2.2.2. Расчет времени прогрева металлических конструкций,

покрытых огнезащитным слоем

В связи с малыми значениями пределов огнестойкости металлических конструкций для их повышения конструкции покрывают огнезащитным слоем. В этом случае основные расчетные формулы выводят из уравнения теплового баланса, учитывающего тепловосприятие материалом огнезащитного покрытия.

При наличии покрытия большой толщины, неравномерности толщины покрытия (например, защищенной двутавровой колонны – рис. 2.8) для вычисления температур через расчетные интервалы времени на ПК на поперечное сечение конструкции накладывают расчетную сетку. Затем вычисляют на ПК величины температуры в узлах расчетной сетки по достаточно громоздким формулам.

Рис. 2.8 наложение расчетной сетки на поперечное сечение двутавровой стальной огнезащитной колонны (балки)

В книге [2] с. 124 – 131 приведены номограммы для определения времени прогрева стальных пластин различной толщины, защищенных различными материалами от нагрева. Они получены путем серии расчетов на ЭВМ. На практике ими можно пользоваться не только для оценки предела огнестойкости защищенных стальных пластин, но и конструкций любой конфигурации, предварительно определив их приведенную толщину поперечного сечения. Вывод формул расчета δ_прдля конструкций различного профиля производится на основе уравнения теплового баланса, что представляет определенную сложность. Профессор д.т.н. Яковлев А.И. вывел такие формулы для ряда профилей конструкций, они имеются в литературе [2] и др.

а) для коробчатогопоперечного сечения (рис. 2.9)

δ_о

δ_хв

δ_у

а δ_о

Рис. 2.9 Схема коробчатого сечения с облицовкой.

, (2.28)

где с_0.0, с_ст.0– удельные теплоемкости огнезащитного материала и стали при⁰ С, Дж/кг⁰ С;

ρ_0.0, ρ_ст.0– объемные массы огнезащитного материала и стали при 0⁰ С.

В случае сплошного квадратного профиля δ_пропределяется по этой же формуле приδ_х = δ_у = 0,5а;

б) для круглого трубчатогопоперечного сечения (рис. 2.10)

где d_н – наружный диаметр стальной трубы, см;

δ_с– толщина стенки, см;

δ_о– толщина облицовки, см.

d_н

δ_оδ_с

Рис. 2.10 Схема для определения приведенной толщины круглого поперечного сечения.

Для сплошного круглогосеченияδ_с = 0,5 d_н;

(2.30)

в) для двутавровогопрофиля (рис. 2.11)

δ_оδ_п

h δ_с

Рис. 2.11. Схема для определения приведенной толщины сечения.

В случае облицовки по контуру приведенная толщина профиля:

• для полки

(2.31)

• для стенки

где δ_п– толщина полки, см;

δ_с– толщина стенки, см.

Представляется, что δ_пр затем следует определять по формуле (2.25).

В случае облицовки двутавра не по контуру, а с воздушным зазором между стенкой и облицовкой, приведенную толщину элемента с небольшой погрешностью вычисляют как для коробчатого сечения (см. формулу 2.25, п. а),принимая:

Небольшая погрешность вычислений возникает за счет не учета термического сопротивления воздушного зазора между стенкой стального элемента и облицовкой, что идет в запас огнестойкости конструкции.