Металл конструкциялардың отқа беріктілік шектерін есептеу

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ 

БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ  МИНИСТРЛІГІ

ШӘКӘРІМ атындағы СЕМЕЙ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Аграрлық факультет

“Экология және ҚОҚ” кафедрасы

 

Тәжірибелік жұмыс

 

Тақырыбы: “Металл конструкциялардың отқа беріктілік шектерін есептеу”

Пәні: “Өнеркәсіптік және азаматтық нысандарды өрт-жарылыстан қорғау”

Мамандығы: БЖ-907 (050731)

 

 

 

 

 

 

Орындаған__________________________________________Ф.И.О.

Тексерген____________________________________________Ф.И.О.

Кафедра меңгерушісі__________________________________Ф.И.О.

 

 

Семей 2013

Құрылыс конструкцияларының отқа беріктілігіне олардың негізгі  және шектеуші қабілеттерін сақтау қабілеттері жатады. Құрылыс конструкция-ларының отқа беріктілік көрсеткіші отқа беріктілік шегі – конструкцияны сынаудың басталуынан бастап, келесі белгілердің бірі туындағанға дейінгі уақыт болып табылады:

а) сызаттардың пайда болуы;

б) сынауға дейінгі конструкцияның температурасына тәуелсіз 200 C-ден  артық немесе сынауға дейінгі  конструкция температурасымен салыстырғанда 180 С-ден артық бұл беттің кез  келген нүктесінде немесе қыздырылмайтын бетінде орташа алғанда 140 С-ге температураның жоғарылауы;

в) негізгі қабілеттерді жоғалту.

 

 

МК-дың отқа беріктілігі. МК-дың отқа беріктілік бойынша шекті  күйлері. МК отқа беріктілік шектерінің шамасына әсер ететін фак-торлар. МК отқа беріктілік шектерін есептеудің жалпы қағидалары және олардың отқа беріктілік шектерін жоғарылату әдістері.

 

Металл конструкциялардың  отқа беріктілігі(МК).

Көптеген қорғалмаған  металл конструкциялардың отқа беріктілік шектері өте кіші және болатын  шектері:

(R10-R15) болат конструкциялар үшін

(R6-R8) алюминий конструкциялары үшін

Қосылмайтындар ауқымды  тұтас қима болғандарын құрады, оларда оттан қорғанышсыз отқа беріктіліктің  шектері R45ке жетуі мүмкін.

Қорғанышсыз металл конструкцияларда өрт әсеріне қарсыласу қабілеттілігінің соншалықты тез сарқылуының себебі жылу өткізгіштіктің () және сәйкесті металдың температура өткізгіштігінің () үлкен мәндеріне негізделген.

Осының салдарынан, өрт  кезінде қорғалмаған металл конструкция-лардың температурасы металды қыздырудың сындық температураларына жылдам жетеді, бұл кезде негізгі қабілеттілікті жоғалту –“ R” бойынша конструкциялардың шекті күйі орын алады.

 

 

МК үшін отқа беріктілік бойынша шекті күйлер.

МК отқа беріктілік шектерінің шамасына әсер ететін факторлар.

 

МК, ереже бойынша, стерженді  конструкциялар(бөренелер, бағаналар, ригелдер) болып табылатындықтан, МК отқа беріктілік шектері орын алады:

1. Беріктілік жоғалту нәтижесінде;
2. Төзімділікті жоғалту есебінен(сығылған элементтер үшін).

Осы және басқа жағдайға сындық tкр аталатын, конструкцияны қыздырудың белгіленген температурасы сәйкес келеді, ол өз кезегінде мынаған тәуелді:

1. Конструкцияның (қима профилінің) түріне;
2. Конструкциялардың өлшемдеріне;
3. Сүйену сызбасына;
4. Жүктелу сызбасына;
5. Жұмыс (нормативті) жүктеу шамасына;
6. Конструкцияларды (бір немесе бірнеше жақтардан) қыздыру шарттарына;
7. Металдың таңбасына.

 

МК отқа беріктілік шектерін жоғарылатудың әдістері.

 

Егер ғимараттағы металл конструкциялардың отқа беріктілігі R10-R15ке қарағанда жоғары қамтудың қажеттілігі  туындаса, онда осы конструкциялардағы отқа беріктілікті реттеудің (жоғарылатудың) әр түрлі әдістерін қолданады.

Металл конструкциялардың  отқа беріктілігін жоғарылатудағы ең кең тараған әдістер:

1. Жоғары жылу қорғау көрсеткіштеріне ие, жанбайтын материал-дармен металл конструкцияларды қаптау. Қаптаулар ретінде бетон тақталар, қыш материалдар, штукатурка, т.б. қолданылуы мүмкін. Мысалы, 2,5 см штукатурка қабаты металл конструкциялардың отқа беріктілік шегін R50ге дейін жоғарылатады. 0,5 кірпішпен қаптау металл конструкциялардың отқа беріктілік шегін  R300ге дейін жоғарылатады.
2. Металл конструкцияларға өрт кезінде арнайы ісінетін бояуларды жағу. Осындай жақпаның 2-3мм қалыңдықтағы қабаты жоғары температуралардың әсерінде ісінеді және қорғалған металл конструкцияның бетінде біршама уақытқа 25-35 мм қалыңдықта ұсақ тесікті материал қабатын жасайды. Бұл әдіс металл конструкциялардың отқа беріктілігін R45-R50 шамаға дейін ұлғайтуға мүмкіндік береді.
3. Қуыс конструкцияларды тұрақты немесе апатты, жаратылысты немесе мәжбүрлі айналымдағы сумен толтыру. Су жылусыйымдылықтың үлкен мәндеріне ие. Сондықтан металл конструкциялардың ішіндегі судың айналымы өрт кезінде металл конструкциялардың бетінен қарқынды жылудың түсуін және олардың сындық температураларға дейін қыздырылуының мәнді баяулауын қамтиды.
4. Жабындылардың және жабулардың, негізінен фермалардың, металл конструкцияларында отқа беріктілікті жоғарылату үшін аспалы төбелерді қолданған көбірек тиімді, өйткені қаптаулармен немесе ісінетін жабындылармен осы конструкциялардағы әрбір элементті тікелей оттан қорғау өте күрделі және жеткілікті сенімді емес, өйткені торапты қосылыстарда орындалуы қиындықтар тудырады.

 

МК отқа беріктілік шектерін есептеудің жалпы қағидалары.

 

Металл конструкциялардың  отқа беріктілік шектерін есептеулер беріктілікті(статикалық) және жылу техникалық мәселелерді шешумен байланысқан.

 

Беріктілікті (статикалық) тапсырма.

 

Беріктілікті (статикалық) тапсырманы шешу барысында конструкцияның ең жүктелген  қимасындағы нормативті жүктеуден  кернеулер шамасы анықталады. Металдың нормативті кедергісіне осы кернеулердің теңдігі кезінде, конструкцияның қимасы нормативті жүктеудің әсеріне қарсы  тұру қабілетін жоғалтады деп  есептеледі. Температураның ұлғаюында  металдың нормативті кедергісі төмендейтіндіктен, бұл теңдік конструкцияның сындық температурасын tкр, яғни конструкцияның қимасындағы  кернеулердің берілген шамасында конструкцияны  қыздыру мүмкін болатын температураны  анықтайтын болады.

 

Жылу техникалық тапсырма.

 

Жылу техникалық тапсырманы шешкенде конструкцияны сындық температураға  дейін қыздырудың уақыты анықталады. Бұл кезде 3-типті шекаралық шарттарда (қоршаған орта мен конструкциялардың  жылу алмасуы есебімен) өрттің стандартты температуралық тәртібі шарттарында  қыздырылуы қабылданады.

Конструкциялардың отқа беріктілігін есептеуді беріктілікті бөліктен, яғни сындық кернеулерді, яки, конструкциялардың  сындық температурасын анықтаудан бастаған дұрыс. Ары қарай жылу техникалық есептеуді жүргізеді, онда А-шеңберленуді есептеусіз қима ауданы, U-қима периметрінің қыздырылатын бөлігі болып табылатын, келтірілген қима қалыңдығының анықталған шамасының негізінде, металл конструкцияны қыздырудың сындық температурасын tкр біле отырып, металл конструкцияның отқа беріктілік шегіне қол жеткізу уақыты анықталады.

 

 

ЕСЕПТЕУ МЫСАЛДАРЫ

МЫСАЛ 1

5. Өрт кезінде конструкциялардың негізгі қабілеттерін есептеуге арналған жүктемелерді белгілеуде қайта жүктеу коэффициентін бірге тең деп ала отырып, тұрғын және қоғамдық ғимараттарды жабуға кететін барлық тұрақты және қысқа уақытты жүктеулерді есептеу ұсынылады. Көпірлік және аспалы крандардан жеке салмақтың жүктеулерінен тек тік құрамдарын ғана ескереді.
6. Отқа беріктілікке констырктурукцияларды есептеулерде металдың есептік кедергілерін орт кезіндегі метеал жұмыстарыныңшарттары коэффицентіне көбейту керек  Конструкцияның отқа беріктілік шектерін есептеуге арналған металдың есептік кедергілері нормативті кедергілерін сенімділіктің сәйкесті коэффициенттеріне бөлу жолымен анықталады, яғни:

 

7. Орталықты - тартылған элементтерге арналған өрттегі жұмыс шарттарының коэффициент мәні анықталатын формула:

 

 

мұндағы: - тартатын күш, - элементтің қима ауданы, нетто, м², - нормативті кедергі (болаттың ағымдылық шегі), Па.

Өртте орталықты тартылған  элементтерді қыздырудың сындық температурасы коэффициенттің алынған мәніне байланысты, 9.3 тарау, 9.3.12 кесте бойынша анықталады.

8. Өртте орталықты сығылған элементтердің жұмыс шарттарындағы коэффициент мәні анықталатын шарт:

 

 

мұндағы - бойлық иілудің коэффициенті, өртте элементтің қызу температурасына және иілгіштікке тәуелді; - элементтегі көлденең қиманың ауданы, брутто, м².

 

5,43mm кезінде   өрт әсеріндегі бөренені қыздырудың сындық температурасына - ке тең өрт әсерінің уақытында қол жеткізіледі.

 

 

МЫСАЛ 2

Орталықты  тартылған  металл элементте отқа беріктіліктің  дәйекті шегін есептеу.

Берілгені:

Болат құбыр 15×8мм, қима ауданы А=38,30см²; болаттың нормативті кедергісі ; нормативті жүктеу

; қыздырудың шарттары - барлық сыртқы периметр бойынша:

Шешуі:

1. Берілген элементтің өрттегі жұмыс шарттарының коэффициент мәнін анықтаймыз.

Формулаға сәйкес, орталықты-тартылған элементтер үшін:

 

 

2. Өртте элементті қыздырудың сындық температура мәнін анықтаймыз.

9.3 анықтамалық тараудағы  9.3.12 кестеге сәйкес:

 

 

3. Қарастырылатын элементтегі металдың берілген қалыңдық мәнін анықтаймыз.

Анықтамалық тарау 9.3, 9.3.13 кесте бойынша элементтің (барлық сыртқы периметрі бойынша қыздырылатын қуыс сақина) қарастырылатын қимасы үшін:

 

 

4. Қарастырылатын элементтегі отқа беріктіліктің дәйекті шек мәнін анықтаймыз.

9.3 анықтамалық тараудың 9.3.2 суретіне сәйкес:

 кезінде қарастырылатын  элементті қыздырудың сындық  температурасына 

-ға тең өрт  әсерінің уақытында қол жеткізіледі.