RU2651997C1 - Design of fire-proof steel beam - Google Patents
Design of fire-proof steel beam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651997C1 RU2651997C1 RU2017109298A RU2017109298A RU2651997C1 RU 2651997 C1 RU2651997 C1 RU 2651997C1 RU 2017109298 A RU2017109298 A RU 2017109298A RU 2017109298 A RU2017109298 A RU 2017109298A RU 2651997 C1 RU2651997 C1 RU 2651997C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welded
- fire
- corrugated wall
- steel
- thickness
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 230000002024 thermoprotective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
- E04B1/94—Protection against other undesired influences or dangers against fire
- E04B1/941—Building elements specially adapted therefor
- E04B1/943—Building elements specially adapted therefor elongated
- E04B1/944—Building elements specially adapted therefor elongated covered with fire-proofing material
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, далее по тексту - "зданий". В частности, оно может быть использовано при проектировании и изготовлении конструктивной огнезащиты стального несущего стержня гофробалки, выполненного в виде сварного двутавра, с использованием крупноразмерной листовой и плитной облицовки.The invention relates to the field of fire safety of buildings and structures, hereinafter referred to as “buildings”. In particular, it can be used in the design and manufacture of structural fire protection for a steel supporting rod of a corrugated beam made in the form of a welded I-beam using large-sized sheet and plate cladding.
Незащищенные от огня стальные конструкции здания в условиях пожара быстро (спустя 5÷20 мин) утрачивают свою несущую способность, обрушаются сами и способствуют обрушению других конструкций здания, что приводит к значительным материальным убыткам.Steel structures of a building unprotected from fire in a fire quickly (after 5 ÷ 20 min) lose their bearing capacity, collapse themselves and contribute to the collapse of other building structures, which leads to significant material losses.
Известна конструкция стальной огнезащищенной двутавровой балки здания, облицовка которой представлена в виде двух скорлуп из пустотелого керамического камня, вплотную уложенная к стенке и нижней полке двутавра /Ройтман М.Я. Пожарная профилактика в строительном деле / ВИПТШ, Редакционно-издательский отдел. - М., 1975, - 525 с. (гл. 5 Огнезащита металлических конструкций; §5.2. Повышение огнестойкости стальных конструкций; рис. 5.2, с. 116-117) / [1].The construction of a steel fire-protected I-beam of a building is known, the lining of which is presented in the form of two shells made of hollow ceramic stone, closely laid to the wall and the lower shelf of the I-beam / Roitman M.Ya. Fire prevention in the construction industry / VIPPS, Editorial and Publishing Department. - M., 1975, - 525 s. (
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной конструкции огнезащищенной двутавровой балки, относится то, что в известной конструкции элементы облицовки выполнены из тяжелого материала - керамического камня плотностью 1200÷1400 кг/м3, это значительно увеличивает массу огнезащитной облицовки, наличие внутренних пустот (25÷30%) в керамическом камне благоприятствует быстрому прогреву облицовки до критических температур нагрева стального балочного двутавра и снижению предела огнестойкости на 20÷25%; изделия облицовки в виде скорлуп из керамического камня строительная промышленность не выпускает, следовательно, оно не индустриально и не экономично.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known design of a fireproof I-beam are that in the known construction the cladding elements are made of heavy material - ceramic stone with a density of 1200 ÷ 1400 kg / m 3 , this significantly increases the weight of the fire-retardant cladding, the presence of internal voids (25 ÷ 30%) in the ceramic stone favors the rapid heating of the cladding to critical temperatures of heating the steel beam I-beam and lowering the fire limit toykosti 20 ÷ 25%; the building industry does not produce ceramic cladding cladding products; therefore, it is neither industrial nor economical.
Известна конструкция стальной огнезащищенной двутавровой балки здания, содержащая стальной двутавр и огнезащитную облицовку из крупноразмерных листов и плит, установленных на относе, - зазор между огнезащитной облицовкой и гранями защищаемого стального несущего стержня балки принят не менее 25 мм; каркас огнезащитной облицовки выполнен в виде рамы, состоящей из стальных продольных и поперечных элементов, высотой 40÷75 мм; крепление стальных элементов каркаса между собой осуществлено самонарезающими винтами 5×25÷5÷45 /Романенков И.Г., Левитес Ф.А. Огнезащита строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1991. - 320 с. (гл. 4 Конструктивные способы огнезащиты; п.4.2 - Крупноразмерные листовые, плитные и рулонные облицовки; рис. 8, с. 131-133) / [2].A known design of a steel fire-protected I-beam of a building, comprising a steel I-beam and fire-retardant cladding from large-sized sheets and plates mounted on a rel — the gap between the fire-retardant cladding and the faces of the protected steel carrier rod of the beam is adopted at least 25 mm; the fireproof cladding frame is made in the form of a frame consisting of steel longitudinal and transverse elements with a height of 40 ÷ 75 mm; the steel elements of the frame were fastened to each other by self-tapping
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной конструкции стальной огнезащищенной балки здания, относится то, что в известной конструкции применено значительное число элементов каркаса и, вследствие этого, повышен расход металла на изготовление каркаса для огнезащитной облицовки; при проектировании пустот и зазоров между стенкой и полками двутавра и плитами защитной облицовки увеличиваются размеры поперечного сечения стальной облицованной балки (площадь сечения возрастает на 40÷45%; расход материалов облицовки - на 30÷35%); снижается предел огнестойкости стальной огнезащищенной балки на 25÷30%; снижается надежность крепления элементов крупноразмерной листовой и плитной облицовки; снижаются коррозионная стойкость двутавровой балки и ремонтопригодность огнезащитной облицовки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known construction of a steel fireproof beam of a building include the fact that a significant number of carcass elements are used in the known construction and, as a result, the metal consumption for the manufacture of a carcass for fireproof cladding is increased; when designing voids and gaps between the wall and the flanges of the I-beam and the plates of the protective cladding, the cross-sectional dimensions of the steel lined beam increase (the cross-sectional area increases by 40–45%; the consumption of cladding materials by 30–35%); the fire resistance of a steel fireproof beam is reduced by 25 ÷ 30%; reliability of fastening of elements of large-sized sheet and plate cladding is reduced; the corrosion resistance of the I-beam and the maintainability of the fireproof lining are reduced.
Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является конструкция стальной огнезащищенной двутавровой балки здания, содержащая стальной несущий стержень, элементы усиления балочного двутавра и листовую облицовку, при этом стальной несущий стержень выполнен в виде балочного двутавра, к которому прикреплены элементы усиления из стальных прокатных профилей с отверстиями с нарезанной внутренней резьбой, в которых размещены установочные винты с потайной головкой и ввинчиваемым заостренным концом, элементы усиления прикреплены снизу сжатых и растянутых полок балочного двутавра, к которым установочными винтами прикреплены в плотную элементы листовой и плитной огнезащитной облицовки; толщина элементов облицовки определена с учетом показателей термодиффузии ее материалов, условий нагрева балочного двутавра и нормативного предела огнестойкости несущей балки здания; элементы усиления балочного двутавра, расположенные снизу сжатых и растянутых полок балочного двутавра, выполнены в виде двух пар стальных уголков или в виде стального швеллера; толщина плитной огнезащитной облицовки принята не менее высоты полок стального швеллера / Патент №2517313 (2006.01), МПК Е04В 1/94. Огнезащищенная двутавровая балка здания / Н.А. Ильин, А.П. Шепелев, П.Н. Славкин, заявл. СГАСУ 25.10.2012, опубл. 27.05.2014. Бюл. №15 / [3] - принято за прототип.The closest technical solution to the invention in terms of features is the construction of a steel fire-protected I-beam of the building, containing a steel supporting rod, reinforcing elements of the beam I-beam and sheet cladding, while the steel supporting rod is made in the form of a beam I-beam, to which reinforcing elements of steel rolling profiles are attached with holes with threaded internal thread, in which are set screws with countersunk head and screwed-in pointed end, eleme reinforcing rods are attached at the bottom of the compressed and stretched shelves of the beam I-beam, to which installation screws are attached to the dense elements of the sheet and plate fire-resistant lining; the thickness of the cladding elements is determined taking into account the thermal diffusion of its materials, the heating conditions of the beam and the standard limit of fire resistance of the supporting beam of the building; reinforcing elements of the beam I-beam, located below the compressed and stretched shelves of the beam I-beam, are made in the form of two pairs of steel corners or in the form of a steel channel; the thickness of the flame retardant cladding is adopted not less than the height of the shelves of the steel channel / Patent No. 2517313 (2006.01), IPC Е04В 1/94. Fireproof I-beam of the building / N.A. Ilyin, A.P. Shepelev, P.N. Slavkin, declared. SSASU 10.25.2012, publ. 05/27/2014. Bull. No. 15 / [3] - taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной конструкции стальной огнезащищенной двутавровой балки здания, относится то, что в известной конструкции применено значительное число элементов каркаса в виде стальных прокатных профилей и, вследствие этого, повышен расход металла на изготовление каркаса для огнезащитной облицовки; применение прокатных профилей приводит к перерасходу стали до 10%; толщина огнезащитной облицовки двутавровой балки принята из условия требуемой огнезащиты контрольной точки нижней полки двутавра, это решение требует большого расхода эффективных материалов облицовки, вследствие этого верхняя полка и стенка двутавровой балки имеют избыточный запас по огнезащите, следовательно, данная конструкция огнезащиты мало прогрессивна и неэкономична, т.к. увеличивается расход стали и материалов облицовки, увеличивается стоимость работ по огнезащите двутавровой балки здания.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known construction of a steel fire-protected I-beam of a building include the fact that a significant number of carcass elements in the form of steel rolling profiles are used in the known construction and, as a result, the metal consumption for the manufacture of a carcass for fireproof cladding is increased ; the use of rolling profiles leads to overuse of steel up to 10%; the thickness of the fire-retardant lining of the I-beam is taken from the condition for the required fire protection of the control point of the lower flange of the I-beam, this solution requires a large consumption of effective cladding materials, as a result, the upper shelf and the wall of the I-beam have an excess fire protection margin, therefore, this design of fire protection is little progressive and uneconomical, t .to. the consumption of steel and cladding materials increases, the cost of the fire protection of the I-beam of the building increases.
Сущность изобретения заключается в совершенствовании конструкции огнезащиты стальной балки с гофрированной стенкой, в повышении долговечности и эксплуатационной надежности огнезащищенной стальной балки с гофрированной стенкой, а также в улучшении пожарно-технических и экономических показателей конструкции и в ресурсосбережении при производстве огнезащиты стальной балки с гофрированной стенкой.The essence of the invention is to improve the fire protection design of a steel beam with a corrugated wall, to increase the durability and operational reliability of a fireproof steel beam with a corrugated wall, as well as to improve the fire-technical and economic indicators of the design and to save resources in the production of fire protection of a steel beam with a corrugated wall.
Технический результат - совершенствование конструкции огнезащиты стальной балки с гофрированной стенкой; повышение индустриальности изготовления огнезащитного покрытия и его крепления; повышение предела огнестойкости стальной балки, снижение риска обрушения балки в начальной стадии пожара, повышение несущей способности гофробалки; снижение массы материалов термозащитной облицовки и металла; повышение ресурсоэнергосбережения и производительности труда при ведении строительных работ по огнезащите стальной балки с гофрированной стенкой; повышение устойчивости стальной балки с гофрированной стенкой; повышение надежности и коррозионной стойкости сварного двутавра; повышение ремонтопригодности огнезащитной облицовки; снижение трудоемкости монтажа элементов усиления составного двутавра и элементов огнезащитной облицовки; расширение возможности применения в строительстве зданий новых прогрессивных проектных решений стальной балки с гофрированной стенкой; снижение стоимости конструктивной огнезащиты стальной балки с гофрированной стенкой; сохранение несущей способности огнезащищенной стальной балки с гофрированной стенкой на время эвакуации людей из здания при пожаре; повышение фактического предела огнестойкости стальной балки; повышение действенности термозащитных поясов стальной балки с гофрированной стенкой,EFFECT: improved design of fire protection of a steel beam with a corrugated wall; increasing the industrial production of fire retardant coating and its fastening; increasing the fire resistance limit of the steel beam, reducing the risk of beam collapse in the initial stage of the fire, increasing the carrying capacity of the corrugated beam; weight reduction of materials of heat-protective lining and metal; increasing resource and energy saving and labor productivity during construction work on fire protection of a steel beam with a corrugated wall; increasing the stability of a steel beam with a corrugated wall; increase of reliability and corrosion resistance of welded I-beams; increase maintainability of fire retardant cladding; reducing the complexity of mounting the reinforcing elements of the composite I-beam and fire retardant cladding elements; expanding the possibility of using new progressive design solutions for steel beams with corrugated wall in the construction of buildings; reducing the cost of structural fire protection of a steel beam with a corrugated wall; preservation of the bearing capacity of a fireproof steel beam with a corrugated wall during the evacuation of people from the building in case of fire; increasing the actual fire resistance of a steel beam; increasing the effectiveness of thermal protective belts of a steel beam with a corrugated wall,
Указанный технический результат при использовании изобретения достигается тем, что в известной конструкции огнезащищенной стальной балки, содержащей стальной несущий стержень с элементами усиления в виде стальных уголков или швеллеров, прикрепленных снизу сжатой и растянутой полок несущего стержня, элементов листовой и плитной огнезащитной облицовки, особенностью является то, что стальной несущий стержень выполнен в виде сварного двутавра с гофрированной стенкой, а элементы огнезащитной облицовки изготовлены из гипсовых листов и минераловатных плит, при этом полки сварного двутавра по их торцам оборудованы термозащитными поясами из минераловатной плиты; растянутая полка сварного двутавра со стороны нижней грани защищена комплексной облицовкой, состоящей из крупноразмерных гипсокартонных листов и минераловатной плиты; гофрированная стенка сварного двутавра с боковых сторон оборудована составной облицовкой из минераловатной плиты с заданной толщиной и слоем цементно-перлитового раствора; при этом длительность сопротивления каждого составного элемента сварного двутавра - rus, мин, - высокотемпературному воздействию без учета огнезащиты определена по аналитическому уравнению (1):The specified technical result when using the invention is achieved by the fact that in the known construction of a fireproof steel beam containing a steel supporting rod with reinforcing elements in the form of steel corners or channels attached below the compressed and stretched shelves of the supporting rod, elements of sheet and plate fireproof cladding, the feature is that that the steel supporting rod is made in the form of a welded I-beam with a corrugated wall, and the elements of the fireproof lining are made of gypsum sheets and m neralovatnyh plates, the I-beam flange welded at their ends are equipped with thermal protection zones of the mineral wool; the extended shelf of the welded tee from the bottom side is protected by a complex cladding consisting of large-sized drywall sheets and a mineral wool board; the corrugated wall of the welded I-beam on the sides is equipped with a composite cladding of mineral wool with a given thickness and a layer of cement-perlite mortar; the duration of the resistance of each component of the welded double tee - r us , min, to high-temperature exposure without taking into account fire protection is determined by the analytical equation (1):
где Jσs - интенсивность силовых напряжений в составном элементе сварного двутавра (0,1÷1,0); As - площадь поверхности металла поперечного сечения элемента сварного двутавра, мм2; Р0 - периметр обогрева составного элемента сварного двутавра, мм;where J σs is the intensity of power stresses in the component of the welded I-beams (0.1 ÷ 1.0); A s is the surface area of the metal of the cross section of the element of the welded I-beams, mm 2 ; P 0 - perimeter of the heating of the composite element of the welded tee, mm;
требуемая степень огнезащиты составного элемента сварного двутавра - Cmp, см, - определена по логарифмическому уравнению (2):the required degree of fire protection of the component of the welded I-beam - C mp , cm, is determined by the logarithmic equation (2):
где Ruн - требуемый предел огнестойкости балки здания, мин; rus - длительность сопротивления составного элемента сварного двутавра высокотемпературному воздействию без его огнезащиты, мин;where R uн - the required fire resistance of the building beam, min; r us - the duration of the resistance of the component of the welded I-beam to high-temperature exposure without fire protection, min;
требуемая толщина термозащитного пояса полок сварного двутавра - δоn, мм, - определена по показательному уравнению (3):the required thickness of the heat-shielding belt of the shelves of the welded double tee - δ on , mm, is determined by the exponential equation (3):
где Cmp - требуемая степень огнезащиты полок сварного двутавра, см; Dвm - показатель термодиффузии термозащитного пояса, мм2/мин; m0 - показатель условий нагрева контрольной точки любой полки сварного двутавра (0,5÷1,0);where C mp - the required degree of fire protection of the shelves of the welded I-beam, cm; D bm is an indicator of thermal diffusion of the thermal protective belt, mm 2 / min; m 0 - an indicator of the heating conditions of the control point of any flange of a welded I-beam (0.5 ÷ 1.0);
требуемая толщина составной облицовки гофрированной стенки сварного двутавра - 
где Cmp - требуемая степень огнезащиты гофрированной стенки сварного двутавра, см; Dвm - показатель термодиффузии составной облицовки гофрированной стенки, мм2/мин;where C mp - the required degree of fire protection of the corrugated wall of the welded I-beam, cm; D VM - an indicator of thermal diffusion of the composite lining of the corrugated wall, mm 2 / min;
показатель условия нагрева - m0, - контрольной точки любой полки сварного двутавра при двустороннем подводе тепла определен по степенному уравнению (5):the indicator of the heating condition is m 0 , - of the control point of any flange of a welded I-beam with two-sided heat supply is determined by the power equation (5):
где а х и а у - глубина заложения контрольной точки полки любого пояса по оси х и y, мм, определена соответственно по аналитическим уравнениям (6) и (7):where a x and a y is the depth of the control point of the shelf of any belt along the x and y axis, mm, is determined respectively by analytical equations (6) and (7):
где δх и δy - толщина комплексной облицовки растянутой полки сварного двутавра по осям координат х и y, мм; b - ширина полки сварного двутавра, мм; Н - высота поперечного сечения стальной балки с огнезащитной облицовкой, мм; показатель условия нагрева контрольной точки гофрированной стенки сварного двутавра при симметричном двустороннем подводе тепла 
высота термозащитного пояса полок сварного двутавра - h3, мм, -принята из условия (8):the height of the heat-protective belt of the shelves of the welded I-beam - h 3 , mm, is taken from the condition (8):
где δs - толщина полки сварного двутавра, мм;where δ s is the thickness of the flange of the welded I-beams, mm;
проектная степень огнезащиты полок сварного двутавра - С, см, - определена по аналитическому уравнению (9):the design degree of fire protection of the shelves of the welded double tee - C, cm, - is determined by the analytical equation (9):
где m0 - показатель условия нагрева контрольной точки (0,5÷1,0); δоn - проектная толщина термозащитного пояса полок, мм; Dвm - показатель термодиффузии материала комплексной облицовки растянутой полки, мм2/мин;where m 0 is an indicator of the heating condition of the control point (0.5 ÷ 1.0); δ on - the design thickness of the thermoprotective belt shelves, mm; D VM - an indicator of thermal diffusion of the material of the complex lining of the extended shelf, mm 2 / min;
проектный предел огнестойкости составного элемента сварного двутавра - Fur, мин, - по потери несущей способности в условиях пожара определен по аналитическому уравнению (10):the design fire resistance limit of a component of a welded double tee is F ur , min, according to the loss of bearing capacity in a fire, is determined by the analytical equation (10):
где Jσs - интенсивность силовых напряжений в поперечном сечении составного элемента сварного двутавра (0,1÷4,0); С - проектная степень огнезащиты сварного двутавра, см; rus - длительность сопротивления составного элемента сварного двутавра термическому воздействию без учета его огнезащиты, мин.where J σs is the intensity of power stresses in the cross section of the composite element of the welded I-beams (0.1 ÷ 4.0); C - design degree of fire protection of a welded double tee, cm; r us - the duration of the resistance of the component of the welded I-beam to thermal exposure without taking into account its fire protection, min.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом изобретения заключена в проектировании толщины элементов огнезащитной облицовки стальной балки с гофрированной стенкой в зависимости от требуемой степени огнестойкости здания, а также проектировании толщины элементов облицовки термозащитных поясов по предлагаемому способу расчета в зависимости от требуемой степени огнестойкости здания, фактических показателей термодиффузии материалов комплексной облицовки и условий нагрева составных элементов сварного двутавра при пожаре.A causal relationship between the totality of features and the technical result of the invention lies in designing the thickness of the fire retardant cladding elements of a steel beam with a corrugated wall depending on the required degree of fire resistance of the building, as well as designing the thickness of the cladding elements on the heat protection belts according to the proposed calculation method, depending on the required degree of fire resistance of the building , actual indicators of thermal diffusion of materials of complex cladding and heating conditions of composite elements welded double tee in case of fire.
На фиг. 1, 2 и 3 изображена конструкция огнезащищенной стальной балки с гофрированной стенкой: продольный разрез А-А (фиг. 1), вид сверху Б-Б (фиг. 2), поперечный разрез В-В (фиг. 3), где показаны: 1 - растянутая полка; 2 - сжатая полка; 3 - гофрированная стенка; 4 - термозащитный пояс полки; 5 - составная облицовка гофрированной стенки; 6 - комплексная облицовка растянутой полки; 7 - контрольные точки растянутой полки; 8 - контрольная точка гофрированной стенки; 9 - перекрытие здания; b и h - ширина и высота сечения сварного двутавра, мм; d и hcm - толщина и высота гофрированной стенки, мм; ds - толщина полки сварного двутавра, мм; g0 - нагрузка силовая, кН/пог.м.In FIG. 1, 2 and 3 show the construction of a fireproof steel beam with a corrugated wall: a longitudinal section A-A (Fig. 1), a top view of B-B (Fig. 2), a transverse section B-B (Fig. 3), which shows: 1 - extended shelf; 2 - compressed shelf; 3 - corrugated wall; 4 - a heat-protective belt of the shelf; 5 - composite lining of the corrugated wall; 6 - integrated lining of the extended shelf; 7 - control points of the extended shelf; 8 - control point of the corrugated wall; 9 - overlap of the building; b and h are the width and height of the cross section of the welded I-beams, mm; d and h cm - thickness and height of the corrugated wall, mm; d s is the thickness of the flange of the welded tee, mm; g 0 - power load, kN / linear m.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result.
При реконструкции здания учреждения высшего образования проектом предусмотрены стальные огнезащищенные балки с гофрированной стенкой. Пожарно-техническая характеристика здания и его несущих балок: класс функциональной пожароопасности - Ф 4.2; степень огнестойкости - I (первая); класс конструктивной пожароопасности - СО (непожароопасное); число этажей - 6; нормативный предел огнестойкости несущей балки Ruн=120 мин (табл. 21, ФЗ РФ №123-2016); стальной несущий стержень - сварной двутавр, высота стенки hcm=750 мм, высота сварного двутавра h - 790 мм; ширина полки b=300 мм, толщина гофрированной стенки d=2 мм; толщина полки δs=20 мм; площадь сечения одной полки сварного двутавра Аsn=60 см2.During the reconstruction of the building of the institution of higher education, the project provides for steel fireproof beams with a corrugated wall. Fire and technical characteristics of the building and its supporting beams: functional fire hazard class - F 4.2; degree of fire resistance - I (first); class of constructive fire hazard - СО (non-fire hazardous); number of floors - 6; standard limit of fire resistance of the load-bearing beam R uн = 120 min (Table 21, Federal Law of the Russian Federation No. 123-2016); steel supporting rod - welded double tee, wall height h cm = 750 mm, height of welded double tee h - 790 mm; shelf width b = 300 mm, corrugated wall thickness d = 2 mm; shelf thickness δ s = 20 mm; the cross-sectional area of one shelf of a welded I-beam A sn = 60 cm 2 .
Для термозащитного пояса растянутой полки принята пара гнутых швеллеров размерами h1×b1×δ1=120×60×4 мм; для термозащитного пояса сжатой полки принята пара гнутых швеллеров размерами h2×b2×δ2=60×60×4 мм; для термозащитной составной облицовки гофрированной стенки принята минераловатная плита П-100 толщиной 60 мм, плюс легкий строительный цементно-перлитовый раствор толщиной 10 мм.A pair of bent channels with dimensions h 1 × b 1 × δ 1 = 120 × 60 × 4 mm was adopted for the heat-protective belt of the extended shelf; a pair of bent channels with dimensions of h 2 × b 2 × δ 2 = 60 × 60 × 4 mm was adopted for the heat-protective belt of the compressed shelf; for the heat-shielding composite lining of the corrugated wall, the P-100 mineral wool slab 60 mm thick, plus a lightweight 10 mm thick cement-perlite mortar, was adopted.
Пример 1. Дано: Стальная огнезащищенная балка с гофрированной стенкой имеет размеры В×Н=780×872 мм; обогрев поперечного сечения балки происходит с трех сторон; стальной несущий стержень - сварной двутавр, состоящий из трех составных элементов: гофрированной стенки, имеющей высоту hcm=750 мм, толщиной d=2,5 мм, площадью сечения As.cm=18,75 см2; растянутой и сжатой полок: ширина и толщина каждой полки сварного двутавра b×δs=300×20 мм, площадь сечения каждой полки As.n=60 см2; высота сварного двутавра h=790 мм;Example 1. Given: Steel fireproof beam with a corrugated wall has dimensions B × H = 780 × 872 mm; cross-sectional heating of the beam occurs on three sides; steel supporting rod - a welded I-bead, consisting of three components: a corrugated wall having a height h cm = 750 mm, a thickness d = 2.5 mm, a cross-sectional area A s.cm = 18.75 cm 2 ; stretched and compressed shelves: the width and thickness of each shelf of the welded I-beam b × δ s = 300 × 20 mm, the cross-sectional area of each shelf A sn = 60 cm 2 ; height of welded I-beam h = 790 mm;
высота гнутого швеллера для термозащитного пояса растянутой полки hз=6⋅δs=6⋅20=120 мм, размеры гнутого швеллера h1×b1×δ1=120×60×4 мм, площадь сечения 
размеры гнутого швеллера для термозащитного пояса сжатой полки h2×b2×δ2=60×60×4 мм; площадь сечения 
длина периметра обогрева сечения растянутой полки:the length of the perimeter of the heating section of the stretched shelf:
P01=2⋅(b+δs)-d=2⋅(300+20)-2,5=637,5 мм=63,75 см;P 01 = 2⋅ (b + δ s ) -d = 2⋅ (300 + 20) -2.5 = 637.5 mm = 63.75 cm;
то же, сжатой полки:same compressed shelf:
P02=b+2⋅δs-d=300+2⋅20-2,5=337,5 мм=33,75 см;P 02 = b + 2⋅δ s -d = 300 + 2⋅20-2.5 = 337.5 mm = 33.75 cm;
то же, гофрированной стенки:same corrugated wall:
Р03=2⋅(hсm+d)=2⋅(750+2,5)=1505 мм=150,5 см;P 03 = 2⋅ (h cm + d) = 2⋅ (750 + 2.5) = 1505 mm = 150.5 cm;
термозащита контрольной точки растянутой полки сварного двутавра представляет минераловатную плиту П-100 толщиной δnn=60 мм; показатель термодиффузии Dвm=33,53 мм2/мин, один гипсокартонный лист толщиной δГКЛ=12,5 мм; DГKЛ=19 мм2/мин;the thermal protection of the control point of the extended flange of the welded I-beam is a P-100 mineral wool plate with a thickness of δ nn = 60 mm; thermal diffusion index D bm = 33.53 mm 2 / min, one gypsum plasterboard with a thickness of δ GCR = 12.5 mm; D GKL = 19 mm 2 / min;
термозащита растянутой полки с торцов сварного двутавра выполнена из минераловатной плиты П-100 толщиной δnn=60 мм;the thermal protection of the stretched shelf from the ends of the welded double tee is made of mineral wool plate P-100 with a thickness of δ nn = 60 mm;
термозащита сжатой полки с торцов сварного двутавра выполнена из минераловатной плиты П-100 толщиной δnn=60 мм;thermal protection of the compressed shelf from the ends of the welded double tee is made of mineral wool plate P-100 with a thickness of δ nn = 60 mm;
термозащита гофрированной стенки для двустороннего огневого воздействия выполнена из минераловатной плиты П-100 толщиной δnn=60 мм с каждой грани, плюс легкий строительный раствор толщиной защитного слоя δцn=10 мм; Dцп=15,52 мм2/мин;thermal protection of the corrugated wall for double-sided fire exposure is made of P-100 mineral wool board with a thickness of δ nn = 60 mm from each face, plus a light mortar with a protective layer thickness of δ cn = 10 mm; Nn D = 15.52 mm 2 / min;
интенсивность силовых напряжений в полках сварного двутавра Jσs=Jσн=0,625; в металле гофрированной стенки - Jσs=0,2;intensity of power stresses in the flanges of a welded double tee J σs = J σn = 0.625; in corrugated wall metal - J σs = 0.2;
Определить требуемую толщину элементов (листов и плит) комплексной облицовки, полок и составной облицовки гофрированной стенки, а также величину проектного предела огнестойкости - Fur, мин, - огнезащищенной стальной балки здания I (первой) степени огнестойкости (Ruн=120 мин).Determine the required thickness of the elements (sheets and plates) of the complex cladding, shelves and composite cladding of the corrugated wall, as well as the value of the design fire resistance limit, F ur , min, of the fireproof steel beam of the building of the I (first) degree of fire resistance (R u = 120 min).
Решение: 1) Длительность сопротивления растянутой полки сварного двутавра термо-силовому воздействию без учета огнезащиты определена по уравнению (1):Solution: 1) The duration of the resistance of the extended shelf of the welded I-beam to the thermal force effect without taking into account fire protection is determined by the equation (1):
то же, для сжатой полки сварного двутавра:the same for a compressed flange of a welded I-beam:
то же, для гофрированной стенки сварного двутавра:the same for the corrugated wall of a welded I-beam:
Наименее слабым в статическом и тепловом отношении элементом сварного двутавра является растянутая полка, имеющая наименьшую длительность сопротивления термо-силовому воздействию без учета ее огнезащиты.The least weak in static and thermal terms, the element of the welded I-beam is an extended shelf, which has the shortest resistance to thermo-force impact without taking into account its fire protection.
2) Требуемая степень огнезащиты растянутой полки сварного двутавра определена по логарифмическому уравнению (2):2) The required degree of fire protection of the extended shelf of the welded I-beam is determined by the logarithmic equation (2):
то же, для сжатой полки сварного двутавра:the same for a compressed flange of a welded I-beam:
то же, для гофрированной стенки сварного двутавра:the same for the corrugated wall of a welded I-beam:
3) Требуемая толщина плитной огнезащитной комплексной облицовки П-100 для растянутой полки сварного двутавра (при показателе условий нагрева контрольной точки полки m01=0,5) определена по уравнению (3):3) The required thickness of the plate fire-retardant complex lining P-100 for an extended shelf of a welded I-beam (with an indicator of the heating conditions of the control point of the shelf m 01 = 0.5) is determined by equation (3):
принято δоn1=92 мм;taken δ on1 = 92 mm;
то же, для сжатой полки сварного двутавра (m02=1):the same for a compressed flange of a welded I-beam (m 02 = 1):
принято δon2 - 60 мм;accepted δ on2 - 60 mm;
то же, для гофрированной стенки сварного двутавра (m03=0,5) по уравнению (4):the same for the corrugated wall of a welded I-beam (m 03 = 0.5) according to equation (4):
принято δогс=60 мм.accepted δ ogs = 60 mm.
4) Глубина заложения контрольной точки растянутой полки по осям координат определена по уравнениям (6) и (7):4) The depth of the control point of the extended shelf along the coordinate axes is determined by equations (6) and (7):
показатель условий нагрева контрольной точки растянутой полки определен по уравнению (5):the indicator of the heating conditions of the control point of the stretched shelf is determined by equation (5):
5) Проектная степень огнезащиты огнезащищенной растянутой полки сварного двутавра (m01=0,5) определена по уравнению (9):5) The design degree of fire protection of the fireproof stretched shelf of a welded I-beam (m 01 = 0.5) is determined by equation (9):
то же, для сжатой полки сварного двутавра (m02=1):the same for a compressed flange of a welded I-beam (m 02 = 1):
то же, для гофрированной стенки сварного двутавра (m03=0,5):the same for the corrugated wall of a welded I-beam (m 03 = 0.5):
6) Проектный предел огнестойкости огнезащищенной стальной балки по потере несущей способности растянутой полки сварного двутавра (С1=3,88) определен по уравнению (10):6) The design limit of fire resistance of a fireproof steel beam by the loss of the bearing capacity of an extended shelf of a welded I-beam (C 1 = 3.88) is determined by equation (10):
то же, для сжатой полки сварного двутавра (С2=5,0):the same for a compressed flange of a welded I-beam (C 2 = 5.0):
то же, для гофрированной стенки сварного двутавра (С3=2,53):the same for the corrugated wall of a welded I-beam (C 3 = 2.53):
В состав работ по устройству термозащиты стальной балки с гофрированной стенкой входят: подготовка поверхности составных элементов сварного двутавра; элементы усиления сварного двутавра соединяются с полками сварного двутавра прерывистыми шпоночными швами длиной 
Предложенный способ для устройства огнезащиты стальной балки здания применен при реконструкции учебного корпуса СГАСУ (г. Самара, 2010/14 гг.).The proposed method for the fire protection device of a steel beam of a building is used in the reconstruction of the educational building of the SASU (Samara, 2010/14).
Claims (29)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109298A RU2651997C1 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Design of fire-proof steel beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109298A RU2651997C1 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Design of fire-proof steel beam |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651997C1 true RU2651997C1 (en) | 2018-04-24 |
Family
ID=62045431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017109298A RU2651997C1 (en) | 2017-03-20 | 2017-03-20 | Design of fire-proof steel beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651997C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767006C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-03-16 | Сергей Александрович Макеев | Metal frame of building or structure |
| RU2796706C1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-05-29 | Закрытое акционерное общество "МАГСИБМЕТ" | Metal frame of building or structure framing |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3516213A (en) * | 1968-02-28 | 1970-06-23 | Nat Gypsum Co | Fireproofing of steel columns |
| US3570208A (en) * | 1966-03-23 | 1971-03-16 | Nihon Valqua Kogyo Kk | Method of forming fireproof layers outside steel skeletons and beams |
| RU86613U1 (en) * | 2009-04-30 | 2009-09-10 | Открытое акционерное общество "Вологодский завод строительных конструкций и дорожных машин" | FIREPROOF DEVICE FOR METAL STRUCTURE |
| RU2517313C1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Fireproof double-tee beam of building |
| RU2522110C2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method of building i-beam fire protection |
| RU150451U1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-02-20 | Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение "УНИХИМТЕК" (ЗАО НПО "УНИХИМТЕК") | COMPOSITION FIRE PROTECTION SYSTEM |
-
2017
- 2017-03-20 RU RU2017109298A patent/RU2651997C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3570208A (en) * | 1966-03-23 | 1971-03-16 | Nihon Valqua Kogyo Kk | Method of forming fireproof layers outside steel skeletons and beams |
| US3516213A (en) * | 1968-02-28 | 1970-06-23 | Nat Gypsum Co | Fireproofing of steel columns |
| RU86613U1 (en) * | 2009-04-30 | 2009-09-10 | Открытое акционерное общество "Вологодский завод строительных конструкций и дорожных машин" | FIREPROOF DEVICE FOR METAL STRUCTURE |
| RU2517313C1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Fireproof double-tee beam of building |
| RU2522110C2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Method of building i-beam fire protection |
| RU150451U1 (en) * | 2014-08-05 | 2015-02-20 | Закрытое акционерное общество научно-производственное объединение "УНИХИМТЕК" (ЗАО НПО "УНИХИМТЕК") | COMPOSITION FIRE PROTECTION SYSTEM |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767006C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-03-16 | Сергей Александрович Макеев | Metal frame of building or structure |
| RU2796706C1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-05-29 | Закрытое акционерное общество "МАГСИБМЕТ" | Metal frame of building or structure framing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6375025B2 (en) | Joint structure and construction method of lightweight fireproof partition wall | |
| CA2874327C (en) | Conventional fire-rated one-sided construction | |
| JP2017186895A5 (en) | ||
| US4817355A (en) | Wall construction | |
| RU172541U1 (en) | DESIGN OF THE FIRE-PROTECTED STEEL BEAM | |
| RU2651997C1 (en) | Design of fire-proof steel beam | |
| RU2517313C1 (en) | Fireproof double-tee beam of building | |
| CN104563313B (en) | Fire-proof composite heat preservation board | |
| RU2522110C2 (en) | Method of building i-beam fire protection | |
| CN204475835U (en) | Fire-proof compound insulation non-dismantling formwork | |
| AU2021376718A1 (en) | Fire-resistant structural panels | |
| RU2518599C1 (en) | Method of flame retardance of i-shaped building column | |
| CN209942006U (en) | An open-hole cold-formed rib laminate | |
| JP2017223075A (en) | Fireproof structure | |
| JP4700215B2 (en) | Fire protection wall | |
| RU128222U1 (en) | FIRE RELEASE BATTLE BEAM BUILDING | |
| EP4079984A1 (en) | Panel and self-supporting modular facade cladding system including said panel | |
| RU2517292C1 (en) | Fireproof double-tee pillar of building | |
| RU2639209C1 (en) | Method of determining fire safety characteristics of elements and materials of complex facing of steel beam with corrugated wall | |
| RU128223U1 (en) | FIRE RELEASE BATTLE COLUMN OF BUILDING | |
| CN213509077U (en) | Light gauge steel partition wall and girder steel connection structure | |
| JP2020169507A (en) | Fireproof coating structure and fireproof coating method | |
| CN217027721U (en) | Prefabricated assembly type building heat-insulation wallboard adopting epoxy mortar | |
| RU202745U1 (en) | EXPLOSION-PROOF PANEL | |
| CN210421564U (en) | Lightweight steel floor plate and application structure thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200321 |