Способ огнезащиты чугунной опоры здания



Способ огнезащиты чугунной опоры здания
Способ огнезащиты чугунной опоры здания
Способ огнезащиты чугунной опоры здания

Владельцы патента RU 2714401:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и касается способа конструктивной огнезащиты чугунной опоры здания. Элементы конструктивной огнезащиты прикрепляют вплотную к несущему стержню опоры. Выявляют марку серого чугуна, интенсивность силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры и критическую температуру нагрева чугуна по признаку термопрочностного разрушения опоры здания. Толщину конструктивной огнезащиты заранее определяют с учетом теплофизических свойств ее материалов и условий нагрева несущего стержня чугунной опоры при пожаре заданной продолжительности. Техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления конструктивной огнезащиты, повышение предела огнестойкости чугунной опоры, снижение риска обрушения чугунных опор здания в начальной стадии пожара. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области пожарной защиты зданий и касается способа конструктивной огнезащиты несущего стержня чугунной опоры, выполненного в виде цилиндра, с использованием огнезащитного покрытия.

Незащищенные чугунные опоры здания при действии огня в условиях пожара быстро (спустя 1,5÷2,0 мин) утрачивают свою несущую способность, разрушаются сами и способствуют обрушению других конструкций здания, что приводит к катастрофе со значительным материальным убытком.

Известен способ конструктивной огнезащиты металлической колонны здания, включающий огнезащиту несущего стержня плитами из ячеистых бетонов, гипсовыми плитами или пластинами, вермикулитовыми плитами и асбестоцементными листами/ Бартеллеми Б., Крюпа Ж. Огнестойкость строительных конструкций / пер. с франц. - М.: Стройиздат, 1985, - 216 с. (гл. 4; п. 4.2 Материалы и способы защиты, рис. 4.2; 4.4-4.6; с. 94÷98)/[1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа конструктивной огнезащиты металлической колонны здания, относится то, что в известном способе применяют значительное число элементов каркаса и, вследствие этого, повышают расход материала огнезащиты и металла на изготовление каркаса для конструктивной огнезащиты; при проектировании пустот и зазоров между несущими стержнями опоры и плитами конструктивной огнезащиты увеличивают размеры поперечного сечения огнезащищенной конструкции (площадь сечения возрастает на 75÷85%), снижая проектный предел огнестойкости конструкции на 25÷30%; при этом снижается надежность крепления элементов крупноразмерной листовой и плитной облицовки; снижается ремонтопригодность огнезащищенной колонны.

Известен способ конструктивной огнезащиты металлической колонны здания, содержащей стальной стержень и огнезащитное покрытие из крупноразмерных листов и плит, установленных с зазором между конструктивной огнезащитой и гранями защищаемого стального несущего стержня (принимают не менее 25 мм); каркас конструктивной огнезащиты выполняют в виде рамы, состоящей из стальных продольных и поперечных элементов, высотой 40÷75 мм; / Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1991. - 320 с. (гл. 4 Конструктивные способы огнезащиты; рис. 8, с. 131-133) / [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа конструктивной огнезащиты металлической колонны здания, относится то, что в известном способе применяют значительное число элементов каркаса и, вследствие этого, повышается расход металла на изготовление каркаса для конструктивной огнезащиты; при проектировании пустот и зазоров между несущим стержнем и плитами конструктивной огнезащиты увеличивается поперечное сечение колонны (площадь сечения возрастает на 80÷95%; расход материалов огнезащиты - на 45÷50%), снижается ремонтопригодность огнезащиты колонны.

В качестве прототипа принят способ огнезащиты двутавровой колонны здания, в котором металлический несущий стержень оборудуют конструктивной огнезащитой, несущий стержень выполняют в виде стального колонного двутавра и каждый торец стального несущего стержня снабжают крепежными гайками и установочными винтами; установочными винтами к элементам колонного двутавра прикрепляют контактно, вплотную элементы конструктивной огнезащиты; толщину элементов огнезащиты определяют с учетом показателей термодиффузии ее материалов, условий нагрева двутавра и требуемого предела огнестойкости несущей конструкции здания.

Недостатком прототипа является то, что огнезащищенная чугунная опора не рациональная с точки зрения экономических затрат; / Ильин Н.А., Славкин П.Н., Шепелев А.П., Ибатуллин P.P. Способ огнезащиты двутавровой колонны здания; патент RU 2518599, МПК Е04В 1/94; Е04С 3/32 / заяв. 25.10.2012, опубл. 10.06.2014. Бюл №16./ [3].

Сущность изобретения состоит в рациональном способе повышения огнестойкости и эксплуатационной надежности чугунной опоры здания, а также в улучшении пожарно-технических и экономических показателей конструктивной огнезащиты чугунных опор зданий.

Технический результат - повышение надежности крепления элементов конструктивной огнезащиты несущего стержня опоры; сокращение количества элементов каркаса для конструктивной огнезащиты; снижение массы металла и материалов огнезащиты; уменьшение площади поперечного сечения огнезащищенной чугунной опоры; повышение предела огнестойкости огнезащитной чугунной опоры; повышение безопасности конструкции здания при тушении пожара и проведении спасательных работ; снижение возможных потерь от пожара; повышение надежности работы огнезащищенной чугунной опоры в процессе нормальной эксплуатации здания и в условиях пожара; упрощение монтажа элементов конструктивной огнезащиты; повышение эффективности огнезащиты несущего стержня чугунной опоры; снижение трудоемкости монтажа элементов конструктивной огнезащиты; оптимизация толщины конструктивной огнезащиты чугунной опоры в зависимости от требуемого предела огнестойкости опоры здания и показателей термодиффузии огнезащитной штукатурки.

Указанный технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в известном способе огнезащиты металлической опоры здания, в котором металлический несущий стержень конструкции оборудуют конструктивной огнезащитой, особенностью является то, что несущий стержень выполняют в виде круглого элемента из серого чугуна, а в качестве конструктивной огнезащиты используют огнезащитную штукатурку, армированную объемной арматурной сеткой, которую прикрепляют по всему периметру боковой поверхности несущего стержня, затем определяют величину интенсивности силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры от испытательной нагрузки на огнестойкость; выявляют марку серого чугуна и критическую температуру его нагрева, определяют требуемую толщину огнезащитной штукатурки для несущего стержня чугунной опоры; толщину конструктивной огнезащиты несущего стержня чугунной опоры определяют с учетом величины термодиффузии огнезащитной штукатурки, критической температуры нагрева по термопрочностному разрушению чугунной опоры и требуемого предела огнестойкости несущей конструкции здания. Величину интенсивности силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры от испытательной нагрузки на огнестойкость определяют по уравнению (1):

где: К3 - коэффициент запаса несущей способности чугунной опоры при испытательной нагрузке на огнестойкость.

Критическую температуру нагрева для серого чугуна по признаку термопрочностного разрушения (Тcr, °С) вычисляют по аналитическому уравнению (2):

где: - интенсивность силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры от испытательной нагрузки на огнестойкость:

Требуемую толщину огнезащитной штукатурки для несущего стержня чугунной опоры (Sшт, мм) вычисляют по аналитическому уравнению (3):

где: Dшт - показатель термодиффузии огнезащитной штукатурки, мм2/мин;

Ru - требуемый предел огнестойкости, мин;

Тcr - критическая температура нагрева серого чугуна по признаку термопрочностного разрушения, °С.

Диаметр огнезащищенной чугунной опоры (Dст, мм) принимают по уравнению (4):

где: dст - диаметр несущего стержня чугунной опоры, мм;

Sшт - толщина огнезащитной штукатурки, мм.

В качестве объемной арматурной сетки для армирования огнезащитной штукатурки используют объемную арматурную сетку Рабица.

Соотношение компонентов огнезащитной штукатурки в сухой смеси по массе принимают равным 1:0,9:0,3 или 1:0,35:0,35 - портландцемент : вермикулит : керамзит.

Огнезащитную штукатурку наносят на несущий стержень при температуре в помещении здания не ниже +8°С и выдерживают, для набора прочности огнезащитной штукатурки, в течение 15 суток при температуре не ниже +10°С.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом изобретения заключена в следующем: использование предлагаемого способа конструктивной огнезащиты чугунной опоры здания обеспечивает простоту и надежность ее крепления; снижение массы металла на изготовление косвенной арматуры огнезащитной штукатурки производят за счет снижения количества элементов каркаса; уменьшение площади поперечного сечения огнезащищенной чугунной опоры на 75%, вследствие отсутствия пустотного пространства между металлическим несущим стержнем и конструктивной огнезащиты; повышение безопасности при тушении пожара, при проведении аварийно-спасательных работ, а также снижение потерь от пожара, вследствие повышения фактических пределов огнестойкости несущих конструкций здания; повышение надежности работы огнезащищенной чугунной опоры при нормальной эксплуатации здания и в условиях пожара возможно вследствие проектирования толщины конструктивной огнезащиты в зависимости от требуемого предела огнестойкости опоры здания, показателей термодиффузии материалов огнезащиты и условий нагрева чугунной опоры при пожаре.

На фиг. 1 изображено продольное сечение огнезащищенной чугунной опоры: 1 - несущий стержень чугунной опоры; 2 - огнезащитная штукатурка; 3 - объемная арматурная сетка; Sшт - толщина огнезащитой штукатурки, мм; N0 - испытательная нагрузка на огнестойкость чугунной опоры.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение огнезащищенной чугунной опоры: 1 - несущий стержень чугунной опоры; 2 - огнезащитная штукатурка; 3 - объемная арматурная сетка; Sшт - толщина огнезащитой штукатурки, мм; N0 - испытательная нагрузка на огнестойкость чугунной опоры, dст - диаметр несущего стержня чугунной опоры, мм.

Сведения, подтверждающие возможность применения изобретения с получением указанного выше технического результата.

При реконструкции учебного корпуса №1 АСА СамГТУ проектом предусмотрена конструктивная огнезащита чугунных опор круглого зала. Характеристика здания и его несущих колонн: класс функциональной пожароопасности - Ф 4.2; требуемая степень огнестойкости - I (первая); класс конструктивной пожароопасности - СО; число этажей - 6; требуемый предел огнестойкости Ru=120 мин (табл. 21, ФЗ РФ №123-2017); металлический несущий стержень - чугунная опора диаметром dcr=200 мм; площадь сечения чугунной опоры А=15,71 см2.

Пример 1.

Дано: несущая опора здания из серого чугуна марки СЧ 30, имеющего физические характеристики: предел прочности σb,cr=300 Н/мм2, коэффициент Пуассона ν=0,3; модуль упругости Еcr=98⋅10 Н/мм2; коэффициент линейного температурного расширения αл=12⋅10-6, 1/°С, запас прочности чугунной опоры при испытательной нагрузке на огнестойкость К=1,538. - интенсивность силовых напряжений в сечении.

Требуется вычислить критическую температуру по термопрочности серого чугуна марки СЧ 30.

Решение: Критическую температуру по термопрочности (Тcr, °С) для серого чугуна марки СЧ 30 вычисляют по аналитическому уравнению (2):

где: =0,65 - интенсивность силовых напряжений в сечении

Пример 2:

Дано: несущая опора здания из чугуна марки СЧ 25, диаметр опоры dcr=200 мм, высота опоры Н=4,2 м; требуемый предел огнестойкости Ru=120 мин [табл. 21 ФЗ №123 (2012 г)], огнезащита - армированная объемной сеткой огнезащитная перлито-керамзитовая штукатурка на цементе плотностью до 1000 кг/м3; показатель термодиффузии огнезащитной штукатурки: Dшт=19,7 мм2/мин. Критическая температура нагрева чугуна по термопрочностному разрушению Тcr=590°С

Решение: Толщину огнезащитной штукатурки (Sшт, мм) определяют по аналитическому уравнению (3):

где: Dшт=19,7 мм2/мин - показатель термодиффузии огнезащитной штукатурки; Ru=120 мин - требуемый предел огнестойкости; Тcr=590°С - критическая температура нагрева чугуна по термопрочностному разрушению.

В состав работ по возведению конструктивной огнезащиты чугунной опоры входят: подготовка поверхности несущего стержня чугунной опоры - 1; выбор материалов для конструктивной огнезащиты; расчет толщины огнезащитной штукатурки - 2 огнезащитного покрытия; установка объемной арматурной сетки - 3 и маяков, нанесение слоев штукатурки с тщательным выравниванием поверхности, соотношение компонентов огнезащитной штукатурки в сухой смеси по массе принимают равным 1:0,9:0,3 или 1:0,35:0,35 - портландцемент : вермикулит : керамзит.

Огнезащитную штукатурку наносят на несущий стержень при температуре в помещении здания не ниже +8°С и выдерживают, для набора прочности огнезащитной штукатурки, в течение 15 суток при температуре не ниже +10°С.

Предложенное изобретение для устройства огнезащищенной чугунной опоры здания применено при реконструкции учебного корпуса №1 Академии строительства и архитектуры СамГТУ (г. Самара, 2017/2018 гг.).

Использование предложенного изобретения позволяет уменьшить площадь поперечного сечения огнезащищенной чугунной опоры на 75-95%; повысить предел огнестойкости огнезащитной чугунной опоры на 25-30%; снизить возможные потери от пожара в 10 раз и более.

Источники информации

1. Бартеллеми Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций / Пер. с франц. - М.: Стройиздат, 1985. - 216 с. (гл. 4, п. 4.2 Материалы и способы защиты; рис. 4.2; 4.4÷4.6; с. 94-98).

2. Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1991. - 320 с. (гл. 4 Конструктивные способы огнезащиты; с. 131÷133).

3. Патент RU 2518599, МПК Е04В 1/94; Е04С 3/32 Способ огнезащиты двутавровой колонны здания / Ильин Н.А., Славкин П.Н., Шепелев А.П., Ибатуллин P.P.; заяв. 25.10.2012, опубл. 10.06.2014. Бюл №16.

1. Способ огнезащиты металлической опоры здания, в котором несущий стержень конструкции оборудуют конструктивной огнезащитой, отличающийся тем, что несущий стержень выполняют в виде круглого элемента из серого чугуна, а в качестве конструктивной огнезащиты используют огнезащитную штукатурку, армированную объемной арматурной сеткой, которую прикрепляют по всему периметру боковой поверхности несущего стержня, затем определяют величину интенсивности силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры от испытательной нагрузки на огнестойкость; выявляют марку серого чугуна и критическую температуру его нагрева, определяют требуемую толщину огнезащитной штукатурки для несущего стержня чугунной опоры; толщину конструктивной огнезащиты несущего стержня чугунной опоры определяют с учетом величины термодиффузии огнезащитной штукатурки, критической температуры нагрева по термопрочностному разрушению чугунной опоры и требуемого предела огнестойкости несущей конструкции здания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину интенсивности силовых напряжений в сечении несущего стрежня чугунной опоры от испытательной нагрузки на огнестойкость определяют по уравнению (1)

где Кз - коэффициент запаса несущей способности чугунной опоры при испытательной нагрузке на огнестойкость.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что критическую температуру нагрева для серого чугуна по признаку термопрочностного разрушения (Тcr, °С) вычисляют по аналитическому уравнению (2)

где - интенсивность силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры от испытательной нагрузки на огнестойкость:

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что требуемую толщину огнезащитной штукатурки для несущего стержня чугунной опоры (Sшт, мм) вычисляют по аналитическому уравнению (3)

где Dшт - показатель термодиффузии огнезащитной штукатурки, мм2/мин;

Ru - требуемый предел огнестойкости, мин;

Тcr - критическая температура нагрева серого чугуна по признаку термопрочностного разрушения, °С.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диаметр огнезащищенной чугунной опоры (Dст, мм) принимают по уравнению (4)

где dст - диаметр несущего стержня чугунной опоры, мм;

Sшт - толщина огнезащитной штукатурки, мм.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве объемной арматурной сетки для армирования огнезащитной штукатурки используют объемную арматурную сетку Рабица.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение компонентов огнезащитной штукатурки в сухой смеси по массе принимают равным 1:0,9:0,3 или 1:0,35:0,35 - портландцемент : вермикулит : керамзит.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что огнезащитную штукатурку наносят на несущий стержень при температуре в помещении здания не ниже +8°С и выдерживают, для набора прочности огнезащитной штукатурки, в течение 15 суток при температуре не ниже +10°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых элементов несущих конструкций зданий. Техническим результатом изобретения является общая устойчивость Н-образных гнутозамкнутых профилей, их равноустойчивость из плоскости и в плоскости несущей конструкции.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий, в частности может быть использовано при изготовлении конструктивной огнезащиты чугунной опоры здания.

Изобретение относится к строительству, а именно к решетчатым конструкциям, используемым при возведении опор воздушных линий электропередачи, опор для телекоммуникационных антенн, ветрогенераторных установок и т.п.

Изобретение относится к области строительства, а именно к двутавровому гнутосварному профилю, который может быть использован в качестве балок и балочных систем. Технический результат заключается в снижении концентрации напряжений и наклепа основного металла в зонах наложения швов гнутосварного профиля, уменьшении материалоемкости.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых и балочных элементов. Техническим результатом изобретения является достаточная местная (локальная) и общая устойчивость зетовых (Z-образных) гнутозамкнутых профилей из плоскости и в плоскости несущей конструкции.

Изобретение относится к области строительства, а именно к трапециевидной профильной трубе, используемой в качестве стержневых элементов строительных конструкций.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в качестве стержневых элементов несущих конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в узлах соединений перекрестно-стержневых конструкций или структурных плит покрытий (перекрытий) зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для возведения мостов, дорог, а так же зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и касается способа конструктивной огнезащиты стальной колонны здания. Техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления элементов крупноразмерной облицовки, повышение предела огнестойкости стальной колонны, снижение риска обрушения колонны в начальной стадии пожара.

Изобретение относится к области строительства мобильных быстровозводимых сборно-разборных сооружений различного функционального назначения. Мобильный модульный дом содержит соединяемые между собой и образующие составные части дома складные блоки.

Настоящее изобретение относится к изоляционному фасаду, установленному перед наружной стеной здания. Технический результат - достижение достаточной несущей способности стоек.

Изобретение относится к области строительства, в частности к модульному объемно-блочному строительству, и может быть использовано для возведения малоэтажных и многоэтажных жилых домов, общественных зданий и сооружений, а также иных зданий любого иного назначения.

Настоящее изобретение относится к устройству для усиления или реверсирования гео-гравимагнитного поля, имеющего определенную частоту, для добавления влаги в сырые имеющие капилляры каменные кладку или полы или удаления влаги из сырых имеющих капилляры каменных кладки или полов, переноса растворенных солей в капиллярной воде или коллоидного запирания капилляров после высушивания и уменьшения или подавления, а также усиления гравимагнитного возмущающего поля, имеющего определенную частоту, посредством по меньшей мере одного электрического проводника, который размещен в корпусе и намотан в спираль или коническую спиральную катушку, причем диаметр витка катушки уменьшается от наружного конца к центру катушки подобно спирали, при этом наибольший радиус катушки (R1) между наружным концом катушки и осью катушки равен произведению целого числа и половины ширины полосы сетки с допустимым отклонением, составляющим одну восьмую ширины полосы сетки гравимагнитного поля.

Изобретение относится к светопрозрачным балконам (лоджиям) и может быть использовано для избирательного утепления «холодного» остекления балконов построенного здания алюминиевой профильной системой без изменения архитектуры его фасада.

Изобретение относится к устройствам пассивной противопожарной защиты и может быть использовано преимущественно для заделки мест прохода кабелей через различные строительные конструкции для предотвращения распространения пожара из одного помещения в другое в процессе строительства, монтажа оборудования, эксплуатации за счет способности восстановления проходкой своих геометрических размеров после устранения воздействия деформации.

Изобретение относится к области строительства, а именно соединительным узлам структурных конструкций. Техническим результатом изобретения является повышение технологичности выполнения узлового соединения.

Изобретение относится к области механически фиксирующих систем для строительных панелей, и направлено на упрощение соединения при сохранении ее надежности. Предлагается комплект мебельных компонентов, содержащий первую и вторую панели.

Изобретение относится к области временных быстровозводимых защитных сооружений и может быть использовано в качестве бронированного фортификационного сооружения, перевозимого транспортным средством.

Изобретение относится к строительству, а именно к способам повышения теплоизоляционных свойств ограждающей конструкции здания, в частности такой, как конструкция фасадного остекления балконов и лоджий, имеющей в качестве заполнения прозрачные стеклянные элементы и/или непрозрачные элементы заполнения.

Изобретение относится к строительству, в частности к возведению ограждений на объектах повышенной взрывопожароопасности, в том числе находящихся в местах массового скопления людей и плотной городской застройки, и может быть использовано на автозаправочных станциях различного назначения и объектах хранения углеводородного топлива.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и касается способа конструктивной огнезащиты чугунной опоры здания. Элементы конструктивной огнезащиты прикрепляют вплотную к несущему стержню опоры. Выявляют марку серого чугуна, интенсивность силовых напряжений в сечении несущего стержня чугунной опоры и критическую температуру нагрева чугуна по признаку термопрочностного разрушения опоры здания. Толщину конструктивной огнезащиты заранее определяют с учетом теплофизических свойств ее материалов и условий нагрева несущего стержня чугунной опоры при пожаре заданной продолжительности. Техническим результатом изобретения является повышение надежности крепления конструктивной огнезащиты, повышение предела огнестойкости чугунной опоры, снижение риска обрушения чугунных опор здания в начальной стадии пожара. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх