Расчет предела огнестойкости R60 лестницы (Ansys)

Расчет предела огнестойкости R60 конструкций лестницы при помощи программы Ansys Mechanical. С последующим получением экспертного заключения Академии ГПС МЧС России.

Справка

Проект: Обоснование расчетно-аналитическим методом предела огнестойкости R60 металлической лестницы
Объект: Офисное здание (г. Москва)
Год выполнения: 2023
Место согласования: Государственный строительный надзор

3D модель лестницы

Реализация на объекте

Расчет выполнен на основании:

• 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» и ГОСТ 30247.1-94 [3]. «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции».

В расчете рассматриваются стальные и железобетонные конструкций лестницы с точки зрения обеспечения требований противопожарной безопасности.

Выполнена оценка огнестойкости следующих конструктивных элементов лестницы, включая отделочные материалы (облицовку):

• косоуры;
• ступени;
• колонны;
• балки;
• железобетонное перекрытие по профнастилу.

Требования по обеспечению огнестойкости

Степень огнестойкости здания, в котором расположена рассматриваемая лестница – I.

В соответствии с требованиями Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 N 123-ФЗ [1], предел огнестойкости конструкций лестниц в зданиях I степени огнестойкости должен быть не менее R60 (Таблица 21).

Таблица 21. Соответствие степени огнестойкости и предела огнестойкости строительных конструкций зданий, сооружений и пожарных отсеков

Основы расчетного метода определения огнестойкости

Пределы огнестойкости и классы пожарной опасности строительных конструкций должны определяться в условиях стандартных испытаний по утвержденным методикам. Согласно положениям п.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.

Суть методов оценки огнестойкости заключается в определении времени от начала теплового воздействия на конструкцию в соответствии со стандартом [2] до наступления одного или последовательно нескольких предельных состояний по огнестойкости с учётом функционального назначения конструкции.

Согласно ГОСТ 30247.0-94 [2] различают следующие основные виды предельных состояний строительных конструкций по огнестойкости:

• потеря несущей способности вследствие обрушения конструкции или возникновения предельных деформаций (R);
• потеря целостности в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя (E);
• потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных для данной конструкции значений (I).

Расчет предела огнестойкости

При оценке предела огнестойкости конструкций решается 2 задачи:

• Прочностная. Определяется критическая температура с учетом нагрузки на конструкцию.
• Теплотехническая. Определяется интервал времени, за который конструкция нагреется до критической температуры.

При определении критической температуры для каждого элемента учитывались нагрузки, действующие на конструкции:

Расчет ступеней

Расчет косоуров

Расчет балки

Расчет колонны

Расчет лестничной площадки

Результат расчета

Результаты расчетно-аналитического обоснования фактического предела огнестойкости строительных конструкций металлической лестницы приведены в таблице:

Результат расчета

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 (в ред. Федеральных законов от 10.07.2012 N 117-ФЗ, от 02.07.2013 N 185-ФЗ, от 23.06.2014 N 160-ФЗ, от 13.07.2015 N 234-ФЗ) «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

2. ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.

3. СП 2.13130.2020 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты.

4. Стандарт «Проектирование огнезащиты несущих стальных конструкций с применением различных типов облицовок» / Ассоциация развития стального строительства ; [Д.Г. Пронин, С.А. Тимонин, В.И. Голованов]. – Москва : АКСИОМ ГРАФИКС ЮНИОН, 2018. – 72 с. : ил.

5. СП 468.1325800.2019 Бетонные и железобетонные конструкции. Правила обеспечения огнестойкости и огнесохранности: свод правил: утв. и введ. Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 10 декабря 2019 г. № 790/пр // СПС КонсультантПлюс. – Электрон. Дан. – М., 2021.

6. Верификационный отчет по программному комплексу Ansys Mechanical Москва / М,: ЗАО НИЦ СтаДио, НОЦ КМ МГСУ. – 2009. – 638 с.

7. ГОСТ Р 57837—2017 Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Технические условия.

8. ГОСТ 8639-82 Трубы стальные квадратные. Сортамент. Издательство стандартов, 1982.

9. Инструкция № И-004-2018. Устройство и эксплуатация покрытия на основе огнезащитной краски «Пиробарьер-В» для металлоконструкций, 2018 г.

10. 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). Саранск, Морд.кн.изд: Ковылк. тип.; 2004. – 80 с.

11. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152 с.

12. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986, — 318 с.

13. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. — М.: Мир, 1979, — 392 с.

14. СНиП II-3-79*. «Строительная теплотехника». Минстрой России — Москва 1995.