Способ определения огнестойкости элементов строительных конструкций

Способ определения огнестойкости элементов строительных конструкций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнх

СОЦивлнстических

Республик нн6878?7 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 080877(21) 2512350/29-33 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹

G N 3/60

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 620.172. .251.224(088.8) Опубликовано 151179 Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 1811.79 (72) Авторы изобретения

В.М. Ройтман и Е.А. Мешалкии (71) Заявитель

Москов ск ий ордена Трудового Красного Знамени инженерностроительный институт им. В.В . К уйбышева (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ

ЭЛЕМЕНТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов, а именно к способам определения огнестойкости .элементов строительных конструкций.

И=-вестны способы определения. or«е.стойкости строительных конструкций, заключающиеся в том, что элемент конструкции размещают в огневой камере, подвергают тепловому воздейст10 вию и по времени до наступления одного из признаков. предела огнестойкости исследуемого элемента судят о его огнестойкости (1) . . Недостатком известных способов яв-"5 ляется сложность и невысокая точность определения огнестойкости элементов строительных конструкций с определенным уровнем начального влагосодеркания с учетом воэможности их взрывообразной потери целостности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения огнестойкости элементов строительньи конструкций, заключающийся в том, что элемент конструкции, закрепляют в огневой камере, подвергают механическому нагружению и заданному тепловому воздействию и по рремени до разрушения судят об огне- ЗО стойкости, в котором для повышения

Фочности способа при испытаниях увлажненных образцов элемент перед механическим нагружением высушивают и однов ременно с теплов ым в оздейс тв нем со здают внутри него градиент давления, равный градиенту давления в увлажненном элементе (2).

Натурные наблюдения показывают, что в условиях пожара наблюдается явление вэрывообразной потери целостности бетонных конструкций, которое проявляется;в виде весьма быстрых актов откола от обогреваемой поверхности конструкции пластинок материала толщиной 5-15 мм, на 5-15 мин теплового воздействия, разлета образовавшихся осколков на 10-15 м. Последов ательное возник новен ие такого рода актов потери целостности приводит в рассматриваемых условиях к прежде.временному наступлению предела огне(стойкости конструкции.

Случайный характер возникновения явления взрывообразной потери целост-, ности при испол ь зов анин и зв ес тных способов требует испытания большого, выходящего за рамки возможного, коничества образцов-близнецов конструкций в натуральную величину для после697877. дующей обработки полученных данных методами теории вероятности. Учитывая большую трудоемкость известных способов определения огнестойкости, этот путь не является для решения рассматриваемой технической задачи эффективньм и плодотворным.

Таким образом, основным недостатком известных способов является сложность и недостаточная надежность количественной оценки стойкости увлажненных элементов строительных конструкций к вэрывообразной потере целостности.

Проведенные исследования показывают, что взрывообраэный характер зональной потери целостности интен10

15 сивно прогреваещой увлажненной констСмысл предлагаемого способа заключается не в регистрации самого факта наличия или отсутствия ак тов в зрывообразной потери целостности, как это

30 делается в известных способах, а в определен ни ск о рости н акоплени я н арушений в начальной инкубационной стадии развития процесса разрушения, предшествующей в зрывообразной потере целостности. В. отличие от случайного

35 характера последующих ак тов в зрывообразной потери целостности, стадия накопления нарушений является регулярной стадией развития процесса разрушения, находящейся в прямой связи и определяющей последующую потерю целостности материала элемента на

40 завершающей конечной стадии развития процесса его разрушения. Это позволяет отказаться от испытания строительных конструкций в натуральную величину и использовать для этой цели образцы уменьшенного размера, что

45 позволит более просто и более надежно производить количественную оценку стойкости элементов строительных кон-50 струкций к взрывообраэной потере целостности при пожаре.

Целью изобретения является упрощение и повыаение надежности количественной сценки стойкости к взрывообразной потере целостности увлажненного элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения огнестойкости элементов строительных конструкций, при котором элемент закрепляют в огневой камере, подвергают механическому нагружению и заданному тепловому воздействию, элемент до

его закрепления в огневой камере уврукции определяется скоростью накопления наруlllEH HH в струк туре прогреваемого материала, которая при данной интенсивности теплового воздейст- 20 вия и уровне начального влагосодержания материала может стать настолько большой„ что это приводит к взрывообразным эффектам при потере его целос тиос ти. 25 лажняют, заданное тепловое воздействие на элемент создают в течение периода в ремени, предшествующего возникновению в зрывообразной потери целостностии, определяют изменение значен ия п араме тра . ра зрушен ия ма те риала элемента за один и тот же период времени задан ного теплов ого в о эдей с тв ия в зонах возможного возникновения вэрывообразной потери целостности, полу- ченное значение изменения параметра разрушения и служит количественной сцен к о и с тойк ос ти элемен та còро и тел ьных конструкций к взрывообразной потере целостности. При этом в качестве параметра разрушения принимают разность давлений среды на поверхности и внутри элемента, для чего элемент помещают в измерительную среду, измеряют разность давлений среды на поверхности и внутри элемента при непрерывном изменении давления среды у e ro пов ерхн остей, причем изменение давления среды осуществляют с постоянной скоростью. Для определения зна- . чений параметра разрушения перед увлажнением элемента внутри него устанавливают датчики давления на расстояниях от его обогреваемых поверхностей, равных толщине эоны возможного возникновения взрывообразной потери целостности материала элемента в условиях пожара. Значение параметра разрушения для различных элементов строительных конструкций определяют в зонах, имеющих одинаковую толщину и при одном и том же уровне влагосоде ржа н ия ма те ри ал а.

П редлагаем ый способ сос тои т в следующем.

Элемент строительной конструкции подвергают механическому нагружению.

Определяют начальное значение параметра разрушения материала элемента в зонах возможного возникновения в зрывообразной потери целостности.

Для этой цели элемент помещают в измерительную среду, измеряют разность давления на поверхности и внутри элемента при непрерьвном изменении давления среды у его поверхностей, причем изменение давления среды производят с постоянной скоростью. Для определения параметра разрушения перед увлажнением элемента внутри него устанавливают датчики давления íà расстояниях от его поверхностей, равных толщине зоны возможного возникновения в эрывообраз ной потери целостности материала элемента.

После этого элемент строительной кон=трукции увлажняют, затем закрепляют в огневой камере и подвергают тепловому воздействию в течение периода времени, предшествующего возникновению в условиях пожара взрызообразной потери целостности. Для услов ий испытаний на огнестойкость

697877 тепловое ноздействие осуществляется ,,по режиму стандартного пожара согласно СНиП II-A ..5-70.

Затем с помощью известного способа в новь определяют новое, конечное значение параметра разрушения н за- 5 нЕ материала элемента аналогична тому, как это было сделано до теплового в о здейств и я.

Вычисляют значение степени разрушения материала элемента в зоне возможной взрывоабразной потери целостности за период нремени С, которая характеризует скорость накопления нарушений и в зоне материала за период времени Г из выражения: 15

К оными (Р -р )„„„ (Рп-Р»)

3OHbl » где К

Ф степень разрушения материала элемента строительной конструкции в 20 зоне его возможной потери целостности h за период времени Г тепловоro ноздействия; (P„-P»)„,„- значение параметра разрушения материала элемента н ниде разности давлений на поверхности

Рп и внутри элемента Р . н зоне h до теплового g() воздействия, принимаемое за начальнае,кгс/см (Р -P ) — значение параметра разll »Г рушения за период времени с теплового воздейст- З5 вия в зоне h лрин1юлаеI я мое за конечнае,кгс/см

Полученная величина степени разрушения материала элемента за период времени с теплового воздействия в зоне его возможной потери целостности по существу харак теризует. скорость накопления нарушений в струк туре материала в период, предшествующий взрываобразной потере целостности, и служит критерием количественной сценки его стойкости к взрывообразной nol тере целостности.

Пример . Требуется дать сравнительную оценку стойкости элементов строительных конструкций1 изготовлен- 50 ных из различных видов бетонов, к взрызаобразной потере целостности в условиях стандартного испытания на агнес тойкость. Исходные данные: 55

Элементы строительных конструкций в виде плит.

Толщина плит: 2R = 0,1 м.

Материал плит: бетон двух видовна гранитном заполнителе 60 на и зв ес тн яков ам заполни теле.

Режим теплового воздействия: стандартньй для испытаний на агнестой,кость строительных конструкций согласно СНиП II-A.5-70, прилож. 2. 65

Возможна толщина зоны откола при единичном акте г. зрываобра знай потери целостности бетонны; элементов при пожаре: h =0 5 - 1,5 см, Время возникновения взрынаабразной потери целостности бетонных эле" ментов гри пожаре от начала теплового воздействия равно: < = 5 - 15 мин.

Определенпе значений параметра разрушения материала испытываемых элементон, необходимьн: для сравнительной оценки их стойкости к вэрынаобразной потере целостности производится по Способу регистрации разрушения образцов хрупких материалов .

Устанавливают внутри испытываемых ,элементов строительных конструкций датчики давления на расстоянии h

0,011 м, от обогреваемой поверхности, что соответствует толщине зоны возникновения взрывоабразнай потери целостности этих элементов при пожаре.

При необходимости производят механическое нагружен не испытываемого элемен та.

Определяют значение параметра разрушения материала элементов в зоне h возможного возникновения их н зрывообразной потери целостности„принимаемое за начальное. С этой целью элементы конструкций помещают в измерительную среду и измеряют разность давлений сред2 на понерхнасти и внутри элемента (Р, и P*) н зоне h при непрерызном измейении давления среды у ега поверхностей с постоянной скаростью, Полученная разность

1;анлений среды на поверхности и ннутри элемента (Pä — P»), отнесенная к

2 среднему данлейию среды Р =5 кгс/см ср и является начальным значением параметра разрушения элемента в зоне h.

Его вели ина составляет: для бетона на гранитном заполнителе (P„.-P») =1,1 2 кгc/ñì при скорости изменения давления среды у поверхностей элемента В-60 атм/ч. для бетона на известняковом заполнителе (Ря-Р») =1,0 кгс/см при скорости изменения давления среды у поверхностей элемента В-120 атм/ч. ув лажн яют опытные элемен ты до уровня начального влагосодержания меньше критического значения. Для сравнения стойкости к взрывообразнай потере целостности различных нидов элементов испытания проводятся при начальном влагосадержании И =

0,024 кг/кг.

Элемен т каис трукции закрепляют р огневой камере и подвергают заданному тепловому воздействию по режиму стандартного пожара в течение периода времени, предшествующего вазникнавенжо в условиях пожара взры697877

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 6556/13 Тираж 1073 Подписное Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4 вообраэной потери целостности (+ -15 мин) °

После теплового воздействия вновь определяют значение параметра разрушения в зоне h элемента.

его величина составляет: для бето- 5 на на гранитном заполнителе (P -P ) = г

=0,372 кгс/см при В - 120 атм/ч, я Й для бетона на известняковом заполн ителе (P„-P ) =О, 580 к гс/cM при В

120 атм/ч. 10

Определяют степень разрушения материала элемента в зоне h за период времени воздействия стандартного пожара из выражения: < и и нач зонь Ъ . (p„-p )

15 (Ри Р для„бетона на. гранитном заполни- теле К = 6,02, для бетона на известняковом заполнителе К = 1,73.

Сравнивают полученные значения степени разрушения для двух испытанных типов бетонов и делают заключение о их стойкости к в зрывообразной потере целостности в условиях пожара.

Полученные значения к ри терия коли- 25 чественной оценки стойкости к взрывообразной потере целостности элементов в виде степени разрушения материала в зоне h за период времени показывают, что скорость накопления ЗО нарушений в рассматриваемых условиях у бетона на гранитном заполнителе выше, чем у таких же элементов на известняковом заполнителе, а следовательно, бетоны на гранитном заполни- 35 теле обладают меньшей стойкостью к вэрывообразной .потере целостности в условиях пожара, чем бетоны на известняковом заполнителе.

Использование предлагаемого спо- 10 соба позволит оценить эффективность различных мероприятий по регулированию стойкости элементов строительных конструкций к взрывообразной потере целостности1 ускорить внедрение в практику строительства новых, прогрессив ных ма те риалов и к он с т рук тивных решений -с учетом их стойкости к взрывообраэной потере целостности B аварийных условиях пожара; прогнозировать огнестойкость элементов строи- 5 тельных конструкций с учетом возможности их взрывообразной потери целостности.

1 ° Способ определения огнестойкости элементов строительных конструкций, при котором элемент закрепляютв огневой камере, подвергают механическому нагружению H заданному тепловому воздействию, о т л и ч.а ю— шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности количественной оценки стойкости к вэрывообразной потере целостности увлажненного элемента, его до закрепления в огневой камере увлажняют, заданное тепловое воздействие на элемент создают в течение периода времени, предшествующего возникновению вэрывообразной потери целостности, определяют изменение значения параметра разрушения материала элемента за один и тот же период времени заданного теплового воздействия в зонах возможного возникновения в зрывообраэной потери цело с тн ости, получен ное зн аченне изменения параметра разрушения и служит количественной оценкой стойкости элемента к взрывообразной потере целостности.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве параметра разрушения принимают разность давлений среды на поверхности и внутри элемента, для чего. элемент помещают в измерительную среду, измеряют разность давлений на поверхности и внутри элемента при непрерывном изменении давления среды у его поверхностей, причем изменение давления среды осуществляют с постоянной сх î рос тью .

З.Способпоп.1и2,отли ч а ющи и с я тем, чтодляопределения значений параметра разрушения, перед увлажнением элемента внутри него устанавливают датчики давления на расстояниях от его обогреваемых поверхностей, равных толщине зоны возможного возникновения взрывообразной потери целостности материала элемента.

4, Способ по п. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что значение параметра разрушения для различных элементов определяют в зонах, имеющих одинаковую толщину и при одном и том же уровне начального влагосодержания материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Б ушуев В . П . и др. Огнес тойкость зданий. М., Стройиздат, 1970, с. 116-118.

2. A в торск ое св идетельств о СССР по заявке Р 2156728/28,кл. G 01 N 3/60, 1 975 (прототип) .