Заїка Н. П. Удосконалення методу розрахункової оцінки вогнестійкості сталевих балок із вогнезахисним облицюванням гіпсокартоном

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі розкритті закономірностей утворення наскрізних отворів у вогнезахисному гіпсокартонному облицюванні сталевих балок при його локальному руйнуванні внаслідок пожежі і пов’язаної із цим втрати його вогнезахисної здатності залежно від часу перебігу пожежі як наукового підґрунтя удосконалення методу розрахункового оцінювання їхньої вогнестійкості. У вступі наведено загальну характеристику дисертації, обґрунтовано актуальність теми досліджень, сформульовано мету, завдання, визначено об’єкт та предмет дослідження, вказано наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, розкрито зв’язок роботи з науковими програмами, планами та темами, визначено особистий внесок здобувача, наведено дані про апробацію, публікації, структуру та обсяг роботи. У першому розділі проведено аналіз статистичних даних щодо кількості та особливостей пожеж у будівлях із сталевими конструкціями та основні відомості щодо нормування пожежної безпеки сталевих балок. Описано поведінку сталевих балок під час теплового впливу пожежі та методи підвищення вогнестійкості сталевих балок. Викладено експериментальні методи оцінки вогнестійкості сталевих балок, порядок проведення вогневих випробувань сталевих балок на вогнестійкість та експериментальні методи визначення вогнезахисної здатності вогнезахисних систем сталевих балок. На основі результатів виконаного аналізу сформовано мету та основні завдання роботи. Другий розділ присвячено опису експериментального обладнання для дослідження теплових процесів у сталевих зразках з вогнезахисним гіпсокартонним облицюванням під час їхніх вогневих випробуваннях і методикам виготовлення, підготовки зразків до випробування, проведення вогневих випробувань зразків фрагментів сталевих балок. Основне експериментальне обладнання – установка, що складається з вогневої печі з газовими пальниками, які забезпечують відповідний температурний режим пожежі у камері вогневої печі. Запропоновано схему розташування термопар та умови їх використання. Експеримент виконано протягом контрольного часу, який відповідає часу настання граничного стану за ознакою втрати несучої здатності для сталевих балок. У третьому розділі викладені результати проведення вогневих випробувань фрагментів сталевих балок із перерізом двотаврового профілю із гіпсокартонним вогнезахисним облицюванням при впливі стандартного температурного режиму пожежі та отримані дані температурних випробувань у випробуваних зразках. Встановлено, що у результаті високотемпературного нагріву протягом 60 хв за стандартним температурним режимом відбулося повне руйнування зразків з одним шаром гіпсокартонного вогнезахисного облицювання і часткове руйнування зразків із двошаровим і тришаровим облицюванням, що вказує на негативний тепловий вплив на цілісність вогнезахисного облицювання і спроможність зберігати вогнезахисну здатність. Отримана узагальнена залежність коефіцієнта теплопровідності гіпсокартонного вогнезахисного облицювання від температури у табличній формі, яка може бути застосована для обчислення температури у сталевих балках із даним типом вогнезахисту. У четвертому розділі представлено математичне моделювання теплового впливу пожежі на поведінку сталевої балки із гіпсокартонним вогнезахисним облицюванням. За результатами проведених досліджень описана поведінка сталевої балки з гіпсокартонним вогнезахисним облицюванням у час теплового впливу пожежі. Визначено умови виникнення стану втрати вогнестійкості за граничним станом втрати несучої здатності сталевої балки із гіпсокартонним вогнезахисним облицюванням та показано, що розкриття наскрізного дефекту між балкою та частинами гіпсокартонного вогнезахисного облицювання більше 25 мм фіксується раніше за настання граничного стану втрати несучої здатності, що має враховуватися при відповідних обчисленнях. У п’ятому розділі представлено метод оцінювання вогнестійкості сталевих балок із гіпсокартонним вогнезахисним облицюванням із врахуванням його втрати вогнезахисної здатності. На основі встановлених закономірностей побудовані номограми для обчислення часу втрати гіпсокартонним облицюванням вогнезахисної здатності сталевих балок в залежності від їхнього коефіцієнту перерізу та рівня навантаження при трьох величинах товщини гіпсокартонного вогнезахисного облицювання та запропонована обчислювальна методика оцінювання вогнестійкості сталевих балок із гіпсокартонним вогнезахисним облицюванням за допомогою величини часу втрати гіпсокартонним облицюванням вогнезахисної здатності, визначеної за запропонованими номограмами.