Расчет предела огнестойкости R15 несущих металлических конструкций мезонина при помощи программы Ansys Mechanical. С последующим получением экспертного заключения Академии ГПС МЧС России.
Справка
Проект: Расчетно-аналитическое обоснование фактических пределов огнестойкости несущих металлических конструкций мезонина Объект: Складское здание Год выполнения: 2024 Место согласования: Государственный пожарный надзор
Настоящий расчет огнестойкости выполнен для оценки несущих металлических конструкций мезонина.
Расчетно-аналитическое обоснование проводится в соответствии с положениями:
- ст. 87 Федерального закона РФ от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [1]
- ГОСТ 30247.0-94 [2] «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость»
- ГОСТ 30247.1-94 [3] «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции»
- Стандарта организации «СТО АРСС 11251254.001-020-1. Огнестойкость строительных конструкций из стальных холодногнутых оцинкованных профилей»
- Стандарта организации «СТО АРСС 11251254.001-018-03. Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок»
- Технического задания Заказчика.
В цели и задачи данной работы входит обоснование соответствия фактических пределов огнестойкости несущих конструкций мезонина требуемым значениям по огнестойкости R15.
Требования по обеспечению огнестойкости мезонина
МЧС России выпустило письмо от 13.06.2024 N М-АМ-136 «О рассмотрении СТУ на склады с мезонином», разъясняющее требования пожарной безопасности к мезонинам. Ниже приводятся выдержки из указанного письма, затрагивающие вопросы огнестойкости констукций мезонина.
В соответствии с требованиями части 2 статьи 78 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [1] для складских зданий, предназначенных для хранения продукции с применением мезонинов, требуется разработка специальных технических условий (далее – СТУ) в связи с отсутствием нормативных требований пожарной безопасности к объемно-планировочным и конструктивным решениям, а также организации эвакуации людей при пожаре.
В качестве мезонина следует рассматривать размещаемую в складском здании (пожарном отсеке) свободно стоящую стационарную сборно-разборную конструкцию, предназначенную для хранения и обработки грузов на одном или нескольких уровнях многоярусного склада (далее – мезонин).
Конструкции мезонинов следует проектировать из негорючих материалов. Требуемый предел огнестойкости несущих конструкций мезонина должен составлять не менее R15.
В части обеспечения требуемого предела огнестойкости несущих конструкций мезонина, возможно его подтверждение огневыми испытаниями или расчетно-аналитическим методом.
Также согласно п. 5.4.3 СП 2.14.130.2020 [4], если требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) установлен R 15 (RE 15, REI 15), допускается применять незащищенные стальные конструкции при условии, что их предел огнестойкости по результатам испытаний или расчетов составляет R 8 и более, либо независимо от их фактического предела огнестойкости, если их приведенная толщина металла в соответствии с ГОСТ Р 53295 [5] составляет не менее 4,0 мм.
Основы расчета огнестойкости
В соответствии с ч.10, ст. 87 ФЗ №123-ФЗ [1], пределы огнестойкости и классы пожарной опасности строительных конструкций, аналогичных по форме, материалам, конструктивному исполнению строительным конструкциям, прошедшим огневые испытания, могут определяться расчетно-аналитическим методом.
Согласно ГОСТ 30247.1-94 [3], потеря несущей способности (R) наступает вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций, значения которых приведены в приложении А [3] (для изгибаемых конструкций следует считать, что предельное состояние наступило, если: прогиб достиг величины L/20 или скорость нарастания деформаций достигла критического значения. Для вертикальных конструкций предельным состоянием следует считать условие, когда вертикальная деформация достигает L/100 или скорость нарастания вертикальных деформаций достигает 10 мм/мин для образцов высотой (3+/-0,5) м.);
Тепловое воздействие на конструкцию определяется стандартным температурным режимом, характеризуемым следующей зависимостью:
Т – Т0 = 345 lg (8 t + 1), °С
Согласно СТО АРСС [6, 7], оценка огнестойкости стальных конструкций сводится к решению теплотехнического и прочностного расчета.
Результат расчета предела огнестойкости мезонина
Температурные поля в стальных элементах мезонина
Расчет предела огнестойкости мезонина в Ansys
Расчет предела огнестойкости колонны в Ansys
Расчет предела огнестойкости балки в Ansys
Расчет предела огнестойкости сигма-профиля в Ansys
Сводный график прогрева конструкций мезонина
Колонна
Согласно полученным результатам, температура стального элемента на момент времени воздействия пожара 8,33 минут составляет 551,65 °С, что ниже критического значения tcr = 561,12 °С. Таким образом, предел огнестойкости колонны составляет не менее R8, что соответствует требованиям по пожарной безопасности.
Балка двутавровая
Согласно полученным результатам, температура стального элемента на момент времени воздействия пожара 11 минут составляет 608,08 °С, что ниже критического значения tcr = 617,5 °С. Таким образом, предел огнестойкости балки двутавровой составляет не менее R11, что соответствует требованиям по пожарной безопасности.
Сигма-профиль
Согласно полученным результатам, температура стального элемента на момент времени воздействия пожара 8,0 минут составляет 613,32 °С, что ниже критического значения tcr = 617,86 °С. Таким образом, предел огнестойкости сигма-профиля составляет не менее R8, что соответствует требованиям по пожарной безопасности.
Заключение
Требуемый предел огнестойкости несущих конструкций мезонина должен составлять не менее R15.
Согласно п. 5.4.3 СП 2.14.130.2020 [4] указано, что если требуемый предел огнестойкости конструкции установлен R15, допускается применять незащищенные стальные конструкции при условии, что их предел огнестойкости по результатам испытаний или расчетов составляет R 8 и более, либо независимо от их фактического предела огнестойкости, если их приведенная толщина металла в соответствии с ГОСТ Р 53295 [5] составляет не менее 4,0 мм.
Полученные данные показывают, что у несущих конструкций мезонина фактический предел огнестойкости составляет не менее R8, что соответствует требованиям пожарной безопасности.
На расчет получено экспертное заключение Академии ГПС МЧС России, подтверждающее соответствие расчета действующим требованиям пожарной безопасности.
Литература
1. Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.
3. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.
4. СП 2.13130.2020. Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты.
5. ГОСТ Р 53295-2009. Средства огнезащиты для стальных конструкций. Общие требования. Метод определения огнезащитной эффективности.
6. Стандарт организации. СТО АРСС 11251254.001-020-1. Огнестойкость строительных конструкций из стальных холодногнутых оцинкованных профилей.
7. Стандарт организации. СТО АРСС 11251254.001-018-03. Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок.
8. СП 260.1325800.2016. Конструкции стальные тонкостенные из холодногнутых оцинкованных профилей и гофрированных листов. Правила проектирования.
9. СП 16.13330.2017. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*, 2017.
10. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости.
11. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация.
12. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов.
13. Яковлев, А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций.
14. ГОСТ 27772 – 2021. Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия.
15. ГОСТ 30245-2012. Профили стальные гнутые замкнутые сварные квадратные и прямоугольные для строительных конструкций. Технические условия.
16. ГОСТ 14918 – 2020. Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия.
17. Пузач С.В., Богатищев А.И., Зернов С.И., Карпов С.Ю. Расчёт фактических пределов огнестойкости строительных конструкций с учётом реальных параметров пожара, действий систем пожаротушения, механической вентиляции и дымоудаления (Математическая модель и методика).
18. Верификационный отчет по программному комплексу Ansys Mechanical. 2009.
19. ГОСТ 27772 – 2015. Прокат для строительных стальных конструкций. общие технические условия.