Содержание к диссертации
Введение 3
Глава 1. Методы расчёта железобетоннътх конструкций при пожарном
воздействии 9
Классические методы расчёта полей температуры, перемещений и напряжений при тепловом воздействии 9
Анализ методик расчёта огнестойкости железобетонных конструкций 14
Программный комплекс расчета огнестойкости и огнезащиты железобетонных конструкций 23
Глава 2. Технологии нанесения и физические свойства некоторых
огнезащитных материалов 33
2.1 Огнезащитные материалы, наносимые на железобетонные панели способом
напыления "Signulan-Hoeco" и ОП-2000 33
Огнезащитный материал «ЭСМА-Б» 42
Огнезащитные плиты PROMTECT-H и минераловатные плиты CONL1T-150 47
Глава 3. Испытания: железобетонных панелей перекрытий на
огнестойкость 51
Общая методика и испытательная установка для проведения огневых испытаний железобетонных панелей перекрытий 51
Исследование огнезащитной эффективности для железобетонных плит покрытия "Signulan-Hoeco" 59
Испытания железобетонных многопустотных панелей с огнезащитным материалом ОП-2000 64
Натурные огневые испытания многопустотных железобетонных панелей с огнезащитными плитами "CONLTT" 80
Испытания на огнестойкость многопустотных железобетонных плит с огнезащитным материалом «ЭСМА-Б» 89
Исследование огнезащитной эффективности листового огнезащитного материала PR ОМА ТЕСТ Н для железобетонных конструкций. Выводы по главе 99
Глава 4. Расчет температуры в пластинах на основе кусочно-линейной
аппроксимации зависимостей теттофизических параметров от
температуры 115
Основные предположения и расчетные уравнения И 5
Методика расчета нестационарных полей температуры в пластинах на основе кусочно-линейной аппроксимации зависимости теплофизических параметров от температуры И 8
Расчет теплофизических характеристик огнезащитных материалов типа Signulan-Ноесо по их составу и свойствам компонентов .122
Алгоритм и программа расчета температурных полей в слоистых системах для определения пределов огнестойкости 138
Глава 5. Расчёт железобетонных плит с огнезащитными покрытиями на
огневое воздействие 144
Влияние высокой температуры на свойства бетона и арматуры 144
Методы расчёта железобетонных плит на огнестойкость 1.54.
Расчёт железобетонных плит на огневое воздействие 160
Расчёт прогибов в железобетонных балках при силовом загруженин с учётом трещин 174
Обобщённая методика расчёта прогибов в железобетонных панелях при одновременном действии силового и пожарного воздействий с учётом трещин Отрыва и сдаига 186
Заключение 203
Список литературы 207
Введение к работе
Актуальность темы. Огнезащита строительных конструкций (СК), изготовленных из железобетона и металла, играет решающую роль в системе обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений. Ее главная задача состоит в снижении пожарной опасности конструкций и повышении их огнестойкости до требуемого согласно нормам уровня. Проблема эффективной огнезащиты приобретает особую значимость в случае подземных сооружений типа тоннелей, высотных современных зданий и специальных сооружений типа торговых центров и спортивных сооружений. Строительство этих сооружений в настоящее время ведется в широких масштабах и все возрастающими темпами во всех крупных городах.
Поэтому совершенствование технологии нанесения огнезащитных материалов на СК, проведение натурных исследований эффективности огнезащитных материалов на железобетонных конструкциях и расчет деформирования железобетонных балок и панелей с учетом трещин отрыва и сдвига при огневом воздействии следует считать актуальной задачей.
Цель работы.
1.Провести натурные испытания железобетонных плит П-1 и НВ 60-12-09 совместно с современными огнезащитными материалами (Signulan-Ноесо, CONLIT, ОП-2000, Эсма-Б) с целью экспериментального определения пределов огнестойкости указанных конструкций.
Для железобетонной многопустотной панели НВ-60-12-09 также ставиться задача экспериментального определения прогибов в центральном сечении пролета при стандартном огневом воздействии.
2.0пределитъ в результате натурных огневых испытаний предел огнестойкости для железобетонных элементов обделки тоннелей с листовым огнезащитным материалом PROMATECT-K
3. Разработать частную (инженерного уровня) методику предэкспериментального расчета изменения температуры по толщине огнезащитного материала и конструкции.
4.Разработать обобщенную методику расчета прогибов посередине пролета панели НВ 60-12-09 с огнезащитным слоем при стандартном пожарном воздействии с учетом на базе основных положений механики разрушения железобетонных балок трещин нормального отрыва и поперечного сдвига.
В представленной работе автор зятпитпяет-
совершенствование технологии нанесения огнезащитных материалов (ОГЗМ) на железобетонные панели;
результаты натурных огневых испытаний плит П-1 с огнезащитными материалом Signulan-Hoeco
результаты натурных испытаний на огнезащитную эффективность многопустотных панелий большего пролета НВ-60-12-05 с огнезащитными материалами ОП-2000, CONLIT, Эсма-Б с параллейными измерениями зависимости прогиба панели посередине пролета во времени;
экспериментальное определение придела огнестойкости элемента железобетонной обделки тоннеля с листовым огнезащитным материалом PROMATECT-H
- методику численного расчета распределения температуры по толщине
огнезащитного слоя и конструкции, которая учитывает все нелинейные
теплофизические свойства огнезащитного материала и бетона, а также
обеспечивает на основе принципа замороженных коэффициентов Н.С.
Бахвалова сходимость расчетной схемы;
- обобщенную методику расчета прогибов в железобетонных панелях при одновременном, действии распределенной нагрузки и огневого воздействия с учетом трещин нормального отрыва и поперечного сдвига в сечении посередине пролета панели.
Научная новизна работы состоит в следующем: 1.Проведена серия натурных испытаний железобетонных конструкций с огнезащитными слоями из современных материалов на огнезащитную эффективность.
2. Экспериментально определили пределы огнестойкости плиты П-1 с огнезащитным материалом Signulan-Hoeco; многопустотных панелей с материалом ОП-2000, CONLIT, Эсма-Б (для этих плит экспериментально определены прогибы). Так же определен предел огнестойкости для элемента железобетонной обделки тоннеля с огнезащитным листовым материалом PROMATECT-H.
3.Разработана обобщенная методика расчета прогибов в железобетонных панелях с учетом трещин нормального отрыва и поперечного сдвига при одновременном действии распределенной нагрузки и стандартном пожарном воздействии.
Достоверность полученных результатов основывается на следующих факторах:
1.Испытания на огнестойкость железобетонных конструкций с
огнезащитным слоем проводились на сертифицированном
оборудования в специальных печах в соответствии с требованиями
ГОСТ.
2.Использованием апробированных методов вычислительной
математики, строительной механики и основных положений механики
разрушения железобетонных конструкций, которые в совокупности
позволяют получить результаты, соответствующие результатам испытаний.
Практическая значимость и внедрение результатов работы.
Результаты экспериментального определения пределов огнестойкости
железобетонных конструкций с огнезащитными материалами различной
технологической направленности (Signulaii-Hoeco, ОП-2000- нанесение
напылений; CONLIT-плита; Эсма-Б- механизированное
нанесение;Р1ЮМАТЕСТ-Н- листы) предназначены для использования в проектах систем огнезащиты комплексной системы противопожарной защиты всего сооружения.
Методика расчета температурных полей и методика расчетов прогибов в железобетонных плитах на основе положений механики разрушения позволит оценивать несущую способность конструкции (R) как в оценочных расчетах перед и в процессе испытаний, так и в проектных работах.
В частности, рассмотренные в работе материалы и конструкции внедрены в системах огнезащиты тоннелей (Кутузовского, Гагаринского, Лефортовского) третьего транспортного кольца г. Москвы, а также на других объектах.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Объем работы: 219 страниц текста; включая 50 рисунков и 26 таблиц; библиографический список из 174 названий.
Апробация работы
Научно-технической конференции «Природоохранное обустройство территории», М.: МГУП, 2002г.
На совместном заседании кафедр строительной механики и теоретической механики Московского государственного университета
природообустройства, 2004г. в виде доклада автора и последующего обсуждения.
Публикации
Основное содержание диссертации изложено в работах (15,27,29,52,53).
Содержание работы
Во введение показана актуальность работы, сформирована цель работы; отмечена практическая ценность, научная новизна и достоверность конечных результатов.
В первой главе приводится обзор литературы, и обсуждаются современные компьютерные технологии решения задач повышения огнестойкости строительных конструкций. Обсуждаются классические монографии по теплопроводности и термомеханике. Далее рассматриваются специальные монографии по огнестойкости железобетонных конструкций, разработчиками которых являються ВНИИПО, НИИЖБ и «Интерсигнал». Обсуждается архитектура программного комплекса «Огнестойкость».
Во второй главе рассматриваются современные технологии монтажа огнезащитных материалов на железобетонных конструкциях и приводится сравнение технологий нанесения.
В третьей главе содержатся результаты натурных испытаний железобетонных конструкций на огнестойкость. В начале приводится обобщенный алгоритм огневых испытаний и стандартные термические установки (печь), в которой проводятся испытания. Далее приводятся результаты испытаний на огнестойкость ж/б плиты П-1 с огнезащитным материалом Signulan-Hoeco; ж/б плиты большого пролета и к тому же многопустотной НВ 60-12-09 с материалами ОП-2000, CONLIT (плита), Эсма-Б, Также проведены испытания на огнезащитную эффективность листового материала PROMATECT-H на элементе ж/б обделки тоннеля.
По результатам испытаний получены температурная зависимость от времени в характерных точках поперечного сечения, с помощью которых определены пределы огнестойкости. Для панелей НВ 60-12-09 параллельно строились в серединном сечении пролета зависимости прогиба от времени, Дается анализ значений этих прогибов согласно ГОСТ.
В четвертой главе приводится разработанная и апробированная методика расчета температуры в пластинах с огнезащитным слоем на основе кусочно-линейной аппроксимации зависимости теплофизических параметров от температуры. При этом учитывается сложная нелинейная структура огнезащитного материала. Сходимость численного решения обеспечивается приведением расчетной схемы к возможности использования принципа замороженных коэффициентов Н.С. Бахвалова.
В пятой главе приводится статический расчет железобетонных плит с огнезащитным слоем при огневом воздействии. В начале приводятся свойства бетона и арматуры в зависимости от температуры и других факторов. Далее дается расчет предела огнестойкости железобетонной плиты П-1 с огнезащитным покрытием «Signulan-Hoeco» по потери несущей способности. Затем дается расчет прогиба многопустотной плиты НВ 60-12-09 с огнезащитным покрытием ОП-2000 на основе методики А.Ф. Милованова. Сравнение полученных результатов расчета с экспериментальными результатами для этой плиты привело к выводу о необходимости учета трещин отрыва и поперечного сдвига. Приводятся основные положения механики разрушения железобетонных балок К.А. Пирадова и Е.А. Гузеева. В последнем параграфе излагается обобщенная методика расчета в железобетонных панелях при одновременном действии распределенной нагрузки и пожарного воздействия с учетом решения уравнения роста трещин нормального отрыва и поперечного сдвига.
