Главная > Законодательство > ДБН В.1.1-7-2002

Приложение В
(обязательное)

Общие требования к расчетным методам определения предела огнестойкости строительных конструкций

В настоящем приложении устанавливаются общие требования к расчетным методам определения предела огнестойкости строительных конструкций. Дополнительные требования к расчетным методам определения предела огнестойкости строительных конструкций конкретных видов регламентируются отдельными документами.
Расчетные методы могут использоваться для оценки огнестойкости строительных конструкций любых видов, за исключением тех, в которых основным предельным состоянием по огнестойкости является потеря целостности конструкции, а также для оптимизации конструктивных параметров строительных конструкций с целью обеспечения необходимой огнестойкости.
Важной областью применения расчетных методов является оценка огнестойкости строительных конструкций в условиях реальных пожаров, когда пожарная нагрузка может распределяться в помещении произвольно. Результаты расчета огнестойкости в условиях реального пожара должны быть сведены к условиям испытаний по стандартному температурному режиму для определения предела огнестойкости конструкций.
Расчетные методы также могут быть использованы для интерполяции и экстраполяции результатов испытаний строительных конструкций на огнестойкость.

В.1  Суть расчетных методов

В.1.1. Предел огнестойкости конструкции определяется путем расчета несущей и/или теплоизолирующей способности конструкции под влиянием стандартного температурного режима.
В.1.2. Признаком потери несущей способности следует считать возникновение в конструкции предельных деформаций, приведенных в 9.1 ДСТУ Б В.1.1-4. Для металлических конструкций с огнезащитными покрытиями признаком потери несущей способности следует считать превышение средней температуры металлического элемента конструкции над  его начальной температурой на 480 0С - для стальных конструкций, и на 230 0С - для  конструкций из алюминиевых сплавов.
В.1.3. Признаком потери  теплоизолирующей способности следует считать превышение средней температуры на поверхности конструкции, которая не обогревается, над начальной средней температурой этой поверхности на 140 0С или превышение температуры в любой точке поверхности конструкции, которая не обогревается, над начальной температурой в этой точке на 180 0С.
В.1.4. Допускается не определять значения предела огнестойкости конструкции, ограничиваясь проверкой сохранения теплоизолирующей и/или несущей  способности конструкции в момент времени tвим (от начала огневого воздействия), что соответствует необходимому пределу огнестойкости.
В.1.5. Если по несущей и/или теплоизолирующей способности предельное состояние не достигается, то следует указывать, что предел огнестойкости конструкции не меньше значения tвим, необходимого для данной конструкции при  применении в зданиях определенной степени огнестойкости.
8.1.6. Если в момент времени tвим несущая способность конструкции будет недостаточной для восприятия приложенной нагрузки или температура поверхности, которая не обогревается, превысит допустимые значения, то предел огнестойкости конструкции будет менее необходимого для данной конструкции значения и следует вносить изменения в конструкцию для повышения ее огнестойкости.

В.1.7. При оценке несущей способности конструкции распределение нагрузки должно отвечать расчетным схемам, занесенным в техническую документацию.
Величину нагрузки устанавливают, исходя из условия создания в расчетных сечениях конструкции напряжений, отвечающим значениям, приведенным в технической документации.
В.1.8. При определении напряжений следует учитывать только расчетные значения постоянных и временных продолжительных нагрузок.

В.2 Виды расчетных методов

В.2.1. Различают два вида расчетных методов:
- методы, основанные на использовании математических моделей теплового и напряженного состояний строительных конструкций;
- номограммные методы.
В.2.2. При применении методов, основанных на использовании математических моделей, решением прямой задачи теплопроводности определяют распределение температуры в конструкции в разные моменты времени от начала огневого воздействия. Для оценки теплоизолирующей  способности это распределение определяется на необогреваемой поверхности конструкции. Полученные величины температуры сравниваются с  их допустимыми значениями.
В.2.3.  Для оценки несущей способности распределение температуры определяется в сечении или в отдельных точках сечения конструкции, после чего вычисляется     несущая способность в разные моменты времени.
В.2.4. При использовании номограммных методов предел огнестойкости конструкций определяется по графикам или таблицам, полученным по результатам испытаний или расчетным путем.

Математические модели
В.2.5. Математическая модель - это система уравнений, которая описывает тепловое и напряженно-деформированное состояние исследуемой конструкции.
Математическая модель состоит из основных уравнений процессов тепломассообмена и напряженно-деформированного состояния и уравнений, которые определяют начальные и предельные условия, а также коэффициентов, которые входят в уравнения.
В математической модели могут использоваться уравнения дифференционного, интегрального или смешанного видов.
В.2.6. Модели, которые используются, должны быть нестационарными и учитывать радиационно-конвективный теплообмен в  газовой среде от источника теплового воздействия к поверхности конструкции, кондуктивный теплообмен в конструкции, радиационно-конвективный теплообмен от конструкции в окружающую среду с необогреваемой поверхности конструкции.
Теплофизические и механические характеристики в моделях должны задаваться в виде зависимостей от температуры, если нет обоснования для задания этих характеристик в виде констант.
Коэффициенты теплоотдачи и теплового излучения, которые входят в предельные условия, могут задаваться в виде констант.
В качестве начальной температуры конструкции и среды следует принимать 20 0С, если нет обоснования для другой величины.
В.2.7. Решение математических моделей может проводиться численно, аналитически или путем комбинирования этих методов.

Условия обеспечения достоверности результатов расчета огнестойкости конструкций
В.2.8. Критерием оценки достоверности результатов расчета является их схожесть (близость) к результатам испытаний на огнестойкость.
В.2.9. Достоверность результатов расчета зависит от:

  1. полноты учета физических процессов в избранной математической модели;
  2. точности задания коэффициентов, которые входят в математическую модель;
  3. точности интегрирования системы уравнений математической модели.

В.2.10. Компоненты математической модели должны отображать основные физические процессы, оказывающие непосредственное влияние на точность определения предела огнестойкости конструкции, в том числе пространственный характер распределения температур и напряжений и неоднородность строительной конструкции по структуре и физическим свойствам ее отдельных элементов.
В.2.11. Расчетная оценка огнестойкости проводится в широком диапазоне температур в конструкции (до 1000 0С и более), в котором физические характеристики (коэффициенты модели) элементов конструкции испытывают существенные изменения по сравнению с их значениями при комнатной температуре (в 2 и более раза). Кроме того, часто имеет место термическая деструкция элементов конструкции, которая учитывается дополнительными коэффициентами в моделях.
Коэффициенты модели могут быть взяты из справочной литературы в виде констант или зависимостей от температуры, либо могут быть найдены экспериментальным или расчетно-экспериментальным методом на основе решения обратных задач и специально проведенных экспериментов.
Поскольку точность задания коэффициентов влияет на результат расчета предела огнестойкости, то метод определения коэффициентов модели должен устанавливаться в каждом конкретном случае.
В.2.12. Экспериментальный метод должен обеспечивать определение коэффициентов модели в виде зависимостей от температуры и учитывать наличие физико-химических преобразований в материалах элементов конструкции.
В.2.13. Наиболее универсальным и точным методом является расчетно-экспериментальный метод, основанный на определении коэффициентов модели решением обратной задачи для образцов материалов конструкции или всей конструкции в условиях огневых испытаний или в условиях, максимально приближенных к огневым испытаниям по тепловому воздействию.
В.2.14. Метод интегрирования уравнений математической модели должен быть избран таким образом, чтобы вычислительная погрешность была намного меньше чем погрешность выше рассмотренных пунктов.


В.3 Правила оформления результатов расчета
В.3.1. Результаты расчета оформляются отчетом.
Отчет должен содержать:
- название и адрес лаборатории,  проводившей расчет огнестойкости;
- дату проведения расчета;
- название и адрес заказчика;
- наименование строительной конструкции, для которой проводилась оценка огнестойкости, техническое описание строительной конструкции, технические чертежи или схемы
основных составных элементов и всех конструкционных деталей, а также перечень использованных материалов и изделий;
- для несущих конструкций - схемы нагрузки и данные о нагрузках;
- описание метода, использованного во время расчета огнестойкости конструкции;
- в случае применения для расчета огнестойкости метода, основанного на использовании математических моделей, - принятые во время расчета уравнения процессов тепломассообмена и напряженного состояния, уравнения, которые определяют начальные и предельные условия, коэффициенты, которые входят в уравнения, метод решения системы уравнений, данные по расчетам температур и деформаций;
- предел огнестойкости конструкции с указанием вида предельного состояния по огнестойкости.

|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10|11|12|13|14|15|16|17|18|19|20|21|