Оценка требованиям пожарной безопасности конструктивных решений здания

Оценка требованиям пожарной безопасности конструктивных решений здания

Характеристики стальной каркасной конструкции после пожара анализируются на основе динамики пожара, теории теплопередачи, строительной механики и теории конечных элементов. В данной статье рассмотрены температурные характеристики и механические свойства стальной каркасной конструкции в различных температурах.

Авторы публикации

Рубрика

Пожарная безопасность

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 12 (57), март ‘22

Дата публицакии 21.03.2022

Поделиться

Все здания и сооружения являются объектами с разной степенью пожарной опасности, зависящей от функциональной особенности, а значит, содержат в себе условия, определяющие возникновение пожара и его развитие. 

Пожарная безопасность объекта должна обеспечиваться на всех этапах его «жизнедеятельности»: на этапе строительства, эксплуатации, ремонте и пр.

Пожарная профилактика в строительстве занимается изучением конструктивно-планировочных решений, которые могут обеспечить противопожарную защиту зданий и сооружений. 

При строительстве торговых центров является важным аспектом соблюдение мер безопасности. Торговые центры сегодня обычно состоят из монолитной или сборной конструкции с несущими колоннами. Для того чтобы ускорить время строительства, часто используют легкие по весу металлоконструкции. 

В настоящее время наиболее распространёнными конструктивными системами для крупных торговых зданий являются каркасные навесные панели, а также сочетания традиционных материалов с лёгкими высокоэффективными.

Расположение в структуре торгового центра таких зон, как многозальные кинотеатры, боулинг, кафе, позволяет применять для организации перекрытия над ними большепролетные конструкции (фермы, структурные плиты и т.п.).

Поскольку стальные фермы широко используются в качестве кровельных конструкций корпусов больших помещений, обрушения, вызванные пожаром, могут привести к человеческим жертвам. 

Система пожарной безопасности конструкции, которая отслеживает поведение конструкции в режиме реального времени и прогнозирует разрушение конструкции, имеет важное значение для снижения опасности, вызванной пожарами в зданиях. Поведение стальных конструкций, вызванное пожаром, привлекло внимание исследователей во многих странах мира. Однако, исследования по мониторингу и раннему предупреждению обрушений, вызванных пожарами, проводятся относительно редко. В настоящее время предупреждение и прогнозирование в основном осуществляются на основе характеристик деформации, вибрации и других параметров конструктивных элементов при пожаре.

Пожарная безопасность стальных конструкций охватывает чрезвычайно широкий спектр вопросов. Отправной точкой полного анализа пожара является определение сценариев пожара. 

При термическом анализе обычно предполагается, что температурное поле стальной конструкции в здании имеет равномерное или линейное распределение. Однако распределение температур на компоненты каркаса может быть совершенно иным при повышенной температуре во время пожара. 

При повышенной температуре можно проанализировать критерий разрушения несущей способности стальной рамы с двух сторон: локальное повреждение компонента рамы и общий выход из строя стальной рамы. 

Наступление пределов огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или последовательно нескольких из следующих признаков предельных состояний:

Пределы огнестойкости строительных конструкций имеют следующие обозначения:

потеря несущей способности (R);

потеря целостности (Е);

потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I).

При пожаре продолжительностью 15 минут балка и колонна нагреваются непосредственно, за исключением верхнего фланца балки и внешнего края колонны. С увеличением нагрева стальной компонент постепенно теряет свою прочность, а боковое смещение становится все больше и больше с выходом пластикового шарнира и быстрым снижением боковой жесткости. Когда нагрев увеличивается, жесткость и несущая способность стальной детали постепенно уменьшаются, а прогиб становится все больше.

Влияние на стальную раму в разных местах пожара в основном одинаковы. С повышением температуры пластичность стальной рамы постоянно возрастает и в конечном итоге приводит к разрушению рамы.

На рисунке 1 представлена методика оценки пожарной безопасности стальных конструкций.

Рисунок 1- методика оценки безопасности конструкции

Температура соединений балки и колонны быстро меняется, и ее распределение довольно неравномерно. В этом состоянии легко возникает неравномерное температурное напряжение, и происходит перераспределение внутренней силы. Это приводит к пластическим изменениям или локальным повреждениям. 

Соединения балки и колонны являются уязвимыми местами стальной рамы. Тепловой эффект становится более очевидным при повышении температуры. При пожаре скорость деформации относительна низкая до 600 сек, и становится выше через 600 сек. Далее стальная рама постепенно теряет свою несущую способность. 

Для снижения ущерба от пожаров необходимо обеспечить соблюдение требуемых норм пожарной безопасности зданий и сооружений в процессе проектирования, строительства и эксплуатации. Необходимо повышать фактические пределы огнестойкости строительных конструкций.

Список литературы

  1. Гинзберг, Л. А. Пожарная безопасность конструктивных решений проектируемых и реконструируемых зданий : [учеб. пособие] / л. а. Гинзберг, П. И. Барсукова ; [науч. ред. н. н. Каганович] ; М-во образования и науки рос. Федерации, Урал. Федер. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015.
  2. Малышкин, А. П. Практическое проектирование стальных конструкций : учебное пособие / А. П. Малышкин, А. В. Есипов, А. И. Бараняк. — Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2020. — 154 c. — ISBN 978-5-9961-2498-5. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/115054.html
  3. Z.M. Lu, B.Q. Hu, J.A. Lu «Fire safety gray relational evaluation for existing buildings» Journal of Wuhan University, 5 (2004)

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary