автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Огнестойкость противопожарных дверей

Министерство внутреннтх дел РФ Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны

На правах рукописи ЩЕЛКУНОВ ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

ОГНЕСТОЙКОСТЬ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ДВЕРЕЙ

Специальность 05. 26. 01 Охрана труда и пожарная безопасность

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

!! С-"' ГОС-'^а

БИбЛИСТилА

' (.' А

Министерство внутреннтх дел РФ Всероссийский ордена "Знак Почета" научно-исследовательский институт противопожарной обороны

ЩЕЛКУНОВ ВАЛЕРИЙ ИВАНОВИЧ

ОГНЕСТОЙКОСТЬ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ДВЕРЕЙ

Специальность 05. 26. 01 Охрана труда и пожарная безопасность

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Москва - 1992

Работа выполнена во Всероссийском ордена "Знак почета" научно-исследовательском институте противопожарной обороны МВД РФ.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор|~А. И. Яковлев!]

Научный консультант - доктор технических наук,

с. н. с. И. С. Молчадский.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор В. В. Жуков, - кандидат технических наук В. Н. Зигерн-Корн.

Ведущая организация: ЦНШПромзданий

Защита состоится " 12 " ¡-¿ОЯьрЯ_ 1992 г. в /3

часов на заседании специализированного совета 052.06.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте противопожарной обороны МВД РФ по адресу: 143900, Балашиха-6, Московской обл.:

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЕНИШЮ МВД РФ.

Автореферат разослан ОКмЛоМ 199^ года,

исх. N К/Н.

Отзыв на автореферат с подписью, заверенной печатью, просим направить во ВНИЙПО МВД РФ по указанному адресу.

Телефон для справок: Ь?.1 '¿И 00 Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук,

I

старший научный сотрудник В. И. Титков

•г-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность. Противопожарная защита народнохозяйственных об"ектов,городов,населенных пунктов рассматривается как важнейшая государственная задача. Выражением внимания правительства к проблемам борьбы с огнем стало постановление "О мерах по дальнейшему укреплению пожарной безопасности в стране" от 29 августа 1988 г. за N 1058.

Одним из путей снижения количества пожаров и ущерба от них является разработка и внедрение комплекса противопожарных мероприятий, направленных на усовершенствование конструктивных и об"емнопланировочных решений зданий и сооружений. Наряду с дальнейшим совершенствованием активных технических средств борьбы с пожарами наблюдается также стремление использовать в комплексе меры и средства конструктивной противопожарной защиты (КПЗ). Одним из элементов КПЗ являются противопожарные двери, надежность которых в большей степени определяется пределом огнестойкости.

К моменту начала выполнения данной работы у нас в стране огнестойкость противопожарных дверей была изучена недостаточно, отсутствовала методика проведения испытаний, оцешса проводилась лишь по прогоранию или прогреву дверного полотна. Проверочные испытания показали, что дверные блоки, изготавливаемые по единственному альбому ГПИ ГОСХИМПРОЕКТ 1969 года выпуска, не обеспечивают заданную огнестойкость и не удовлетворяют современнным требованиям, которые пред"являются к ним нормативными документами.

Анализ статистических данных о крупных пожарах, происшедших у нас в стране за последние 10 лет подтверждает тот факт, что противопожарные двери, устанавливаемые в противопожарных стенах или перегородках, имели недостаточную огнестойкость или неплотное закрывание, которые способствовали быстрому распространению пожара в смежные

помещения,и, как следствие, нанесению значительного материального ущерба и гибели людей.

Цель работы - разработка методики проведения испытаний; проведение экспериментальных исследований огнестойкости противопожарных дверных блоков; разработка метода расчета их пределов огнестойкости; разработка рекомендаций по проектированию и изготовлению ноеых противопожарных дверей рациональной конструкции.

Научная новизна работы заключается в том, что разра-.ботана методика проведения испытаний, получены экспериментальные данные огнестойкости по 23 различным конструктивным вариантам (100 образцов) противопожарных дверных блоков. Установлены факторы и изучено их влияние на огнестойкость дверей. Разработаны алгоритмы для расчета пределов огнестойкости дверей (по различным предельным состояниям) с применением ЭВМ. По приведенным алгоритмам проведены расчеты прогрева дверных полотен различных конструктивных вариантов с различными видами теплоизоляционных материалов.

Практическая ценность. На основании анализа результатов экспериментально-теоретических исследований огнестойкости противопожарных дверных блоков разработаны рекомендации по их проектированию и изготовлению, по расчетным температурным кривым прогрева 'дверного полотна построены номограммы для определения минимальной толщины изоляции в зависимости от требуемого предела огнестойкости, что дает возможность научно-исследовательским, проектно-конструкторским организациям и предприятиям разработать и осуществить защиту дверных проемов ь зданиях и сооружениях, соответствующую требованиям нормативных документов, сократить количество трудоемких и дорогостоящих натурных огневых испытаний.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты исследований использованы при разраоитке: ЦНИИ''К им. Кучеренко стандарта ОТ C.'JE îj974~8M "Шж-дри'гя 'л т.-,г-

пасность в строительстве. Двери и ворота. Метод испытания на огнестойкость" , "Пособия по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по. конструкциям и. групп возгораемости материалов (к СНиП 11-2-80)"; ЦНЖПромзданий альбома "Двери металлические противопожарные для производственных зданий и сооружений". Серия 1-436.2-22. Выпуски I, II, III; ЦКБ "Балтсудопроект" отраслевых стандартов ОСТ 5.2164-75 "Двери судовые огнестойкие" и ОСТ 5. 2175-85 "Двери судовые из плит асбоси-лита;" Среднеуральским заводом металлоконструкций при внедрении в серийное производство металлических противопожарных дверей типов ДМП 9x21 и ДМП 14x21.

Программы и алгоритмы теплотехнического расчета огнестойкости противопожарных дверей включены,в фонд алгоритмов и программ ВШИЛО МВД РФ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: • на научно-техническом семинаре "Повышение огнестойкости зданий и сооружений" (Москва, 1985 г.); на IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности об"ектов народного хозяйства" (Москва, 1987 г.); на научно-технической конференции "Актуальные проблемы противопожарной защиты об"ектов" (Москва, 1987 г.);. на научно-техническом семинаре "Проблемы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений" (Москва, 1989 г.).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 научных статей.

Структура и об"ём диссертации. Диссертационная работа изложена на 23.9 страницах машинописного текста, иллюстрируется 84 рисунками, 16 таблицами и состоит из введения, 6 глаЕ, выводов, списка литературы из 58 наименований и 3 приложений.

На защиту выносятся:

- методика испытания дверей на огнестойкость;

- результаты экспериментальных исследований огнестой-

кости противопожарных дверных блоков;

- метод расчета локального прогрева необогреваемой поверхности металлических дверных полотен против установки ребер жесткости различной формы, прорезающих их теплоизоляцию;

- приближенный метод расчета деформации дверного полотна;

- рекомендации по проектированию и изготовлению новых, рациональных противопожарных дверных блоков.

Основное содержание работы

В первой главе изложено состояние вопроса; обоснована актуальность проблемы закрытия проемов в противопожарных преградах; определены назначение, классификация и функциональные особенности противопожарных дверей; приведены требования нормативных документов, пред"являемые к противопожарным дверям; сформулированы задача экспериментально-теоретических исследований.

Противопожарные двери являются одним из важнейших элементов конструктивной защиты и устанавливаются с целью: ограничения распространения пожара, создания условий для безопасной эвакуации людей, защиты путей, по которым возможно проведение борьбы с пожаром.

По данным отечественных литературных и нормативных источников противопожарные двери предназначены для установки в: противопожарных стенах и перегородках тамбур-шлюзов; выходах кз лестничных клеток на кровлю или на чердак; ограждающих конструкциях шахт лифтов, коммуникационных каналов и ниш.

Двери классифицируются по: материалу полотна; принципу действия (способу открывания-закрывания); огнестойкости.

По материалу дверного полотна: деревянные без металлической обшивки; деревянные с металлической обшивкой; ме-

таллические с теплоизоляцией; из конструкционных плит.

По принципу действия: распашные; раздвижные; подомные.

По огнестойкости двери подразделяются на три типа: I тип -1,2 ч.; 2 тип - 0,6 ч.; 3 тип - 0,25 ч..

Противопожарные двери должны сочетать функциональные свойства обычных дверей с выполнением функций ограждающей конструкции, а во время пожара быть противопожарной прег-~ радой и в некоторых случаях обеспечивать функции эвакуационных путей.

К началу работы над диссертацией были выявлены основные недостатки проводившихся ранее исследований в этом направлении, которыми явились: отсутствие методики проведения испытаний и четкой оценки их результатов; отсутствие приемлемых методов расчета огнестойкости дверей и деформации их полотен; преобладание трудоемких натурных огневых испытаний; отсутствие типовых конструкций дверей, отвечающим противопожарным требованиям.

На основании проведенного анализа и принимая во внимание те современные требования, которые пред"являются к противопожарным дверям, возникла необходимость: разработки методики экспериментальных исследований огнестойкости дверных блоков; доработки и модернизации существующей установки для проведения огневых испытаний ненесущих строительных конструкций; проведения испытаний дверей, в задачу которых, кроме определения предела огнестойкости, входило изучение особенностей их поведения при воздействии "стандартного" пожара, проверка надежности конструктивных решений, обобщение, систематизация и анализ полученных результатов, выявление факторов и степени их влияния на огнестойкость, разработка рекомендаций по проектированию и изготовлению противопожарных дверных'блоков рациональной-конструкции, разработка методов расчета предела огнестойкости дверей по теплоизолирующей способности (по сплошному сечению и с учетом ребер жесткости, прорезающих теплоизо-

ляцию), а также деформаций дверных полотен, оказывающих влияние на целостность конструкций.

Реализация перечисленных выше задач позволит решить проблему качества и надежности закрытия проемов на всех стадиях, начиная с проектирования, изготовления, испытания и заканчивая выпуском и эксплуатацией противопожарных дверей.

Во.второй главе изложена методика экспериментальных исследований огнестойкости противопожарных дверных блоков.

Из-за отсутствия опробаванной и утвержденной методики, испытания огнестойкости дверей проводились на основании общего . метода испытаний строительных конструкций на огнестойкость (СТ СЭВ 1000-78), в котором не были учтены уровень современных требований, пред"являемых к противопожарным дверям, а также специфические особенности их поведения при воздействии пожара. После обобщения и анализа методов огневых испытаний дверей ИСО, Великобритании, США, ФРГ, Канады, Нидерландов, Австрии была создана методика с учетом международных требований, изготовлено и установлено необходимое оборудование, разработаны предложения по стандартизации метода, которые вошли в СТ СЭВ 3974-83.

Методика испытаний предусматривает односторонний нагрев натурного образца, установленного в специальном стенде, выполненном из шамотного кирпича и оборудованном аппаратурой для создания, контроля и регулирования "стандартного" температурного режима, который характеризуется изменением температуры Ъв,К, во времени Г ,с, согласно уравнению

Ьв = 345^. (ОДЗгТ + 1) + (1)

где Ьн - начальная температура в огневой камере, К.

Стенд работает на жидком топливе (керосине), сжигаемом в огневой камере при помощи 4-х длиннопламенных форсунок с воздушным дутьем, расположение которых обеспечивает равномерное распределение температуры от.факелов по всей обогреваемой поверхности образца. Для измерения температу-

ры выделяющихся газов и дыма, стенд оборудован специальным наружным ограждением. Температура необогреваемой поверхности образца измерялась хромель-алюмелевыми термопарами диаметром 0,5 - 0,7 мм. При проведении испытания давление в огневой камере в верхнем уровне образца должно составлять 10+2 Па, а на уровне порога должно быть отрицательным или равным нулю. Величины прогибов в геометрическом центре и углах полотна двери замерялись прогибомерами типа ПМ-3.

В отечественной и зарубежной практике для оценки огнестойкости строительной конструкции приняты следующие предельные состояния: обрушение , нарушение целостности, потеря теплоизолиружщей способности, которые в полной мере можно отнести и к дверям, являющимся также строительной конструкцией.

Обрушение характеризуется выпадением дверного полотна из коробки или же самой коробки из стены; нарушение целостности - появлением видимого пламени на необогреваемой поверхности, продолжающееся 10 с и более, или воспламенением подушечки из хлопчатобумажной ваты массой 3 - 4 г, подносимой к центру образовавшихся трещин и местам зазоров между дверным полотном и коробкой на расстоянии 30 мм от поверхности образца на время 10 с ; потеря теплоизолирующей способности - повышением температуры на необогреваемой поверхности в среднем более, чем на 433 К или в любой точке этой.поверхности более' чем на 463 К в сравнении с температурой конструкции до испытания или более 493 К независимо от температуры конструкции до испытания.

Средняя величина превышения первоначальной температуры на необогреваемой поверхности двери определяется кар среднее арифметическое показаний термопар; установленны) посередине всей - площади полотна и посередине каждой четверти его площади. Максимальная величина превышения первоначальной температуры на необогреваемой поверхности образца определяется по наибольшим показателям одиночных термо

пар, установленных в контролируемых точках.

За фактический предел огнестойкости принимается минимальное время наступления одного из предельных состояний.

Погрешность измерений температур при проведении испытаний дверей на огнестойкость не превысила 10%.

В третьей главе приведены обобщенные и систематизированные результаты исиытаний на огнестойкость 23 типов (100 образцов) дверных блоков, полотна которых изготовлены из: древесины; древесины, обшитой тонколистовой сталью по слою асбестового (базальтового) картона; стальных обшивок с напыляемой асбоцементной изоляцией, из асбестовермикулито-вых, асбоперлитовых, минераловатных плит, базальтового ультрасупертонкого волокна (БСТВ), волокнистого материала АТИМСС, пороволокнита; конструкционных плит асбосилит, "Термакс". Полотна дверей имели и комбинированную конструкцию: асбосилит - воздушная прослойка (ВП) асбосилит; асбосилит - БСТВ - асбосилит; асбосилит - ВП -сталь; асбосилит - БСТВ - сталь; цементностружечные плиты (ЦСП) - ВП - ДСП; ДСП - асботкань- - ЦСП; древесностружечные плиты (ДСП); ДСП - асбестоцементный лист - минерало-ватные плиты - асбестоцементный лист - ДСП; ДСП - минера-ловатные плиты - ДСП; ДСП -вермикулитовая плита - ДСП.

Кроме пределов огнестойкости, для этих конструкций определены оптимальные толщины -изоляций в зависимости от типа двери, приведены технические характеристики конструкций и материалов,описаны особенности их поведения в условиях пожара, дана качественная оценка эффективности конструкции дверного блока и теплоизоляционных материалов, выявлены их преимущества и недостатки.

К слабым сторонам противопожарных дверных блоков можно отнести: недостаточную жесткость деревянных дверных полотен и полотен из ДСП; большие температурные деформации полотна (особенно его угловых частей); увеличенные зазоры между дверной коробкой и полотном; слабая герметизация притворов. Не отработаны форма, размеры и не определены

места установки подкрепляющих ребер жесткости в металлических дверных полотнах.

Из трех предельных состояний дверей по огнестойкости в 41% случаев причиной ограничения предела огнестойкости являлось нарушение целостности, в 30% - повышение средней температуры на необогреваемой поверхности полотна двери и в 29% - повышение температуры в любой из контролируемых точек этой поверхности. Обрушения не наблюдалось ни в одном из проведенных испытаний. Приведенные данные говорят о том, что основное внимание при проектировании и изготовлении дверных блоков следует обращать на: недопущение проникновения пламени, подбор материалов для полотна и коробки двери, предупреждение локального повышения температуры (устранение тепловых мостов). Тепловыми мостами между обшивками металлических дверных полотен являются подкрепляющие ребра жесткости. Исследование полей температур (рис. 1) показало, что значительная часть тепла проникает через полотно именно в местах прорезания изоляции ребрами жесткости и носит ярко выраженный локальный характер. Область влияния ребер жесткости на изменение температуры необогреваемой поверхности полотна, теплоизолированного, например, волокнистыми материалами, для предельного состояния ограничивается расстоянием (6 - 8)2(2- высота ребра жесткости, мм). За пределами у1сазанного расстояния температурные поля полотна претив ребер жесткости совпадают с температурными полями его сплошного сечения и изотермы становятся линейными.

Определено влияние на огнестойкость дверного блока стороны нагрева полотна, состоящего из металлической гено-вы, воздушной прослойки и изоляции (например,конструкционных плит). Прогрев полотна при огневом воздействии со стороны стального листа происходит в 1,7 раза быстрее, чем при воздействии со стороны изоляции. Этот факт должен учитываться при устройстве противопожарных дверей путем установки изоляцией в сторону помещений с большей вероятностью

Рис. 1. Температурные поля пеобо1реваемой поверхности полотна двери (ребра жесткости не изолированы).

v - места установки термопар.

возникновения пожара. Наличие воздушной прослойки Lb-УО мм в двухрядных конструкциях полотен дверей с применением конструкционных плит в сравнении с полотнами сплошного сечения той же толщины повышает предел огнестойкости по признаку прогрева в среднем на 20%, что позволяет применять плиты меньшей толщины для достижения того ж: предела огнестойкости.

Установлено, что весовая влажность не всех теплоизоляционных материалов играет положительную роль, ъамедлня прогрев полотна. Так, весовая влажность несгораемых конструкционных плит типа асбосилит не должна превышать 5%, в противном случае чероо 13-10 мин от начала orwuoro воздействия происходит их BGpiшообраоиос ризруп&.'НИ'.'. которое приводит к преждевременной потере целостности конструкции, ограничение по весовой влажности'плит аебоси-лита внч-очно г orrr 5.2175-УГ. "Двг-ри судов«.» т> плит асбосили-!-ч".

-а г

Положительную роль в герметезации зазоров между дверной коробкой и полотном оказывает применение вспенивающихся прокладок.

Экспериментальные исследования позволили также выявить степень влияния на огнестойкость дверных блоков ряда факторов. Ими являются: вид материала дверного полотна и его рамы, размеры дверного полотна (толщина, ширина, высота), наличие и вид ребер жесткости в полотне, вид материала, толщина и форма дверной коробки, способ заделки её в стену, размеры зазоров между дверной коробкой и полотном, вид материалов, обеспечивающих контакт между коробкой и" полотном двери, наличие уплотнительных (вспенивающихся) прокладок, количество точек запирания и петель, тип замка.

С помощью статистической обработки и регрессионного анализа полученных результатов испытаний были установлены зависимости между количественными характеристиками дверных блоков и значениями их пределов огнестойкости, например, толщиной , высотой дверного полотна, величиной зазора между полотном и коробкой двери.

Г= 1,28с! - 15,71 30чси95 (2)

-0,02811 + 11,0711 -1051,«Э при 175«1к230 (3) Т= -8,2з + 77,7 «8 (4)

где: Т - огнестойкость, мин; 0 - толщина дверного полотна, мм; 11 - высота полотна, см; з - зазор между полотном и коробкой двери, мм. • Проанализировав полученные соотношения величин можно сделать выводы о том, что противопожарные двери эффективно работают при максимальной высоте полотна 200 см, при увеличении Ь значения ^ начинают уменьшается, а при увеличении зазора па 1 мм Т уменьшается на 8 мин.

В диссертационной работе приведены гистограммы, которые позволяют определить огнестойкость дверного блока в зависимости от: материала полотна V ¡робки, применения вспенивающихся прокладок, способа заделки дверной коробки • г; стену и целого ряда других факторов.

Так, путем анализа каждого из приведенных факторов, подбирается оптимальный конструктивный вариант дверного блока с учетом требуемого предела огнестойкости.

В четвертой- главе изложены методы расчета с помощью ЭВМ прогрева дверных полотен, изготовленных из: металла с теплоизоляцией; несгораемых конструкционных плит как однослойной, так и многослойной конструкции. Приводятся методы расчета прогорания и прогрева деревянных полотен. Рассматриваются метод расчета локального прогрева металлических полотен по ребрам жесткости различной формы, а также приближенный метод расчета деформаций полотен дверей.

В качестве математического аналога исследуемого процесса использовалось уравнение Фурье для одномерного и двухмерного случаев с переменными теплофизическими параметрами теплопроводности Яt (Л- А + ВЪ) и теплоемкости С^ СС^ = С + ИЬ ). Уравнение Фурье решалось методом элементарных тепловых балансов Ваничева А. П.

В качестве начальных условий принимается, что распределение температуры в конструкции до пожара и температура окружающей среды постоянны и равны начальной температуре - 293 К.

Воздействие "стандартного" пожара на конструкцию задаются для несимметричных процессов граничными условиями 3-го рода: изменение температуры во времени согласно уравнению (1); коэффициент теплоотдачи ¡к , Вг/(м. к.), от среды пожара к поверхности конструкции находится по формуле

+ Ы

где: 10 - температура обогреваемой поверхности косструк-ции. К;

5,67 - коэффициент и:.-луч--ни« •.юеолктно черного 76:ла, Вт/(мг. к*!:

£нр. приваленная сгкпень ■ чернот "от-гая камера -поеерхность полотна иеери".

Коэффициент теплоотдачи от необогреваемой поверхности полотна двери с температурой в окружающую среду определяется по формуле:

(6)

где: Бг~ степень черноты материала необогреваемой поверхности полотна двери.

Расчетная формула для определения температуры обогреваемой поверхности металлической двери с коробчатым полотном и теплоизоляционным материалом имеет вид

, _ 1 ¿?ГА а, - и*о,5ь аг,- ¿¿)*о1 (и-ъ)лх]

--_ (7)

100[(С*3>„<„)+ ¿Ьт-КтССсг'аав-т)]

' Ал

где: Р - начальная весовая влажность теплоизоляции, %;

I* - скрытая теплота парообразования воды в порах теплоизоляции;

Ькся = 373К - температура кипения воды; ¿7 - расчетный интервал времени, с; л х - толщина элементарного слоя; У - плотность , теплоизоляционного материала, кг/м. Формула для расчета температуры I* необогреваемой поверхности металлической двери

Ч 601Х[0,5АХ-Х(С*Т>-и)* 5сУ-1Гст (С<т>Х>с1-и)]

__^Г_,_ (8)

При наличии в дверном полотне воздушной прослойки коэффициент теплоотдачи <кг от внутренней поверхности плиты (более нагретой) с температурой 1К к противолежащей (ме-

нее нагретой) поверхности плиты с температурой I; определяется по формуле

«где: З3 и - степень черноты внутренних поверхностей, ограничивающих воздушную прослойку, а значение температур

/ .1 , ¿Г А (¿«-¿¿)> А (Ь-г-1^0,5Ь (С, -Ц)] Г<'"5"Гк ЪОГ-А*г(с*ъ-и)

Р-г

100 (С t D i^n )

(10)

ti/v = t¿ +--

зоаг'Л *г(с+ъи)

р.Г

(11)

1СО(С+Х>.1исл)

Для случая решения двухмерной задач;; ^расчета прогрева дверного полотна против ребра жесткости до критической температуры tM + 463 К) температура на необогреваемой поверхности против ребра жесткости в виде скобы без теплоизолирующей прокладки (рис. '¿а) определяется по формуле: для узла 7

i i lz0,T*fp f

t-l.at'19*~ 60[(0,5¿f У~ БР AXj ¿r(C+2>,t>J +

+ (S'p ► Ест)' А*д •

s>

• Усг(Сст 'Du-ír)]

_Pjr__(V;:)

,оо[(оъ-±„сп). - (Ccr -Dcr-joo)]

-О " Г ■ 1 т 1 | «А.

У*' - Т - <3. I а 1 .4 1 ч м 2/1 Т ¿2 Л - г - г* т ~т и > «

ал "Т ' 20 "Г " Г ¿<7 "Г 3(1 "1 ' 1*1 1 Л" И ~ Г щ 1 «1 . 1 **

»р 25- 7777 ц "1 т Л 1 чЛ £ и «т н и

л* йЛ Мг ¿л л*ж АХ* ЛГ* АХ,

Л,;*!

*)

|4ПиХ||лУ* й*) лЛ

Рис.2. Расчетные узлы сетки дверного полотна с металлическими обшивками и теплоизоляцией.

То же (Рис. 26)

для узла 7

но скоба с теплоизолирующими прокладками

= и + 60[0.5АХхАУгГ, (С, +

+ ■ Уст (Сет

'¿чеп)*-

28<т Усг

¿у, ~Т~

(С<т + 1>сТ'100)]

В диссертационной работе приводятся также формулы для расчета температур в наиболее характерных точках полотен дверей с ребрами жесткости, выполненными из уголка, швеллера и профиля квадратного сечения.

При проведения расчета деформации'полотна с металлическими обшивками и теплоизоляцией принято, что: деформация происходит только по высоте дверного полотна; влияние петель не учитывается (как показали расчеты это допущение приемлемо для решения инженерных задач); значение прогиба полотна не должно превышать величину, равную его толщине.

Формула для определения прогиба $ , мм, полотна двери в геометрическом центре имеет вид

- 1750 « Ь < 2300

ПРИ (14)

30 « с1 « 95 где: Ь - первоначальная высота полотна, мм;

с1 - толщина, мм;

а^ - коэффициент температурного расширения обшивок 1/К;

Ь0и температуры, К, обогреваемой и необогреваемой поверхностей 'полотна, которые, рассчитываются, по формулам (7) и (8).

Простейший расчет времени сквозного прогорания деревянного дверного полотна производится исходя из скорости переугливания древесины V, мм/мин, (по экспериментальным данным для полотен толщиной (1, мм, 40-60 мм V составляет 0,8 - 1,0 мм/мин).

т„, - т, + и 4- (15)

где: 1, - время до начала возгорания обогреваемой поверхности полотна, мин,(по полученным экспериментальным данным. % - Змии);

со - коэффициент, зависящий от конструкции полотна.

Пс литературным источникам для дверей со' сплошным полотном из деревянных брусков с фанерной облицовкой cl) - 0,75, для полотен без фанерной облицовки со' стыкованием досок в четверть или шип-паз 6J - 0,5.

Время прогрева необогреваемой поверхности полотна мин, до температуры tM+ 433 К определяется из формулы:

(16)

где: А&- не переугливавшийся слой древесины, мм, при котором температура необогреваемой поверхности достигает нормативной величины ( по полученным экспериментальным данным 8 мм).

Сравнительные результаты расчетных и экспериментальных данных имееют удовлетворительную сходимость (расхождение не превышает 20%).

В пятой главе представлены рекомендации по обеспечению требуемых пределов огнестойкости противопожарных дверных блоков, разработанные на основании анализа результатов их испытаний на огнестойкость, обобщения отечественного и зарубежного опыта проектирования, а также патентно- информационных исследований, проведенных по рассматриваемой тематике. В рекомендациях изложены исходные требования на проектирование и изготовление противопожарных дверей, дополнительные требования к деревянным дверям без металлических и с металлическими обшивками, металлодере-вянным дверям с заполнением, металлическим с теплоизоляцией, искронедающим дверям. Приводятся способы установки дверных коробок в стену, виды приборов самозакрызания и фиксации. Предлагается перечень материалов, теплоизоляции и огнезащитных средств для обработки древесины с указанием их свойств.

В шестой главе приводятся расчеты ожидаемого экономического эффекта от внедрения рекомендаций по обеспечению

требуемых пределов огнестойкости противопожарных дверей, и фактического экономического эффекта от применения расчетного метода определения их огнестойкости ( расчет проводился по ценам марта месяца 1991 г,). Ожидаемый экономический эффект составил 603934 руб., фактический - 14325,8 РУб.

Основные выводы

1. Разработана методика проведения огневых испытаний противопожарных дверных блоков, основные положения которой вошли в СТ СЭВ 3974-83. На основе накопленного опыта экспериментальных исследований, отечественных и зарубежных инструктивно-нормативных документов доработана и модернизирована установка для проведения испытаний.

2. Установлены пределы огнестойкости 23 видов ( 100 образцов) противопожарных дверных блоков различных конструктивных вариантов и назначений. Изучены характерные особенности поведения дверей при воздествии "стандартного" пожара. Определены факторы, оказывающие влияние на их огнестойкость (например: установлена, с точки зрения эффективной работы в качестве прёграды во время пожара, нецелесообразность изготовления противопожарных дверей высотой более 2 м. или увеличение заданной величины зазора между полотном и коробкой двери на 1 мм снижает предел огнестойкости дверного блока в среднем на 8 мин). Выявлены слабые стороны конструкций дверных блоков (например, недостаточная жесткость полотен дверей, вызывающая их деформации во время пожара и приводящая к нарушению целостности конструкции).

3. На основе.комплексного изучения огнестойкости противопожарных дверей разработаны рекомендации по проектированию -и изготовлению дверей различных типов и назначений. Рекомендовано применять древесину для изготовления противопожарных дверей <з требуемым пределом огнестойкости 0,25 и 0,6 ч. Для достижения более высокого предела огнестой-

кости следует изготавливать двери металлическими с теплоизоляцией.

4. Разработаны алгоритмы и программа на языке FORTRAN для ЭВМ ЕС-1055, позволяющие проводить расчеты локального прогрева металлических полотен против установки ребер жесткости, прорезающих теплоизоляцию. Представлен приближенный метод расчета деформаций дверного полотна. Эти методы с учетом нестационарного теплового воздействия, изменения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости материалов в зависимости от температуры, влияния влажности изоляции позволяют: определить прогрев полотен дверей не только по сплошному сечению, но и по ребрам жесткости различной формы; прогнозировать наступление предела огнестойкости по признаку потери целостности конструкции.

Сопоставление результатов расчетов и экспериментальных данных показало удовлетворительное совпадение. Машинное время расчета одного варианта составляет в среднем 0,5 ч.

5. Но проведенным расчетам построены номограммй прогрева по сплошному сечению дверных полотен с теплоизоляцией выполненной из: асбестоперлитовых', асбестовермикулитовых, цементностружечных ,плит, асбо1?эМентной напыляемой изоляции, асбестового и базальтового картона, плит асбосилита и "Термакс" ваты каолинового состава, базальтового волокна, минераловатных плит, теплозвукоизоляционного материала АТИМСС.

6. Представленные рекомендации, а также применение расчетных методов и номограмм дают возможность сократить количество трудоемких и дорогостоящих огневых испытаний двс;рей и позволяют уже на стадии проектирования выбрать гот или иной конструктивный вариант, определить вид и оптимальные толщины изоляции в зависимости от требуемого предела огнестойкости.

7. Результаты исследований внедрены в разработках ЦНШОК им. Кучеренко, ЦНИИпромзданий, ЦКБ "Балтсудопроект",

ВНИИПО МВД РФ, а также Среднеуральским заводом металлоконструкций, организовавшим выпуск металлических противопожарных дверей. Рекомендации... выпущены в виде отдельной брошюры.

Основное содержание диссертации опубликовано и следующих работах:

1. Волохатых В. 3. , Гавриков Н. Ф. , Щелкунов С. Я Огнестойкость судовых каютных дверей // Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1974. -с. 171-182.

2. Щелкунов В. И. , Гавриков Н. Ф. Методы определения пределов огнестойкости дверей // Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1983-. С. 22-29.

3. Щелкунов В. И. Огнепреграддаюшдя спосооность деревянных дверей // Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1984. -С. 25-29.

4. Щелкунов В. И. Огнестойкость металлических дверей // Поведение строительных конструкций в условиях пожара: Сб. науч. тр. -М.: ВНИИПО, 1987. -С. 33-38.

5. Щелкунов В. И. Требования строительных норм и правил к противопожарным дверям // Проблемы обеспечения пожарной безопасности объектов народного хозяйства: -М.: ВНИИПО, 1988. -С. 39-43.

6. Щелкунов В. И. Огнестойкость дверей // Тезисы докладов IX Всесоюзной научно-практической конференции "Проблемы обеспечения пожарной безопасности об"ектов народного хозяйства ВНИИПО, 1988. -С. 9.

7. Савкин Н. П. , Щелкунов В. И. , Погорелов В. И. Пути повышения огнестойкости несущих металлических конструкций. Особенности проектирования противопожарных дверей // Проблемы обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений: -М.: МДНТП им. Дзержинского, 1989. -С. 102- 108.

8. Щелкунов В. И. Противопожарные двери // Промышленное строительство. -М.: Стройно дат, 1990, N8. -с. ;-;1-:-.2.

9. Щелкунов В. И. , Гавриков ЕФ. Проектирование, испытание и оценка огнестойкости противопожарных дверей: Рекомендации. -М. : ВНЖПО, 1990. -91с.

подписано в печать 24.0С.С2 г. Т. - 75 экз. -юша'.1 60>:С4/1С. Печать оСсегная. Усд.доч.л. 1,39. 7ч.-::зд.л. 1,ь. Саказ .'2 263. весила :шо.

йшогоаОля ДаЕЫО

Соискатель

В. И. Щелкунов