Загальні вимоги до розрахункових методів оцінки вогнестійкості будівельних конструкцій
(обов'язковий)
Розрахункові методи можуть використовуватися для оцінки вогнестійкості конструктивної системи будинків, частини конструктивної системи та окремих будівельних конструкцій будь-яких видів, для інтерполяції та екстраполяції результатів випробувань будівельних конструкцій на вогнестійкість, а також визначення сфери розширеного застосування цих результатів.
Не допускається поширювати результати випробувань будівельних конструкцій на конструкції, прогони, поперечні перерізи та/або навантаження яких відрізняються від тих, що були при випробуваннях, без додаткових розрахунків.
В.1 Сутність розрахункових методів
В.1.1
Розрахунок вогнестійкості будівельних конструкцій має враховувати такі етапи:
вибір відповідних проектних сценаріїв пожежі;
визначення відповідних температурних режимів;
розрахунок підвищення температури в будівельних конструкціях;
розрахунок механічної роботи конструктивної системи в умовах пожежі.
Зазначені вище етапи наведено в ДБН В.1.2-7, ДСТУ-Н Б В.2.6-211, ДСТУ-Н Б EN 1991-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1992-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1994-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1995-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1996-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1999-1-2 (Єврокодах 1-6, 9), які встановлюють загальні положення і методи розрахунку на вогнестійкість конструкцій із залізобетону, сталі, сталезалізобетону, деревини, каменю та алюмінію.
В.1.2
Для оцінки вогнестійкості слід застосовувати підходи, засновані на розгляді сценаріїв реальної або умовної пожежі.
У разі розгляду сценаріїв реальної пожежі для розрахунку теплового впливу пожежі у будинку (наприклад, у приміщенні, у групі приміщень або на частинах будинку) мають буди застосовані спрощені або уточнені моделі пожежі.
У разі розгляду сценаріїв умовної пожежі слід застосовувати номінальні температурні режими (залежність середньої по об'єму приміщення температури газового середовища від тривалості пожежі), зокрема, стандартний температурний режим, температурний режим зовнішньої пожежі, температурний режим вуглеводневої пожежі.
В.1.3
Розрахунок вогнестійкості має містити етап визначення підвищення температури в будiвельних конструкціях (теплотехнічна задача) під час пожежі, а для несучих конструкцій - і етап визначення їх напруженно-деформованого стану (статична задача).
При цьому, залежно від вибору температурного режиму, слід використовувати такі положення:
для номінального температурного режиму теплотехнічний та статичний розрахунки будiвельних конструкцій виконують для визначеного проміжку часу tвим , не враховуючи стадію затухання;
при розгляді реальної пожежі теплотехнічний та статичний розрахунки будівельних конструкцій виконують для повної тривалості пожежі, враховуючи стадію затухання.
В.1.4
Залежно від об'єкта, який піддано аналізу (окрема конструкція чи частина конструктивної системи, чи конструктивна система в цілому) і обраного сценарію пожежі, для розрахунку вогнестійкості має бути застосовано уточнений метод, спрощений метод або табличний метод.
Для розрахунку вогнестійкості частини конструктивної системи та конструктивної системи в цілому слід застосовувати тільки уточнений метод.
Табличний метод може бути застосовано тільки для окремої конструкції за умови обрання сценарію умовної пожежі.
Для будинків, що відносяться до категорій складності IV і V відповідно до ДСТУ-Н Б В.1.2-16, слід розраховувати на вогнестійкість конструктивну систему в цілому.
В.1.5
При оцінюванні вогнестійкості окремої конструкції сили та моменти, що спричинені тепловим розширенням (непрямі вогневі впливи), слід враховувати, окрім тих випадків, коли вони не знижують вогнестійкості конструкції.
При оцінюванні вогнестійкості частини конструктивної системи або конструктивної системи в цілому непрямі вогневі впливи необхідно враховувати.
В.1.6
Межу вогнестійкості будівельної конструкції слід визначати шляхом розрахунку несучої і (або) теплоізолювальної здатності конструкції під впливом номінального температурного режиму пожежі.
В.1.7
Граничним станом за ознакою втрати несучої здатності є обвалення конструкції або виникнення граничних деформацій, що наведено у 9.1 ДСТУ Б В.1.1-4.
В.1.8
Ознакою втрати теплоізолювальної здатності слід вважати перевищення середньої температури на поверхні конструкції, що не обігрівається, над початковою середньою температурою цієї поверхні на 140 °С або перевищення температури в будь-якій точці поверхні конструкції, що не обігрівається, над початковою температурою в цій точці на 180 °С.
В.1.9
Допускається не визначати значення межі вогнестійкості конструкції, обмежуючись перевіркою збереження теплоізолювальної і (або) несучої здатності конструкції в момент часу tвим (від початку вогневого впливу), що дорівнює нормованій межі вогнестійкості.
Якщо за несучою та/або теплоізолювальною здатністю граничний стан не досягається, то слід зазначати, що межа вогнестійкості конструкції не менша за значення tвим , необхідне для даної конструкції під час застосування в будинках певного ступеня вогнестійкості.
Якщо в момент часу tвим несуча здатність конструкції буде недостатньою для сприйняття прикладеного навантаження або температура поверхні, що не обігрівається, перевищить допустимі значення, то межа вогнестійкості конструкції буде меншою за необхідне для даної конструкції значення і слід вносити зміни до конструкції для підвищення її вогнестійкості.
В.1.10
Під час оцінки несучої здатності конструкції розподілення навантаження має відповідати розрахунковим схемам, що прийняті у технічній документації.
Величину навантаження встановлюють, виходячи з умови виникнення в розрахункових перерізах конструкції величин зусиль або напружень, що відповідають значенням, наведеним у технічній документації.
При визначенні зусиль та напружень слід враховувати лише характеристичні значення сталих та тимчасових тривалих навантажень.
В.1.11
Математичні моделі теплового і напружено-деформованого станів будівельних конструкцій, що використовують при розрахунку вогнестійкості, мають бути нестаціонарними і враховувати радіаційно-конвективний теплообмін у газовому середовищі від джерела теплового впливу до поверхні конструкції, кондуктивний теплообмін у конструкції, радіаційно-конвективний теплообмін від конструкції в навколишнє середовище з поверхні конструкції, що не обігрівається.
Теплофізичні і механічні характеристики в математичних моделях повинні задаватися у вигляді залежностей від температури, якщо немає обґрунтування для задавання цих характеристик у вигляді констант.
Коефіцієнти тепловіддачі і теплового випромінювання, що входять до граничних умов, можуть задаватися у вигляді констант. Як початкову температуру конструкції і середовища слід приймати 20 °С, якщо немає обґрунтування для іншої величини.
Розв`язання математичних моделей може проводитися чисельно, аналітично або комбінуванням цих методів.
В.2 Умови забезпечення достовірності результатів розрахунку вогнестійкості конструкцій В.2.1
Достовірність результатів розрахунку вогнестійкості має забезпечуватися:
повнотою врахування фізичних процесів в обраній математичній моделі;
точністю завдання коефіцієнтів, що входять до математичної моделі;
точністю інтегрування (розв'язання) системи рівнянь математичної моделі.
В.2.2
Компоненти математичної моделі повинні відображати основні фізичні процеси, які безпосередньо впливають на точність оцінки вогнестійкості конструкції (чи частини конструктивної системи, чи конструктивної системи в цілому), у тому числі просторовий характер розподілу температур та напружень і неоднорідність будівельної конструкції за структурою і фізичними властивостями її окремих елементів.
В.2.3
Розрахункова оцінка вогнестійкості проводиться в широкому діапазоні температур у конструкції (до 1000 °С і більше), в якому фізичні характеристики (коефіцієнти математичної моделі) елементів конструкції зазнають суттєвих змін у порівнянні з їх значеннями за кімнатної температури (у 2 та більше разів). Крім того, часто має місце термічна деструкція елементів конструкції, що враховується додатковими коефіцієнтами в математичних моделях.
Коефіцієнти математичної моделі у вигляді констант чи залежностей від температури слід брати з ДСТУ-Н Б EN 1991-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1992-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1994-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1995-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1996-1-2, ДСТУ-Н Б EN 1999-1-2 (Єврокоди 1-6, 9). В разі відсутності цих даних у зазначених стандартах, вони мають бути знайдені експериментальним методом чи розрахунково-експериментальним методом, який є найбільш універсальним і точним і ґрунтується на визначенні коефіцієнтів моделі розв`язанням оберненої задачі для матеріалів, з яких складається конструкція, за даними випробувань на вогнестійкість або спеціально проведених експериментів.
Зазначені методи мають забезпечувати визначення коефіцієнтів математичної моделі у вигляді залежностей від температури і враховувати наявність фізико-хімічних перетворень у матеріалах елементів конструкції під час пожежі.