2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной колонны

Определяем прочностные характеристики материалов:

МПа,

где: Rsn – нормативное сопротивление арматурной стали сжатию (табл. 19 [10] или п. 3.1.2. [5]);

gа=0,9 – коэффициент надежности по материалу для арматуры [12], [11].

Rbn = 15 МПа (табл. 12 [10] или п. 3.2.1 [5]);

где: Rит – нормативное сопротивление (призменная прочность) бетона осевому сжатию (табл. 12 [10]);

gа=0,83 – коэффициент надежности по материалу для бетона [11].

Определяем теплофизические характеристики бетона (п. 3.2.3. [5]):

lt = 1,3 – 0,00035 × 723 = 1,04 Вт/м × К;

сt = 481 + 0,84 × 723 = 1088 Дж/кг × К;

м 2 /с.

Определим суммарную площадь арматурных стержней (п. 3.1.1. [5]):

Для расчета Nt = f (t) задаемся интервалами времени t1 = 0 ч; t1 = 1 ч; t1 = 2 ч.

Вычисляем Nt при t2 = 1 ч, предварительно решив теплотехническую часть задачи огнестойкости, т.е. определив температуру арматурных стержней и размеры ядра поперечного сечения колонны.

Определим критерий Фурье:

,

где К = 37,2 с 0,5 (п. 3.2.8. [5]).

Определим относительное расстояние:

,

где х = у = 0,5h – a – 0.5d = 0.5 ∙ 0,4 – 0,031 – 0,5 ∙ 0,018 = 0,16 м.

Определяем относительную избыточную температуру (п. 3.2.4. [5]):

Определяем температуру арматурных стержней (с учетом всестороннего обогрева колонны):

˚С,

С использованием п.3.1.5. [5] интерполяцией определяем γst = 0.79.

Для определения размеров ядра поперечного сечения необходимо определить ξя,х , предварительно вычислив температуру в центре «ядра»:

Величину Θц определяем по п.3.2.5. [5] при Fox / 4 = 0.027 / 4 = 0.0067; Θц = 1;

Определяем относительную температуру на границе «ядра» поперечного сечения колонны:

,

где tbcr = 500˚С при -6 ∙ 0,79) = 2,2 МН,

Для интервала времени t3 = 2 ч:

;

˚С;

.

м;

Nt,2 = 0,79(18,07 ∙ 0,326 ∙ 0,326 + 433,3 + 1219 ∙ 10 -6 ∙ 0,14) = 1,57 МН,

Для определения фактического предела огнестойкости строим график изменения несущей способности колонны от времени нагрева (прил. 2 рис. 8) при:

По графику (прил. 2 рис. 8) фактический предел огнестойкости

Проверка соответствия огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций противопожарным требованиям и предлагаемые технические решения по повышению их огнестойкости

Для каждого пожарного отсека проверяемого здания в первом разделе были определены нормативные показатели огнестойкости и пожарной опасности.

Фактические пределы огнестойкости некоторых строительных конструкций здания были определены расчетным методом. Для того, чтобы проверить соответствие строительных конструкций и здания в целом требованиям норм определим фактические пределы огнестойкости остальных конструкций с использованием пособия [8].

Определение фактического предела огнестойкости сплошных плит перекрытия

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.7) по табл.8 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф = 1,1 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Определение фактического предела огнестойкости железобетонных ригелей перекрытия

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.8) по табл.6 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф = 1 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Определение фактического предела огнестойкости железобетонных ребристых плит покрытия

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.9) по табл.8 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф = 2 ч и ввиду того, что конструкция является негорючей, то фактический класс пожарной опасности конструкций в соответствии с табл. 1 [4] принимаем К0.

Определение фактического предела огнестойкости кирпичных

В соответствии с исходными данными (прил.1 табл.10) по табл.10 [8] определяем, что фактический предел огнестойкости и фактический предел распространения пламени по конструкции соответственно составляют: Пф

Ооо архитектурная производственная компания. Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн Предел огнестойкости плит перекрытия

Определение пределов огнестойкости строительных конструкций

Определение предела огнестойкости железобетонных конструкций

Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.2.1.1

Вид бетона — легкий бетон плотностью с = 1600 кг/м3 с крупным заполнителем из керамзита; плиты многопустотные, с круглыми пустотами, количество пустот — 6 шт, опирание плит — по двум сторонам.

1) Эффективная толщина многопустотной плиты tэф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия к СНиП II-2-80 (Огнестойкость):

2) Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из легкого бетона с эффективной толщиной 140 мм:

Предел огнестойкости плиты 180 мин.

3) Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:

4) По таблице 1.2.1.2 (табл. 8 Пособия) определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 40 мм, для легкого бетона при опирании по двум сторонам.

Пределы огнестойкости железобетонных плит

Искомый предел огнестойкости 2 ч или 120 мин.

5) Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:

6) Определяем полную нагрузку на плит, как сумма постоянной и временной нагрузок:

7) Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:

8) Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:

9) По п. 2.18 (ч. 1 б) Пособия принимаем коэффициент для арматуры

10) Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:

Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет

Исходя из результатов полученных в ходе расчетов мы получили, что предел огнестойкости железобетонной плиты по несущей способности 139 мин., а по теплоизолирующей способности 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 139.

Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн

Вид бетона — тяжелый бетон плотностью с = 2350 кг/м3 с крупным заполнителем из карбонатных пород (известняк);

В таблице 1.2.2.1 (табл. 2 Пособия) приведены значения фактических пределов огнестойкости (ПОф) железобетонных колонн с различными характеристиками. При этом ПОф определяется не по толщине защитного слоя бетона, а по расстоянию от поверхности конструкции до оси рабочего арматурного стержня (), которое включает помимо толщины защитного слоя еще и половину диаметра рабочего арматурного стержня.

1) Определяем расстояние от обогреваемой поверхности колонны до оси стержневой арматуры по формуле:

2) Согласно п. 2.15 Пособия для конструкций из бетона с карбонатным заполнителем размер поперечного сечения допускается уменьшать на 10 % при том же пределе огнестойкости. Тогда ширину колонны определим по формуле:

3) По таблице 1.2.2.2 (табл. 2 Пособия) определяем предел огнестойкости для колонны из легкого бетона с параметрами: b = 444 мм, а = 37 мм при обогреве колонны со всех сторон.

Пределы огнестойкости железобетонных колонн

Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1,5 ч и 3 ч. Для определения предела огнестойкости применяем метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.2.2.3

Самый распространенный материал в
строительстве — это железобетон. Он сочетает в себе бетон и стальную арматуру,
рационально уложенную в конструкции для восприятия растягивающих и сжимающих
усилий.

Бетон хорошо сопротивляется сжатию и
хуже – растяжению. Эта особенность бетона неблагоприятна для изгибаемых и
растянутых элементов. Наиболее распространенными изгибаемыми элементами здания
являются плиты и балки.

Для компенсации неблагоприятных
процессов бетона, конструкции принято армировать стальной арматурой. Армируют
плиты сварными сетками, состоящими из стержней, расположенных в двух взаимно
перпендикулярных направлениях. Сетки укладывают в плитах таким образом, что
стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали
растягивающие усилия, возникающие в конструкциях при изгибе под нагрузкой, в
соответствии с эпюрой изгибающих нагрузок.

Читать еще:  Ровное пиление материала электролобзиком

В
условиях пожара плиты подвергаются воздействию высокой температуры снизу,
уменьшение их несущей способности происходит в основном за счет снижения
прочности нагревающейся растянутой арматуры. Как правило, такие элементы
разрушаются в результате образования пластического шарнира в сечении с
максимальным изгибающим моментом за счет снижения предела прочности
нагревающейся растянутой арматуры до величины рабочих напряжений в ее сечении.

Обеспечение пожарной
безопасности здания требует усиления огнестойкости и огнесохранности
железобетонных конструкций. Для этого используются следующие технологии:

  • армирование плит производить
    только вязаными или сварными каркасами, а не отдельными стержнями россыпью;
  • во избежание выпучивания продольной арматуры при ее нагреве во
    время пожара необходимо предусмотреть конструктивное армирование хомутами или
    поперечными стержнями;
  • толщина нижнего защитного слоя бетона перекрытия должна быть
    достаточной для того, чтобы он прогревался не выше 500°С и после пожара не
    оказывал влияние на дальнейшую безопасную эксплуатацию конструкции.
    Исследованиями установлено, что при нормируемом пределе огнестойкости R=120, толщина
    защитного слоя бетона должна быть не менее 45 мм, при R=180 — не менее 55 мм,
    при R=240 — не менее 70 мм;
  • в защитном слое бетона на глубине 15–20 мм со стороны нижней
    поверхности перекрытия следует предусмотреть противооткольную арматурную сетку
    из проволоки диаметром 3 мм с размером ячейки 50–70 мм, снижающую интенсивность
    взрывообразного разрушения бетона;
  • усиление приопорных участков тонкостенных перекрытий поперечной
    арматурой, не предусмотренной обычным расчетом;
  • увеличение предела огнестойкости за счет расположения плит,
    опертых по контуру;
  • применение специальных штукатурок (с использованием асбеста и
    перлита, вермикулита). Даже при малых величинах таких штукатурок (1,5 — 2 см)
    огнестойкость железобетонных плит увеличивается в несколько раз (2 — 5);
  • увеличение предела огнестойкости за счет подвесного потолка;
  • защита узлов и сочленений конструкций слоем бетона с требуемым
    пределом огнестойкости.

Эти меры обеспечат должную противопожарную безопасность здания.
Железобетонная конструкция приобретет необходимую огнестойкость и
огнесохранность.

Используемая литература:
1.Здания и сооружения, и их устойчивость
при пожаре. Академия ГПС МЧС России, 2003
2. МДС 21-2.2000.
Методические рекомендации по расчету огнестойкости железобетонных конструкций.
— М. : ГУП «НИИЖБ», 2000. — 92 с.

Легкий бетон плотностью? = 1600 кг/м3 с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт., опирание плит — свободное, по двум сторонам.

1. Определим эффективную толщину многопустотной плиты tэф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия:

где — толщина плиты, мм;

  • — ширина плиты, мм;
  • — количество пустот, шт.;
  • — диаметр пустот, мм.
  • 2. Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из тяжелого бетона часть с эффективной толщиной 140 мм:

Предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности

3. Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:

где — толщина защитного слоя бетона, мм;

  • — диаметр рабочей арматуры, мм.
  • 4. По табл. 8 Пособия определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 24 мм, для тяжелого бетона и при опирании по двум сторонам.

Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1 ч и 1,5 ч, определяем его методом линейной интерполяции:

Предел огнестойкости плиты без учёта поправочных коэффициентов — 1,25 ч.

  • 5. Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:
  • 6. Определяем полную нагрузку на плиту, как сумму постоянной и временной нагрузок:
  • 7. Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:

8. Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:

  • 9. По п. 2.18 (ч. 1 а) Пособия принимаем коэффициент? для арматуры А-VI:
  • 10. Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:

Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет R 98.

За предел огнестойкости плиты принимаем меньшее из двух значений — по потере теплоизолирующей способности (180 мин) и по потере несущей способности (98мин).

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты составляет REI 98

Для решения статической части задачи форму поперечного сечения железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами (прил.2 рис. 6.) приводим к расчетной тавровой.

Определим изгибающий момент в середине пролета от действия нормативной нагрузки и собственного веса плиты:

где q / n – нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты, равная:

Расстояние от нижней (обогреваемой) поверхности панели до оси рабочей арматуры составит:

мм,

где d – диаметр арматурных стержней, мм.

Среднее расстояние составит:

мм,

где А – площадь поперечного сечения арматурного стержня (п. 3.1.1. ), мм 2 .

Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:

Высота: h f = 0,5 (h -П) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;

Расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня h o = h a = 220 – 21 = 199 мм.

Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:

Нормативное сопротивление по пределу прочности R bn = 18,5 МПа (табл. 12 или п. 3.2.1 для бетона класса В25);

Коэффициент надежности b = 0,83 ;

Расчетное сопротивление бетона по пределу прочности R bu = R bn / b = 18,5 / 0,83 = 22,29 МПа;

Коэффициент теплопроводности t = 1,3 – 0,00035Т ср = 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. ),

где Т ср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;

Удельная теплоемкость С t = 481 + 0,84Т ср = 481 + 0,84 · 723 = 1088,32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. );

Приведенный коэффициент температуропроводности:

Коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 иК 1 = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. ).

Определяем высоту сжатой зоны плиты:

Определяем напряжение в растянутой арматуре от внешней нагрузки в соответствии с прил. 4:

так как х t = 8,27 ммh f = 30,5 мм, то

где As – суммарная площадь поперечного сечения арматурных стержней в растянутой зоне поперечного сечения конструкции, равная для 5 стержней12 мм 563 мм 2 (п. 3.1.1. ).

Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:

,

где R su – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:

R su = R sn / s = 390 / 0,9 = 433,33 МПа (здесь s – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 );

R sn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 390 МПа (табл. 19 или п. 3.1.2 ).

Получили, что stcr 1. Значит, напряжения от внешней нагрузки в растянутой арматуре превышают нормативное сопротивление арматуры. Следовательно, необходимо снизить напряжение от внешней нагрузки в арматуре. Для этого увеличим число арматурных стержней панели12мм до 6.Тогда A s = 679 10 -6 (п. 3.1.1. ).

МПа,

.

Определим критическую температуру нагрева несущей арматуры в растянутой зоне.

По таблице п. 3.1.5. с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-III, марки стали 35 ГС и stcr = 0,93.

Время прогрева арматуры до критической температуры для плиты сплошного поперечного сечения будет являться фактическим пределом огнестойкости.

с = 0,96 ч,

где Х – аргумент функции ошибок Гаусса (Крампа), равный 0,64 (п.3.2.7. ) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:

(здесь t н – температура конструкции до пожара, принимаем равной 20С).

Фактический предел огнестойкости плиты перекрытия с круглыми пустотами составит:

где 0,9 – коэффициент, учитывающий наличие в плите пустот.

Так как бетон – негорючий материал, то, очевидно, фактический класс пожарной опасности конструкции К0.

Ооо архитектурная производственная компания. Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн Предел огнестойкости плит перекрытия

Определение пределов огнестойкости строительных конструкций

Определение предела огнестойкости железобетонных конструкций

Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.2.1.1

Читать еще:  Строительство гаража на две машины

Вид бетона — легкий бетон плотностью с = 1600 кг/м3 с крупным заполнителем из керамзита; плиты многопустотные, с круглыми пустотами, количество пустот — 6 шт, опирание плит — по двум сторонам.

1) Эффективная толщина многопустотной плиты tэф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия к СНиП II-2-80 (Огнестойкость):

2) Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из легкого бетона с эффективной толщиной 140 мм:

Предел огнестойкости плиты 180 мин.

3) Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:

4) По таблице 1.2.1.2 (табл. 8 Пособия) определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 40 мм, для легкого бетона при опирании по двум сторонам.

Пределы огнестойкости железобетонных плит

Искомый предел огнестойкости 2 ч или 120 мин.

5) Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:

6) Определяем полную нагрузку на плит, как сумма постоянной и временной нагрузок:

7) Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:

8) Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:

9) По п. 2.18 (ч. 1 б) Пособия принимаем коэффициент для арматуры

10) Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:

Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет

Исходя из результатов полученных в ходе расчетов мы получили, что предел огнестойкости железобетонной плиты по несущей способности 139 мин., а по теплоизолирующей способности 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 139.

Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн

Вид бетона — тяжелый бетон плотностью с = 2350 кг/м3 с крупным заполнителем из карбонатных пород (известняк);

В таблице 1.2.2.1 (табл. 2 Пособия) приведены значения фактических пределов огнестойкости (ПОф) железобетонных колонн с различными характеристиками. При этом ПОф определяется не по толщине защитного слоя бетона, а по расстоянию от поверхности конструкции до оси рабочего арматурного стержня (), которое включает помимо толщины защитного слоя еще и половину диаметра рабочего арматурного стержня.

1) Определяем расстояние от обогреваемой поверхности колонны до оси стержневой арматуры по формуле:

2) Согласно п. 2.15 Пособия для конструкций из бетона с карбонатным заполнителем размер поперечного сечения допускается уменьшать на 10 % при том же пределе огнестойкости. Тогда ширину колонны определим по формуле:

3) По таблице 1.2.2.2 (табл. 2 Пособия) определяем предел огнестойкости для колонны из легкого бетона с параметрами: b = 444 мм, а = 37 мм при обогреве колонны со всех сторон.

Пределы огнестойкости железобетонных колонн

Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1,5 ч и 3 ч. Для определения предела огнестойкости применяем метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.2.2.3

Самый распространенный материал в
строительстве — это железобетон. Он сочетает в себе бетон и стальную арматуру,
рационально уложенную в конструкции для восприятия растягивающих и сжимающих
усилий.

Бетон хорошо сопротивляется сжатию и
хуже – растяжению. Эта особенность бетона неблагоприятна для изгибаемых и
растянутых элементов. Наиболее распространенными изгибаемыми элементами здания
являются плиты и балки.

Для компенсации неблагоприятных
процессов бетона, конструкции принято армировать стальной арматурой. Армируют
плиты сварными сетками, состоящими из стержней, расположенных в двух взаимно
перпендикулярных направлениях. Сетки укладывают в плитах таким образом, что
стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали
растягивающие усилия, возникающие в конструкциях при изгибе под нагрузкой, в
соответствии с эпюрой изгибающих нагрузок.

В
условиях пожара плиты подвергаются воздействию высокой температуры снизу,
уменьшение их несущей способности происходит в основном за счет снижения
прочности нагревающейся растянутой арматуры. Как правило, такие элементы
разрушаются в результате образования пластического шарнира в сечении с
максимальным изгибающим моментом за счет снижения предела прочности
нагревающейся растянутой арматуры до величины рабочих напряжений в ее сечении.

Обеспечение пожарной
безопасности здания требует усиления огнестойкости и огнесохранности
железобетонных конструкций. Для этого используются следующие технологии:

  • армирование плит производить
    только вязаными или сварными каркасами, а не отдельными стержнями россыпью;
  • во избежание выпучивания продольной арматуры при ее нагреве во
    время пожара необходимо предусмотреть конструктивное армирование хомутами или
    поперечными стержнями;
  • толщина нижнего защитного слоя бетона перекрытия должна быть
    достаточной для того, чтобы он прогревался не выше 500°С и после пожара не
    оказывал влияние на дальнейшую безопасную эксплуатацию конструкции.
    Исследованиями установлено, что при нормируемом пределе огнестойкости R=120, толщина
    защитного слоя бетона должна быть не менее 45 мм, при R=180 — не менее 55 мм,
    при R=240 — не менее 70 мм;
  • в защитном слое бетона на глубине 15–20 мм со стороны нижней
    поверхности перекрытия следует предусмотреть противооткольную арматурную сетку
    из проволоки диаметром 3 мм с размером ячейки 50–70 мм, снижающую интенсивность
    взрывообразного разрушения бетона;
  • усиление приопорных участков тонкостенных перекрытий поперечной
    арматурой, не предусмотренной обычным расчетом;
  • увеличение предела огнестойкости за счет расположения плит,
    опертых по контуру;
  • применение специальных штукатурок (с использованием асбеста и
    перлита, вермикулита). Даже при малых величинах таких штукатурок (1,5 — 2 см)
    огнестойкость железобетонных плит увеличивается в несколько раз (2 — 5);
  • увеличение предела огнестойкости за счет подвесного потолка;
  • защита узлов и сочленений конструкций слоем бетона с требуемым
    пределом огнестойкости.

Эти меры обеспечат должную противопожарную безопасность здания.
Железобетонная конструкция приобретет необходимую огнестойкость и
огнесохранность.

Используемая литература:
1.Здания и сооружения, и их устойчивость
при пожаре. Академия ГПС МЧС России, 2003
2. МДС 21-2.2000.
Методические рекомендации по расчету огнестойкости железобетонных конструкций.
— М. : ГУП «НИИЖБ», 2000. — 92 с.

Легкий бетон плотностью? = 1600 кг/м3 с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт., опирание плит — свободное, по двум сторонам.

1. Определим эффективную толщину многопустотной плиты tэф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия:

где — толщина плиты, мм;

  • — ширина плиты, мм;
  • — количество пустот, шт.;
  • — диаметр пустот, мм.
  • 2. Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из тяжелого бетона часть с эффективной толщиной 140 мм:

Предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности

3. Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:

где — толщина защитного слоя бетона, мм;

  • — диаметр рабочей арматуры, мм.
  • 4. По табл. 8 Пособия определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 24 мм, для тяжелого бетона и при опирании по двум сторонам.

Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1 ч и 1,5 ч, определяем его методом линейной интерполяции:

Предел огнестойкости плиты без учёта поправочных коэффициентов — 1,25 ч.

  • 5. Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:
  • 6. Определяем полную нагрузку на плиту, как сумму постоянной и временной нагрузок:
  • 7. Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:

8. Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:

  • 9. По п. 2.18 (ч. 1 а) Пособия принимаем коэффициент? для арматуры А-VI:
  • 10. Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:
Читать еще:  Как правильно построить котельную отдельно от дома

Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет R 98.

За предел огнестойкости плиты принимаем меньшее из двух значений — по потере теплоизолирующей способности (180 мин) и по потере несущей способности (98мин).

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты составляет REI 98

Для решения статической части задачи форму поперечного сечения железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами (прил.2 рис. 6.) приводим к расчетной тавровой.

Определим изгибающий момент в середине пролета от действия нормативной нагрузки и собственного веса плиты:

где q / n – нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты, равная:

Расстояние от нижней (обогреваемой) поверхности панели до оси рабочей арматуры составит:

мм,

где d – диаметр арматурных стержней, мм.

Среднее расстояние составит:

мм,

где А – площадь поперечного сечения арматурного стержня (п. 3.1.1. ), мм 2 .

Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:

Высота: h f = 0,5 (h -П) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;

Расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня h o = h a = 220 – 21 = 199 мм.

Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:

Нормативное сопротивление по пределу прочности R bn = 18,5 МПа (табл. 12 или п. 3.2.1 для бетона класса В25);

Коэффициент надежности b = 0,83 ;

Расчетное сопротивление бетона по пределу прочности R bu = R bn / b = 18,5 / 0,83 = 22,29 МПа;

Коэффициент теплопроводности t = 1,3 – 0,00035Т ср = 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. ),

где Т ср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;

Удельная теплоемкость С t = 481 + 0,84Т ср = 481 + 0,84 · 723 = 1088,32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. );

Приведенный коэффициент температуропроводности:

Коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 иК 1 = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. ).

Определяем высоту сжатой зоны плиты:

Определяем напряжение в растянутой арматуре от внешней нагрузки в соответствии с прил. 4:

так как х t = 8,27 ммh f = 30,5 мм, то

где As – суммарная площадь поперечного сечения арматурных стержней в растянутой зоне поперечного сечения конструкции, равная для 5 стержней12 мм 563 мм 2 (п. 3.1.1. ).

Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:

,

где R su – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:

R su = R sn / s = 390 / 0,9 = 433,33 МПа (здесь s – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 );

R sn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 390 МПа (табл. 19 или п. 3.1.2 ).

Получили, что stcr 1. Значит, напряжения от внешней нагрузки в растянутой арматуре превышают нормативное сопротивление арматуры. Следовательно, необходимо снизить напряжение от внешней нагрузки в арматуре. Для этого увеличим число арматурных стержней панели12мм до 6.Тогда A s = 679 10 -6 (п. 3.1.1. ).

МПа,

.

Определим критическую температуру нагрева несущей арматуры в растянутой зоне.

По таблице п. 3.1.5. с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-III, марки стали 35 ГС и stcr = 0,93.

Время прогрева арматуры до критической температуры для плиты сплошного поперечного сечения будет являться фактическим пределом огнестойкости.

с = 0,96 ч,

где Х – аргумент функции ошибок Гаусса (Крампа), равный 0,64 (п.3.2.7. ) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:

(здесь t н – температура конструкции до пожара, принимаем равной 20С).

Фактический предел огнестойкости плиты перекрытия с круглыми пустотами составит:

где 0,9 – коэффициент, учитывающий наличие в плите пустот.

Так как бетон – негорючий материал, то, очевидно, фактический класс пожарной опасности конструкции К0.

Огнестойкость металла и железобетона

Для количественной оценки устойчивости эксплуатируемых зданий и сооружений к воздействию открытого огня вводится понятие предела их огнестойкости. Оно определяется как время, за которое строительная конструкция теряет свои несущие, теплоизолирующие и прочностные свойства.

Стальной прокат, из которого изготавливаются металлоконструкции, не относится к категории легко сгораемых материалов, но, тем не менее, при термическом нагреве он теряет свои свойства. Указанные изменения приводят к деформации элементов строений, а также к снижению прочностных показателей и разрушению металлического сооружения.

Критические для металла температуры

Под потерей огнестойкости понимается критическое состояние объекта, предшествующее его полному разрушению. По параметру возгораемости все входящие в состав строительных конструкций материалы условно делятся на несгораемые, трудносгораемые и легкосгораемые.

Отличительной особенностью металлоконструкций является быстрая потеря ими своих противопожарных свойств в условиях сильного разогрева, характерного для классической пожарной ситуации.

В связи с этим предел огнестойкости металлических конструкций редко превышает значение 10-20 минут, а конкретная его величина зависит от целого ряда факторов.

В первую очередь она определяется интенсивностью разогрева материала, из которого сделано сооружение. В случае разового или кратковременного воздействия открытого огня, сопровождающегося скачкообразным изменением температуры, металл нагревается не так быстро (в сравнении с окружающим пространством).

При постоянном и медленном нарастании энергии нагрева в очаге пожара металл сопротивляется ему только в течение короткого времени.

По истечении этого временного промежутка его температура выравнивается с окружением. Далее, на рассматриваемый показатель существенное влияние оказывают характеристические размеры отдельных элементов конструкций, а именно приведённая толщина металлов, предел огнестойкости которых подлежит оценке и размеры площади нагрева.

С увеличением характеристических размеров металлоконструкций и уменьшением площади их непосредственного контакта с огнём, скорость повышения температуры снижается.

Ещё одним фактором, определяющим поведение изготавливаемых из металла сооружений и позволяющим поднять порог их огнестойкости, является наличие специальных защитных средств.

Из сказанного следует, что температура нагрева металлических конструкций при пожаре может принимать произвольные значения. А для оценки состояния сооружения необходим какой-то фиксированный параметр, определяющий снижение прочностных свойств металла с его накаливанием.

Для этого и вводится специальный температурный показатель (коэффициент), по достижении которого граница прочности металла в нагретом состоянии уменьшается до предельно низкой величины. Приведшее же к этой ситуации значение температуры называется критическим.

Причины разрушения (снижения прочности)

Основная причина снижения прочности металлоконструкций при пожаре – длительное воздействие критических температур. В результате этого разрушаются нормальные связи между элементами всей конструкции с одновременным ослаблением межмолекулярных металлических связей (вследствие плавления).

Среди факторов, способствующих разрушению стальных конструкций, особо выделяются:

  • высокая теплопроводность, объясняемая образованием во время пожара так называемого «электронного газа»;
  • обезуглероживание поверхностного слоя металлических заготовок, способствующее возникновению в нём нагрузок растягивающего типа;
  • большой перепад температур по сечениям каркасных оснований и перекрытий из металла, приводящий к появлению критических напряжений.

При подготовке решений по защите конструкций от термических воздействий во время пожара все эти факторы должны учитываться в единой связке.

Нормативные требования

Степени и предельные значения показателей огнестойкости металлических сооружений регламентируются действующими нормативными актами (Федеральным законом, в частности).

На основании этого документа все известные виды металлоконструкций по предельным состояниям входящих в их состав элементов и способности противостоять распространению пожара классифицируются по следующим признакам:

  1. «R» – потеря балками, фермами, рамами или колоннами их начальной несущей способности.
  2. «E» – нарушение целостности металлической конструкций (чаще всего используется для оценки состояния наружных стен).
  3. «I» – снижение теплоизолирующих свойств до предельных значений.

Для ряда специфичных элементов вводятся смешанные признаки ухудшения состояния (REI120 или RE30, например). Добавим также, что все эти величины измеряются в часах или минутах.

Более подробно ознакомиться с величинами этих показателей для различных конструктивных элементов можно в таблицах.

Таблица 1. Степени огнестойкости зданий, строений и пожарных отсеков

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×