Исследование огнестойкости балок из новых сталей

Исследование огнестойкости балок из новых сталей

Автор: Соловьев, Дмитрий Валерьевич

Количество страниц: 171 с. ил.

Артикул: 3320766

Автор: Соловьев, Дмитрий Валерьевич

Шифр специальности: 05.23.01

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2007

Место защиты: Москва

Стоимость: 250 руб.

Исследование огнестойкости балок из новых сталей  Исследование огнестойкости балок из новых сталей 

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время во всех развитых странах придается большое значение исследованиям огнестойкости строительных конструкций, разработке новых материалов, обладающих повышенной огнестойкостью, а также разработке новых методов и материалов для защиты конструкций от пожара. Такой интерес к данному вопросу вызван постоянным увеличением количества пожаров в зданиях промышленного и гражданского назначения за последние годы. Рост этажности строительства также требует увеличения надежности конструкций при пожаре.
Элементы стальных конструкций, оказавшиеся в зоне высоких температур, достаточно сильно нагреваются при этом, как в следствие повышения их температуры, так и в связи с изменениями в структуре стали, происходит снижение прочностных характеристик ниже уровня, при котором несущая способность на проектные нагрузки может быть гарантирована.
Строительные нормы России, ряда европейских стран, США и Японии предписывают защиту стальных конструкций с помощью огнестойких покрытий. Эти требования предъявляются к зданиям жилого и административного назначения, а также к ряду инженерных сооружений, расположенных в густонаселенных районах. Однако, применение защитных окрасок, обмазок и др. сопровождается ухудшением санитарногигиенического состояния рабочих мест, дополнительными трудовыми и материальными затратами, иногда значительным увеличением собственного веса конструкций, а также существенно увеличивает стоимость работ. Например, стоимость окраски 1 т стальных конструкций составляет в настоящее время 0 руб. при стоимости 1 т стальных конструкций 0 руб.
Ослабить, а в ряде случаев исключить указанные негативные обстоятельства позволяет применение сталей с нормированными на достаточно высоком уровне
прочностными характеристиками при кратковременном нагреве при пожаре в интервале температур С, т.е. сталей с высокой огнестойкостью.
Стали с достаточно высокой прочностью при длительном воздействии повышенных температур в основном теплостойкие стали, были разработаны для таких областей применения, как мкости, работающие под высоким давлением в агрессивных средах при высоких температурах, бойлерные трубы и т.п. Эти стали используются для длительной службы при повышенных температурах и отличаются от огнестойких сталей, которые должны противостоять пожару в течение относительно короткого времени.
Основной областью применения огнестойких сталей в зарубежных странах является промышленное и высотное гражданское строительство, особенно для районов с повышенной сейсмической активностью, где вероятность возникновения пожаров особенно высока, а применение огнезащитных окрасок существенно ухудшает экологическую обстановку. Использование для изготовления металлоконструкций указанных сооружений сталей, устойчивых к кратковременному воздействию высоких температур, позволяет существенно снизить расходы на строительство и повысить эксплуатационную надежность конструкций.
Специфика требований, предъявляемых к огнестойким сталям, заключается в том, что указанные материалы должны обеспечить работоспособность металлоконструкций как при обычных условиях в том числе и при отрицательных температурах, так и в условиях кратковременного разогрева металлоконструкций при возникновении пожара. В связи с этим, огнестойкие стали должны в том числе обладать полным комплексом механических и технологических свойств, необходимым строительным сталям и включающим нормированные прочностные, пластические характеристики, определяемые при нормальной температуреС, ударную вязкость, определяемую при отрицательных температурах, иметь достаточную технологическую пластичность, гарантированную свариваемость.
Решение проблемы внедрения огнестойких сталей в промышленное и гражданское строительство вызвало необходимость проведения широких исследований, связанных с разработкой и изучением свойств этих новых сталей, с изучением поведения данных сталей в строительных конструкциях при нагреве, определением фактического увеличения огнестойкости конструкций, изготовленных с из новых сталей, с разработкой и практическим использованием методов испытаний новых материалов, а также оценки огнестойкости и методов соответствующего расчета.
Актуальность


При пожаре в помещении определяющими теплофизическими процессами являются процессы теплообмена. При возникновении и развитии пожара в помещении строительные материалы и конструкции оказываются в среде с более высокой температурой. Между нагретой при пожаре средой помещения и строительными конструкциями возникает процесс теплообмена и конструкции начинают прогреваться. Сначала прогреваются поверхностные участки конструкций, затем постепенно процесс прогрева распространяется вглубь сечений конструкций, т. Тепловые процессы, протекающие в таких условиях, являются нестационарными. Основываясь на результатах испытаний многие авторы 1, 2, 3, 4, 5, 6 от
мечают, что основными факторами, оказывающими влияние на температурные режимы пожаров, являются пожарная нагрузка, т. Температурные режимы пожаров в помещениях различных зданий и сооружений могут весьма существенно отличаться друг от друга 5, 6, 7, 8, 9 рис. В настоящее время за рубежом наметилась тенденция к учету реальных условий пожара при расчете огнестойкости стальных конструкций . Это находит подтверждение и в некоторых работах шведских ученых, например , где учитывается вероятность разрушения стальных конструкций с учетом статистических данных о фактической огневой нагрузке в здании. Обрушение ограждающих конструкций при пожаре происходит за счет исчерпания несущей способности ее несущих элементов, а также соединений элементов конструкции между собой и с несущими конструкциями покрытия или каркаса здания. При действии на балку высоких температур при пожаре даже на ограниченную часть ее поверхности, сечение конструкции, вследствие высокой теплопроводности металла, быстро прогревается до одинаковой температуры. При этом снижается предел текучести и модуль упругости стали. Разрушение статически определимой балки происходит в результате образования пластического шарнира в сечении, где действует максимальный изгибающий момент. При пожаре в балочной клетке в случае преждевременного выхода из строя стального настила часто наблюдается потеря общей устойчивости балок. Рис. Температурные режимы пожаров в помещениях зданий и сооружений различного назначения 1 режим стандартного пожара 2 режим пожара в туннелях 3 режим пожара характерный для зданий и сооружений нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности 4 режим пожара в подвальном помещении типа жилого с различной площадью проемов Рп 5а Р2 м2 1,5 м2 5в 1,0 м2 при пожарной нагрузке древесина я кгм2. Но при этом необходимо учитывать влияние дополнительных усилий, возникающих вследствие температурных деформаций. Так предел огнестойкости двухпролетной статически неопределимой балки выше статически определимой 1. Условие опирания балки также влияет на значение ее предела огнестойкости. Жесткая заделка стальной балки на опорах в железобетонные или каменные стены стесняет температурные деформации вдоль ее длины. Воздействие температуры пожара на ферму приводит к исчерпанию несущей способности ее элементов и узловых соединений этих элементов в результате снижения прочности металла. Разрушение конструкции может наблюдаться в сварных, болтовых или заклепочных соединениях элементов составного сечения от действия сдвигающих усилий. Снижение прочности на срез стального болта или заклепки, находящихся в условиях пожара, приводит к разрушению соединения, снижение прочности стали соединяемых элементов увеличивает деформативность. При расчете фермы ее узлы принимаются как шарнирные, поэтому ферма считается статически определимой конструкцией. Потеря несущей способности хотя бы одного из элементов приводит к отказу конструкции в целом. Исчерпание несущей способности стальных колонн, находящихся в условиях пожара, может наступить в результате потери прочности или устойчивости как всем стержнем конструкции, так и элементами соединительной решетки, а также узлов крепления этих элементов к ветвям колонны и отдельными ветвями на участках между узлами соединительной решетки в колоннах сквозных сечений местной устойчивости стенки и свесов сжатых полок колонны составного двутаврового сечения.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.182, запросов: 241