Комплексная установка по определению фактических пределов огнестойкости строительных конструкций
COMPLEX UNIT FOR DETERMINING ACTUAL LIMITS OF FIRE RESISTANCE OF BUILDING STRUCTURES

Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к проведению огневых испытаний панелей настилов, плит перекрытий, покрытий, подвесных потолков, несущих стен, колонн, балок, ферм и др. конструкций по различным температурным режимам пожара, что позволяет с минимальными затратами времени и материалов получать воспроизводимые и сравнимые результаты по определению пределов огнестойкости.
В соответствии со статьями 29, 30, 31 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (в ред. №538-ФЗ от 27.12.2018) здания, сооружения должны быть классифицированы по степеням огнестойкости, классам конструктивной и функциональной пожарной опасности. Порядок определения степени огнестойкости зданий, сооружений устанавливается ст. 87, согласно которой пределы огнестойкости конструкций должны соответствовать принятой степени огнестойкости зданий и сооружений. Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются в условиях стандартных испытаний.
Согласно ст. 35 наступление предела огнестойкости несущих и ограждающих строительных конструкций в условиях стандартных испытаний или в результате расчетов устанавливается по времени достижения одного или нескольких следующих предельных состояний:
- потери несущей способности (R);
- потери целостности (Е);
- потери теплоизолирующей способности (I).
В ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Метод испытания на огнестойкость. Общие требования» описан стандартный температурный режим пожара.
Стандартный температурный режим пожара используется как при испытаниях, так и при расчетах конструкций на огнестойкость. Однако, учитывая специфику возникновения и распространения пожара в зданиях и сооружениях различного назначения, часто прибегают к необходимости использования других температурных зависимостей, отражающих процесс горения для конкретных сценариев пожара.
ГОСТ Р ЕН 1363-2-2014 «Конструкции строительные. Испытания на огнестойкость. Часть 2. Альтернативные и дополнительные методы» устанавливает дополнительные альтернативные температурные режимы, учитывающие реальные условия пожара и специфику объектов.
В настоящее время известны следующие установки по определению фактических пределов огнестойкости.
Установка для испытания на огнестойкость колон [В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, B.C. Федоренко, А.И. Яковлев «Огнестойкость зданий», М., 1963, Издательство литературы по строительству. - 167 с.] (стр. 30, рис. 13).
Данная установка предназначена для определения пределов огнестойкости несущих вертикальных конструкций (колонн), которая состоит из каркаса печи, печной кладки, раздвижной огневой камеры, тележки, форсунок, которые предназначены для создания стандартного температурного режима пожара, дымового канала, печных термопар, предназначенных для контроля температурного режима пожара, опорной плиты, пресса.
Установка для испытания на огнестойкость перекрытий [В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, B.C. Федоренко, А.И. Яковлев «Огнестойкость зданий», М., 1963, Издательство литературы по строительству. - 167 с.] (стр. 31, рис. 14).
Данная установка предназначена для проведения огневых испытаний горизонтальных строительных конструкций (перекрытий).
Установка состоит из огневой камеры, где в боковых стенках имеются отверстия для форсунок, которые служат для создания стандартного температурного режима пожара. Сверху камеры укладывается испытуемый образец, например, перекрытие. На испытуемый образец устанавливается равномерно распределенная нагрузка в виде грузов.
Недостатками данных установок являются:
- для испытаний каждого элемента (конструкции) необходимо устанавливать свои испытательные стенды, которые приводят к увеличению площади испытательной лаборатории, а также приводят к высоким экономическим затратам;
- невозможность проведения огневых испытаний конструкций ферм, подвесных потолков, настилов, судовых перегородок и несущих стен;
- невозможность проведения испытаний по различным температурным режимам пожара, отличным от стандартного.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является установка для испытания на огнестойкость балок, ригелей, прогонов» [В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, B.C. Федоренко, А.И. Яковлев «Огнестойкость зданий», М., 1963, Издательство литературы по строительству. - 167 с.] (стр. 28, рис. 12).
Данная установка предназначена для определения пределов огнестойкости несущих горизонтальных конструкций (ригели, прогоны, балки). Установка стоит из передвижной рамы предназначенной для нагружения конструкций, печной кладки, огневой камеры, форсунок, которые предназначены для создания стандартного температурного режима пожара, воздуховода, печных термопар, предназначенных для контроля температурного режима пожара, кладки свода. Передвижная рама состоит из двух опорных хомутов, шарнирно закрепленных на регулировочных винтах, устройства из двух рычагов, обеспечивающие равномерную передачу нагрузки на испытуемый образец.
Недостатками данной установки являются:
- невозможность проведения огневых испытаний конструкций ферм, подвесных потолков, настилов, судовых перегородок и несущих стен;
- невозможность проведения испытаний по различным температурным режимам пожара, отличным от стандартного;
- передвижная рама, предназначенная для нагружения конструкций установки для испытания на огнестойкость балок, ригелей, прогонов, является сложной, и недостаточно точно позволяет воспроизводить расчетные нагрузки при испытании;
- также недостатком передвижной рамы, предназначенной для нагружения конструкций установки для испытания на огнестойкость балок, ригелей, прогонов является невозможность нагружения несущих конструкций отличных от изгибаемых.
Задачей настоящего изобретения является создание единой для всех методов испытания комплексной установки, которая позволит проводить огневые испытания как вертикальных, так и горизонтальных несущих и ненесущих конструкций по различным схемам нагружения конструкции и температурным режимам пожара с минимальными затратами времени и материалов.
Сущность заявляемой установки заключается в том, что комплексная установка по определению фактических пределов огнестойкости строительных конструкций, состоящая из огневой печи, камеры сгорания, автономных форсунок, термопар, проемов удаления дымовых газов, канала удаления дымовых газов, вытяжного вентилятора, причем установка оснащена камерой сгорания с возможностью изменения объема в соответствии со схемой нагружения испытуемой конструкции, двумя продольными балками, жестко закрепленными с печью, упорными рамами с креплениями рам болтовыми стяжками, гидравлическими домкратами, помещением для контроля испытаний, системой создания и контроля температурного режима пожара, системой управления гидравлическими домкратами и системой вытяжной вентиляции, что позволяет испытывать различные виды конструкций на огнестойкость и объединит в себе возможность испытания различных горизонтальных и вертикальных несущий и ненесущих конструкций с различными схемами нагружения этих конструкций, а также производить испытания по различным температурным режимам пожара с минимальными экономическими и трудозатратами.
Технический эффект заявленной комплексной установки по определению фактических пределов огнестойкости строительных конструкций обуславливается следующим:
- возможностью испытания строительных конструкций на огнестойкость и классификации их согласно Федерального закона от 22.07.2008 №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (в ред. № 234-ФЗ от 13.07.2015) на одном испытательном стенде с минимальными экономическими затратами;
- проводить испытания различных конструкций без приложения нагрузки и осуществлять процесс нагружения различных конструкций (горизонтальных и вертикальных) в зависимости от схемы нагружения;
- возможностью испытания конструкций по альтернативным температурным режимам пожара, учитывающим реальные условия пожара и специфику объекта, а также по стандартному температурному режиму.
На основании изложенного можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», а само изобретение является новым.
На фигуре представлен общий вид комплексной установки, которая состоит из огневой печи 1, камеры сгорания 2 с изменяемым объемом, предназначенной для испытания различных конструкций, автономных форсунок 3 обеспечивающих заданный температурный режим, термопар 4, предназначенных для контроля температурного режима пожара, проемов удаления дымовых газов 5, канала удаления дымовых газов 6, вытяжного вентилятора 7, двух продольных балок 8, расположенных на двух продольных сторонах печи и жестко закрепленные с ней, упорных рам 9, крепления рам 10 в виде болтовых стяжек, гидравлических домкратов 11 с устройством для их перемещения в поперечном направлении печи, помещения для контроля испытаний 12, которое включает в себя систему создания и контроля температурного режима пожара 13, систему нагружения и управления гидравлическими домкратами 14 и систему вытяжной вентиляции 15.
Комплексная установка работает следующим образом: в камере сгорания 2 производится изменение (уменьшение) объема камеры под схему испытаний строительного элемента (горизонтальную либо вертикальную конструкцию). Целью изменение объема камеры является создание температурного режима с минимальными затратами топлива в зависимости от схемы нагружения испытуемой конструкции и ее расположения. После корректировки объема камеры 2 устанавливается испытуемый образец, после чего на стенд устанавливают упорные рамы 9 (количество рам зависит от схемы нагружения конструкции), которые с помощью крепления рам 10 в виде болтовых стяжек крепятся к продольным балкам 8. При этом рамы 9 могут крепиться в различных местах продольных балок 8 за счет универсальности крепления рам 10. Затем с помощью системы управления гидравлическими домкратами 14 и гидравлических домкратов 11, которые могут перемещаться в поперечном направлении (количество домкратов устанавливается в зависимости от схемы нагружения строительного элемента), создают нагрузку на конструкцию. Далее с помощью системы создания и контроля температурного режима пожара 13, автономных форсунок 3 и термопар 4 создается необходимый температурный режим пожара, представленный на фигуре. При уменьшении объема камеры некоторые форсунки 3 не участвуют в ходе испытания. В процессе проведения испытания с помощью системы вытяжной вентиляции 15 и вытяжного вентилятора 7 производится удаление продуктов горения из камеры сгорания 2 через проемы 5 по каналу удаления дымовых газов 6. Управление системами 13, 14, 15 производится из помещения контроля испытания 12.