МЧС РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ

ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

Огнестойкость и огнезащита металлических конструкций

ЛЕКЦИЯ

по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре»

для курсантов, слушателей 3 курса очной формы обучения

специальность 280104.65-«Пожарная безопасность»

Санкт-Петербург

2012

Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы

МЧС России

Кафедра пожарной безопасности зданий и автоматизированных систем пожаротушения

Экз. № ________

УТВЕРЖДАЮ

Начальник кафедры ПБЗиАСП

подполковник внутренней службы

С.Н. Терёхин

“___”______________ 2012г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛЕКЦИОННОГО ЗАНИЯТИЯ

по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре»

Раздел №2 «Строительные конструкции, здания, их пожарная опасность и огнестойкость»

Тема № 13 «Огнестойкость и огнезащита металлических конструкций»

Занятие «Огнестойкость и огнезащита металлических конструкций»

Время: 6 ч

Учебные группы: 31-35

Обсуждено на заседании кафедры

(предметно-методической комиссии)

”____” ______________ 20__ г.

протокол № ____________

Санкт-Петербург

2012 Проведение лекционного занятия

I. Цели и задачи занятия

1.Ознакомить курсантов с исходными сведениями о расчёте пределов огнестойкости строительных конструкций.

2. Воспитывать у курсантов стремление к повышению знаний и профессиональных навыков.

3. Выработать у курсантов чувство ответственности за личную профессиональную подготовку.

II. Расчет учебного времени

№ п/п	План занятия, Учебные вопросы	Время, мин.
1	2	3
1	Введение (вступительная часть занятия)	5
2	Основная часть	270
	Вступление	10
2.1	Исходные положения методики расчета фактических пределов огнестойкости несущих конструкций.	120
2.2	Методика расчета фактических пределов огнестойкости металлических несущих конструкций.	50
2.3	Огнезащита металлических конструкций	85
4	Заключение (заключительная часть занятия)	5

III. Литература, рекомендованная преподавателю

Основная:

1. Мосалков И.Л., Плюснина Г.Ф., Фролов А.Ю. Огнестойкость строительных конструкций. М.: ЗАО «Спецтехника», 2001.

2. Демёхин В.Н., Михатайкин Е.М. Здания, сооружение и их устойчивость при пожаре: Методические рекомендации по подготовке курсантов к семинарским занятиям. СПб.: СПбУ МВД России, 2000. - 20с.

Дополнительная:

1. Пожарная профилактика в строительстве: Учебник для пожарно-технических училищ/ Грушевский Б.В. и др. - М.: Стройиздат. 1989. -368с.

2. Пожарная профилактика в строительстве./ Под ред. В.Ф. Кудаленкина: Учебник для вузов МВД СССР. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985. 454с.

3. Ройтман М.Я. Пожарная профилактика в строительном деле./ под ред. Н.А.Стрельчука: Учебник для слушателей ВИПТШ МВД СССР. М.: ВИПТШ, 1975. – 526с.

4. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

IV. Учебно-материальное обеспечение

1. Технические средства обучения: интерактивная доска.

2. Демонстрационные: плакаты, иллюстрационные стенды.

V. Текст лекции

П Л А Н Л Е К Ц И И

Введение

1. Исходные положения методики расчета фактических пределов огнестойкости несущих конструкций.

2. Методика расчета фактических пределов огнестойкости металлических несущих конструкций

2.1. Статистическая часть

2.1.1. Изгибаемые элементы

2.1.2. Растянутые элементы

2.1.3. Сжатые элементы

2.2. Теплотехническая часть методики расчета

2.2.1. Расчет времени прогрева незащищенных металлических конструкций

2.2.2. Расчет времени прогрева металлических конструкций, покрытых огнезащитным слоем

3. Огнезащита металлических конструкций

3.1. Общие положения

3.2. Термоизолирующие одежды

3.2.1. Облицовка из кирпича

3.2.2. Обетонирование

3.2.3. Оштукатуривание

3.2.4. Облицовка крупноразмерными и рулонными материалами

3.2.5. Облицовка облегченными огнезащитными покрытиями на минеральных вяжущих

3.2.6. Облицовка фосфатными покрытиями

3.2.7. Окраска огнезащитными вспучивающимися красками

3.2.8. Физический механизм огнезащиты в виде термоизолирующих одежд

3.3. Подвесные потолки

3.4. Способы снижения пожарной опасности ограждающих металлических конструкций с полимерными утеплителями

3.4.1. Создание на поверхности утеплителя огнезащитного слоя

3.4.2. Комбинированный утеплитель пониженной горючести

3.4.3. Замена материала утеплителя на менее пожароопасный

3.5. Конструктивные способы огнезащиты

3.5.1. Увеличение толщины поперечного сечения

3.5.2. Заполнение бетоном или водой

3.6. Перспективы совершенствования способов огнезащиты металлических конструкций

ВВЕДЕНИЕ

Фактические пределы огнестойкости металлических конструкций определяют:

• широко применяемых – по таблицам справочного пособия [2];

• новых – путем натурных огневых испытаний;

• расчетным путем.

Исследованиями огнестойкости металлических конструкций занимались у нас в стране: в ВНИИПО МВД РФ Яковлев А.И., а также под его руководством ряд исследователей, в частности Голованов В.И., Малинов В.М. (бывший адъюнкт ВИПТШ МВД РФ), Бережной А.Г. (бывший аспирант МИСИ им. В.В. Куйбышева). Кроме того, ряд исследователей занимаются разработкой огнезащитных средств для металлических конструкций. В частности во ВНИИПО занималась бывший начальник сектора к.т.н., с.н.с. подполковник внутренней службы Левитес Ф.А., в ЦНИИСК им. Кучеренко д.х.н., проф. Романенков И.Г., к.х.н., с.н.с. Ладыгина И.Р. и др.

1. ИСХОДНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Высокая теплопроводность металла (у стали λ = 58 Вт/м ⁰С, у алюминиевых сплавов – 200 Вт/м⁰С) позволяет выполнять расчеты пределов огнестойкости несущих конструкций не по 4-й, а по 2-й расчетной схеме(т. е. не только по снижению несущей способности конструкций до величины усилия от нормативной нагрузки, но и более просто – по определению времени прогрева конструкций до критической температуры - t_cr ). Для определения t_cr во ВНИИПО получены экспериментальные данные об изменении деформативно-прочностных характеристик различных марок стали и алюминиевых сплавов от температур нагрева (рис. 1.1). С такими графиками Вы знакомы из темы № 4 1-го раздела и темы № 11 – 2-го раздела дисциплины.

yt;  _Et

Et

yt

t

Рис. 1.1. Характер зависимости коэффициента изменения предела текучести и модуля упругости сталей и алюминиевых сплавов от температуры нагрева.

где R_yt – сопротивление по пределу текучести нагретого металла до соответствующей температуры (t), МПа

R_yn – нормативное сопротивление металла по пределу текучести, МПа;

E_t – модуль упругости металла, нагретого до определенной температуры, МПа;

E_n – начальное значение модуля упругости металла (до нагрева), МПа.

Напоминаю, что эти графики получены экспериментально путем. Изменение механические характеристик металла при нагреве можно представить и в безразмерном виде (рис. 1.2)

Ryt Et

t t t t

а. б. в. г.

Рис. 1.2. Изменение абсолютных и относительных значений величин деформационно-прочностных характеристик металла при нагреве.

В теме № 11 было дано определение t_cr, как температуры, при которой несущая способность конструкций снижается до нормативной нагрузки, т. к. сопротивление металла при нагреве снижается до величины напряжений σ_nот нормативной (рабочей) нагрузки, что является причиной наступления П_фнесущих конструкций (см. рис. 1.2а).

Идея методики расчетасводится к следующему: при решении статической части методики расчета определив величину t_crконструкции, затем путем решения теплотехнической части задачи огнестойкости определяют время прогрева конструкции до t_cr , т. е. её П_ф.

Следует учесть, что сжатые конструкции (элементы) теряют несущую способность не только в результате снижения прочностных характеристик металла, но и в результате утраты жесткости конструкции (элемента) в связи со снижением модуля упругости металла до предельного (критического) значения.

Если рассматривать графики (см. рис. 1.2) снижения относительных величин деформационно-прочностных характеристик металла при нагреве, то наступление t_crбудет соответствовать снижению γ_ytдо γ_ytcrи γ_Etдо γ_Etcr, соответственно.

На этом основаны расчетные формулы статической части методики расчета пределов огнестойкости несущих металлических конструкций через коэффициент изменения предела текучести стали при критической температуре нагрева конструкции

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ