Расчетные схемы определения предела огнестойкости строительных конструкций

Суть расчета предела огнестойкости строительных конструкций заключается в определении времени, по истечении которого в условиях высокотемпературного воздействия при пожаре наступает одно из предельных состояний, кроме потери плотности.

Для строительных конструкций, выполняющих одновременно ограждающую и несущую функции, необходимо выполнить два расчета: по потере несущей и теплоизолирующей способности (например, внутренняя несущая стена или плита перекрытия). Из двух полученных значений за предел огнестойкости принимается наименьший.

Возможности расчетной оценки пределов огнестойкости конструкций можно представить в виде следующих схем.

Расчетная схема 1. Расчет по этой схеме проводят для вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций (перегородки, плиты перекрытий, стены). Предел огнестойкости по этой схеме наступает в результате потери конструкцией теплоизолирующей способности, т.е. в результате прогрева необогреваемой поверхности до недопустимой температура. Предел огнестойкости конструкции наступит в момент времени τ_п= П_Ф, когда при заданных условиях высокотемпературного воздействия и теплофизических характеристиках материала, температура на обогреваемой поверхности t`<sub>о</sub>, изменяясь от начала значения t<sub>н</sub> станет равной допустимой [t`_о].

Расчетная схема 2. Расчетом по этой схеме определяется огнестойкость всех видов металлических защищенных и незащищенных конструкций, несущих изгибаемых железобетонных конструкций (ригели, балки, плиты). При этом рассматривается прогрев сечения (элементов) конструкции в условиях высокотемпературного воздействия при пожаре до критической температуры t_сч. Предельное состояние по огнестойкости – потеря несущей способности. Расчет предполагает решение статической задачи с целью определения времени прогрева до t_сч.

Под критической температурой понимается температура конструкции или ее части сечения, при достижении которой она теряет несущую способность (разрушается), т.е. наступает ее предел огнестойкости.

Расчетная схема 3. – по критической площади сечения. Существуют конструкции, предельное состояние которых при пожаре по потере несущей способности наступает в результате уменьшения сечения. Характерными представителями таких конструкций являются деревянные и сжатые железобетонные. У деревянных конструкций уменьшение сечений происходит в результате обугливания древесины. При нагревании в условия пожара часть сечения сжатых железобетонных элементов прогревается выше t_сч и теряет свою прочность. Вследствие уменьшения сечений напряжения в элементах увеличиваются и при достижении предела прочности конструкции разрушаются. Площадь сечения, при дальнейшем уменьшении которой происходит потеря несущей способности или устойчивости конструкции, называется критической площадью сечения, а размеры этих сечений – критическими.

Расчет по этой схеме сводится к определению времени, по истечении которого при заданных условиях высокотемпературного значения. Условие разрушения σ = R_п.

Возможна и четвертая расчетная схема - для статически неопределимых изгибаемых железобетонных конструкций, разрушение которых в условиях пожара наступает в результате одновременного уменьшения сечения и снижения прочности материала.