8.5. Анализ расчетной номограммы и методики расчета

Предложенная методика расчета предела огнестойкости ограждающих конструкций по признаку прогрева противоположной огневому воздействию поверхности до нормативной температуры с помощью разработанной номограммы, удобна в практическом применении, наглядно показывает влияние различных факторов на предел огнестойкости и обладает высокой точностью расчета.

Полученная, на основе аналитического решения, номограмма позволяет наглядно детально проанализировать влияние различных параметров на предел огнестойкости ограждающих конструкций по признаку прогрева не обогреваемой поверхности до нормативной температуры и сделать следующие выводы:

1. Основное влияние на время прогрева оказывает параметр . Чем больше его значение, тем выше будет предел огнестойкости ограждающей конструкции. По существу, этот параметр включает в себя два аргумента – это толщина конструкции и значение коэффициента температуропроводности а, который характеризует скорость прогрева материала стенки. Эмпирический коэффициент k зависит от плотности материала стенки, которая также входит в коэффициент температуропроводности а. Таким образом, увеличение толщины стенки повышает предел огнестойкости, а увеличение коэффициента температуропроводности приводит к уменьшению предела огнестойкости стенки.

2. На предел огнестойкости оказывают влияние условия теплообмена на не обогреваемой поверхности. Причем, изменение критерия Bi в интервале от 0,1 до 1 сказывается незначительно на предел огнестойкости (максимум на 8 мин.). Увеличение критерия Bi в интервале от 1 до 7 оказывает значительное влияние на предел огнестойкости конструкции, в основном за счет увеличения коэффициента теплоотдачи. Например, из номограммы видно, что при значении параметра  = 5 предел огнестойкости повышается от 45 мин при значении критерия Вi =0,1 до 120 мин при значении критерия Вi =7, т.е. увеличивается почти в три раза.

Отметим, что случаи, когда значение критерия Вi < 0,1 не представляют интереса для расчета предела огнестойкости ограждающих конструкций. Так как при значениях критерия Вi < 0,1 температурное поле в ограждающей конструкции будет равномерным, что характерно для металлических конструкций или конструкций из других материалов, но очень малой толщины.

3) Следует подчеркнуть, что номограмма позволяет определить предел огнестойкости ограждающих конструкций при отсутствии теплообмена на не обогреваемой поверхности. Для этого необходимо значение Вi принять равным нулю (практически равным 0,1). Например, если в рассмотренном примере принять, что теплообмен на не обогреваемой поверхности отсутствует (поверхность теплоизолирована), то из номограммы получим, что предел огнестойкости ограждающей будет равен 113 мин ( =12,7; Вi=0,1). Таким образом, в случае отсутствия теплообмена на не обогреваемой поверхности, предел огнестойкости рассматриваемой конструкции уменьшится на 9 мин.

4) Предложенная номограмма обладает еще одним важным свойством, так как позволяет определять предел огнестойкости ограждающих конструкций в условиях высокоинтенсивного теплового воздействия при пожаре (при горении легковоспламеняющихся жидкостей и газов), когда температуру обогреваемой поверхности конструкции можно принять равной температуре пожара. В этом случая толщина фиктивного слоя будет равна нулю. А последовательность расчета предела огнестойкости остается прежней. Очевидно, что в этом случае предел огнестойкости ограждающей конструкции значительно уменьшится. Так для рассмотренного примера предел огнестойкости уменьшится с 122 мин до 84 мин., т. е. почти на третью часть времени. Следовательно, этот фактор необходимо учитывать при расчетах фактического предела огнестойкости ограждающих конструкций в случае высокоинтенсивного температурного воздействия вероятных пожаров.

Таким образом, разработанная номограмма позволяет определить предел огнестойкости ограждающих конструкций (по признаку прогрева до нормативной температуры) для различных вариантов теплообмена на поверхностях ограждающей конструкции:

• при свободном теплообмене на не обогреваемой поверхности ограждающей конструкции;

• при отсутствии теплообмена на противоположной огневому воздействию поверхности ограждающей конструкции;

• при изменении температуры реальных пожаров пропорционально стандартно кривой;

• при условии, когда температура обогреваемой поверхности после начала пожара сразу принимает максимальное значение (при Bi>50), а на не обогреваемой поверхности теплообмен может иметь место или отсутствовать.