Определение пожарно-технических характеристик здания

 

 

МЧС РОССИИ

ФГБОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ

ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МЧС РОССИИ

 

 

КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре»

тема: «Определение пожарно-технических характеристик здания»

Вариант

 

 

 

 

 

Выполнил:

курсант   уч. группы

рядовой внутренней службы                                   

 

 

 

Руководитель курсовой работы

Старший преподаватель

полковник внутренней службы                                

 

 

 

Защищен _________________                    Оценка ______________________

 

 

 

 

                                                         Воронеж 2014

 

 

 

Введение

Ещё с  древнейших времен человечество сталкивалось с различными природными опасностями, в том числе и с пожарами. В современном мире их появление обусловлено умыслом людей или неумелым обращением с огнем. Постепенно появилась необходимость изучения методов борьбы с огнем, предотвращения возникновения причин пожаров в зданиях, а для этого нам необходимо знать их пожарно-технические характеристики. Кроме того, согласно статье 78 федерального закона № 123 ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» характеристики должны быть указаны в проектной документации на здания, сооружения, строительные конструкции.

Цель нашего проекта заключается в изучении пожарно-технических характеристик здания и последующей классификации этих зданий по пожарной опасности, которая, согласно статье 26 ФЗ № 123, применяется для установления требований пожарной безопасности, направленных на предотвращение возникновения пожара и обеспечение противопожарной защиты людей и имущества.

Для достижения поставленной цели в работе решались задачи:

- определение  степени огнестойкости здания, расчет  пределов огнестойкости строительных конструкций;

- нахождение  класса конструктивной пожарной  опасности здания;

- установление  класса функциональной пожарной  опасности здания;

- определение  допустимости применения покрытий  полов в зальных помещениях, установление  группы распространения пламени, класса пожарной опасности материала.

В современных условиях существования нам необходимо изучать показатели пожарной опасности строительных материалов, конструкций, а также их параметры огнестойкости. Благодаря их определению, в дальнейшем их могут использовать при построении новых зданий, различных сооружений, а также при реконструкции старых.

1.1. Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций

1.1.1. 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

№ вари- анта	Геометрические характеристики				Характеристики бетона		Характеристики рабочей арматуры		Нормативные нагрузки на плиту
	ширина b, м	толщина h,м	длина рабочего пролета l, м	диаметр пустот dп, м	класс по прочности	толщина защитного слоя бетона δ, мм	класс арматуры	количество стержней, шт., диаметр, мм	постоянные q, кН/м2	временные p, кН/м2
21	1,49	0,22	5,38	0,159	В15	30	A-VI	2 Æ18; 4 Æ20	6,9	3.0

Вид бетона - легкий  бетон плотностью ρ = 1600 кг/м3 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/м2;
• – временные нагрузки на плиту, H/м2;
• – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.

2) Определяем рабочую  высоту сечения плиты h0:

 

• 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 (П3.9 приложение 3) и Rbn (П3.8 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. П3.3 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.

Таблица 1.1.1.2

Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой

 арматуры  различных классов в зависимости  от температуры арматуры

 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;

     соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м2 j-го арматурного стержня.

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

 

где – приведенный коэффициент температуропроводности бетона, м2/ч, определяется по табл. П3.4 приложения 3 МУ для КР в зависимости от плотности бетона и вида заполнителя:

;

 

 и  – поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. П3.5 приложения 3 МУ для КР.

Для бетона плотностью 1600 кг/м3:

= 0,58;

  = 0,65;

–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, м2;

 – площадь  пустот в плите, м2, определяется по формуле:

где – диаметр пустот, м;

n– количество пустот, шт.

 

По таблице 1.1.1.3 (табл. П3.6 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»

 

Приведенная толщина м, плотность бетона 1600 кг/м3, 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.

 

 

1.1.2. Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны

Исходные данные для расчета предела огнестойкости железобетонной колонны приведены в таблице 1.1.2.1

Таблица 1.1.2.1

Исходные данные для железобетонной колонны

№ вари- анта	Геометрические характеристики			Характеристики бетона		Характеристики рабочей арматуры		Шаг сеток поперечного  армирования	Нормативные нагрузки на колонну Nнкол, кН
	ширина b, м	толщина h,м	расчетная длина l0, м	класс по прочности	толщина защитного слоя бетона y, мм	класс арматуры	количество стержней, шт., диаметр, мм		постоянные	временные
21	0,4	0,4	3,15	В30	30	A-IV	4 Æ14	400	975	620

Вид бетона - тяжелый  бетон плотностью ρ = 2350 кг/м3 с крупным заполнителем из карбонатных пород (известняк);

    

Рис. 1.1.2.1. Расчетная схема определения предела огнестойкости

железобетонной колонны, подвергаемой четырехстороннему воздействию пожара:

1, 2, 3, 4 – номера обогреваемых пожаром  поверхностей сечения колонны

 

1.1.2.1. Определение предела огнестойкости колонны. Первый        расчетный период времени

1) Определяем толщину слоя бетона, начавшего прогреваться:

 

где - первый расчетный период времени, ч;

– приведенный коэффициент температуропроводности бетона, м2/ч, определяется по табл. П3.4 приложения 3 МУ для КР в зависимости от плотности бетона и вида заполнителя:

 

0,1444991349

2) Определяем относительные расстояния  r1, r2, r3, r4:

 

где - параметр, зависящий от расстояния от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, а так же характеристик бетона и арматуры, м;

Для расчетов принимается r1 = r3 и r2 = r4, тогда параметры и определяются по формулам:

 

 

 

 

где y – толщина защитного слоя бетона, м;

 и  – поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. П3.5 приложения 3 МУ для КР:

= 0,62;

= 0,5;

 

 так как .

3) Определим температуру арматуры  при

 

 

4) Рассчитаем относительное расстояние, определяемое для середины обогреваемой  поверхности:

 

где b – расстояние между параллельными обогреваемыми поверхностями, м;

Если то

При расчете мы получили следовательно

5) Найдем значение параметра :

 

где критическая температура бетона, при превышении которой он теряет прочность.

Для тяжелого бетона с крупным заполнителем из карбонатных пород критическая температура ;

 – параметр, определяемый по формуле:

 

 Так как , то

 

6) Определяем толщину слоя бетона прогретого до критической температуры у середины боковой поверхности колонны по формуле:

 

 

7) Определяем относительное расстояние  внутри угла колонны, образованного обогреваемыми поверхностями:

 

8) Определяем толщину слоя  прогретого до критической температуры в углу сечения колонны

 

 

9) По табл. П3.3 приложения 3 МУ для КР определяем значение  коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры в зависимости от температуры арматуры . Применяем метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.1.2.1.1

Таблица 1.1.2.1.1