Расчет фактического предела огнестойкости незащищенных стальных конструкций при различных температурных режимах пожара

Введение. В соответствии с требованиями СП 2.13130.2012 (п. 5.4.3) допускается применение незащищенных стальных конструкций, если требуемый предел их огнестойкости составляет R15 (RE15, REI15). Однако фактический предел огнестойкости зависит как от приведенной толщины конструкции, так и от температурного режима пожара (“целлюлозный” или углеводородный). Работа посвящена расчетной оценке фактического предела огнестойкости незащищенных стальных конструкций для температурных режимов, соответствующих стандартным “целлюлозному” и углеводородному пожарам, в зависимости от приведенной толщины конструкций.

Методика расчета и полученные результаты. Численное моделирование прогрева конструкций проводили с помощью программного комплекса FDS 6. Рассматривались стальные незащищенные конструкции с приведенной толщиной δ_кр от 3 до 60 мм. Предел огнестойкости устанавливали по достижении конструкцией температуры 500 °С. Получены зависимости фактического предела огнестойкости конструкции от ее приведенной толщины δ_кр, который для углеводородного режима пожара оказался существенно ниже, чем для “целлюлозного”. Найдена зависимость отношения пределов огнестойкости для углеводородного и “целлюлозного” пожаров от приведенной толщины строительной конструкции.

Заключение. Результаты работы подтверждают обоснованность требований СП 2.13130.2012 (п. 5.4.3) в части возможности применения незащищенных стальных конструкций, если требуемый предел огнестойкости составляет R15 (RE15, REI15) для “целлюлозного” пожара. В то же время для углеводородного режима пожара данное требование неприменимо.

1. Молчадский И. С. Пожар в помещении. — М. : ВНИИПО, 2005. — 456 с.

2. Голованов В. И., Павлов В. В., Пехотиков А. В. Инженерный метод расчета огнестойкости стальных конструкций с огнезащитными плитами КНАУФ-Файерборд // Пожарная безопасность. — 2016. — № 3. — С. 171–178.

3. Голованов В. И., Павлов В. В., Пехотиков А. В. Оценка качества нанесения средств огнезащиты на стальные конструкции зданий и сооружений различного функционального назначения // Пожарная безопасность. — 2015. — № 3. — С. 74–82.

4. Голованов В. И., Пехотиков А. В., Павлов В. В. Расчет огнестойкости конструкций из стали с повышенными показателями огнестойкости для объектов нефтегазовой промышленности // Территория НЕФТЕГАЗ. — 2007. — № 4. — С. 72–77.

5. Хасанов И. Р., Голованов В. И. Обеспечение огнестойкости несущих строительных конструкций // Юбилейный сборник трудов ФГБУ ВНИИПО МЧС России. — М. : ВНИИПО, 2012. — С. 81–101.

6. PD 7974-7:2003. Application of fire safety engineering principles to the design of buildings — Part 7: Probabilistic risk assessment. — London : British Standards Institution, 2003. — 88 p.

7. Law M. A review of formulae for T-equivalence // Fire Safety Science. — 1997. — Vol. 5. — P. 985–996. DOI: 10.3801/iafss.fss.5-985.

8. Thomas G. C., Buchanan A. H., Fleischmann C. M. Structural fire design: the role of time equivalence // Fire Safety Science. — 1997. — Vol. 5. — P. 607–618. DOI: 10.3801/iafss.fss.5-607.

9. Shebeko Yu. N., Shebeko A. Yu. Conditions of fire and explosion safety at a determination of operation parameters of industrial facilities // Science and Technology of Energetic Material. — 2011. — Vol. 72, No. 2. — P. 57–61.

10. Cadorin J. F., Perez Jimenez C., Franssen J. M. Influence of the section and of the insulation type on the equivalent time // Proceedings of the 4th International Seminar on Fire and Explosion Hazards. — Ulster : University of Ulster, 2004. — P. 547–557.

11. Yang You-Fu, Fu Feng. Fire resistance of steel beam to square CFST column composite joints using RC slabs: Experiments and numerical studies // Fire Safety Journal. — 2019. — Vol. 104. — P. 90–108. DOI: 10.1016/j.firesaf.2019.01.009.

12. Шебеко А. Ю., Шебеко Ю. Н., Гордиенко Д. М. Расчетная оценка эквивалентной продолжительности пожара для стальных конструкций технологической эстакады нефтеперерабатывающего предприятия // Пожарная безопасность. — 2017. — № 1. — С. 25–29.

13. Correia A. M., Pires T. A. C., Rodrigues J. P. C. Behaviour of steel columns subjected to fire // Proceedings of the Sixth International Seminar on Fire and Explosion Hazards (April 11–16, 2010, Leeds, UK) / D. Bradley, G. Makhviladze, V. Molkov (eds.). — Leeds : Research Publishing, 2011. — P. 879–890. DOI: 10.3850/978-981-08-7724-8_13-01.

14. Qing Xu, Guo-Qiang Li, Jian Jiang, Yong C. Wang. Experimental study of the influence of topcoat on insulation performance of intumescent coating for steel structures // Fire Safety Journal. — 2018. — Vol. 101. — P. 25–38. DOI: 10.1016/j.firesaf.2018.08.006.

15. Meijing Liu, Shenggang Fan, Wenjun Sun, Runmin Ding, Ting Zhu. Fire-resistant design of eccentrically compressed stainless steel columns with constraints // Fire Safety Journal. — 2018. — Vol. 100. — P. 1–19. DOI: 10.1016/j.firesaf.2018.06.006.

16. Maciulaitis R., Grigonis M., Malaiskiene J. The impact of the aging of intumescent fire protective coatings on fire resistance // Fire Safety Journal. — 2018. — Vol. 98. — P. 15–23. DOI: 10.1016/j.firesaf.2018.03.007.

17. Lucherini A., Giuliani L., Jomaas G. Experimental study of the performance of intumescent coatings exposed to standard and non-standard fire conditions // Fire Safety Journal. — 2018. — Vol. 95. — P. 42–50. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.10.004.

18. Quiel S. E., Yokoyama T., Bregman L. S., Mueller K. A., Marjanishvili S. M. A streamlined frame work for calculating the response of steel-supported bridges to open-car tanker truck fires // Fire Safety Journal. — 2015. — Vol. 73. — P. 63–75. DOI: 10.1016/j.firesaf.2015.03.004.

19. Шебеко А. Ю., Шебеко Ю. Н. Взаимосвязь величин температуры строительных конструкций при стандартном и углеводородном температурных режимах пожара // Пожарная безопасность. — 2017. — № 2. — С. 46–49.

20. McGrattan K. B., McDermott R. J., Weinschenk C. G., Forney G. P. Fire Dynamics Simulator. Technical Reference Guide (version 6.1) / NIST Special Publication-1018. — Gaithersburg, Maryland : National Institute of Standards and Technology, 2013.