W - indicator of thermal diffusion of the material, mm 2 / min .
Критическую температуру нагрева необогреваемой поверхности ограждающей конструкции (t cr ,°C) вычисляют по условию (2):The critical heating temperature of the unheated surface of the building envelope ( t cr , ° C) is calculated according to condition (2):
где t u , in - предельно-допустимая температура необогреваемой поверхности ограждающей конструкции до испытания, °C; t e - начальная температура тела ограждающей конструкции, °C.where t u , in is the maximum permissible temperature of the unheated surface of the building prior to testing, ° C; t e - initial body temperature of the enclosing structure, ° C.
Повышение предельно допустимой температуры необогреваемой поверхности ограждающей конструкции (t u , in , °C) принимают в среднем более чем на 140°C; или в любой точке необогреваемой поверхности принимают в среднем более чем на 180°C по сравнению с начальной температурой тела ограждающей конструкции до испытания(t е °C); или в любой точке необогреваемой поверхности принимают в среднем более чем на 220°C независимо от степени нагрева температуры ограждающей конструкции до испытания (t е °C).The increase in the maximum permissible temperature of the unheated surface of the building envelope ( t u , in , ° C ) is taken on average by more than 140 ° C ; or at any point on an unheated surface, an average of more than 180 ° C is taken in comparison with the initial body temperature of the building before testing ( t e ° C); or at any point on an unheated surface, an average of more than 220 ° C is taken, regardless of the degree of heating of the temperature of the building prior to testing ( t e ° C).
Показатель термодиффузии материала (D вт , мм 2 /мин) ограждающей конструкции при осредненной температуре 450°C определяют по аналитическому уравнению (3):The thermal diffusion index of the material ( D W , mm 2 / min ) of the building envelope at an average temperature of 450 ° C is determined by the analytical equation (3):
где λ0 и b эмпирические числа для расчета коэффициента теплопроводности нагретого материала, (Вт/(м⋅°C); С 0 и d - эмпирические числа для расчета удельной теплоемкости нагретого материала, кДж/(кг⋅°C); ρ с - плотность сухого материала, кг/м 3 ; ω - влажность материала массовая, %.where λ 0 and b are empirical numbers for calculating the thermal conductivity of a heated material, ( W / (m⋅ ° C ); С 0 and d are empirical numbers for calculating the specific heat of a heated material, kJ / (kg⋅ ° C ) ; ρ с - density of dry material, kg / m 3 ; ω - mass moisture of the material,%.
Для оценки огнестойкости используют фрагмент поверхности ограждающей конструкции с размерами 1000×1000×h; здесь h - толщина ограждающей конструкции, мм.To assess the fire resistance using a fragment of the surface of the building envelope with dimensions of 1000 × 1000 × h ; here h is the thickness of the building envelope, mm
Минимальную толщину (h m in , мм) ограждающей конструкции вычисляют (при δ g ≥δ z ) по условию (4):The minimum thickness ( h m in , mm ) of the building envelope is calculated (for δ g ≥ δ z ) according to condition (4):
при δ z >δ g , - по условию (5):for δ z > δ g , by condition (5):
где h - проектная толщина ограждающей конструкции, мм; δ g - допустимое отклонение от проектного размера (±5 мм); δ z - отклонение от непрямолинейности поверхности ограждающей конструкции, мм.where h is the design thickness of the building envelope, mm ; δ g - permissible deviation from the design size (± 5 mm); δ z - deviation from the indirectness of the surface of the building envelope, mm
Определяют контрольные точки на необогреваемой поверхности, число контрольных точек принимают от 3 до 5, которые располагают: одну - в центре поверхности фрагмента конструкции, а другие - по диагонали квадрата на расстоянии (200÷250) мм от его центра.Control points are determined on an unheated surface, the number of control points is taken from 3 to 5, which are located: one at the center of the surface of the fragment of the structure, and the other along the diagonal of the square at a distance of (200 ÷ 250) mm from its center.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем. Исключение огневых испытаний ограждающей конструкции существующего здания и замена их на неразрушающий способ оценки огнестойкости снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактический огнестойкости различно расположенных ограждающих конструкций любых размеров и из любых негорючих материалов, дает возможность проведения оценки конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов со стандартными испытаниями аналогичных конструкций и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения его ограждающих конструкций в процессе испытания. Следовательно, условия испытания ограждающей конструкций на огнестойкость значительно упрощены. Снижение экономических затрат на проведение испытания предусматривают за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца ограждающей конструкции. Применение математического описания процесса сопротивления ограждающих конструкций высокотемпературному воздействию и использование построенного аналитического выражения (1) повышает точность и экспрессивность оценки их огнестойкости по признакам потери теплоизолирующей способности. Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: показателя термодиффузии бетона, упрощает математическое описание процесса сопротивления ограждающей конструкции высокотемпературному воздействию по критерию теплоизолирующей способности. Оценка огнестойкости только по одному показателю начальной температуры тела ограждающей конструкции приводит к недооценке их фактического предела огнестойкости по критерию теплоизолирующей способности. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости ограждающей конструкции по потере теплоизолирующей способности предусматривают изменение начальной температуры тела конструкции в широких пределах (5÷30°C). Это позволяет более точно учесть реальный ресурс фактической огнестойкости ограждающей конструкции. The causal relationship between the totality of features and the technical result is as follows. The exclusion of fire tests of the building envelope of an existing building and replacing them with a non-destructive method of evaluating fire resistance reduces the complexity of evaluating their fire resistance, extends the technological capabilities for detecting the actual fire resistance of variously located building envelopes of any size and from any non-combustible materials, makes it possible to evaluate structures for fire resistance without disturbing the functional process the building being examined, as well as comparing the results with the standard tests of similar structures and the continued serviceability of the surveyed building without violating the walling during the test. Therefore, the conditions for testing the building envelope for fire resistance are greatly simplified. Reducing the economic costs of testing include reducing the cost of dismantling, transportation and fire tests of a sample of the building envelope. The use of a mathematical description of the process of resistance of building envelopes to high-temperature effects and the use of the constructed analytical expression (1) increases the accuracy and expressiveness of evaluating their fire resistance by signs of loss of heat-insulating ability. The use of integral structural parameters, such as: an indicator of thermal diffusion of concrete, simplifies the mathematical description of the process of resistance of a building envelope to high-temperature influence by the criterion of heat-insulating ability. Assessment of fire resistance by only one indicator of the initial body temperature of the enclosing structure leads to an underestimation of their actual fire resistance limit by the criterion of heat-insulating ability. As a result, in the proposed method, the assessment of the fire resistance of the building envelope by the loss of heat-insulating ability involves changing the initial temperature of the body of the structure over a wide range (5 ÷ 30 ° C). This allows you to more accurately take into account the actual resource of the actual fire resistance of the building envelope.
На фиг. 1 изображена схема к расчету критической температуры на необогреваемой поверхности ограждающей конструкции проектной толщиной h=60 мм из тяжелого бетона на известковом щебне ρ с =2250 кг/м 3 ; (ω=2%; D bm =19,5 мм 2 /мин) для оценки огнестойкости ограждающей конструкции по критерию теплоизолирующей способности (J), где: h min - минимальная толщина ограждающей конструкции, мм; t cr - критическая температура нагрева необогреваемой поверхности ограждающей конструкции, °C; t e - начальная температура тела плиты, °C; 1 - ограждающая конструкция; 2 - кривая распределения температуры по сечению плиты; t in , °C - температура на необогреваемой поверхности; t ex , °C - температура на обогреваемой поверхности; ν ст , °C - температура среды стандартного пожара во времени (τ ст , мин):In FIG. 1 shows a diagram for calculating the critical temperature on an unheated surface of a building envelope with a design thickness h = 60 mm from heavy concrete on calcareous crushed stone ρ c = 2250 kg / m 3 ; ( ω = 2%; D bm = 19.5 mm 2 / min ) for evaluating the fire resistance of the building envelope by the heat-insulating ability criterion ( J ), where: h min is the minimum thickness of the building envelope, mm ; t cr - critical heating temperature of the unheated surface of the building envelope, ° C; t e is the initial body temperature of the plate, ° C; 1 - enclosing structure; 2 - curve of the temperature distribution over the cross section of the plate; t in , ° C - temperature on an unheated surface; t ex , ° C - temperature on the heated surface; ν article , ° C - temperature of a standard fire medium in time ( τ article , min ):
На фиг. 2 изображена расчетная схема прогрева ограждающей конструкции, где: h min - минимальная толщина ограждающей конструкции, мм; ν ст - температура среды стандартного пожара (°C) во времени, τ ст , мин; t ех и t in - соответственно температура нагрева обогреваемой и необогреваемой поверхности ограждающей способности, °C; t cr - критическая температура нагрева необогреваемой поверхности ограждающей конструкции, °C; t e - начальная температура тела ограждающей конструкции, °C; 1 - ограждающая конструкция; 2 - кривая распределения температуры плиты.In FIG. 2 shows the design scheme for heating the building envelope, where: h min is the minimum thickness of the building envelope, mm ; ν st - temperature of a standard fire medium (° C) in time, τ st , min ; t ex and t in - respectively, the heating temperature of the heated and unheated surface of the enclosing ability, ° C; t cr - critical heating temperature of the unheated surface of the building envelope, ° C; t e - initial body temperature of the enclosing structure, ° C; 1 - enclosing structure; 2 - curve of the temperature distribution of the plate.
На фиг. 3 показано измерение непрямолинейности поверхности ограждающей конструкции: а) волнистость; б) выпуклость; 3 - поверхность ограждающей конструкции; 4 - контрольная рейка; δ z - наибольшее отклонение от прямолинейности конструкции, мм; h min - минимальная толщина ограждающей конструкции, мм.In FIG. 3 shows the measurement of the indirectness of the surface of the building envelope: a) waviness; b) bulge; 3 - surface of the building envelope; 4 - a control lath; δ z - the largest deviation from the straightness of the structure, mm ; h min - the minimum thickness of the building envelope, mm .
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата. При осуществлении способа оценки огнестойкости ограждающей конструкции здания сначала проводят технический осмотр ограждающей конструкции. Назначают комплекс единичных показателей качества ограждающей конструкции, влияющих на ее фактическую огнестойкость. Выявляют расчетные сечения ограждающей конструкции. Затем оценивают единичные показатели качества материала конструкции, выявляют начальную температуру тела ограждающей конструкции, предельно допустимую степень нагрева необогреваемой поверхности, критическую температуру нагрева ее и по ним оценивают предел огнестойкости испытуемой конструкции по потере теплоизолирующей способности.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result. When implementing the method for evaluating the fire resistance of the building envelope, a technical inspection of the building envelope is first carried out. Assign a set of individual quality indicators of the building envelope, affecting its actual fire resistance. Identify the design section of the building envelope. Then, single indicators of the quality of the material of the structure are evaluated, the initial body temperature of the enclosing structure, the maximum permissible degree of heating of the unheated surface, the critical temperature of its heating are evaluated, and the fire resistance of the tested structure is estimated from them by the loss of heat-insulating ability.
Под техническим осмотром понимают проверку состояния ограждающей конструкции, включающую выявление вида строительного материала, толщины расчетного сечения конструкции и определение дефектов поверхности ограждающей конструкции.Under the technical inspection understand the check of the condition of the building envelope, including the identification of the type of building material, the thickness of the design section of the structure and the determination of surface defects of the building envelope.
Схему обогрева поперечного сечения ограждающей конструкции в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания, устройства подвесных потолков и укладки смежных конструкций.The heating pattern of the cross section of the building envelope in a fire is determined depending on the actual location of the building parts, the installation of suspended ceilings and the laying of adjacent structures.
К основным единичным показателям качества ограждающей конструкции, обеспечивающим проектную огнестойкость, относят: геометрические размеры балочной конструкции - высоту расчетного сечения; влажность и плотность строительного материала в естественных условиях и показатель термодиффузии.The main single quality indicators of the building envelope, providing design fire resistance, include: the geometric dimensions of the beam structure - the height of the design section; moisture and density of the building material in natural conditions and an indicator of thermal diffusion.
Все отобранные для оценки огнестойкости ограждающие конструкции подвергают техническому осмотру, который состоит в проверке размеров конструкций и их сечений. После этого проводят тщательный осмотр поверхности конструкции для обнаружения трещин, раковин, отколов бетона и непрямолинейности поверхности.All enclosing structures selected for fire resistance assessment are subjected to technical inspection, which consists in checking the dimensions of structures and their sections. After that, a thorough inspection of the surface of the structure is carried out to detect cracks, sinks, concrete spalls and surface straightness.
Величину непрямолинейности (волнистости) поверхности ограждающей конструкции определяют измерением наибольшего зазора (δ z , мм) между ребром металлической контрольной рейки длиной 1÷1,5 м и проверяемой поверхностью ограждающей конструкции (см. фиг 3, а), или измерением расстояний δ 1 и δ 2 от концов контрольной рейки, расположенной на вершине выпуклости до проверяемой поверхности ограждающей конструкции, которые будут равными (см. фиг. 3, б).The magnitude of the non-linearity (waviness) of the surface of the building envelope is determined by measuring the largest gap ( δ z , mm ) between the edge of the metal control rail with a length of 1 ÷ 1.5 m and the surface of the building to be checked (see Fig. 3, a ), or by measuring the distances δ 1 and δ 2 from the ends of the control rail located at the top of the bulge to the test surface of the building envelope, which will be equal (see Fig. 3, b ).
Размеры ограждающей конструкции проверяют с точностью до 1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.The dimensions of the enclosing structure are checked with an accuracy of 1 mm ; crack width - with an accuracy of 0.05 mm .
Показатель термодиффузии строительного материала ограждающей конструкции принимают по таблице 1.The thermal diffusion index of the building material of the building envelope is taken according to table 1.
Пример. Даны характеристики железобетонной балочной ребристой плиты: размеры в плане 1,4×6,0 м.; толщина h=60 мм.; тяжелый бетон D bm =19,5 мм 2 /мин; начальная температура тела плиты: t e =20°C; предельно допустимая (нормативная) степень нагрева необогреваемой поверхности tu,in=140°C [4]. Требуется определить предел огнестойкости плиты. An example . Characteristics of reinforced concrete beam ribbed slabs are given: dimensions in plan 1.4 × 6.0 m ; thickness h = 60 mm .; heavy concrete D bm = 19.5 mm 2 / min ; initial body temperature of the plate: t e = 20 ° C; maximum permissible (normative) degree of heating of an unheated surface t u, in = 140 ° C [4]. It is required to determine the limit of fire resistance of the plate.
Решение: 1) Критическую температуру нагрева необогреваемой поверхности определяют по условию (2):Solution: 1) The critical temperature for heating an unheated surface is determined by condition (2):
t cr =t u , in +t e =140+20=160°C t cr = t u , in + t e = 140 + 20 = 160 ° C
2) Предел огнестойкости железобетонной ребристой плиты по потере теплоизолирующей способности (J) вычисляют по уравнению (1):2) The fire resistance of a reinforced concrete ribbed slab by the loss of heat-insulating ability ( J ) is calculated according to equation (1):
Предложенный способ применен при натурном осмотре железобетонных конструкций покрытия складского блока площадью 2160 м 2 промышленного здания в г. Самаре.The proposed method was applied during field inspection of reinforced concrete structures for covering a warehouse block with an area of 2160 m 2 of an industrial building in Samara.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (19)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110608A RU2657328C1 (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017110608A RU2657328C1 (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657328C1 true RU2657328C1 (en) | 2018-06-13 |
Family
ID=62619985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017110608A RU2657328C1 (en) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657328C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109557132A (en) * | 2019-01-15 | 2019-04-02 | 中国矿业大学 | A kind of anti-fire test device of steel structure node |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161793C2 (en) * | 1999-02-22 | 2001-01-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions |
| RU2281482C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members |
| 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 |
| CN104677940A (en) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 中国矿业大学 | Reinforced concrete shell fire resistance testing system |
-
2017
- 2017-03-29 RU RU2017110608A patent/RU2657328C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161793C2 (en) * | 1999-02-22 | 2001-01-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions |
| RU2281482C2 (en) * | 2004-09-06 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members |
| 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 |
| CN104677940A (en) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 中国矿业大学 | Reinforced concrete shell fire resistance testing system |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции, с.2-6. * |
| СТО 36554501-006-2006. Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций, глава 3-4ГОСТ Р 53309-2009. ЗДАНИЯ И ФРАГМЕНТЫ ЗДАНИЙ. МЕТОД НАТУРНЫХ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, с. 6-12. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109557132A (en) * | 2019-01-15 | 2019-04-02 | 中国矿业大学 | A kind of anti-fire test device of steel structure node |
| CN109557132B (en) * | 2019-01-15 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | Fire resistance test device of steel structure node |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2615048C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building | |
| Kovalov et al. | Fire resistance evaluation of reinforced concrete floors with fire-retardant coating by calculation and experimental method | |
| Gunalan et al. | Experimental investigation of post-fire mechanical properties of cold-formed steels | |
| 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 | |
| RU2350933C1 (en) | Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building | |
| Kovalov et al. | Methodology for assessment of the fire-resistant quality of reinforced-concrete floors protected by fire-retardant coatings | |
| RU2698572C1 (en) | Method for assessing fire resistance of a wooden bent element | |
| RU2281482C2 (en) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members | |
| Kovalov et al. | Parameters for simulation of the thermal state and fire-resistant quality of hollow-core floors used in the mining industry | |
| RU2657328C1 (en) | Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability | |
| RU2320982C1 (en) | Method to determine steel building beam fire resistance | |
| Kadhum | Fire resistance of reinforced concrete rigid beams | |
| Frappa et al. | Experimental tests for the assessment of residual strength of rc structures after fire–Case study | |
| RU2322663C1 (en) | Method to determine fire-resistance of building metal beam | |
| RU2674418C1 (en) | Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings | |
| RU2161793C2 (en) | Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions | |
| Xia et al. | Prediction of corrosion-induced crack width of corroded reinforced concrete structures | |
| RU2529651C1 (en) | Method to detect mass speed of wood burning in building floor | |
| RU2634569C1 (en) | Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall | |
| RU2357245C2 (en) | Method of determining flame resistance of building brick piers | |
| RU2695344C1 (en) | Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building | |
| RU2674570C1 (en) | Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour | |
| RU2671910C1 (en) | Method of estimation of fire resistance of multi-hollow prestressed reinforced concrete slab |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200330 |