41 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Огнестойкость многопустотных плит перекрытия

Огнезащита плит перекрытий

Один из важных показателей безопасности конструкций – огнестойкость, то есть способность какое-то время противостоять действию огня и высокой температуры. Особенно важен этот показатель для несущих конструкций, обеспечивающих общую геометрическую устойчивость всего здания.

Огнестойкость конструкции

Огнестойкость конструкций характеризует предел огнестойкости – время, в течение которого наступает один или несколько признаков предельного состояния конструкции:

  • Потеря несущей способности (R);
  • Потеря целостности (E);
  • Потеря теплоизолирующей способности (I).

Этот показатель нормирует СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Предел огнестойкости для конструкции, участвующей в обеспечении пространственной целостности здания, назначается в зависимости от степени огнестойкости здания.

Но для определения, к какой степени огнестойкости отнести здание, надо знать другие показатели – класс конструктивной пожарной опасности здания, максимально допустимую высоту и площадь пожарного отсека. При проектировании промышленных зданий учитывается также категория здания по производственному процессу.

Степень огнестойкости здания назначают в зависимости от многих факторов:

Степень огнестойкостиКласс конструктивной пожарной опасности зданияМаксимальная допустимая высота, в мПлощадь пожарного отсека, в м2
IC0752500
С0502500
С1282200
IIС0281800
С0281800
С1151800
IIIС05100
С15800
С221200
IVНе рассматривается5500
VНе рассматривается3500
5800

Далее, в соответствии с классом конструктивной пожарной опасности, можно определить тип противопожарной преграды:


Максимальное значение предела огнестойкости для междуэтажных перекрытий, в случае, если перекрытие служит ограничителем пожарного отсека, — REI 150. Это означает, что разрушение конструкции, потеря несущей способности или теплоизолирующей способности конструкции может наступить не ранее, чем через 150 минут или 2,5 часа.

Плиты перекрытий в большинстве случаев выполняются из негорючих материалов – бетона и металла. Также возможно изготовление монолитной конструкции. При действии огня влага, содержащаяся в бетоне, переходит в пар, что может вызвать хрупкое разрушение плит. В железобетонной плите потеря целостности может наступить из-за деформации под действием нагрева несущей арматуры изделия. Предел огнестойкости плит заводского изготовления указывают в паспорте продукции. Как правило, предел огнестойкости у разных марок и составов бетона варьируется от 1 до 2 часов, но в некоторых случаях этого не достаточно для обеспечения требуемого нормами предела огнестойкости.

Если предел огнестойкости плиты перекрытия меньше требуемого, выполняют огнезащитное покрытие.

Огнезащита плит перекрытия плитами из каменной ваты

Корпорация ROCKWOOL предлагает повышение предела огнестойкости железобетонных покрытий с помощью системы FT BARRIER. Подобные системы можно найти и у других производителей.

В этой системе плиты из каменной ваты крепят к железобетонной плите стальными анкерами, затем на плиты наносят декоративное покрытие. Плиты из каменной ваты в данном случае играют роль теплоизолятора, предотвращая потерю теплоизолирующей способности всей конструкцией перекрытия, и дополнительного звукоизоляционного барьера на период эксплуатации.

Инструменты, материалы и крепежные элементы

Для выполнения огнезащитной облицовки по системе FT BARRIER потребуются:

  • Плиты из волокон базальтовой ваты – негорючего материала минерального происхождения, безопасного и эффективного;
  • Стальные крепежные элементы – анкеры и держатели тарельчатого типа из углеродистой стали с антикоррозийным покрытием;
  • Декоративное покрытие FT DEKOR;
  • Измерительная лента или рулетка;
  • Ножовка или строительный нож;
  • Перфоратор;
  • Молоток;
  • Оборудование компании Sagola МАРКИ DEFYNIK или аналогичное для нанесения декоративного покрытия.

Порядок выполнения работ

Перед началом работ необходимо подготовить поверхность плит перекрытия – очистить от загрязнений биологического происхождения, зачистить неровности, мешающие плотному прилеганию облицовочных плит. Также должны быть заделаны межплитные швы. Производят раскрой плит с помощью ножовки или строительного ножа. Готовится крепеж из расчета 5 шт. на 1 плиту или 8,33 шт. на 1м 2 поверхности.

Монтаж производят два работника. Температура воздуха при нанесении декоративного покрытия должна быть выше 5°С.

Порядок монтажа:

  1. Минераловатную плиту прикладывают к плите перекрытия;
  2. Перфоратором высверливают отверстия глубиной не менее 50 мм для крепежа;
  3. В отверстие вставляют анкер с одетой шайбой;
  4. С помощью молотка вбивают анкер до плотного фиксирования шайбой плиты FT BARRIER к плите перекрытия;
  5. Перед нанесением красочного слоя FT DEKOR краску разбавляют до 6% воды, тщательно перемешивая, краску наносят краскопультом в 2 слоя, общая толщина покрытия – 2-3 мм.

Методы огнезащиты строительных конструкций

Облицовка плит перекрытий плитами из каменной ваты – не единственный способ огнезащиты. Для увеличения предела огнестойкости конструкций существует множество составов и облицовочных материалов:

  • Вспучивающиеся покрытия (например, ФЕНИКС СТВ, НЕОСПРЕЙ);
  • Огнезащитные штукатурки на основе вермикулита, керамзита;
  • Плиты из вермикулита ЭКОПЛАСТ;
  • Лакокрасочные материалы – краски, пропитки, лаки (УНИТЕРМ).

Все эти способы огнезащиты могут быть применены для увеличения предела огнестойкости железобетонных плит перекрытий.

Вспучивающиеся покрытия имеют толщину в несколько миллиметров, безвредны, могут наноситься в условиях действующего оборудования. Эти покрытия могут быть на водной основе или основе растворителя – сольвенита, легко ложатся по грунтовке ГФ-о21 на конструкции самых сложных форм. Покрытия экономичны благодаря простоте нанесения и длительному сроку службы.

Огнезащитные штукатурки широко использовались до внедрения вспучивающихся покрытий. Их отличает более сложная система нанесения: конструкцию требуется предварительно обернуть стеклотканью, штукатурка выполняется по металлической сетке. Несмотря на малый вес наполнителей (вермикулит, керамзит), общий вес огнезащиты значительно увеличивает нагрузку на конструкции.

Читать еще:  Весна уж тает снег

Огнезащитные плиты из вермикулита играют роль дополнительной тепло и звукоизоляции перекрытия. Монтаж плит выполняется по аналогии с огнезащитной системой FT BARRIER, увеличивает предел огнестойкости перекрытия до показателя R 240. Также могут использоваться для устройства огнезащитных подвесных потолков.

Различные лакокрасочные составы на водной основе или на растворителях выпускают отечественные и иностранные производители. Особенно часто составы используются для защиты металлоконструкций или древесины.

При строительстве одноквартирных жилых домов, при назначении степени огнестойкости здания V предел огнестойкости междуэтажных перекрытий не нормируется, то есть защита плит перекрытия от возгорания и увеличение предела огнестойкости плиты перекрытия не понадобится.

От огнестойкости строительных конструкций зависит безопасная эксплуатация зданий, увеличение предела огнестойкости строительных конструкций увеличивает время безопасной эвакуации в случае пожара из зданий различного назначения. Особенно важен предел огнестойкости конструкций для промышленных зданий с вредными и опасными производствами и общественных зданий с массовым пребыванием людей.

Увеличить предел огнестойкости конструкций, в частности, плит перекрытий, до требуемых действующими нормами значений, помогут современные огнезащитные материалы и системы огнезащиты.

Полезное видео

В этом ролике от производителя подробно рассказывается о назначении плит FT BARRIER ROCKWOOL и показывается процесс монтажа:

Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций

Расчет предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Исходные данные для расчета предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.1.1.1

Таблица 1.1.1.1 — Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия

Нормативные нагрузки на плиту

длина рабочего пролета l, м

класс по прочности

толщина защитного слоя бетона д, мм

количество стержней, шт., диаметр, мм

временные p, кН/м 2

Вид бетона — легкий бетон плотностью с = 1600 кг/м 3 с крупным заполнителем из керамзита; плиты многопустотные, с круглыми пустотами, количество пустот — 6 шт, опирание плит — по двум сторонам.

Рис. 1.1.1.1 — а) поперечное сечение плиты; б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

1) Определяем максимальный изгибающий момент M в плите:

— где — постоянные нагрузки на плиту, H/м 2 ;

— — временные нагрузки на плиту, H/м 2 ;

  • — — ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.
  • 2) Определяем рабочую высоту сечения плиты h:

— где — высота сечения плиты, м;

  • — — толщина защитного слоя бетона, м;
  • d — диаметр рабочей растянутой арматуры, м.
  • 3) Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры As определяется в зависимости от диаметра арматуры:

— где — порядковый номер арматурного стержня;

— — площадь поперечного сечения j-го арматурного стержня.

4) Согласно методическому указанию для курсовой работы расчетные сопротивления растяжению арматуры Rsu и сжатию бетона Rbu определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений Rsn (П 3.9 приложение 3) и Rbn (П 3.8 приложение 3) на коэффициенты надежности (для арматуры) и (для бетона). Для арматуры класса A-VI нормативное сопротивление составляет 980 МПа, для бетона, имеющего класс прочности B15, нормативное сопротивление составляет 11 МПа.

5) Определяем коэффициент условий работы при пожаре растянутой арматуры железобетонной плиты:

6) По таблице 1.1.1.2 (табл. П 3.3 приложение 3 МУ для КР) в зависимости от коэффициента работы при пожаре определяем критическую температуру прогрева, при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты.

Заданная арматура A-VI, но так как в таблице нет значений для этого класса, принимаем значения для арматуры класса Aт-VI.

Так как , то для определения критической температуры применяется метод линейной интерполяции:

7) Определяем средний диаметр растянутой арматуры ds:

где j — порядковый номер арматурного стержня, м;

Таблица 1.1.1.2 — Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м 2 j-го арматурного стержня.

8) Решаем теплотехническую задачу для определения предела огнестойкости сплошной железобетонной плиты:

где — приведенный коэффициент температуропроводности бетона, м 2 , определяется по табл. П 3.4 приложения 3 МУ для КР в зависимости от плотности бетона и вида заполнителя:

; огнестойкость пожарная опасность здание

и — поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. П 3.5 приложения 3 МУ для КР.

Для бетона плотностью 1600 кг/м 3 :

— средняя толщина защитного слоя бетона:

9) Определяем предел огнестойкости по признаку «R» (потеря несущей способности) многопустотных плит путем умножения предела огнестойкости сплошных плит на понижающий коэффициент 0,9:

Предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты по потере несущей способности составляет R 240.

10) Определим предел огнестойкости по признаку «I» (потеря теплоизолирующей способности) через приведенную толщину многопустотной плиты.

Приведенная толщина плиты определяется по формуле:

где — площадь сечения плиты, м 2 ;

— площадь пустот в плите, м 2 , определяется по формуле:

где — диаметр пустот, м;

По таблице 1.1.1.3 (табл. П 3.6 приложения 3 МУ для КР определяется предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности при условии отсутствия теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты.

Таблица 1.1.1.3 — Толщины сплошного бетонного сечения, необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности «I»

Читать еще:  Технология кладки дымохода из кирпича

Приведенная толщина м, плотность бетона 1600 кг/м 3, следовательно предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности составляет I 180.

Предел огнестойкости по потере несущей способности 240 мин, а по теплоизолирующей 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 180.

Огнестойкость многопустотных плит перекрытия

Как было сказано выше, предел огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций может наступить из-за прогрева до критической температуры рабочей арматуры находящейся в растянутой зоне.

В связи с этим, расчет огнестойкости многопустотной плиты перекрытия будем определять по времени прогрева до критической температуры растянутой рабочей арматуры.

Сечение плиты представлено на рис.3.8.

b

Рис.3.8. Расчетное сечение многопустотной плиты перекрытия

Для расчета плиты ее сечение приводится к тавровому (рис.3.9).

xtem≤h´f

Рис.3.9. Тавровое сечение многопустотной плиты для расчета ее на огнестойкость

расчета предела огнестойкости плоских изгибаемых многопустотных железобетонных элементов

Вычисляется изгибающий момент Mn ().

Вычисляется высота сжатой зоны xtem по формуле:

, где вместо b используется ;

Если , то ее необходимо пересчитать по формуле:

Вычисляется функция ошибок Гаусса по формуле:

По 3.2.7 [2] находится аргумент функции Гаусса.

Вычисляется предел огнестойкости Пф по формуле:

Дано. Многопустотная плита перекрытия, свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: b=1200 мм, длина рабочего пролета l = 6 м, высота сечения h = 220 мм, толщина защитного слоя аl = 20 мм, растянутая арматура класса А-III, 4 стержня Ø14 мм; тяжелый бетон класса В20 на известняковом щебне, весовая влажность бетона w = 2%, средняя плотность бетона в сухом состоянии ρ = 2300 кг/м 3 , диаметр пустот d = 160 мм; нормативная нагрузка qn = 5,5 кН/м.

Определить фактический предел огнестойкости плиты.

Для бетона класса В20 Rbn = 15 МПа (п. 3.2.1.[2])

Для класса арматуры А-III Rsn = 390 МПа (п. 3.1.2.[2])

По п.3.1.5. [2], в зависимости от класса арматуры и определяется критическая температура:

По п.3.2.7. [2] определяется аргумент функции ошибок Гаусса:

Теплофизические характеристики бетона:

λtem = 1.14 – 0,00055450 = 0,89 Вт/(м·˚С)

сtem = 710 + 0,84450 = 1090 Дж/(кг·˚С)

k = 37,2 п.3.2.8. [2]

Определяется фактический предел огнестойкости:

С учетом пустотности плиты ее фактический предел огнестойкости необходимо умножить на коэффициент 0,9 (п.2.27. [6]).

Литература

Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». Учебное пособие по изучению дисциплины.– Иркутск.: ВСИ МВД России, 2002. – 191 с.

Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. Строительные конструкции. Справочное пособие по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2001. – 73 с.

Мосалков И.Л. и др. Огнестойкость строительных конструкций: М.: ЗАО «Спецтехника», 2001. — 496 с., илл

Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. – М .: Стройиздат, 1988.- 143с., ил.

Шелегов В.Г., Чернов Ю.Л. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». Пособие по выполнению курсового проекта. – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2002. – 36 с.

Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80), ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1985. – 56 с.

ГОСТ 27772-88: Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия/ Госстрой СССР. – М., 1989

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 36 с.

ГОСТ 30247.0 – 94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования.

СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995. – 80 с.

1ЭЛЛИНГ – сооружение на берегу со специально устроенным наклонным фундаментом (стапелем), где закладывается и строится корпус судна.

2 ПУТЕПРОВОД – мост через сухопутные пути (или над сухопутным путём) на месте их пересечения. Обеспечивается движение по ним в разных уровнях.

3ЭСТАКАДА – сооружение в виде моста для проведения одного пути над другим в месте их пересечения, для причала судов, а также вообще для создания дороги на некоторой высоте.

4 РЕЗЕРВУАР – вместилище для жидкостей и газов.

5 ГАЗГОЛЬДЕР – сооружение для приемки, хранения и отпуска газа в газопроводную сеть.

6доменная печь — шахтная печь для выплавки чугуна из железной руды.

7Критическая температура– температура, при которой нормативное сопротивление металлаRunуменьшается до величины нормативного напряженияnот внешней нагрузки на конструкцию, т.е. при которой наступает потеря несущей способности.

8Нагель -деревянный или металлический стержень, применяемый для скрепления частей деревянных конструкций.

Расчет предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Расчет предела огнестойкости выполняется для железобетонной многопустотной плиты перекрытия, свободно опирающейся по двум сторонам. При расчетах принимается одностороннее воздействие «стандартного» пожара на нижнюю поверхность плиты при условии отсутствия теплообмена с необогреваемой стороны.

Расчёт выполняется по признакам потери несущей способности «R» и теплоизолирующей способности «I», исходные данные указаны в таблице 2.1.2.1

Данные для расчета пределов огнестойкости железобетонных конструкций

Геометрические характеристикиХарактеристики бетонаХарактеристики рабочей арматурыНормативные нагрузки на плиту
ширина b, мтолщина h,мдлина рабочего пролета l, мдиаметр пустот dп, мкласс по прочноститолщина защитного слоя бетона δ, ммкласс арматурыколичество стержней, шт., диаметр, ммпостоянные q, кН/м 2временные p, кН/м 2
0,990,227,180,159В15А-IIIв2 18; 4 206,52,8
Читать еще:  Навесной газовый котел веллер паспорт

Вид бетона: легкий, плотностью ρ = 1600 кг/ с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт.

1) Приводится расчетная схема определения предела огнестойкости, где обозначается схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции и кривая изменения температуры в толще плиты.

Рис. 2.1. Схема к расчету предела огнестойкости железобетонной, многопустотной плиты перекрытия:

А) поперечное сечение плиты

Б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

2) Определяем максимальный изгибающий момент в плите , по формуле:

где p – временные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

q – постоянные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

b и l – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.

Подставляя исходные данные получим:

М = Н м.

3) Определяем рабочую высоту сечения плиты на сжатие по формуле:

где h – высота сечения плиты, м;

δ – толщина защитного слоя бетона, м;

d – диаметр рабочей растянутой арматуры, м.

h = = 0,196 м.

4) Определяется площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры по формуле:

где – порядковый номер арматурного стержня;

– площадь поперечного сечения j-гo арматурного стержня.

АS = .

5) Определяем расчетные сопротивления растяжению (Rsu) и сжатию (Rbu) бетона делением соответствующих нормативных сопротивлений (таблицы 2.1.2.2; 2.1.2.3) на соответствующие коэффициенты надежности:

— для арматуры γs = 0,9:

— для бетона γb = 0,83.

Класс арматурыНормативные сопротивления растяжению Rsu, МПа
А-IIIв

Нормативные сопротивления на растяжение Rsu для основных видов стержневой арматуры

Нормативные сопротивления бетона Rbu на осевое сжатие

в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие

Вид бетонаНормативные сопротивления бетона на осевое сжатие Rbu, МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
В15
Легкий11,0

Rsu= ;

Rbu = ;

6) Определяем коэффициент условий работы при пожаре γst растянутой арматуры по формуле:

где М – максимальный изгибающий момент в плите, Н·м;

h – рабочая высота сечения плиты, м;

Аs – площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры, м 2 ;

и – расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, Па;

b – ширина сечения плиты, м.

γst =

7) Определяем критическую температура прогрева , при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого используем справочные данные, приведённые в табл. 2.1.1.4 Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции.

Значения коэффициента условий работы при пожаре γst стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

Температура прогрева, °СКоэффициент условий работы при пожаре растянутой арматуры
0,20
0,304
0,35

Критическая температура арматуры класса А-IIIв при = 0,304 находится в пределах от 600 до 650 °С, находим её методом линейной интерполяции:

ts cr =

Вывод:Критическая температура рабочей арматуры, при которой возникнет предел огнестойкости железобетонной плиты по потере несущей способности, составляет 615 ̊C.

8) Определяем средний диаметр рабочей арматуры по формуле:

где j – порядковый номер арматурного стержня;

и – соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м 2 j-гo арматурного стержня.

9) определяем время прогрева бетона до достижения критической температуры в растянутой арматуре по формуле:

где – приведенный коэффициент температуропроводности прогревае-мого бетона плиты, м 2 /ч, определяемый в зависимости от вида бетона и вида крупного заполнителя по справочным данным, приведённым в табл. 2.1.2.5

Толщина сплошного бетонного сечения,

необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости

по потере теплоизолирующей способности «I» при одностороннем нагреве

и отсутствии теплоотвода с необогреваемой поверхности

Вид бетона (арматуры)Средняя плотность, кг/м 3Эксплуатацион-ная массовая влажность, w, %Приведенный коэффициент температуропроводности, , м 2 /ч
Легкий бетон с крупным заполнителем из керамзита5,00,000734

и – поправочные коэффициенты, определяемые в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведённым в табл.2.1.2.6.

Плотность бетона, ρ кг/м 3
0,580,65

– средняя толщина защитного слоя бетона, м;

– средний диаметр растянутой арматуры, м.

10) определяем предел огнестойкости по несущей способности для многопустотной плиты с понижающим коэффициентом 0,9 по формуле:

н.

Вывод

Предел огнестойкости многопустотной плиты перекрытия по несущей способности составляет R 131.

11) Определяем пердел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности через приведенную толщину многопустотной плиты.

11.1) Определим приведенную толщину плиты по формуле:

где A – площадь сечения плиты, м 2 ;

– площадь пустот в плите, м 2 , определяется по формуле:

где – диаметр пустот, м;

n – количество пустот.

11.2) По табл. 2.1.2.7 определяем предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности при условии отсутствия теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты. Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции:

Приведённая толщина плиты , мм.предел огнестойкости, мин.
Х

Согласно табл. 2.1.1.7 предел огнестойкости плиты составил 133 мин.

Вывод предел огнестойкости многопустотной плиты по потере теплоизолирующей способности составляет I 133.

12) За предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты принимается меньшее из двух значений пределов огнестойкости, рассчитанных для предельных состояний «R» и «I».

Ответ: предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты составляет REI 131.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; Нарушение авторского права страницы

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector