ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данный материал является научно-исследовательской работой ВГАСУ.

Расчет предела огнестойкости стальных конструкций ввиду их равномерного нагрева по сечению при пожаре заключается в определении времени достижения сталью критической температуры (500°c), при которой модуль упругости и предел текучести стали снижаются до рабочей нагрузки. Отсюда следует, что расчет предела огнестойкости сводится к необходимости решения теплофизической задачи, из решения которой можно получить расчетный предел огнестойкости. Учитывая особенности прогрева стальных конструкций при пожаре, математическая задача сводится к решению следующего уравнения:

cv, (1)

гдеc- удельная теплоемкость стали , кДж кг ^{- 1}К ^{- 1;} - плотность стали , кгм ^{- 3}

v- объем рассматриваемого элемента, м ^3; - коэффициент теплоотдачи, кДжм ^{- 2}ч ^{- 1}К ^{- 1;} t_р() - температура реального пожара , єc; tм -температура стали, єc; П - поверхность теплообмена, м ² .

Для получения функции изменения температуры металла со временем, при «стандартном» пожаре из уравнения (1) получим формулу

t_м() =t_в() -exp- (t_в() -t₀) (2)

Приведенная толщина определяется из соотношения:

_пр = , (3)

гдеs- площадь поперечного сечения металлического профиля, м ² ;

П - подверженная огневому воздействию величина периметра сечения, м.

Значения удельной теплоемкости стали и коэффициента теплоотдачи определяются по формулам:

с = 0, 44 + 0, 00048t_м, кДжм ^{- 2}ч ^{- 1}К ^-1 (4)

= 41, 87 е ^{0, 0023tв}, кДжм ^{- 2}ч ^{- 1}К ^{- 1} (5)

Таким образом, мы имеем все необходимые для расчета формулы, используя которые получим время наступления предела огнестойкости колонн.

Подставляя в формулу (2) соответствующие значения величин, получим, что значение предела огнестойкости колоны будет равным 9,4 мин.

Если принять что возгорание произошло непосредственно около колонн, то температуру пламени пожара можно сразу принять максимальной (примем 1100°c), то в этом случае уравнение (3) можно преобразовать относительно , и тогда получим расчетную формулу в виде:

(6)

Подставляя сюда значения коэффициентов, постоянной температуры пожара и критической температуры стали, получим:

Таким образом, предел огнестойкости колонны находится в интервале от

2, 96 мин. до 9, 4 мин. При этом значительно снижается модуль упругости и предел тягучести стали, вследствие чего появляются необратимые деформации колонны, исключающие возможность ее дальнейшей эксплуатации без соответствующего усиления.