Кафедра «Пожарная безопасность в строительстве» 2СП КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара» КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1. Изменение механических характеристик материала (металл, бетон) при нагревании. Ползучесть, температурные деформации, теплостойкость. Основные виды, применяемые в строительстве: обыкновенная углеродистая горячекатаная сталь, низколегированная
горячекатаная и высокопрочная холоднокатаная сталь. Наибольшее распространение в строительных конструкциях получили стали классов А-I (Ст3) и А-II (Cт5), а также низколегированные стали A-III (25Г2С), А-IV (20ХГ2Ц). Стали, обладая высокой мех. прочностью, имеют малую теплоемкость 0,115 ккал/(кг оС) и высокий коэффициент теплопроводности 50-52 ккал/(м.ч.оС).
Малая теплоемкость и высокая теплопроводность вызывают быстрое нагревание стальных конструкций и резкие температурные деформации. Имея значительный коэффициент линейного расширения =(12-16).10-6, стальная балка длиной 6 м. при нагревании до 500оС удлиняется на 48 мм, что вызывает ее деформации и коробление. При высоких температурах наблюдается изменение механических свойств сталей. Характер изменения прочности арматурных сталей, применяемых для изготовления железобетонных конструкций
в зависимости от температуры представлен на рис. 1. Как видно из графика, предел текучести арматурных сталей при их нагревании резко уменьшается. Поведение сталей при пожаре. При высоких температурах наблюдается изменение механических свойств сталей. Характер изменения прочности арматурных сталей, применяемых для изготовления железобетонных конструкций в зависимости от температуры представлен на рис. 1. 1 - предел прочности высокопрочной холоднотянутой
проволоки класса В-II диаметром 2-3 мм. R=18 000 кгс/см2 ; 2 - предел текучести холоднотянутой проволоки класса В-I диаметром 5-6 мм. sт = 6000 кгс/см2; 3 - предел текуч. обычной горячекат. стали А-I (Ст.3) и А-IV (Ст.5) 4 - пред. прочн. холодно сплющенной арматуры периодич. профиля из стали класса А-I, R=4900 кгс/см2; 5 - предел тек. низколегиров. стали периодич. профиля класса
А-IV(Ст.30ХГ2С) 6 - пред. текуч. низколегиров. стали класса А-III (Ст.25Г2С), sт = 4500 кгс/см2 Рис. 1 График изменения прочности арматурных сталей в нагретом состоянии. Как видно, предел текучести арматурных сталей при их нагревании резко падает. Для сталей класса А-I (Ст.3) и А-II (Ст.5) особо резкое снижение предела текучести наблюдается при температуре 150-200оС, при температуре 400оС величина их предела текучести составляет 0,7 первоначального
значения (кривая 2). Практически полная потеря предела текучести наблюдается при температуре более 700оС. Несколько лучше ведут себя в условиях высоких температур низколегированные стали классов А-IV (20ХГ2С) и А-III (25Г2С). Т. к. у стали класса А-III при нагревании до 200оС наблюдается даже некоторое увеличение предела текучести (5%), а при 400оС он равен первоначальному значению (кривая 6). Наиболее интенсивное снижение предела прочности наблюдается
у высокопрочной холоднокатаной проволоки диаметром 2-3 мм снятие наклепа. Нагревание холоднотянутой предварительно-напряженной арматуры в железобетонных конструкциях приводит к потере ею предварительного напряжения и к росту необратимых деформаций конструкций (прогибу). Установлено, что необратимое снижение предварительного напряжения конструкций, армированных высокопрочной холоднотянутой проволокой, начинается уже при 100-150оС и значительно проявляется при 250оС и выше.
Та температура при которой предел прочности или предел текучести арматурных сталей снижается до величины рабочих напряжений, вызванных внешней нагрузкой собственным весом элемента, называется критической температурой стали. Для сталей классов А-I (Ст.3) и А-II (Ст.5) при коэффициенте запаса прочности элемента k=1,6 (коэффициент изменения прочности mt =1/1,6=0,625) критическая температура составляет 470оС. Для высокопрочной холоднотянутой проволоки класса
В-II, имеющей предел прочности 18 000 кгс/cм2 при k=2,2 (mt = 0,445), критическая температура равна 450оС . Из графика изменения прочности арматурных сталей видно, что для стали класса А-III (25Г2С) при k=1,6, критическая температура составляет 575оС. На рисунке верхняя горизонтальная пунктирная линия соответствует запасу прочности элемента k=1,6 и относится к горячекатаным сталям. Нижняя горизонтальная пунктирная линия построена для k=2,25 и относится
к высокопрочной холоднотянутой проволоке, применяемой для изготовления предварительно-напряженных железобетонных конструкций. Указанные коэффициенты запаса прочности соответствуют конструкциям рассчитанным по предельным состояниям, где данный коэф. выражается в неявном виде. Наступление критической температуры арматуры характеризуется временем, и чем выше температура, тем большее время свободно опертая железобетонная балка или плита , армированная данной сталью будет сопротивляться
обрушению, т. е. будет более огнестойкой. Следовательно железобетонные конструкции армированные низколегированными сталями классов А-III (25Г2С) и А-IV (20ХГ2С), более огнестойки, т. к. их критическая температура выше, чем у других сталей (530-575оС). На рис. 2 представлен график изменения прочности арматурных сталей после их нагревания и охлаждения. Из данного графика видно, что прочность сталей после нагревания и охлаждения уменьшается, однако это уменьшение прочности менее резкое, чем у сталей в нагретом состоянии.
Некоторые стали, нагретые до опред. температур, а затем охлажденные не только не теряют прочности, но даже увеличивают ее. Характерной в этом отношении является сталь класса А-III (25Г2С). Будучи нагретой до 625оС, она после охлаждения не уменьшает своей прочности, а при температуре 400оС увеличивает ее на 25%. 1 - пред. прочн. высокопрочн. холоднотянутой проволоки из стали В-II диаметром 2-3 мм, R=20 000 кгс/см2; 2 - то же,
R=18 000 кгс/см2; 3 - предел текучести холоднотянутой проволоки из стали В-I диаметром 5-6 мм, sТ=6 000 кгс/см2; 4 - предел прочности холодносплющенной арматуры периодического порф. А-I, R=4900 кгс/см2; 5 - предел текучести низколегиров. стали А-III (Ст.25Г2С), sТ=4500 кгс/см2; 6 - предел текучести обычной горячекатаной стали А-I (Ст.3) и А-II (Ст.5) Рис. 2. График изменения прочности арматурных сталей после нагревания и охлаждения.
Вывод: рассматривая характер изменения прочности различных видов арматурных сталей, видно , что с точки зрения повышения огнестойкости элементов строительных конструкций желательно применять горячекатаные низколегированные стали. Алюминиевые сплавы. Алюминий один из самых легких металлов, его плотность 2,7 г/см3, tпл =600оС, высокий коэффициент теплопроводности 180-200 ккал/(м.ч.оС), повышенный коэффициент температурного расширения 27.10-6, малая прочность (8-10 кгс/мм2) и малый предел текучести (3-5 кгс/мм2).
Введение в алюминий легирующих добавок (кремний, марганец, магний, медь, титан и др.) значительно увеличивают его мех. прочность. Повышение температуры сопровождается значительным снижением прочности изделий из алюминия. Для изготовления конструкционных элементов используются различные сплавы на основе алюминия (АЛ-2, АЛ-5, АЛ-8 и др.) Наибольшее распространение получили сплавы AI-Cu-Mg (Д1, Д16 и др.)-дюрали, приобретающие после термообработки высокую прочность, к высокопрочным
свариваемым алюминиевым сплавам относятся Аl-Zn-Mg (В92, В95 и др.), к сплавам средней прочности и высокой коррозионной стойкости Al-Mg (AMг) и Al-Mg-Si (AB)-авиали, а также сплавы АД31, АД33 и АД35. Для несущих сварных конструкций (ферм, рам, арок и др. ) применяют сплавы АМг-6, В92Т, АР-Т1, для несущих клепанных конструкций - сплавы
Д1Т, Д16Т и др. Основные достоинства сплавов Аl - малая плотность, высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, технологичность производства конструкций, отсутствие ударного искрообразования. Существенные недостатки: небольшой модуль упругости (в 3 раза меньше, чем у стали), высокий коэф. температурного расширения (в 2-3 раза больше, чем у стали), высокая чувствительность к нагреву, пониженная огнестойкость конструкций. Задолго до плавления в конструкциях происходит нагрев до критической температуры, при которой
предел прочности и предел текучести снижается до величины рабочих напряжений, вызванных действием эксплуатационных нагрузок и собственного веса. В этот момент несущая способность конструктивного элемента исчерпывается и наступает предел его огнестойкости (обрушение). Снижение предела прочности вдвое наблюдается для сплава АМу-М при t=235оС, для АМг6-М при t=250оС, АВ-Т1 при t=265оС, сплав АМу-М при t=600оС снижает прочность в 8 раз, остальные из указанных сплавов до нуля.
Предел текучести при нагревании снижается менее интенсивно. Снижение предела текучести вдвое происходит АВ-Т1 до t=250оС АМу-М при t=600оС снижается в 7 раз. Снижение пределов прочности и текучести сплавов АМц-М и АМг6-М при нагревании до 500оС и последующем медленном охлаждении явл. обратимыми. Мех. свойства указанных сплавов при отжиге полностью восстанавливаются.
Прочностные св-ва термически обратимого сплава марки АВ-Т1 полностью обратимы лишь при нагревании его до 200оС. Огнестойкость низкая т.к. критическая температура 250-325оС БЕТОН - искусственный камневидный материал, получаемый в результате твердения смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка, щебня, гравия). Заполнители образуют жесткий скелет препятствуя усадке
бетона при его твердении, и позволяют получать бетоны заданных физико-химических свойств (теплоизоляционный, жароупорный, легкий и т.п.). Состав бетонной смеси выражают в виде массового соотношения между количеством цемента, песка и щебня (гравия) с указанием водоцементного отношения. Кол-во цемента принимают за единицу. цемент : песок : щебень как 1 : x : y при В/Ц = z (например 1 : 2,4 : 4,5 при В/Ц=0,65). В зависимости от средней плотности бетоны подразделяются
на: особо тяжелые (более 2500 кг/м3), тяжелые (1800-2500 кг/м3), легкие (500-1800 кг/м3), и особо легкие (менее 500 кг/м3). Общими положительными свойствами бетона являются его значительная прочность при сжатии, возможность получения из него конструкций любой формы с достаточной огнестойкостью и водостойкостью. Марка бетона характеризуется пределом прочности при сжатии образцов в виде кубов размерами 20х20х20 см в 28-суточном возрасте. В зависимости от величины предел прочности (кгс/см2) установлены следующие
марки: 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600. Одним из основных факторов влияющих на прочность бетона является водоцементное отношение (В/Ц), чем меньше В/Ц, тем выше прочность. Для химического взаимодействия с цементом требуется 10-20% воды от массы цемента. Обычно для придания массе пластичности в бетонную смесь вводится 40-50% воды (В/Ц=0,4-0,5). В результате испарения воды образуются поры, что приводит к снижению плотности и прочности бетона.
Наряду с естественными заполнителями бетонов (гравий, гранитный щебень, известняковый щебень) широко используют искусственные заполнители (керамзитовый гравий, шлаковая пемза, аглопорит, кирпичный бой, вспученный перлит, термовермикулит(зонолит), терлит шлак, и т.п.). Поведение бетона при нагревании - зависит от рода заполнителя, вида цемента, водоцементного отношения, температуры и продолжительности нагрева. Прочность бетона в нагретом и охлажденном состоянии значительно
отличается только при нагревании до 500оС. Большее снижение прочности наблюдается у нагретых, а затем охлажденных бетонов. Увеличение прочности как в нагретом состоянии, так и после нагревания, с последующим охлаждением наблюдается лишь при t=100-150 оС, причем это увеличение составл. 5-17%. При нагревании свыше 150-200 оС прочность бетонов значительно снижается. Заметное снижение прочности наблюдается при нагреве до 250-300 оС и последующем охлаждении.
Наиболее интенсивное уменьшение прочности начинается после прогрева до 500 оС и выше. Основные причины, вызывающие снижение прочности раствора и обычного бетона на портландцементе при нагревании: 1. Усадка бетонного камня при одновременном расширении заполнителя. Прочность раствора и бетона в следствии температурных деформаций его компонентов снижается не только при нагреве , но и при охлаждении. 2. Удаление воды из цементного камня - дегидратация.
При t=100-150 оС удаляется свободная вода, выделение химически связанной воды начинается при t=350 оС. Наиболее интенсивно при t=350-600 оС. Обезвоживание приводит к разрушению пространственной решетки кристаллогидратов и сопровождается изменением его объема и потерей прочности. 3. При t=550 оС и более в гидрате окиси кальция Ca(OH)2 происходит полное удаление воды, при этом образуется негашеная известь -окись кальция CaO. Образующаяся окись способна ко вторичной гидратации.
Поэтому после охлаждения цементного камня нагретого выше 550 оС, происходит гашение свободной окиси влагой воздуха, сопровождаемое значительным увеличением объема - нарушением структуры цементного камня, отслаиванием поверхностных слоев бетона. Уменьшение поперечного сечения бетонных и железобетонных конструкций сопровождается увеличением напряжений в них и может вызвать их разрушение. 4. При t=575 оС кварц, входящий в состав песка и щебня, из -модификации превращается в
-модификацию. Этот процесс сопровождается значительным увеличением объема и уменьшением плотности и прочности. 5. В условиях высоких температур в бетоне, имеющем влажность 3-3,5% и более, происходит интенсивное парообразование. Пары воды, выходящие под относительно высоким давлением из массы бетона, разрушают его структуру, в результате чего поверхностные слои отслаиваются. ЖЕЛЕЗОБЕТОН представляет собой материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, работающей совместно
с бетоном под действием внешних нагрузок. Сталь и бетон обладают практически одинаковыми коэф. линейного расширения. (  =12,3•10-6). В железобетонных изделиях бетон надежно защищает арматуру от коррозии и высокой температуры. Бетон хорошо работает на сжатие и плохо на растяжение, прочность бетона при растяжении в 10-15 раз меньше прочности при сжатии, поэтому в нем даже при малых растягивающих напряжениях появляются трещины, а при дальнейшем росте нагрузок наступает разрушение.
Для устранения этого недостатка бетон армируют сталью в местах, подверженных растяжению. Сталь отличается высокой прочностью при растяжении, а бетон в свою очередь хорошо сопротивляется сжатию. Р Схема изгиба балки Р Сжатие О О Растяжение Р Р рис. 1 Р В В А А продольная (рабочая) арматура зона сжатия поперечная армату зона растяжения Арматурой в железобетонных конструкциях могут служить отдельные стальные стержни гладкого, периодического
или сплющенного профиля, а также пространственные каркасы, размещенные в толще бетона (гибкая арматура). Арматура бывает и жесткой - швеллер, двутавр, уголки и их комбинации. Наиболее употребительна гибкая арматура и арматура периодического профиля. Рабочую арматуру располагают возможно ближе к поверхности железобетонных конструкций, однако во избежание коррозии, интенсивного прогрева при действии высоких температур и для надежного сцепления ее с бетоном
необходим защитный слой бетона. Величина защитного слоя выбирается в зависимости от вида конструкции (колонна, балка, плита), диаметра рабочей арматуры, требуемой огнестойкости и изменяется в широких пределах. Количество рабочей арматуры зависит от величины нагрузки, марки бетона, характера нагружения, марки стали, вида конструкции - обычно составляет не более 2% площади сечения. Кроме рабочей (продольной) арматуры имеется монтажная продольная и поперечная (хомуты) арматура.
В зависимости от способа армирования бетона и состояния арматуры различают железобетонные конструкции обычные и предварительно-напряженные. Первые трещины в бетоне появляются уже при удлинении растянутой зоны под действием внешних нагрузок на величину 0,1-0,15 мм/м Указанный выше недостаток обычного железобетона устраняют предварительным обжатием бетона. Применение в практике строительства предварительно-напряженного бетона позволяет уменьшить расход стали
при изготовлении строит. конструкций на 20-30% за счет применения высокопрочных сталей и уменьшить массу изделий благодаря использованию высокомарочных бетонов (М400-600). Поведение как обычного, так и предварительно-напряженного железобетона в условия высоких температур (пожара) под действием внешних нагрузок обусловлено поведением его составляющих: бетона и арматуры. Причины наступления пределов огнестойкости железобетонных конструкций во многом определяются характером
их работы в условиях пожара. Для конструкций, предельное состояние которых обуславливается работой на растяжение, предел огнестойкости наступает в момент прогрева арматуры до критической температуры. Для конструкций, предельное состояние которых обуславливается работой на сжатие, предел огнестойкости наступает при уменьшении рабочего сечения бетона до критической величины. В частности, при прочих равных условиях предел огнестойкости центрально-нагруженной колонны больше
предела огнестойкости внецентрально-сжатой колонны. Это объясняется тем, что у центрально-нагруженных колонн поперечное сечение целиком работает на сжатие, и арматура не влияет на огнестойкость колонны. Во внецентрально-сжатой колонне предел огнестойкости опред. прогревом арматуры в растянутой зоне до критической температуры. Предел огнестойкости колонн нормируется с учетом площади поперечного сечения и нагрузки.
Предел огнестойкости железобетонных навесных стен, внутренних ненесущих стен и перегородок опр. по потере теплоизолирующей способности или по потере плотности и зависит от вида бетона (тяжелый, легкий, ячеистый) и толщины конструкции. Предел огнестойкости самонесущих и несущих железобетонных панельных стен определяется по потере несущей способности и зависит не столько от прочностных характеристик бетона и стали, сколько от деформации элемента. Элементы таких конструкций в условиях пожара работают на сжатие
с изгибом, и конструкция из центрально-сжатой может превратится во внецентрально-сжатую с увеличением эксцентриситета во времени. Значение и направление прогиба зависят от гибкости элемента, способа опирания его концов (шарнирного или платформенного), нагрузки, перепада температуры по сечению стены и упругопластических связей материалов. При платформенном опирании панелей ограничивается свобода поворота опорных сечений, что уменьшает их деформацию. Панели с платформенным опиранием имеют предел огнестойкости больше, чем
панели с шарнирным опиранием. Уменьшение процента армирования стен снижает предел огнестойкости панелей с шарнирным опиранием и практически не влияет на огнестойкость панелей с платформенным опиранием. Существенно влияет на предел огнестойкости железобетонных стен и перегородок защита металлических узлов крепления панелей. При отсутствии защиты узлов сочленения предел огнестойкости - 0,25-0,5 ч. Предел огнестойкости конструкции опр. по наименьшему пределу огнестойкости одного из конструктивных
элементов. Предел огнестойкости железобетонных изгибаемых элементов в большинстве случаев наступает в результате потери несущей способности (обрушения) при снижении прочностных характеристик арматуры и бетона в условиях пожара. Лишь в отдельных случаях по прогреву для плит и панелей с малой толщиной .В свободно опертых железобетонных элементах рис.1, в условиях пожара последовательно прогревается защитный слой бетона и рабочая арматура. Если арматура не прогрелась до критической температуры, то деформации
ее обратимы, и после охлаждения арматуры занимает первоначальное положение - обратимый прогиб. При прогреве до критической температуры в середине пролета появляется так называемый “пластический шарнир”, что связано со значительным раскрытием трещин в растянутой зоне плиты, появлением необратимых деформаций (необратимый прогиб) и полным разрушением железобетонного элемента. Предел огнестойкости свободно опертых элементов зависит прежде всего от толщины защитного слоя бетона,
класса и марки арматуры. Предел огнестойкости железобетонной плиты сплошного сечения толщиной 80 мм при толщине защитного слоя бетона до оси арматуры класса А-III 25 мм равен 1,2 ч; для такой же плиты с арматурой класса В-II предел огнестойкости составит всего 0,8 ч. При одинаковой толщине защитного слоя более интенсивно прогревается рабочая арматура в элементах констр имеющих большее отношение обогреваемого периметра к
сечению конструкции, что уменьшает предел огнестойкости таких конструкций. Например, свободно опертая балка с наименьшим сечением 8 см (обогрев с трех сторон) при толщине слоя от нижней или боковой грани до центра тяжести растянутой продольно арматуры класса А-III равной 25 мм, имеет предел огнестойкости 0,6 ч, а сплошная железобетонная плита (обогрев снизу) с аналогичной арматурой и толщиной защитного слоя -
1,2 ч. в2 h h а1 а1 в При одинаковых геометрических размерах сечение конструкции и условий обогрева на предел огнестойкости влияет массивность железобетонного элемента. С увеличением массы конструкции увеличивается ее теплоемкость, что несколько повышает предел огнестойкости. Предел огнестойкости многопустотных плит на 10% меньше предела огнестойкости плит сплошного сечения. а h Огнестойкость ребристых плит зависит прежде всего от расположения конструктивного элемента.
При размещении ребрами вниз предел огнестойкости нормируется с учетом класса и марки продольно-растянутой арматуры, наименьшего сечения обогреваемого элемента, а также расстояния от нижней или боковых граней сечения конструкции до центра тяжести продольной растянутой арматуры. п h  а1 р а2  h a При этом за толщину несущего элемента принимается суммарная толщина ребер двух смежных плит
При размещении ребристых плит ребрами вверх предел огнестойкости зависит от толщины полки sп , класса и марки арматуры, расположенной в полке, и от толщины защитного слоя бетона. Несколько по иному ведет себя в условиях пожара защемленные (замоноличенные) железобетонные плиты и балки. При нагревании усилия в ней перераспределяются из-за расширения арматуры и бетона нижней зоны Свободной деформации элемента препятствуют защемленные концы.
М М Нижняя часть железобетонного элемента по мере дальнейшего прогрева начинает работать в распор, в результате чего происходит перераспределение напряжений по сечению элемента, а именно увеличение растягивающих усилий над опорой и их уменьшение в нижней обогреваемой части. Для прогрева до критической температуры арматуры над опорой требуется значительный промежуток времени. Для арматуры нижней растянутой зоны значение критической температуры увеличивается с уменьшением напряжений.
Огнестойкость защемленных плит значительно выше стойкости свободно опертых. Плиты опертые по контуру, имеют предел огнестойкости, значительно больше чем плиты опертые по двум сторонам. Это объясняется тем, что в условиях пожара они в результате деформации превращаются в пространственные конструкции с изменением статической схемы работы. Средняя часть плит оказывается растянутой на всю толщину, а сжатая зона отодвигается ближе к контуру
опирания. Растягивающие усилия воспринимает продольная и поперечная арматура. Предел огнестойкости железобетонных плит, опертых по контуру, опр. с учетом соотношения сторон плиты. Увеличение предела огнестойкости железобетонных конструкций можно достичь - конструктивными решениями: - увеличение сечения конструктивных элементов - увеличение защитного слоя бетона - снижение нагрузок на несущие конструкции - изменение условий обогрева конструкций при пожаре - изменение схемы опирания
и работы конструкции применением материала с лучшими термопрочностными характеристиками: - тяжелый бетон на известняковом заполнителе и горячекатаная низколегированная сталь периодического профиля марки 25Г2С. При строительстве и эксплуатации особое внимание следует уделять узлам крепления и навески панелей, герметизации стыков между панелями. 1. Экспериментальные методы оценки горючести материалов. Методика экспериментального определения группы трудногорючих и горючих твердых веществ и материалов
(ГОСТ 12.1.044-89). Метод применяют для оценки горючести неметаллических материалов, содержащих в своем составе более 3% масс. Органических веществ. Метод не применим для испытания материалов, имеющих одностороннее огнезащитное или негорючее покрытие. Для строительных материалов заключение о группе горючести делают по результатам испытаний по СТ СЭВ 2437. 4.3.1. Аппаратура 4.3.1.1 Прибор ОТМ (черт. 4) состоит из керамической реакционной камеры прямоугольной формы высотой (295±2)
мм и имеющей в сечении квадрат со стороной (88±2) мм, установленной на металлическую подставку; газовой горелки внутренним диаметром (7,0±1) мм; механизма ввода образца с держателем, фиксирующим положение образца в центре реакционной камеры; зонта с рукояткой, установленного соосно на верхнюю кромку реакционной камеры, и смотрового зеркала для наблюдения за образцом в реакционной камере. 4.3.1.2 Для измерения температуры газообразных продуктов горения используют термоэлектрический преобразователь
диаметром электродов 0,5 мм, рабочий спай которого располагают в центре зонта на расстоянии 15 мм от его верхней кромки. 4.3.1.3 Регистрирующий температуру прибор с диапазоном измерения от 0 до 800°С, класс точности не ниже 0,5. 1 - горелка; 2 - реакционная камера; 3 - механизм ввода образца; 4 - образец; 5,6 - держатели образца; 7 - зеркало; 8 - термоэлектрический преобразователь;
9 - зонт. Черт. 4 4.3.1.4 Секундомер с погрешностью измерения не более 1 с. 4.3.1.5. Весы лабораторные с наибольшим пределом взвешивания 500 г, погрешностью измерения не более 0,1 г. 4.3.2 Подготовка к испытаниям 4.3.2.1. Для испытания готовят 3 образца материала длиной (60±1) мм, высотой (150±3) мм и фактической толщиной, но не более 30 мм. Для сыпучих веществ готовят 3 корзиночки прямоугольной формы длиной (60±1) мм, шириной (10±1) мм, высотой
(150±3) мм, в которых помещают (90±1) см3, вешества. Корзиночки должны быть выполнены из сетки с размерами ячеек не более 1,0 мм; материал сетки - проволока из жаростойкой стали диаметром 0,55 мм. Материалы, способные при нагревании плавится, помещают в мешочки прямоугольной формы длиной (65±1) мм, шириной (10±1) мм, высотой (160±1) мм. Мешочки делают из стеклоткани толщиной 0,10 - 0,15 мм, швы сшивают негорючими нитками или металлическими
скрепками. 4.3.2.2. Подготовленные образцы выдерживают в вентилируемом сушильном шкафу при температуре (60±5)°C не менее 20 ч, затем охлаждают до температуры окружающей среды, не вынимая из шкафа. Допускается кондиционирование образцов в соответствии с требованием технических условий на материал. 4.3.2.3. Подготовленные образцы выдерживают в вентилируемом сушильном шкафу при температуре (60±5)°C не менее 20 ч, затем охлаждают до температуры окружающей среды, не вынимая из шкафа.
Допускается кондиционирование образцов в соответствии с требованием технических условий на материал. 4.3.2.4. После кондиционирования образцы взвешивают с погрешностью не более ±0,1 г. Сыпучие вещества взвешивают вместе с корзиночками, а плавящиеся - с мешочками. Образцы одного материала (вещества) не должны отличаться по массе более чем на 2%. 4.3.2.5. Внутреннюю поверхность реакционной камеры перед испытанием покрывают двумя слоями алюминиевой
фольги толщиной не более 0,2 мм, которую по мере прогорания или загрязнения продуктами горения заменяют на новую. 4.3.2.6. Пригодность установки к работе проверяют по стандартному образцу - древесине глубокой пропитки, потери массы которого после испытания должна составлять (20,6±1,4)%. Стандартные образцы изготовляют согласно ГОСТ 16363 (п. 2) 4.3.3. Проведение испытаний. 4.3.3.1. Образец исследуемого материала закрепляют в держателе и при
помощи шаблона проверяют положение образца относительно его вертикальной оси. 4.3.3.2. Включают прибор для регистрации температуры, зажигают газовую горелку и регулируют расход газа так, чтобы контролируемая в течении 3 мин температура газообразных продуктов горения составляла (200±5)°С. 4.3.3.3. Держатель с образцом вводят в камеру за время не более 5 с и испытывают в течении (300±2) с или до достижения максимальной температуры отходящих газообразных продуктов горения материала,
при этом регистрируют время ее достижения. Если при испытании максимальная температура не превышает 260°С, то продолжительность испытания составляет (300±2) с. После чего горелку выключают. Образец выдерживают в камере до полного остывания (комнатной температуры). Остывший образец извлекают из камеры и взвешивают. Если при испытании максимальная температура превысила 260°С, то продолжительность испытания определяется
временем достижения максимальной температуры. Горелку выключают, образец извлекают из камеры и после остывания взвешивают. 4.3.3.4. После получения данных по п. 4.3.3.3 проводят два аналогичных испытания с новыми образцами. 4.3.3.5. После каждого испытания необходимо очистить от сажи рабочий спай термоэлектрического преобразователя. 4.3.4. Оценка результатов 4.3.4.1. Максимальное приращение температуры (tmax) вычисляют
по формуле tmax =tmax -tо где tmax - максимальная температура газообразных продуктов горения материала, °С; tо - начальная температура испытания, равная 200°С. 4.3.4.2 Потерю массы образца (m) в процентах вычисляют по формуле m = •100, где mн - масса образца до испытания, г; mк - масса образца после испытания, г. 4.3.4.3. По значению максимального приращения температуры tmax и потере массы m
материалы классифицируют: трудногорючие — tmax < 60°C и m < 60%; горючие — tmax  60°C и m  60%. Горючие материалы подразделяют в зависимости от времени () достижения tmax на: трудновоспламеняемые —  > 4 мин; средней воспламеняемости — 0,5   4 мин; легковоспламеняемые —  <
0,5 мин. При классификации материалов, пропитанных негорючими составами или с нанесенными на них огнезащитными покрытиями, используют только показатель tmax. 4.3.4.4. Если по результатам испытаний трех образцов в одном из них будет превышено любое из классификационных значений в устанавливаемой группе горючести, то проводят дополнительные испытания на трех образцах. Если в дополнительных испытаниях будет превышено одно из классификационных значений, то материал относят
к ближайшей (более опасной) по горючести группе. 4.3.4.5. Условия и результаты испытаний регистрируют в протоколе, форма которого приведена в приложении 1. ([10]) 4.3.5. Требования безопасности Прибор ОТМ устанавливают в вытяжном шкафу, в свободном проеме которого скорость движения воздуха не более 1,5 м/с. Рабочее место оператора должно удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям по ГОСТ 12.1.005. 1. В какое состояние по возгораемости (горючести) переведена древесина
в результате глубокой пропитки под давлением, если до пропитки масса 7 м3 древесины составляла 3500 кг, а после пропитки и выгрузки из автоклава - 5810 кг? Концентрация солей в пропиточном растворе 20%. Глубокая пропитка древесины и изделий из нее производится в автоклаве растворами огнезащитных составов и обеспечивает получение трудносгораемой древисины (ГОСТ 16363-76), эксплуатируемой в зданиях и сооружениях с относительной влажностью воздуха не более 60%
Поглощение раствора на 1 м3 древисины должно составлять (400-450)кг. Привес сухих солей определяется массой заготовок до и после пропитки (5810 - 3500)/7 = 2310/7 = 330 кг/м3 Для перевода древисины в трудногорючее состояние достаточно введение в древисину не менее 66 кг/м3 << 330 кг/м3 сухих солей антипиренов. (п. 2.3.4.3. [11]) КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2 Вариант 10 Задача 1.
Исходные данные для расчета фактических пределов огнестойкости МК. Сечение элемента Марка стали Усилия кН Напряженное состояние 159х5 ВСт3пс4 ГОСТ 10706-76* 350 сжатие по потере прочности Расчетная схема, эпюры М и , величины . Nn & ;#61472;= 472;&
#61472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; & ;#61548;  Nn & ;#61472;= 472; & ;#61472;&
#61 472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; &
#61472;& ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;= 472; & ;#61472;А
Решение: 1. Определение характеристик конструкции по приложению 2 [2] А = 2420 мм2 Rуп = 245 МПа табл. 51 [8] 2. Определяем степень нагружения стержня tem = tem = = 0,59 3. Определение критической температуры (по потере несущей способности) tcr = 750 - 440tem tcr = 750 -440•0,59 = 490 °C 4. Определение приведенной толщины металла tred = = = 2,46 мм 5.
Определение фактического предела огнестойкости элемента (по потере прочности) по графику, приложение 5 [2] Пф 6 6,5 мин. Задача 2. Исходные данные для расчета фактических пределов огнестойкости ДК. Напряжен-ное состояние Нормативная нагрузка усилия Nп кН Сечение мм hxb Древесина Сорт древе-сины Кол-во сторон обогрева при пожаре
Растяже-ние 250 300x100 Клееная 2 4 Расчетная схема, эпюры М и . Nn + Nn А Решение: 1. Определяем площадь сечения элемента А = h•b А = 0,300•0,100 = 0,03 м2 2. Определяем значение коэффициента А(Ч) (17) [2] А(Ч) = Nn/A•Rft где Rft - расчетное сопротивление на растяжение табл. 1 [2] А(Ч) = 250•103/0,03•15•106 = 0,56 3.
Определяем значение zcr, используя график А = f (h/b ; zcr/h приложения 7 [2] При h/b=300/100=3 и А(Ч) = 0,56 отношение zcr/h =0,063, а значение zcr = 0,063•300 = 18,9 19 мм. 4. Определяем фактический предел огнестойкости элемента Пф = t0 + где v = 0,7 мм/мин табл. 2 [2] Пф = 5 + 19/0,7 = 32,14 мин. Задача 3. Исходные данные для расчета фактических пределов огнестойкости
ЖБК. Б а л к а Пролет, расчетная длина. о, м Сечение элемента мм Класс бетона Средняя плотность бетона ос, кг/м3 Диаметр и класс арматуры 6,5 300х700 В30 2300 332 А-III Весовая влажность бетона, % Нормативная нагрузка qn, кН/м Толщина защитного слоя мм Вид крупного заполнителя 2,0 50 а=50 с1=50 с2=150
Известняк Решение: Конструктивные параметры балки Площадь сечения арматуры Аs = 332 А-III - 2413 мм2 (приложение 16 [2]) ho = h - a =700-50=650 мм Арматура класса А-III с Аs,tot = 2413 мм2 Rsn = 390 МПа (табл. 19 [7]) Rsu = = = 433,3 МПа Бетон класса В30 Rbn = 22 МПа (табл. 12 [7]) Rsu = = = 26,5 МПа
Изгибающий момент от действия Рис. 3.1 нормативной нагрузки Сечение балки Mn = = = 26,5 МПа Для выполнения дальнейшего расчета зададимся интервалами времени 1=0 ч;2= 1,0 ч; 3=2,0 ч. Для времениɧ 56;1=0 ч несущая способность балки равна Mp,t,=0 = Rbubx(ho-0,5x) где x = = = 131,5 мм
Mp,t,=0 = 26,5•300•131,5(650-0,5•131,5)= 610789556 Нмм = 610,8 кНм Для времени 2=1,0 ч по приложению 17 [2] находим для тяжелого бетона tcr = 650°C x,tem = 15 мм btem = b - 2x,tem = 300-2•15 = 270 мм По координатам расположения стержней арматуры определяем их температуру (приложение 18[2]) t1 = t3 =360°C; t2=300°C Этим значениям температур соответствуют коэффициенты снижения прочности арматурной стали (приложение 15)
s,tem,1 = s,tem,3 = 1,0 ; s,tem,2 = 1,0 Для балок с арматурой в один ряд a,tem = a; ho,tem = ho Рис. 3.2 К расчету предела огнестойкости балки Высота сжатой зоны бетона равна хtem = = = 146 мм Несущая способность балки Мр,tem,=1,0 = Rbu•btem•xtem(ho - 0,5xtem)= = 26,5•270•146(650 -
0,5•146)= 602751510 Нмм = = 602,7 кНм Для времени 3=2,0 ч по приложению 17 [2] находим для тяжелого бетона tcr = 650°C x,tem = 30 мм btem = b - 2x,tem = 300-2•30 = 240 мм. Температура арматурных стержней составит (приложение 18 [2]) t1 = t3 =600°C; t2=450°C Соответственно значения коэффициентов снижения прочности арматуры будут равны (приложение 15 [2]) &
#61543;s,tem,1 = s,tem,3 = 0,46 ; s,tem,2 = 0,98 Высота сжатой зоны бетона равна хtem = = = = 104 мм Несущая способность балки будет равна Мр,tem,=2,0 = 26,5•240•104(650 - 0,5•104)= 602751510 Нмм = 602,7 кНм Строим график снижения несущей способности балки и определяем ее фактический предел огнестойкости Пф. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.
Методические указания и контрольные задания по курсу “Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара”. Раздел I. Строительные материалы и их поведение в условиях пожара. Для сушателей ФЗО. М. М. Казиев, Б. Б. Серков. — М.: ВИПТШ МВД России, 1992. 2. Методические указания к выполнению контрольной работы № 2 по дисциплине “Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара”.
Для сушателей ФЗО. И. Л. Мосалков, Г. В. Мальцев. — М.: ВИПТШ МВД России, 1992. 3. Ройтман М. Я. И др. Пожарная профилактика в строительстве: Учеб. Пособие для учащихся пожарно-техн. училищ/ М. Я. Ройтман, Е. П. Комиссаров, В. А. Пчелинцев 2-е изд перераб. И доп М.: Стройиздат, 1978. 4. Пожарная опасность строительных материалов/А.
Н. Баратов, Р. А. Андрианов, А. Я. Корольченко и др.; Под ред. А. Н. Баратова М: Стройиздат, 1988. 5. Пожарная профилактика в строительстве: Учеб. Для пожарно-техн. училищ/ Б. В. Грушевский, Н. Л. Котов, В. И. Сидорчук и др М.: Стройиздат, 1989. 6. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям
и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80)/ЦНИИСК им. Кучеренко М.: Стройиздат, 1985. 7. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. 8. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой СССР М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. 9. СНиП 2.01.02-85*.
Противопожарные нормы/ Госстрой СССР М.: АПП ЦИТП, 1991. 10. ГОСТ 12.1.044-89 Пожаровзрывоопасность веществ и матералов. 11. Способы и средства огнезащиты древисины: Руководство. Перераб. и доп.— М.: ВНИИПО, 1994. СОДЕРЖАНИЕ 1. Контрольная работа № 1 2. Контрольная работа № 2
| ! |
Как писать рефераты Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов. |
| ! | План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом. |
| ! | Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач. |
| ! | Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты. |
| ! | Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ. |
| → | Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре. |