Огнестойкая несущая конструкция (варианты)

Огнестойкая несущая конструкция (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое техническое решение относится к области строительства, преимущественно к области конструкций мостовых пешеходных переходов, а также конструкций посадочных железнодорожных платформ, выполненных из композиционных материалов.

Известна принятая за прототип по варианту один конструкция - патент РФ №2403337, в соответствии с которым известна платформа (в данном случае посадочная железнодорожная, но это может быть и несущая конструкция пролетного строения или здания), состоящая из отдельных соединенных между собой модулей, каждый из которых представляет собой конструкцию из композитного материала, прикрепленную к сваям, указанная конструкция выполнена в виде силового каркаса с настилом, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем, а на каждую сваю установлен регулировочный элемент с возможностью изменения относительного положения платформы по вертикали и горизонтали во время строительства и эксплуатации, при этом силовой каркас с настилом прикреплен с помощью механических крепежей к регулировочному элементу.

Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения по данному варианту, являются следующие - несущая конструкция из композиционных материалов, выполненная в виде силового каркаса с настилом, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем.

Также известна принятая за прототип по варианту два конструкция - патент РФ №2403337, в соответствии с которым композитный настил выполнен из соединенных между собой пултрузионных профилей (профильный настил), каждый из которых содержит верхнюю настильную часть, опирающуюся на выполненные вдоль пултрузионного профиля вертикальные ребра, в нижней части которых расположены полосы опорных площадок, при этом верхняя поверхность настильной части и нижняя поверхность опорных площадок выполнены плоскими, при этом по продольным краям пултрузионных профилей выполнены замки, для чего на стыке у одного пултрузионного профиля в настильной части и в опорной площадке имеются продольные пазы, а у другого соответственно выступы; соседние пултрузионные профили соединены механическим соединением по вертикальным ребрам смежных пултрузионных профилей, на верхнюю часть пултрузионных профилей нанесено износостойкое полимерное покрытие. Композитный настил закреплен на элементах силового каркаса (бетонных или металлических).

Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения по варианту два, являются следующие - несущая конструкция, выполненная в виде силового каркаса с настилом из композиционных материалов, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем.

Известная конструкция пролетного строения либо платформенная по всем вариантам предназначена для прохода по ней людей и поэтому с внешней (обращенной к пешеходам) стороны покрыта износостойким нескользящим покрытием, содержащим большое количество инертного минерального наполнителя и в силу этого обладает достаточной огнестойкостью. Однако, как показала практика, композиционный материал, состоящий из органических смол-связующих и инертных волокнистых наполнителей, с нижней стороны (подплатформенной или подмостовой) в случае возгорания находящейся под ней территории (очаг возгорания случайного или преднамеренного характера - брошенный на мусор окурок или специально разведенный огонь), нижняя часть конструкции может загореться и может быть значительно повреждена или уничтожена огнем полностью.

Предлагаемой конструкцией по всем вариантам решается техническая задача обеспечения противопожарной безопасности. Наличие двух вариантов решения связано с тем, что существуют два основных вида несущих конструкций с использованием композиционных материалов - вариант, когда композиционный профильный настил, как правило, включающий соединенные между собой настильную часть и пултрузионные профили (может быть выполнен, например, в виде сэндвич-панели), опирается на композиционные же элементы силового каркаса, которые также подвержены горению, и вариант, когда элементы силового каркаса выполнены из металла, армированного бетона и т.п., т.е. не являются горючими. Несущая конструкция, выполненная в виде силового каркаса с настилом, снизу облицована противопожарной защитой, выполненной в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композитного материала, покрытой с наружной поверхности огнезащитным составом, и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов.

Для достижения названного технического результата по варианту один технического решения в несущей конструкции из композиционных материалов, выполненной в виде силового каркаса с настилом, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем, в отличие от прототипа нижняя часть конструкции полностью облицована противопожарной защитой, выполненной в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композиционного материала (например, стеклопластик СТПЭ-ТГ по ТУ 2296-008-39790001-2004, имеющий горючесть Г1 по ГОСТ 30244 - 90 или композитный материал на основе кремнеземной или базальтовой ткани толщиной 1,5-2 мм, также возможно использование в качестве наполнителя композиционного материала стеклотканей типа Е; E-CR; S; С, а также кремнеземных, кварцевых, арамидных и базальтовых волокон; а в качестве термореактивной полимерной матрицы - эпоксидные, фенольные полиэфирные, винил-эфирные и уретановые связующие), покрытого с наружной поверхности огнезащитным составом (например, ОЗК-45; Айсберг-401; топкоат Crystic Fireguard и т.п.), и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого неорганического материала, например гипсоволокнистого листа влагостойкого (ГВЛВ) - по ГОСТ Р 51829, гипсокартона, цементной плиты (ЦСП), базальтовой плиты типа БСГВ или БТВ и т.п. Данные конкретные виды неорганических материалов могут быть использованы и в другом варианте решения при использовании формовки или напыления (торкретирования) непосредственно на внутреннюю поверхность внешней оболочки. Ферма многослойных панелей может быть различной как в виде листов, создающих ровную плоскую нижнюю поверхность, как в виде волнистых или трапециевидных (в т.ч. квадратных коробов), так и в виде комбинаций плоских листов и коробов, в последнем из которых внешние углы наклона боковых стенок коробчатого сечения к его основанию лежат в диапазоне 90°-45°.

Для достижения названного технического результата по варианту два технического решения в несущей конструкции, выполненной в виде силового каркаса с настилом из композиционных материалов, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем, в отличие от прототипа,, между элементами силового каркаса размещена закрепленная на них противопожарная защита, выполненная в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композитного материала, армированного стеклотканями типа Е, или E-CR, или S, или С, или кремнеземными, или кварцевыми, или арамидными, или базальтовыми волокнами, а в качестве термореактивной полимерной матрицы использованы эпоксидные, или фенольные, или полиэфирные, или винил-эфирные, или уретановые связующие, покрытой с наружной поверхности огнезащитным составом, и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов.

Отличительными признаками предложенного технического решения от известного - прототипа по варианту один являются следующие - нижняя часть конструкции полностью облицована противопожарной защитой, выполненной в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композитного материала, армированного стеклотканями типа Е, или E-CR, или S, или С, или кремнеземными, или кварцевыми, или арамидными, или базальтовыми волокнами, а в качестве термореактивной полимерной матрицы использованы эпоксидные, или фенольные, или полиэфирные, или винил-эфирные, или уретановые связующие, покрытой с наружной поверхности огнезащитным составом, и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов.

При этом частным вариантом реализации данного решения является конструкция, когда огнезащитные многослойные панели выполнены двух видов - в виде листовых многослойных панелей, размещенных между элементами силового каркаса, и многослойных панелей, выполненных в виде короба, закрывающего снаружи элементы силового каркаса, при этом внешние углы наклона боковых стенок коробчатого сечения к его основанию лежат в диапазоне 90°-45°.

Отличительными признаками предложенного технического решения от известного - прототипа по варианту два являются следующие - между элементами силового каркаса размещена закрепленная на них противопожарная защита, выполненная в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композитного материала, армированного стеклотканями типа Е, или E-CR, или S, или С, или кремнеземными, или кварцевыми, или арамидными, или базальтовыми волокнами, а в качестве термореактивной полимерной матрицы использованы эпоксидные, или фенольные, или полиэфирные, или винил-эфирные, или уретановые связующие, покрытой с наружной поверхности огнезащитным составом, и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов.

Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными по всем вариантам решения достигается следующий технический результат - обеспечивается достаточная степень огнезащиты несущей конструкции, изготовленной целиком или частично из композитных материалов, как от случайного, так и от преднамеренного поджога.

Данное решение может быть использовано в конструкциях мостовых переходов, платформ и подобных несущих конструкций, выполненных с использованием композиционных материалов. При этом данное решение может быть использовано как во вновь возводящихся сооружениях, так и в существующих конструкциях для повышения их огнестойкости.

Предлагаемая конструкция поясняется фиг. 1, 2 и 3.

На фиг. 1 изображено крепление плоских многослойных панелей под силовыми элементами платформы (в случае изготовления их из профилей недостаточной огнестойкости), реализующее 1-й вариант решения.

На фиг. 2 изображено крепление плоских многослойных панелей между силовыми элементами платформы, которые выполнены из негорючих материалов (например, гибридная несущая конструкция, содержащая КМ настил и металлические балки), реализующее 2-й вариант решения.

На фиг. 3 изображено обшивочное крепление плоских многослойных панелей под силовыми элементами платформы (в случае изготовления их из профилей недостаточной огнестойкости), содержащее как плоские, так и коробообразные детали, реализующее 1-й вариант решения.

Изображенная на фиг. 1-3 несущая композитная конструкция содержит силовой каркас 1, настил 2, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие 3 с минеральным наполнителем, обладающим достаточной степенью огнестойкости. Нижняя часть конструкции облицована противопожарной защитой, выполненной в виде многослойных панелей 4, имеющих форму, обусловленную конфигурацией защищаемой силовой конструкции. Сама огнестойкая панель 4 состоит из внешней оболочки 5, выполняемой из трудногорючего КМ (композитного материала) группы горючести Г1, и внутренней 6, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов. Наружная поверхность трудногорючей оболочки 5, обращенная к возможному источнику огня, покрыта огнезащитным составом 11. На фиг. 2 защитные многослойные панели 4 закреплены между несущими балками силового каркаса 1 с помощью уголков 7 из КМ или стальных и самонарезающих винтов 8, или заклепок с односторонним подходом. На фиг. 1 защитные многослойные панели 4 закреплены под балками силового каркаса 1. Панели закреплены либо самонарезающими винтами 8 в случае изготовления силового каркаса 1 из композитных профилей или, например, прижимными кронштейнами 9 по патенту РФ №2515755 в случае изготовления каркаса из металлических профилей.

На фиг. 3 защитные многослойные панели 4 в виде плоских листов закреплены между балками силового каркаса 1, а также в виде короба 10 закрывают балки каркаса 1. Показаны варианты исполнения короба с различным внешним углом β наклона боковых стенок коробчатого сечения к его основанию, которые расположены в диапазоне 90°-45°.

Сборка огнезащитных многослойных панелей 4 может быть выполнена любым известным методом, например, совместной формовки, склеиванием, креплением саморезами и т.п. Крепления конструктивной огнезащиты на силовые конструкции железнодорожных платформ или каркасов сооружений или пролетных строений осуществляется также традиционно, например, при помощи уголков и самонарезных винтов из нержавеющей или оцинкованной стали или болтовых соединений.

Для обеспечения удержания внутренних плит или пластин из огнестойкого материала после воздействия огня крепление и сборка панелей внутри коробчатого сечения производится снизу-вверх: сначала к нижней оболочке 6 из огнестойкого материала горизонтальной панели 4, например, с помощью уголка из ПКМ (пултрузионного композитного материала) или стального крепятся вертикальные оболочки 6, а угловые стыки оболочек 6 закрывают стыковым уголком 12 из ПКМ или стальным на механическом крепеже, затем устанавливают верхние горизонтальные плиты 4. Кроме этого, внешний угол β выбран в пределах 90°…85° - для клеевых соединений оболочек 5 и 6, и 90°…45° - для механического соединения (см. фиг. 3). При величине угла β менее 85° составляющая от силы веса собственно боковой вертикальной панели прижимает оболочку 6 с внутренней стороны к внешней оболочке 5 из трудногорючего ПКМ и отпадает необходимость в дополнительном механическом крепеже или клее.

Кроме механического крепления внутренних оболочек 6 изготовленных из плоских заводского изготовления заготовок, возможно их формирование с помощью напыления или формования неорганических минеральных материалов непосредственно на внутреннюю поверхность защитной внешней оболочки 5, по технологии торкретирования.

1. Несущая конструкция из композиционных материалов, выполненная в виде силового каркаса с настилом, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем, отличающаяся тем, что нижняя часть конструкции полностью облицована противопожарной защитой, выполненной в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композитного материала, армированного стеклотканями типа Е, или E-CR, или S, или С, или кремнеземными, или кварцевыми, или арамидными, или базальтовыми волокнами, а в качестве термореактивной полимерной матрицы использованы эпоксидные, или фенольные, или полиэфирные, или винил-эфирные, или уретановые связующие, покрытой с наружной поверхности огнезащитным составом, и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов.

2. Несущая конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что огнезащитные многослойные панели выполнены двух видов - в виде листовых многослойных панелей, размещенных между элементами силового каркаса, и многослойных панелей, выполненных в виде короба, закрывающего снаружи элементы силового каркаса, при этом внешние углы наклона боковых стенок коробчатого сечения к его основанию лежат в диапазоне 90°-45°.

3. Несущая конструкция, выполненная в виде силового каркаса с композиционным настилом, на который нанесено износостойкое полимерное покрытие с минеральным наполнителем, отличающаяся тем, что между элементами силового каркаса размещена закрепленная на них противопожарная защита, выполненная в виде многослойных панелей, каждая из которых состоит из внешней оболочки, изготовленной из трудногорючего композитного материала, армированного стеклотканями типа Е, или E-CR, или S, или С, или кремнеземными, или кварцевыми, или арамидными, или базальтовыми волокнами, а в качестве термореактивной полимерной матрицы использованы эпоксидные, или фенольные, или полиэфирные, или винил-эфирные, или уретановые связующие, покрытой с наружной поверхности огнезащитным составом, и внутренней части, выполненной из негорючего огнестойкого слоя на основе неорганических минеральных материалов.