Расчет огнестойкости строительных и железобетонных конструкций

p align="left">так, как , то , следовательно, обогреваемые поверхности не оказывают влияния на температуру в рассматриваемой точке.

Коэффициент условий работы арматуры при данной температуре .

Толщина прогретого до критической температуры слоя

- у первой и второй обогреваемых поверхностей:

- у третьей обогреваемой поверхности:

Расчетные ширина и длинна сечения колонны при пожаре составят:

Расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения предела огнестойкости:

Площадь бетонного сечения колонны:

Несущая способность колонны при пожаре:

30 минута пожара (ф=0.5 ч)

Для определения температуры в арматуре определяется фиктивная толщина защитного слоя арматуры и толщина прогретого слоя:

При трехстороннем обогреве конструкции температура бетона и арматуры равна:

так, как , то , следовательно, обогреваемые поверхности не оказывают влияния на температуру в рассматриваемой точке.

Коэффициент условий работы арматуры при данной температуре .

Толщина прогретого до критической температуры слоя:

- у первой и второй обогреваемых поверхностей:



- у третьей обогреваемой поверхности:

Расчетные ширина и длинна сечения колонны при пожаре составят:

Расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения предела огнестойкости:

Площадь бетонного сечения колонны:

Несущая способность колонны при пожаре:

60

минута пожара (ф=1 ч)

Для определения температуры в арматуре определяется фиктивная толщина защитного слоя арматуры и толщина прогретого слоя:

При трехстороннем обогреве конструкции температура бетона и арматуры равна:

так, как , то , следовательно, обогреваемые поверхности не оказывают влияния на температуру в рассматриваемой точке.

Коэффициент условий работы арматуры при данной температуре .

Толщина прогретого до критической температуры слоя:

- у первой и второй обогреваемых поверхностей:

- у третьей обогреваемой поверхности:

Расчетные ширина и длинна сечения колонны при пожаре составят:

Расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения предела огнестойкости:

Площадь бетонного сечения колонны:

Несущая способность колонны при пожаре:

Несущая способность колонны исчерпана на 48 минуте, следовательно предел огнестойкости данной строительной конструкции составит R45.

2.2 Противовзрывная защита

Определить категорию производственного помещения по взрывопожарной и пожарной опасности. Определить необходимость устройства легкосбрасываемых конструкций (ЛСК) и их параметры.

Параметры помещения:

Объем оборудования, м3 - 48

Объем аппарата, м3 - 0,77

Степень заполнения - 0,96

Кратность вентиляции, 1/ч - 8

Скорость воздуха, м/с - 0,4

Расстояние до задвижек, м - 14

Диаметр трубопровода, мм - 94

Расход трубопровода, л/с - 9

Давление в трубопроводе, МПа - 0,5

Привод задвижек - авт.

Ограничение растекания% от площади пола - 30

Толщина оконного стекла, мм - 5

Соотношение сторон листа стекла - 1:2

Максимальная площадь остекления, м2 - 29

Объем помещения, м3 - 3127

вещество	Стех. концентрация взрыв. смеси С, г/м3	Макс. Степень расшир. продуктов горения Э	Нормальная скорость горения взрывоопасной смеси Г, м/с	Константы уравнения Антуана
				А	В	С
метан	91,5	7,5	0,338	5,68923	380,224	264,804

Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Метан, СН4

Физико-химические свойства: Бесцветный газ. Мол. масса 16,04; плотн. 0,7168 кг/м3 при 0°С; т. кип. 161,58°С; lg p = 5,68923 - 380,224/(264,804 + t) при т-ре от -182 до -162°С; коэф. диф. газа в воздухе 0,196 см2/с; тепл. образов. -74,8 кДж/моль; тепл. cгop. -802 кДж/моль.

Пожароопасные свойства: Горючий газ. Т. самовоспл. 535°С; конц. пределы распр. пл.: в воздухе 5,28-14,1% об., в кислороде 5,1-61% об., в гемиоксиде азота 4,3-22,9% об., в оксиде азота 8,6-21,7% об., в хлоре 5,6-70% об.; макс. давл. взрыва 706 кПа; макс. скорость нарастания давл. 18 МПа/с; норм. скорость распр. пл. 0,338 м/с; миним. энергия зажигания 0,28 мДж в воздухе и 0,0027 мДж в кислороде; миним. флегм. конц. разбавителя, % об.: №37, Н2О 29, СО2 24, Аr 51, Н2 39, CCl4 13; МВСК 11% об.

В соответствии с НПБ 5-2005 при расчете значений критериев взрывопожарной опасности в качестве расчетного следует выбирать наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий взрыва.

Избыточное давление взрыва для метана определяется по формуле:

где - максимальное давление взрыва стехиометрической газо- или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, для метана = 706 кПа;

- начальное давление, кПа (допускается принимать равным 101 кПа);

- масса метана, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который для горючих газов равен 0,5;

- свободный объем помещения, куб. м, вычисляемый по формуле: (м3).

- плотность газа или пара при расчетной температуре. Т.к. t не указана принимаем её равной 61 град. C:

 - стехиометрическая концентрация метана, определяемая по формуле:

Масса метана, вышедшего в результате расчетной аварии в помещение, определяется по формуле:

где - объем газа, вышедшего из аппарата: м3;

- объем газа, вышедшего из трубопроводов, м3, определяемый по формуле:

где , - объем газа, вышедшего из трубопроводов до и после отключения, м3;

- расход газа, м3/с;

- время отключения, с;

- давление в трубопроводе, кПа;

- радиус трубопровода, м;

- длина трубопровода от аварийного аппарата до задвижек, м.

Т.к. следовательно, помещение относится к категории А по взрывопожарной и пожарной опасности.

Определение площади легкосбрасываемых конструкций

Нижний концентрационный предел распространения пламени:

Расчетная нормальная скорость распространения пламени по условию равна 0,338 м/с.

Коэффициент, определяющий степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью и ее участие во взрыве определяется по формуле:

Степень заполнения объема помещения взрывоопасной смесью определяется по формуле:

Расчетный объем пламени определяется по формуле:

Объем пламени меньше чем объем помещения.

Степень загроможденности помещения строительными конструкциями и оборудованием определяется по формуле:

Показатель интенсификации взрывного горения определяется по таблице в зависимости от величины объема, занимаемого оборудованием и строительными конструкциями в объеме помещения, и объема:

для малогабаритного оборудования и строительных конструкций при И=1,54:

- для VГ=3127 м2 при И=3:

- для VГ=3127 м2 при И=6:

- для VГ=3127 м2 при И=3.205:

для крупногабаритного оборудования .

Промежуточное значение показателя интенсификации взрывного горения определяется по формуле:

Окончательное значение показателя интенсификации определяется как:

Расчетная скорость распространения пламени определяется по формуле:



Поскольку расчетная скорость распространения пламени меньше 65 м/с, то возможно эффективное использование ЛСК для снижения избыточного давления во взрывоопасном помещении. По таблице 3.4 (2006) находим величину избыточного давления:

Расчетную степень сжатия продуктов горения при взрыве принимаем равной .

Коэффициент , учитывающий степень заполнения объема помещения взрывоопасной паровоздушной смесью определяется по формулам:

Так как , тогда .

Принимаем ширину помещения 16 м, длинной 52 м.

Величина коэффициента КФ определяется по формуле:

, для дальнейших расчетов принимаем КФ=0.72.

Расчетная плотность газа во взрывоопасном помещении перед воспламенением определяется по формуле:

В качестве ЛСК для снижения избыточного давления в помещении используется оконный переплет. Размеры стекол принимаем:

По таблицам линейной интерполяцией определяем коэффициенты и :

Величина приведенного давления вскрытия двойного оконного остекления определяется по формуле:

Коэффициент вскрытия остекления при взрыве определяется по таблице линейной интерполяцией:

Минимальная площадь ЛСК в наружном ограждении определяется по формуле:

Площадь ЛСК в наружном ограждении взрывоопасного помещения при использовании двойного остекления определяется по формуле:

Вывод: площадь остекления недостаточна.

3. Экспертиза проектных материалов

Провести проверку заложенных проектных решений на соответствие противопожарным нормам и правилам. Использовать при проверке метод сопоставления. Сущность этого метода заключается в сопоставлении запроектированных решений противопожарным требованиям норм и правил. Проверку необходимо провести в следующей последовательности:

- определение заложенных в проекте решений по обеспечению его противопожарной защиты;

- определение требований, изложенных в нормативных документах;

- сравнительный анализ с промежуточными выводами.

Вид конструкции	Параметры конструкции
	материал	толщина, мм	расстояние до оси арматуры, мм	вид арматуры	ширина, мм	обогрев
Колонна	бетон	-	20	А I	200	3 ст.
Стена: несущая самонесущая	кирпич кирпич	510 280	- -	- -	- -	- -
Перегородка	неметалл.	2	-	-	-	-
Лестничный марш	бетон	100	20	А III	-	-
Лестничная площадка	бетон	100	35	А I	-	-
Плита перекрытия	бетон	160	40	А III	-	-
Балка перекрытия	бетон	-	15	А V	500	-
Плита покрытия	бетон	80	15	А III	-	-
Балка покрытия	бетон	-	25	А IV	200	-

По СНиП 2.01.02-85* «Общественные здания и сооружения» определяем степень огнестойкости здания. Степень огнестойкости здания II.

Таблица проверки строительных конструкций

№ п/п	Наименование конструкции	По проекту	Обосно-вание	В здании какой СО доп. применять	По нормам	Обосно-вание	Вывод
		Пф	Кф		СНиП 2.01.02 - 89	СНБ 2.02.01 - 98	Птр	Кф
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Колонна из бетона	1 R60	0 K0	П1 т.А1 СНиП 2.01.02 - 85	I	IV	2 R120	0 K0	СНиП 2.01.02 - 85* СНБ 2.02.01 - 98	-
2	Стена несущая	5.5 R330	0 K0	П1 т.А1 СНиП 2.01.02 - 85	I	I	2 R120	0 K0		+
3	Лестничный марш	0.5 R30	0 K0	П1 т. 4.8 СНиП 2.01.02 - 85	I	VI	1 R60	0 K0		-
4	Лестничная площадка	1 R60	0 K0	П1 т. 4.8 СНиП 2.01.02 - 85	I	I	1 R60	0 K0		+
5	Плита перекрытия	3 REI180	0 K0	П1 т. 4.8 СНиП 2.01.02 - 85	I	I	0.75 REI45	0 K0		+
6	Балка перекрытия	0.5 R30	0 K0	П1 т. 4.8 СНиП 2.01.02 - 85	I	II	0.75 REI45	0 K0		-
7	Плита покрытия	1 RE60	0 K0	П1 т. 4.8 СНиП 2.01.02 - 85	II	I	0.25 RE15	0 K0		+
8	Балка покрытия	1 R60	0 K0	П1 т. 4.8 СНиП 2.01.02 - 85	I	I	0.25 R15	0 K0		+

Из всех запроектированных конструкций не соответствует требованиям пожарной безопасности: бетонная колонна, лестничный марш, бетонная балка перекрытия.

Предлагается:

- в бетонной колонне увеличить ширину сечения до 300 мм;

- в лестничном марше увеличить расстояние до оси арматуры до 25 мм;

- в бетонной балке перекрытия необходимо увеличить расстояние до оси арматуры до 25 мм.

Литература

1. СНБ 2.02.01-98* «Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов».

2. ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования».

3. ГОСТ 30403-96 «Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности».

4. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций. НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1986. - 40 с.

5. МДС 21-2.2000. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций. НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 2000. - 92 с.

Страницы: 1, 2