Огнестойкость изгибаемых стальных конструкций

• Автор: Пехотиков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ОГНЕСТОЙКОСТИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Обзор данных но поведению несущих стальных конструкций при реальных пожарах в зданиях различного назначения.

1.2. Способы огнезащиты несущих стальных конструкций

1.3. Физические свойства стали и облицовок в условиях высоких температур.

1.3.1. Прочностные и деформагивные свойства стали.

1.3.2. Теплотехнические свойства облицовок

1.4. Методы оценки огнестойкости стальных конструкций

1.4.1. Экспериментальные методы

1.4.2. Аналитические методы.

1.4.3. Обоснование выбора методов оценки огнестойкости стальных элементов .
1.5. Задачи дальнейшего исследования
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ И
ДЕФОРМАТИВНЫХ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАРОК СТАЛИ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
2.1. Исследуемые марки стали .
2.2. Диаграмма работы стали при растяжении в условиях высоких температур.
2.2.1. Описание экспериментального оборудования и контрольноизмерительной аппаратуры.
2.2.2. Методика испытаний образцов на растяжение для определения диаграмм о е при стационарном режиме на1рева
2.2.3. Анализ экспериментальных данных .
2.3. Определение деформации ползучести .
2.3.1. Модель теории ползучести, принятая в работе
2.3.2. Описание экспериментального оборудования и контрольноизмерительной аппаратуры.
2.3.3. Определение параметров ползучести р. п0 в ходе проведения испытаний на ползучесть
2.3.4. Анализ экспериментальных данных .
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОАНАЛИТИЧЕСКОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ИЗГИБАЕМЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В УСЛОВИЯХ ОГНЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.
3.1. Огневые испытания изгибаемых стальных конструкций под нагрузкой
3.1.1. Описание экспериментального оборудования и контрольноизмерительной аппаратуры
3.1.2. Методика испытаний стальных балок на огнестойкость под нагрузкой
3.1.3. Анализ результатов испытаний .
3.2. Модель расчета стальной балки при тепловом воздействии
3.2Л. Исходные данные
3.2.2. Алгоритм определения фактических пределов огнестойкости стальных балок по критическим деформациям .
3.2.3. Математическая модель прогиба балки.
3.3. Сравнение расчетных деформаций стальных балок с деформациями, зарегистрированными во время испытаний.
3.4. Выводы .
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ ОГНЕЗАЩИТНЫХ ОБЛИЦОВОК ПРИ НАГРЕВЕ
4.1. Исходные предпосылки .
4.2. Метод определения теплофизических характеристик огнезащитных облицовок с использованием ЭВМ.
4.2.1. Общие положения.
4.2.2. Алгоритм расчета стальной неограниченной пластины, облицованной с одной стороны и с идеальной теплоизоляцией с другой
4.2.3. Определение приведенной толщины металла стальной конструкции .
4.2.4. Определение тенлофизических характеристик новых видов огнезащитных облицовок.
4.3. Метод построения номограмм прогрева стальных конструкций со вспучивающимися покрытиями.
4.4. Выводы .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Угроза возникновения пожаровзрывоопасной ситуации в машзалах возрастает по мере старения оборудования. Характерным примером является пожар, произошедший в машинном зале Волгоградской ТЭС2 в г. Изза повреждения уплотнительного валика генератора и опорных подшипников турбогенератора произошло соединение водорода с турбинным маслом и возгорание. Общая площадь обрушения покрытия составила около м2. Аналогичные случаи имели место на Московской ТЭЦ в г. Сырдарьинской ГРЭС в г. Ульяновской ТЭС, Волжской ГЭС. Случаи обрушения покрытий имели место в г. Сырдарьинской, Экибастузской и Азербайджанской ГРЭС, в году на ТЭЦ и ТЭЦ2 Пермэнерго. Известны также случаи обрушения покрытий при пожарах в машинных залах АЭС Белоярской АЭС в , на станции Англия в г. США в г. I США в г. Чернобыльской АЭС в г. Ряд крупных пожаров, происшедших в нашей стране и за рубежом показывает, что в условиях пожаров происходит полное выгорание конструкций, содержащих сгораемый утеплитель и обрушение конструкций на большой площади. Так при пожаре на Житомирском заводе строительных конструкций покрытие выгорело и обрушилось на площади 0 м2, на Бухарском хлопчатобумажном комбинате 0 м2, Капчагайском фарфоровом заводе 0 м2 и т. При пожаре, который возник апреля года на АО КАМАЗ уничтожено огнем и обрушилось покрытие на площади около м2. Распространяясь по кабельной трассе, проходящей в межферменном пространстве, огонь воспламенил легкосгораемый пенополистирольный утеплитель и в течение минут охватил огромную часть покрытия. Тушение пожара длилось в течение 5 дней. По оценке правительственной комиссии, проводившей расследование, пожар на заводе двигателей еще раз подтвердил правильность ранее сделанных специалистами выводов о повышенной пожарной опасности зданий из легких металлических конструкций в сочетании со сгораемым утеплителем, их низкой устойчивости при пожаре, невозможности успешного тушения огня в таких конструкциях. Комиссией принято решение о необходимости выработки технических и организационных мер по усилению противопожарной защиты аналогичных зданий. Затраты на восстановление предприятия составили более 0 млн долларов. Но это только прямые убытки. Косвенный ущерб, связанный с длительным простоем, по разным оценкам, составил от 0 до 0 от размера прямых убытков. В качестве примера катастрофических последствий пожаров, в зданиях с несущими стальными конструкциями, может быть приведен крах башен Центра международной торговли в США в результате террористического акта сентября г. С инженерной точки зрения небоскребы были спроектированы как большие вертикальные колонны. Каждая башня представляла собой квадрат со стороной равной м рис. Высота башен была равна 1м, глубина подземной части превышала м. Вес каждой башни оценивался примерно в 0 0 т. Здания были рассчитаны на сопротивление урагану скоростью 5 кмч, или боковой нагрузке в т. Вес каждого из зданий более чем в раз превышал вес столкнувшихся самолетов. Рис. Сечение здания , центральные несущие стальные колонны. Междуэтажные перекрытия зданий были выполнены из монолитного железобетона по профилированному настилу. В качестве несущих конструкций перекрытий были применены стальные фермы с узлами креплений к колоннам внутреннего и внешнего периметров. Данная схема с несущими изгибаемыми конструкциями в сочетании с железобетонным перекрытием часто применяется в современном строительстве на различных объектах, рис. Рис. Все несущие стальные конструкции здания торгового центра имели огнезащиту, и были спроектированы так, чтобы выдержать воздействие пожара в течение 3х часов, без задействования автоматических систем пожаротушения. Здания перенесли удар двух самолетов, потеряв при этом часть несущих колонн внешнего периметра. Далее произошел розлив топлива и начался пожар. Развитие пожара в обоих зданиях всемирного торгового центра оценивается по одинаковому сценарию. Первоначально произошло обрушение пролетов монолитных железобетонных перекрытий и, как следствие, увеличение обогреваемой высоты внешних и центральных несущих стальных колонн.