Определение пожарно-технических характеристик здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

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"

на тему: "Определение пожарно-технических характеристик здания"



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. Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций

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 д, мм	класс арматуры	количество стержней, шт., диаметр, мм	постоянные q, кН/м 2	временные p, кН/м 2
21	1,49	0,22	5,38	0,159	В 15	30	A-VI	2--Ж18;--4--Ж2_	6,9	3.0

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 h₀:

;

- где - высота сечения плиты, м;

- - толщина защитного слоя бетона, м;

- d - диаметр рабочей растянутой арматуры, м.

3) Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры A_s 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 R_su и сжатию бетона R_bu определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений R_sn (П 3.9 приложение 3) и R_bn (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 d_s:

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/ч, 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:

= 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, м ²;

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

.

где - диаметр пустот, м;

n-количество пустот, шт.

.

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"

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.

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	В 30	30	A-IV	4--Ж14	400	975	620

Рис. 1.1.2.1 - Расчетная схема определения предела огнестойкости

Вид бетона - тяжелый бетон плотностью с = 2350 кг/м ³ с крупным заполнителем из карбонатных пород (известняк); железобетонной колонны, подвергаемой четырехстороннему воздействию пожара:

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

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, м ²/ч, определяется по табл. П 3.4 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. П 3.5 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. П 3.3 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

Температура арматуры, ,	Коэффициент условий работы стержневой арматуры,
700	0,1
724,438	х
750	0,05

.

10) Определяем площадь F, м ², поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность в первый расчетный момент времени воздействия пожара по формуле:

.

где - поправка на дополнительное увеличение толщины прогретого слоя бетона в углах сечения, которая вычисляется по формуле:

.

.

11) Определяем сторону h_b эквивалентного по площади квадратного рабочего сечения:

.

12) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл., П 3.7 приложения 3МУ для КР, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения по формуле:

.

По табл. П 3.7 приложения 3 МУ для КР определяем коэффициент продольного изгиба . Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.1.2.1.2.

Таблица 1.1.2.1.2

	Коэффициент продольного изгиба,
10	0,98
10,8477051	х
12	0,96

.

13) Согласно методическому указанию для курсовой работы определим R_su и R_bu путем деления соответствующих нормативных сопротивлений R_sn (П 3.9 приложение 3) и R_bn (П 3.8 приложение 3) на коэффициенты надежности (для арматуры) и (для бетона). Для арматуры класса A-IV нормативное сопротивление составляет 590 МПа, для бетона, имеющего класс прочности B30, нормативное сопротивление составляет 22 МПа.

;

.

14) Определим площадь поперечного сечения арматуры A_S, м ²:

.

15) Проведем расчет несущей способности колонны в момент времени ф₁ = 1,5 ч воздействия пожара:

.

.

Проверяем условие наступления предельного состояния колонны по

потере несущей способности на момент времени воздействия пожара =1,5 ч:

.

.

2201 кН ? 1595 кН.

Так как , условие не выполняется, и принимается второй расчетный период времени воздействия пожара. По пункту 3.1.2 ч. 4 МУ для КР если условие не выполняется, то = 2 ч. Проводим расчет в момент времени .

1.2.2 Определение предела огнестойкости колонны. Второй расчетный период времени

1) Определяем толщину слоя бетона, начавшего прогреваться:

0,16685322.

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

;

;

;

так как .

3) Определим температуру арматуры при

.

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

.

Если то

При расчете мы получили следовательно

5) Значение параметра :

.

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

.

7) Относительное расстояние внутри угла колонны, образованного обогреваемыми поверхностями:

.

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

=

9) Так как температура арматуры выше 800 то, согласно табл. П 3.3 приложения 3 МУ для КЗ, коэффициент работы арматуры.

10) Определяем площадь F, м ², поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность во второй расчетный момент времени воздействия пожара:

.

;

.

11) Определяем сторону h_b эквивалентного по площади квадратного рабочего сечение:

.

12) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл., П 3.7 приложения 3 МУ для КР, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения:

.

По табл. П 3.7 приложения 3 МУ для КР определяем коэффициент продольного изгиба . Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.1.2.2.1



Таблица 1.1.2.2.1

	Коэффициент продольного изгиба,
10	0,98
11,505	х
12	0,96

.

13) Проведем расчет несущей способности колонны в момент времени ф₂ = 2 ч воздействия пожара:

*

=

.

Проверяем условие наступления предельного состояния колонны по потере несущей способности "R" на момент времени воздействия пожара = 2 ч:

.

.

1917 кН ? 1595 кН.

Так как , условие не выполняется, и принимается третий расчетный период времени воздействия пожара. По пункту 3.1.2 ч. 4 МУ для КР если условие не выполняется, то = 2,5 ч. Проводим расчет в момент времени .

1.2.3 Определение предела огнестойкости колонны. Третий расчетный период времени

1) Определяем толщину слоя бетона, начавшего прогреваться:

.

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

;

;

.

так как .

3) В предыдущем пункте 1.1.2.2 ч. 3 мы выяснили, что температура арматуры превысила 800, поэтому в последующих расчетах ее можно не определять, так как температура будет продолжать расти.

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

.

Если то

При расчете мы получили следовательно

5) Значение параметра :

.

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

7) Относительное расстояние внутри угла колонны, образованного обогреваемыми поверхностями:

.

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

=

.

9) Так как температура арматуры выше 800 то, согласно табл. П 3.3 приложения 3 МУ для КЗ, коэффициент работы арматуры.

10) Определяем площадь F, м ², поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность во второй расчетный момент времени воздействия пожара:

.

.

.

11) Определяем сторону h_b эквивалентного по площади квадратного рабочего сечения:

.

12) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл., П 3.7 приложения 3 МУ для КР, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего:

.

По табл. П 3.7 приложения 3 МУ для КР определяем коэффициент продольного изгиба . Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.1.2.3.1.

Таблица 1.1.2.3.1

	Коэффициент продольного изгиба,
12	0,96
12,159	х
14	0,93

.

13) Проведем расчет несущей способности колонны в момент времени ф₂ = 2,5 ч воздействия пожара:

*

=

.

Проверяем условие наступления предельного состояния колонны по потере несущей способности "R" на момент времени воздействия пожара = 2,5 ч:

.

.

1703 кН ? 1595 кН.

Так как , условие не выполняется, следовательно, принимается четвертый расчетный период времени воздействия пожара. По пункту 3.1.2 ч. 4 МУ для КР если условие не выполняется, то = 3 ч. Проводим расчет в момент времени .

1.2.4 Определение предела огнестойкости колонны. Четвертый расчетный период времени

1) Определяем толщину слоя бетона, начавшего прогреваться:

.

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

.

.

.

так как .

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

.

4) Определяем значение параметра :

.

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

.

6) Относительное расстояние внутри угла колонны, образованного обогреваемыми поверхностями:

.

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

=

.

8) Так как температура арматуры выше 800 то, согласно табл. П 3.3 приложения 3 МУ для КЗ, коэффициент работы арматуры.

9) Определяем площадь F, м ², поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность во второй расчетный момент времени воздействия пожара:

.

.

.

10) Определяем сторону h_b эквивалентного по площади квадратного рабочего сечение:

.

11) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл., П 3.7 приложения 3 МУ для КР, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения:

.

По табл. П 3.7 приложения 3 МУ для КР определяем коэффициент продольного изгиба . Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.1.2.4.1.

Таблица 1.1.2.4.1

	Коэффициент продольного изгиба,
12	0,96
12,81	х
14	0,93

.

12) Проведем расчет несущей способности колонны в момент времени ф₄ = 3 ч воздействия пожара:

* =

= .

Проверяем условие наступления предельного состояния колонны по потере несущей способности на момент времени воздействия пожара = 3 ч:

.

.

1519 кН ? 1595 кН.

Условие выполняется. Так как , то согласно пункту 3.1.2 ч. 4 МУ для КР, предел огнестойкости железобетонной колонны находится между моментами времени = 2,5 ч и = 3 ч. Для промежуточных значений применяем метод линейной интерполяции.

.

Кроме того, предел огнестойкости можно определить графически (рис. 1.1.2.4.1):

Рис. 1.1.2.4.1 - График снижения несущей способности колонны в период воздействия пожара ф от 2,5 ч до 3 ч

Вывод: предел огнестойкости железобетонной колонны R 167.

1.2 Определение пределов огнестойкости строительных конструкций

1.2.1 Определение предела огнестойкости железобетонных конструкций

Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.2.1.1.

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.

1) Эффективная толщина многопустотной плиты t_эф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия к СНиП II-2-80 (Огнестойкость):

;

- где - толщина плиты, мм;

- - ширина плиты, мм;

- - количество пустот, шт.;

- - диаметр пустот, мм.

Таблица 1.2.1.1 - Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия

№ варианта	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 бетонад, мм	класс арматуры	количество стержней, шт., диаметр, мм	постоянные q, кН/м 2	временные p, кН/м 2
21	1,49	0,22	5,38	0,159	В 15	30	A-VI	2 ?????4 ???	6,9	3.0

2) Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из легкого бетона с эффективной толщиной 140 мм:

.

Предел огнестойкости плиты 180 мин.

3) Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:

;

- где - толщина защитного слоя бетона, мм;

- - диаметр рабочей арматуры, мм.

4) По таблице 1.2.1.2 (табл. 8 Пособия) определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 40 мм, для легкого бетона при опирании по двум сторонам.



Таблица 1.2.1.2 - Пределы огнестойкости железобетонных плит

Искомый предел огнестойкости 2 ч или 120 мин.

5) Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:

.

6) Определяем полную нагрузку на плиту , как сумма постоянной и временной нагрузок:

.

7) Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:

.

8) Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:

.

9) По п. 2.18 (ч. 1 б) Пособия принимаем коэффициент для арматуры А-VI:

.

10) Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:

.

Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет R 139.

Исходя из результатов, полученных в ходе расчетов мы получили, что предел огнестойкости железобетонной плиты по несущей способности 139 мин., а по теплоизолирующей способности 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 139.

1.2.2 Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн

Исходные данные для железобетонной колонны приведены в таблице 1.2.2.1.

Таблица 1.2.2.1 - Исходные данные для железобетонной колонны

№ варианта	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, мм	класс арматуры	количество стержней, шт., диаметр, мм		постоянные	временные
21	0,4	0,4	3,15	В 30	30	A-IV	4 Ж14	400	975	620

Вид бетона - тяжелый бетон плотностью с = 2350 кг/м ³ с крупным заполнителем из карбонатных пород (известняк);

В таблице 1.2.2.1 (табл. 2 Пособия) приведены значения фактических пределов огнестойкости (ПО_ф) железобетонных колонн с различными характеристиками. При этом ПО_ф определяется не по толщине защитного слоя бетона, а по расстоянию от поверхности конструкции до оси рабочего арматурного стержня (), которое включает помимо толщины защитного слоя еще и половину диаметра рабочего арматурного стержня.

1) Определяем расстояние от обогреваемой поверхности колонны до оси стержневой арматуры по формуле:

;

где - толщина защитного слоя бетона, мм;

- диаметр рабочей арматуры, мм.

2) Согласно п. 2.15 Пособия для конструкций из бетона с карбонатным заполнителем размер поперечного сечения допускается уменьшать на 10 % при том же пределе огнестойкости. Тогда ширину колонны определим по формуле:

,

где - ширина поперечного сечения колонны по условию, мм.

3) По таблице 1.2.2.2 (табл. 2 Пособия) определяем предел огнестойкости для колонны из легкого бетона с параметрами: b = 444 мм, а = 37 мм при обогреве колонны со всех сторон.

Таблица 1.2.2.2 -Пределы огнестойкости железобетонных колонн

Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1,5 ч и 3 ч. Для определения предела огнестойкости применяем метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.2.2.3.

Таблица 1.2.2.3

Расстояние до оси арматуры, а, мм	Ширина колонны, b, мм	Предел огнестойкости, ч
а 1	35	b1	240	ПО 1	1,5
а	37	b	444	ПО	Х
а 2	50	b2	450	ПО 2	3

Формула билинейной интерполяции для определения предела огнестойкости по двум переменным (a и b) имеет следующий вид:

.

.

Предел огнестойкости колонны без учета поправочных коэффициентов - 2,33 ч.

4) Полная нагрузка определяется как сумма постоянной и временной нагрузок:

.

Соотношение длительной нагрузки к полной:

.

5) Согласно п. 2.20 Пособия определяем поправочный коэффициент по нагрузке методом линейной интерполяции:

.

6) Предел огнестойкости колонны с учетом коэффициента по нагрузке:

.

Вывод: предел огнестойкости колонны R 218.

1.2.3 Определения пределов огнестойкости для балок

Исходные данные для железобетонных балок (ригелей) приведены в таблице 1.2.3.1.

Таблица 1.2.3.1 - Характеристика железобетонных балок (ригелей)

№ вари- анта	Ширина балки, мм	Класс арматуры	Количество стержней, шт.Ч диаметр арматуры, мм	Расстояние от обогреваемой поверхности до оси арматуры, мм	Длительно действующая часть нагрузки, кН/м	Полная нагрузка, кН/м
			нижнего ряда	верхнего ряда	нижнего ряда	верхнего ряда
21	120	Aт-VII	3х 10	5х 10	12	30	13,8	14,5

Вид бетона - тяжелый бетон; сечение балок - прямоугольное, балки статически определимые, свободно опёртые, обогрев - с трёх сторон, расстояние от боковой поверхности до оси арматуры а_w = 45 м.

1) В балках арматура расположена в двух уровнях, и имеет разный диаметр, поэтому необходимо найти среднее расстояние до оси арматуры по формуле (п. 2.16 Пособия):

,

где - площадь поперечного сечения арматуры нижнего ряда;

- площадь поперечного сечения арматуры верхнего ряда;

- расстояние до оси арматуры нижнего ряда;

- расстояние до оси арматуры верхнего ряда.

2) Предел огнестойкости балок определяется:

-по табл. 6 Пособия - для тяжёлого бетона;

-по 3, 4 и 5 колонкам - при

-по 6 колонке - при

.

Так как , предел огнестойкости определяем по 3, 4 и 5 колонкам таблицы 1.2.3.2 (табл. 6 Пособия).

Таблица 1.2.3.2 - Пределы огнестойкости железобетонных балок

3) Определяем предел огнестойкости балки с параметрами: а = 23 мм, b = 120 мм.

Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1,5 ч и 2 ч.

Для определения предела огнестойкости применяем метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.2.3.3.



Таблица 1.2.3.3

Расстояние от обогреваемой поверхности до оси арматуры, мм	Предел огнестойкости, ч
15	0,5
23	Х
35	1

.

4) Отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:

.

5) Поправочный коэффициент по нагрузке (п. 2.20 Пособия):

.

6) По п. 2.18 (п. 1а) Пособия принимаем коэффициент для арматуры Aт-VII:

.

7) Определяем предел огнестойкости балки с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:

.

Вывод: предел огнестойкости балки R 42.

1.2.4 Определение предела огнестойкости стен лестничных клеток и наружных стен

Исходные данные для стен лестничных клеток и наружных стен приведены в таблице 1.2.4.1.

Согласно таблице 1.2.4.2 (табл. 10 Пособия) стены лестничных клеток и наружные стены при толщине более 250 мм имеют предел огнестойкости более 4 часов.



Таблица 1.2.4.1 - Характеристика стен лестничных клеток и наружных стен

№ варианта	Вид материала	Толщина, мм
21	Из легкобетонных камней, оштукатуренные с двух сторон	420

Таблица 1.2.4.2 - Пределы огнестойкости стен лестничных клеток и наружных стен

Вывод: предел огнестойкости стен лестничных клеток и наружных стен R 240.

1.2.5 Определение предела огнестойкости косоуров и балок лестниц

Исходные данные для железобетонных балок (ригелей) приведены в таблице 1.2.5.1.

Таблица 1.2.5.1 - Характеристика косоуров и балок лестниц

№ варианта	Характеристика конструкций
21	Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из гранулированной ваты толщиной 25 мм, минимальная толщина поперечного сечения балки - 5 мм

Согласно таблице 1.2.5.2 (табл. 11 Пособия) косоуры и балки лестниц при толщине металла 5 мм с огнезащитой теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из гранулированной ваты толщиной 25 мм имеют предел огнестойкости 0,75 часа.

Таблица 1.2.5.2 - Пределы огнестойкости косоуров и балок лестниц

Вывод: предел огнестойкости косоуров и балок лестниц R 45.

1.2.6 Определение предела огнестойкости ферм бесчердачного покрытия

Исходные данные для железобетонных балок (ригелей) приведены в таблице 1.2.6.1.



Таблица 1.2.6.1 - Характеристика ферм бесчердачного покрытия

№ варианта	Характеристика несущего стержневого элемента фермы минимального сечения (двутавр по ГОСТ 26020-83)	Толщина сухого слоя огнезащитной краски "Эндотерм"
	вид профиля	Площадь поперечного сечения, мм2	Обогреваемый периметр, мм
21	26К 3	10589,94	1516,531	0.8

Используя формулу из п. 2.33 Пособия рассчитаем приведенную толщину металла:

.

где - площадь поперечного сечения, мм ²;

- обогреваемая часть периметра, мм.

Пользуясь приложением 5 МУ для КР находим предел огнестойкости ферм бесчердачного покрытия.

Рис. 1.2.6.1 - Номограмма для определения предела огнестойкости стальных конструкций, покрытых огнезащитой краской "Эндотерм"

Согласно рис. 1.2.6.1, при толщине огнезащитной краски "Эндотерм" 0,8 мм и приведенной толщиной металла 7 мм предел огнестойкости составляет 30 минут.

Вывод: предел огнестойкости ферм бесчердачного покрытия R 30.

1.3 Определение степени огнестойкости здания

В нашем случае мы рассматриваем здание с комбинированной конструктивной системой с неполным каркасом, в котором в качестве несущих конструкций используются наружные несущие стены и колонны.

По таблице 21 приложения 3 к федеральному закону ФЗ № 123 мы определяем степень огнестойкости строительных конструкций. Для определения степени огнестойкости здания сведем полученные ранее данные о пределах огнестойкости строительных конструкций в таблицу 1.3.1.

Таблица 1.3.1

Наименование конструкции	Предел огнестойкости конструкции	Для зданий какой степени огнестойкости допускается применение конструкции	Степень огнестойкостиздания
Многопустотная ж/б плита перекрытия (расчетн.)	REI 180	I	IV
Многопустотная ж/б плита перекрытия (по справ. данным)	REI 139	I
Ж/б колонна (по справ. данным)	R 218	I
Ж/б колонна (расчетн.)	R 167	I
Наружные несущие стены	REI 240	I
Стены лестничных клеток	R 240	I
Балки (ригели)	R 42	IV
Косоуры и балки лестниц	R 45	III
Фермы бесчердачного покрытия	R 30	I
Ж/б плита бесчердачного покрытия	RE 15	II

Из таблицы видно, что здание имеет IV степень огнестойкости, определяющим фактором явился предел огнестойкости балок (ригелей).

Вывод: Здание имеет IV степень огнестойкости. Также, можно заметить, что данные о колонне и плите, полученные расчетным методом отличаются от данных, определенных по справочному материалу. Это обусловлено тем, что в расчетном методе мы использовали ряд параметров, которые не затрагивали в методе определения по справочному материалу:

- для плиты - длина плиты, класс прочности бетона, максимальный изгибающий момент, действие абсолютных нагрузок;

- для колонны - высота колонны, класс прочности бетона, действие абсолютных нагрузок.



2. Определение класса конструктивной пожарной опасности здания

Класс конструктивной пожарной опасности здания (С 0, С 1, С 2, С 3) определяется по таблице 22 приложения к федеральному закону от 22.07.2008 № 123-ФЗ и зависит от классов пожарной опасности строительных конструкций здания (К 0, К 1, К 2, К 3):

- Несущие стержневые элементы.

- Наружные стены с внешней стороны.

- Марши и площадки лестниц.

- Стены лестничных клеток.

- Стены, перегородки, перекрытия.

Характеристики пожарной опасности наружных стен с внешней стороны, перегородок, маршей и площадок лестниц, необходимые для определения классов их пожарной опасности, выбираются из таблицы 2.1:

Таблица 2.1 - Данные для определения класса пожарной опасности строительных конструкций

Наименование конструкции	Размер повреждения конструкции	Наличие	Характеристики пожарной опасности повреждённого материала
		теплового эффекта	горения
				Г	В	Д
Колонны, балки, фермы, стены (в том числе стены лестничных клеток), перекрытия	0	отсутствует	отсутствует	- (НГ)	-	-
Наружные стены с внешней стороны	60	присутствует	отсутствует	Г 3	В 2	Д 2
Перегородки	40	присутствует	отсутствует	Г 3	В 2	Д 2
Марши и площадки лестниц	0	отсутствует	отсутствует	отсутствует	отсутствует	отсутствует

По таблице 2.2 определяем класс пожарной опасности по каждому из показателей.

Таблица 2.2 - Порядок определения класса пожарной опасности строительных конструкций

Класс пожарной опасности конструкций	Допускаемый размер повреждения конструкций, см	Наличие	Допускаемые характеристики пожарной опасности поврежденного материала
		теплового эффекта	горения	Группа
	вертикальных	горизонтальных			горю-чести	воспла-меняемости	дымообразующей способности
К 0	0	0	отсутствует	отсутствует	отсутствует	отсутствует	отсутствует
К 1	не более 40	не более 25	не регла-менти-руется	отсутствует	не выше Г 2+	не выше В 2+	не вышеД 2+
К 2	более 40, но не более 80	более 25, но не более 50	не регла-менти-руется	отсутствует	не выше Г 3+	не выше В 3+	не выше Д 2+
К 3	не регламентируется

1. Для наружных стен с внешней стороны:

- по показателю "размер поврежденной конструкции" 60 см - К 2,

- по показателю "наличие теплового эффекта" - К 1,

- по показателю "наличие горения" - К 0,

- по характеристикам пожарной опасности повреждения материала - К 2.

Вывод: наружные стены с внешней стороны относятся к классу пожарной опасности - К 2.

2. Перегородки:

- по показателю "размер поврежденной конструкции" 40 см - К 1,

- по показателю "наличие теплового эффекта" - К 1,

- по показателю "наличие горения" - К 0,

- по характеристикам пожарной опасности повреждения материала - К 2.

Вывод: относятся к классу пожарной опасности - К 2.

3. Марши и площадки лестниц:

- по показателю "размер поврежденной конструкции"0 см - К 0

- по показателю "наличие теплового эффекта" - К 0

- по показателю "наличие горения" - К 0

- по характеристикам пожарной опасности повреждения материала - К 0

Вывод: марши и площадки относятся к классу пожарной опасности - К 0.

4. Колонны, балки, фермы, стены (в том числе стены лестничных клеток), перекрытия - К 0.

Вывод: Колонны, балки, фермы, стены (в том числе стены лестничных клеток) относятся к классу пожарной опасности - К 0

Для определения класса конструктивной пожарной опасности указываем данные о классах пожарной опасности всех конструкций свести в таблицу 2.3:

Таблица 2.3 - Определение класса конструктивной пожарной опасности здания

Наименование конструкции	Класс пожарной опасности конструкции	Для зданий какого класса конструктивной пожарной опасности допускается применение конструкции	Класс конструктивной пожарной опасности здания
Наружные стены с внешней стороны	К 2	С 1	С 2
Перегородки	К 2	С 2
Марши и площадки лестниц	К 0	С 0
Колонны, балки, фермы, перекрытия	К 0	С 0

Колонка 3 таблицы 2.3 заполняется на основании классов конструктивной пожарной опасности здания, который представлен в таблице 2.4 (табл. 22 ФЗ № 123). В колонке 4 таблицы указываем наиболее низкий класс конструктивной пожарной опасности здания из приведённых в колонке 3.

Таблица 2.4 - Классы конструктивной пожарной опасности

Класс конструктивной пожарной опасности здания	Класс пожарной опасности строительных конструкций
	Несущие стержневые элементы (колонны, ригели, фермы)	Наружные стены с внешней стороны	Стены, перегородки, перекрытия и бесчердачные покрытия	Стены лестничных клеток и противопожарные преграды	Марши и площадки лестниц в лестничных клетках
C0	K0	K0	K0	K0	K0
C1	K1	K2	K1	K0	K0
C2	K3	K3	K2	K1	K1
C3	не нормируется	не нормиру-ется	не нормируется	K1	K3

Согласно таблице 22 ФЗ № 123 здание относится к классу конструктивной пожарной опасности - С 2. Определяющим фактором является класс пожарной опасности перегородок - К 2.

Вывод: класс конструктивной пожарной опасности - С 2.



3. Определение класса функциональной пожарной опасности здания

Класс функциональной пожарной опасности здания определяется по ст. 32 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ в зависимости от назначения здания, а также от возраста, физического состояния и количества людей, находящихся в здании, возможности пребывания их в состоянии сна. Согласно Статье 32 ФЗ №123 "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" общеобразовательная школа относится к классу функциональной пожарной опасности Ф 4 - здания общеобразовательных организаций, научных и проектных организаций, органов управления учреждений и подклассу Ф 4.1- здания общеобразовательных организаций, организаций дополнительного образования детей, профессиональных общеобразовательных организаций.

Вывод: класс функциональной пожарной опасности Ф 4.1.



4. Определение допустимости применения покрытий для пола в зальных помещениях

4.1 Определение группы распространения пламени

Таблица 4.1.1 - Результаты испытаний на распространение пламени по ГОСТ Р 51302-97

Длина распространения пламени для образцов №, мм
1	2	3	4	5
70	69	68	65	67

По табл. 4.1.1 определяем длину распространения пламени как среднее арифметическое значение по длине поврежденной части пяти образцов:

.

Согласно пункту 10.3 ГОСТа Р 51032-97 "Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени", при отсутствии воспламенения образцов или длине распространения пламени по длине образца менее 100 мм следует считать, что КППТП материала составляет более 11 кВт/м ².

Таблица 4.1.2 - Группы распространения пламени

Группа распространения пламени	КППТП, кВт/м 2
РП 1	11,0 и более
РП 2	От 8,0, но не более 11,0
РП 3	От 5,0, но не более 8,0
РП 4	Менее 5,0

КППТП данного строительного материала более 11 кВт/ Группу распространения пламени определяем по пункту 8 статьи 13 федерального закона № 123 ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" с внесенными изменениями федеральным законом № 117 от 10.07.2012. В таблице 4.1.2 указаны диапазоны для каждой из групп. По данным таблицы можно сделать вывод, что данный строительный материал относится к группе распространения пламенны РП 1 (нераспространяющие), так как имеет величину критической поверхностной плотности теплового потока более 11 киловатт на квадратный метр.

Вывод: группа распространения пламени РП 1.

4.2 Определение класса пожарной опасности материала

Таблица 4.2.1 - Определение класса пожарной опасности

Вид материала, сфера применения	Свойства пожарной опасности материала
	Горючесть	Воспламеняемость	Распространение пламени	Дымообразующая способность	Токсичность
Покрытие для пола	-	В 1	РП 1	Д 2	Т 2

Класс пожарной опасности материала определяем по таблице 3 приложения к федеральному закону от 22.07.2008 № 123 ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" с внесенными изменениями федеральным законом № 117 ФЗ от 10.07.2012. По таблице 27 ФЗ № 123 мы выбираем показатели, необходимые для определения класса пожарной опасности напольных покрытий. Для них учитывается все, кроме горючести. Следовательно, данный строительный материал относится к классу пожарной опасности КМ 1.

Вывод: класс пожарной опасности КМ 1.

4.3 Определение допустимости применения покрытий полов в зальных помещениях

Применение декоративно-отделочных, облицовочных материалов и покрытий полов на путях эвакуации и в зальных помещениях ограничивается в зависимости от класса пожарной опасности материала.

Таблица 4.3.1 - Данные для определения допустимого класса пожарной опасности

№ варианта	Этажность (высота) здания (для материалов на путях эвакуации)	Место применения материала	Вместимость зального помещения (для материалов в зальных помещениях), человек
21	-	Актовый зал	200

Допустимый класс пожарной опасности материалов для зальных помещений зависит от класса функциональной пожарной опасности здания, вместимости этих помещений, а также назначения материала, и определён в таблице 4.3.2 (табл. 29 приложения к Федеральному закону от 22.07.2008 № 123-ФЗ):

Таблица 4.3.2 - Область применения покрытий полов в зальных помещениях

Класс функциональной опасности здания	Вместимость зальных помещений	Класс пожарной опасности материала, не более указанного
		Для стен и потолков	Для покрытий полов
Ф 4.1	более 15, но не более 300	КМ 1	КМ 2

По таблице 4.3.2 мы определили допустимый класс пожарной опасности материала для покрытий полов в зальных помещениях - КМ 2. В п. 4.2 мы определили класс пожарной опасности материала для покрытий полов - КМ 1. Следовательно данный материал допускается к использованию в актовом зале школы.

Вывод: материал для покрытий полов допускается к применению.



Заключение

В первой главе данного курсового проекта мы рассчитали пределы огнестойкости многопустотных плит перекрытия (REI 180) и колонн (R 167). Так же, мы определили пределы огнестойкости колонн и плит перекрытия по справочным данным (R 218 и REI 139 соответственно). Кроме того, по справочным данным мы определили пределы огнестойкости балок (R 42), косуоров и балок лестниц (R 45), наружных стен (REI 240) и стен лестничных клеток (R 240),...