ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЕТУ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ОГНЕЗАЩИТОЙ ИЗ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ Paroc FPS-17 (2006)

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И
ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Утверждаю

Начальник

ФГУ ВНИИПО МЧС России

доктор техн. наук, профессор

_____________ Н.П. Копылов

07.04.2006 г.

ИНСТРУКЦИЯ

ПО РАСЧЕТУ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ С ОГНЕЗАЩИТОЙ ИЗ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ
ParocFPS-17

Заместитель начальника

ФГУ ВНИИПО МЧС России

доктор техн. наук, профессор                                                   И.А. Болодьян

МОСКВА 2006

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ИНСТРУКЦИЯ ПО РАСЧЕТУ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ОГНЕЗАЩИТОЙ ИЗ МИНЕРАЛОВАТНЫХ ПЛИТ PAROC FPS-17

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

2.1. Общие положения

2.2. Центрально-нагруженные стержни

2.3. Изгибаемые и внецентренно-нагруженные элементы

2.4. Фермы

3. НОМОГРАММЫ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ОГНЕЗАЩИТОЙ МИНЕРАЛОВАТНЫМИ ПЛИТАМИ PAROC FPS-17

3.1. Результаты экспериментальных исследований

3.2. Приведенная толщина металла конструкций

3.3. Построение номограмм с использованием расчетного метода

3.4. Использование номограмм

4. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ СТАЛЬНОЙ КОЛОННЫ С ОГНЕЗАЩИТОЙ МИНЕРАЛОВАТНЫМИ ПЛИТАМИ PAROC FPS-17

Приложение ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ОГНЕЗАЩИТОЙ

ВВЕДЕНИЕ

Работа выполнена на основании контракта № 5783-ОС от 03.12.2004 г., заказчик: Фирма PAROCОу Аb, адрес: Neilikkatie17, P.O. Box294, FI-01301 Vantaa, Finland.

В работе использованы положения следующих нормативных документов:

- ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования»;

- НПБ 236-97 «Огнезащитные составы для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности»;

- Технологический регламент № 050877-К «Система огнезащиты стальных конструкций с применением минераловатных плит PAROCFPS-17».

Расчет производился на ЭВМ «IntelPentium» при использовании комплекса вычислительных программ для расчета теплового состояния конструкций.

В результате проведенной во ВНИИПО серии экспериментальных исследований по определению огнестойкости стальных конструкций с огнезащитой из минераловатных плит Раrос FPS-17 получены расчетные теплофизические характеристики материалов, на основании которых были рассчитаны номограммы огнестойкости стальных конструкций с данной облицовкой.

Полученные номограммы, в сочетании с представленным ниже расчетным методом, позволяют производить оценку огнестойкости стальных конструкций любой конфигурации, при различных толщинах облицовки из минераловатных плит Раrос FPS-17, а также решение обратных задач.

1.1. Расчет пределов огнестойкости стальных конструкций производится по признаку потери несущей способности в нагретом состоянии - R(по классификации ГОСТ 30247.0-94).

1.2. Сущность метода заключается в определении критической температуры стали исследуемой конструкции, в результате которой наступает ее предел огнестойкости - статический расчети определении времени от начала теплового воздействия до достижения критической температуры - теплотехнический расчет.

1.3. Статический расчет конструкции производится по формулам п. 2 настоящей инструкции.

1.4. Теплотехнический расчет производится с помощью номограмм огнестойкости стальных конструкций с огнезащитой минераловатными плитами Раrос FPS-17 по п. 3 настоящей инструкции.

Предел огнестойкости стальных конструкций наступает в результате прогрева их сечения или отдельных его частей до критической температуры.

Критическая температура стальных конструкций, находящихся под действием нагрузки, рассчитывается в зависимости от вида конструкции, схемы ее опирания, марки металла и величины нагрузки.

Предел огнестойкости центрально-нагруженных стержней наступает в результате прогрева их сечения до критической температуры.

Критическая температура центрально-сжатых стержней определяется как наименьшая величина из двух найденных по таблице 1 значений в зависимости от коэффициентов γ_т и γ_е.

Таблица 1

Значения коэффициентов γ_т и γ_е, учитывающих изменения нормативного сопротивления R^н и модуля упругости Е стали в зависимости от температуры.

Коэффициенты γ_т и γ_е вычисляются по формулам:

где:

N_н- нормативная нагрузка, кг;

F- площадь поперечного сечения стержня, см²;

R^н- начальное нормативное сопротивление металла, кг/см²;

Е_н- начальный модуль упругости металла, кг/см²,

для сталей - Е_н = 2100000 кг/см²;

l₀- расчетная длина стержня, см;

J_min- наименьший момент инерции сечения стержня, см⁴.

Расчетная длина - l₀ стержня принимается равной:

- шарнирное опирание по концам - l;

где l - длина стержня, см;

- защемление по концам - 0,5 l;

- один конец защемлен, другой свободен - 21;

- один конец защемлен, другой шарнирно оперт - 0,71.

Критическая температура центрально-растянутых стержней определяется по таблице 1 в зависимости от коэффициента γ_т, вычисленного по формуле (1).

Предел огнестойкости изгибаемых и внецентренно-нагруженных элементов наступает в результате повышения температуры их наиболее напряженной грани до критической величины.

В случае незащищенных элементов и защищенных элементов сплошного сечения температура наиболее напряженной грани принимается равной температуре всего сечения. В случае элементов, изготовленных из прокатных профилей, температура наиболее напряженной грани принимается равной температуре соответствующей полки (стенки) поперечного сечения.

Критическая температура изгибаемых элементов определяется по таблице 1 в зависимости от коэффициента γ_т, вычисляемого по формуле:

где:

М_н- максимальный изгибающий момент от действия нормативных нагрузок, кг см.

W- момент сопротивления сечения, см³.

Критическая температура внецентренно-сжатых стержней определяется как наименьшая величина из двух найденных по таблице 1 значений в зависимости от коэффициентов γ_т и γ_е.

Коэффициент γ_т вычисляется по формуле:

где:

е- эксцентриситет приложения нормативной нагрузки - N_н, см.

Коэффициент γ_е находится по формуле (2).

Критическая температура внецентренно-растянутых стержней определяется по таблице 1 в зависимости от коэффициента γ_т, вычисляемого по формуле (4).

Предел огнестойкости металлических ферм наступает в результате потери несущей способности наиболее слабого, с точки зрения огнестойкости элемента.

Для выявления такого элемента определяются пределы огнестойкости всех нагруженных стоек, раскосов и поясов фермы. Критическая температура этих элементов находится в соответствии с п.п. 2.1 ÷ 2.3.