РОЗДІЛ 2
визначення вогнезахисної здатності гіпсокартонних плит для сталевих несучих
будівельних конструкцій Експериментально-розрахунковим методом
Відповідно до положень, наведених в роботах [64-70, 123], для визначення
вогнезахисної здатності гіпсокартонних плит для сталевих несучих конструкцій
експериментально-розрахунковим методом необхідно здійснення таких етапів:
- експериментальне визначення температури в зразках колон, з вогнезахисним
облицюванням гіпсокартонними плитами за стандартного температурного режиму під
час випробувань на вогнестійкість;
- визначення теплофізичних характеристик гіпсокартону за даними температурних
вимірювань, отриманих під час випробувань на вогнестійкість, шляхом розв’язання
оберненої задачі теплопровідності;
- розрахунок мінімальних значень товщини облицювання з гіпсокартонних плит, за
якими досягаються нормовані значення межі вогнестійкості конструкцій для низки
значень зведеної товщини металу, шляхом розв’язання прямої задачі
теплопровідності;
- обробку отриманих результатів розрахунку і надання характеристики
вогнезахисної здатності гіпсокартону у вигляді таблиць та графіків.
Додатково до цих етапів є доцільним додати контрольне випробування на
вогнестійкість сталевої колони з метою підтвердження достовірності отриманих
результатів визначення вогнезахисної здатності.
2.1. Експериментальне визначення температури в зразках колон з вогнезахисним
облицюванням під час випробувань на вогнестійкість
Для визначення температур в зразках колон з облицюванням гіпсокартонними
плитами було підготовлено чотири зразки сталевих колон двотаврового перерізу
профілю № 20 (зведена товщина 3,4 мм, ширина полки 100 мм, відстань між
зовнішньою поверхнею полок 200 мм) завдовжки 2000 мм, що були облицьовані
відповідно у два (зразок №1), три (зразок №2), чотири (зразок №3) та п’ять
(зразок №4) шарів гіпсокартонних плит ГКПО, товщина яких дорівнює 12,5 мм (рис.
2.1.-2.5.).
Рис. 2.1. Теплові схеми зразків сталевих колон з вогнезахисним облицюванням
гіпсокартонними плитами ГКПО:
а) – два шари гіпсокартону (25,0 мм); б) – три шари гіпсокартону (37,5 мм); в)
– чотири шари гіпсокартону (50,0 мм); г) – п’ять шарів гіпсокартону (62,5 мм).
До сталевих колон за допомогою з’єднувальних металевих кліпс закріплено
металевий каркас з профілів CD 60Ч27. До металевого каркасу самонарізуючими
гвинтами діаметром 2,5 мм прикріплено шари гіпсокартону. Кожний шар закріплено
до металевого каркасу окремо, відстань між самонарізуючими гвинтами становить
150 мм. Відстань від внутрішнього шару з гіпсокартону до колони складає: 30 мм
– до зовнішньої поверхні полок двотавра, 35 мм – до торців полок двотавра.
Простір між гіпсокартонними листами заповнено гіпсовою шпаклівкою шаром
завтовшки 3 мм. У кутах зовнішнього шару облицювання гіпсовою шпаклівкою
закріплено захисні металеві кутники 31Ч31Ч0,4. Після їх установлення зовнішній
шар облицювання було оброблено гіпсовою шпаклівкою шаром завтовшки 5 мм.
На стінку двотаврів по їх центрам і на внутрішній поверхні полок двотаврів по
їх центрах були встановлені термоелектричні перетворювачі (далі - термопари),
схему розташування яких наведено на рис. 2.6. Зовнішній вигляд зразків до
випробування наведено на рис. 2.7.
Зразки № 1 та № 2 одночасно встановлювали у випробувальну вогневу піч, яка
відповідає вимогам стандарту [48] і атестована у встановленому порядку.
Термоелектричні перетворювачі були підключені до системи вимірювання
температури на базі ПЕОМ. Випробування зазначених зразків на вогнестійкість
проводились відповідно до [48] та методики [52]. Під час цих випробувань в печі
створювався стандартний температурний режим та проводилось вимірювання
температури на металевій поверхні зразків. Аналогічні випробування проводились
для зразків № 3 та № 4. За результатами випробувань визначено значення межі
вогнестійкості зазначених зразків, яке з урахуванням похибки випробувань за
[48] становило: 81 хв, 114 хв, 138 хв та 174 хв відповідно. Граничним станом з
вогнестійкості було перевищення середньої температури металевої поверхні зразка
над його початковою температурою То на ДТкр = 480 0С.
Результати вимірювань температури в печі та на металевій поверхні зразків
наведено в таблицях А.1.-А.4. та рис. А.1.-А.4. (додаток А). Залежності
середньої температури на металевій поверхні зразків від часу вогневого впливу
наведено на рис. 2.8. Загальний вигляд зразків після закінчення випробувань і
охолодження до температури навколишнього середовища наведено на рис. 2.9.
Рис. 2.7. Зовнішній вигляд зразків сталевих колон двотаврового перерізу профілю
№ 20 з вогнезахисним облицюванням гіпсокартонними плитами ГКПО до випробувань
на вогнестійкість.
Рис. 2.8. Залежності середньої температури на металевій поверхні зразків колон
з вогнезахисним облицюванням гіпсокартонними плитами ГКПО, від тривалості
вогневого впливу:
1 – зразок № 1 (bп = 25,0 мм); 2 – зразок № 2 (bп = 37,5 мм);
3 – зразок № 3 ( bп = 50,0 мм); 4 – зразок № 4 ( bп = 62,5 мм).
Рис. 2.9. Зовнішній вигляд зразків сталевих колон двотаврового перерізу профілю
№ 20 з вогнезахисним облицюванням гіпсокартонними плитами ГКПО після
випробувань на вогнестійкість.
2.2. Визначення теплофізичних характеристик вогнезахисного облицювання шляхом
розв’язання