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

Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций

Расчет предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Исходные данные для расчета предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.1.1.1

Таблица 1.1.1.1 — Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия

Нормативные нагрузки на плиту

длина рабочего пролета l, м

класс по прочности

толщина защитного слоя бетона д, мм

количество стержней, шт., диаметр, мм

временные p, кН/м 2

Вид бетона — легкий бетон плотностью с = 1600 кг/м 3 с крупным заполнителем из керамзита; плиты многопустотные, с круглыми пустотами, количество пустот — 6 шт, опирание плит — по двум сторонам.

Рис. 1.1.1.1 — а) поперечное сечение плиты; б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

1) Определяем максимальный изгибающий момент M в плите:

— где — постоянные нагрузки на плиту, H/м 2 ;

— — временные нагрузки на плиту, H/м 2 ;

  • — — ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.
  • 2) Определяем рабочую высоту сечения плиты h:

— где — высота сечения плиты, м;

  • — — толщина защитного слоя бетона, м;
  • d — диаметр рабочей растянутой арматуры, м.
  • 3) Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры As определяется в зависимости от диаметра арматуры:

— где — порядковый номер арматурного стержня;

— — площадь поперечного сечения j-го арматурного стержня.

4) Согласно методическому указанию для курсовой работы расчетные сопротивления растяжению арматуры Rsu и сжатию бетона Rbu определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений Rsn (П 3.9 приложение 3) и Rbn (П 3.8 приложение 3) на коэффициенты надежности (для арматуры) и (для бетона). Для арматуры класса A-VI нормативное сопротивление составляет 980 МПа, для бетона, имеющего класс прочности B15, нормативное сопротивление составляет 11 МПа.

5) Определяем коэффициент условий работы при пожаре растянутой арматуры железобетонной плиты:

6) По таблице 1.1.1.2 (табл. П 3.3 приложение 3 МУ для КР) в зависимости от коэффициента работы при пожаре определяем критическую температуру прогрева, при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты.

Заданная арматура A-VI, но так как в таблице нет значений для этого класса, принимаем значения для арматуры класса Aт-VI.

Так как , то для определения критической температуры применяется метод линейной интерполяции:

7) Определяем средний диаметр растянутой арматуры ds:

где j — порядковый номер арматурного стержня, м;

Таблица 1.1.1.2 — Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м 2 j-го арматурного стержня.

8) Решаем теплотехническую задачу для определения предела огнестойкости сплошной железобетонной плиты:

где — приведенный коэффициент температуропроводности бетона, м 2 , определяется по табл. П 3.4 приложения 3 МУ для КР в зависимости от плотности бетона и вида заполнителя:

; огнестойкость пожарная опасность здание

и — поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. П 3.5 приложения 3 МУ для КР.

Для бетона плотностью 1600 кг/м 3 :

— средняя толщина защитного слоя бетона:

9) Определяем предел огнестойкости по признаку «R» (потеря несущей способности) многопустотных плит путем умножения предела огнестойкости сплошных плит на понижающий коэффициент 0,9:

Предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты по потере несущей способности составляет R 240.

10) Определим предел огнестойкости по признаку «I» (потеря теплоизолирующей способности) через приведенную толщину многопустотной плиты.

Приведенная толщина плиты определяется по формуле:

где — площадь сечения плиты, м 2 ;

— площадь пустот в плите, м 2 , определяется по формуле:

где — диаметр пустот, м;

По таблице 1.1.1.3 (табл. П 3.6 приложения 3 МУ для КР определяется предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности при условии отсутствия теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты.

Таблица 1.1.1.3 — Толщины сплошного бетонного сечения, необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности «I»

Приведенная толщина м, плотность бетона 1600 кг/м 3, следовательно предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности составляет I 180.

Предел огнестойкости по потере несущей способности 240 мин, а по теплоизолирующей 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 180.

Расчет предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Расчет предела огнестойкости выполняется для железобетонной многопустотной плиты перекрытия, свободно опирающейся по двум сторонам. При расчетах принимается одностороннее воздействие «стандартного» пожара на нижнюю поверхность плиты при условии отсутствия теплообмена с необогреваемой стороны.

Расчёт выполняется по признакам потери несущей способности «R» и теплоизолирующей способности «I», исходные данные указаны в таблице 2.1.2.1

Данные для расчета пределов огнестойкости железобетонных конструкций

Вид бетона: легкий, плотностью ρ = 1600 кг/ с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт.

1) Приводится расчетная схема определения предела огнестойкости, где обозначается схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции и кривая изменения температуры в толще плиты.

Рис. 2.1. Схема к расчету предела огнестойкости железобетонной, многопустотной плиты перекрытия:

А) поперечное сечение плиты

Б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

2) Определяем максимальный изгибающий момент в плите , по формуле:

где p – временные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

q – постоянные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

b и l – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.

Подставляя исходные данные получим:

М = Н м.

3) Определяем рабочую высоту сечения плиты на сжатие по формуле:

где h – высота сечения плиты, м;

δ – толщина защитного слоя бетона, м;

d – диаметр рабочей растянутой арматуры, м.

h = = 0,196 м.

4) Определяется площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры по формуле:

где – порядковый номер арматурного стержня;

– площадь поперечного сечения j-гo арматурного стержня.

АS = .

5) Определяем расчетные сопротивления растяжению (Rsu) и сжатию (Rbu) бетона делением соответствующих нормативных сопротивлений (таблицы 2.1.2.2; 2.1.2.3) на соответствующие коэффициенты надежности:

— для арматуры γs = 0,9:

— для бетона γb = 0,83.

Нормативные сопротивления на растяжение Rsu для основных видов стержневой арматуры

Нормативные сопротивления бетона Rbu на осевое сжатие

в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие

Rsu= ;

Rbu = ;

6) Определяем коэффициент условий работы при пожаре γst растянутой арматуры по формуле:

где М – максимальный изгибающий момент в плите, Н·м;

h – рабочая высота сечения плиты, м;

Аs – площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры, м 2 ;

и – расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, Па;

b – ширина сечения плиты, м.

γst =

7) Определяем критическую температура прогрева , при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого используем справочные данные, приведённые в табл. 2.1.1.4 Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции.

Значения коэффициента условий работы при пожаре γst стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонных конструкций

Как правило, предел огнестойкости железобетонной конструкции достигается в результате потери ею несущей способности (обрушения) за счет снижения прочности (температурной ползучести) арматурной стали и бетона при нагревании — достижения первого предельного состояния по огнестойкости [9], либо вследствие потери (утраты) теплоизолирующей способности (прогрева конструкции выше допустимой температуры) — второе предельное состояние конструкции; по огнестойкости, а также в результате потери (утраты) сплошности (целостности, плотности [9]) ограждающей конструкции — третье предельное состояние конструкции по огнестойкости.

Читать еще:  Крышные бесканальные кондиционеры Orion Top

Для самонесущих и несущих железобетонных конструкций (конструкций наружных стен, плит покрытия, балок, ферм, колонн) пределы огнестойкости определяют по потере несущей способности.

При определений пределов огнестойкости строительных конструкций в общем случае необходимо решить две части задачи: теплотехническую и статическую. Теплотехническая часть имеет целью определить температуры по сечению конструкции во время воздействия на нее стандартного температурного режима.

В статической части вычисляют изменение несущей способности (прочности) нагретой конструкции с учетом изменения свойств бетона и арматуры при высоких температурах — общая расчетная схема. Затем строят график изменения несущей способности конструкции во времени. Время нагрева конструкции, по истечение которого несущая способность снизится до величины нормативной (рабочей) нагрузки, является пределом ее огнестойкости.

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:

Нм,

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

Н/м.

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. [5]), мм 2 .

Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:

— высота : hf = 0,5 (h — ÆП) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;

— расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня ho = h – a = 220 – 15 = 205 мм.

Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:

— нормативное сопротивление по пределу прочности Rbn = 11.0 МПа (табл. 12 [10] или п. 3.2.1 [5] для бетона класса В15);

— коэффициент надежности gb = 0,83 [11];

— расчетное сопротивление бетона по пределу прочности Rbu = Rbn /gb = 11.0 / 0,83 = 13.3 МПа;

— коэффициент теплопроводности lt = 1,2 – 0,00035 Тср = 1,2 – 0,00035 723 = 0.95 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. [5]),

где Тср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;

— удельная теплоемкость Сt = 710 + 0,84 Тср = 710 + 0,84 · 723 = 1317.32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. [5]);

— приведенный коэффициент температуропроводности:

м 2 с -1 ;

— коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 и К1 = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. [5]).

Определяем высоту сжатой зоны плиты:

мм.

Определяем напряжение в растянутой арматуре от внешней нагрузки:

так как хt = 1 мм 2 (п. 3.1.1. [5]).

Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:

,

где Rsu – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:

Rsu = Rsn / gs = 590 / 0,9 = 665.56 МПа (здесь gs – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 [11]);

Rsn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 590 МПа (табл. 19 [10] или п. 3.1.2 [5]).

По таблице п. 3.1.5. [5] с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-IV, марки стали 14 Г2 и gstcr = 0,65

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

с = 0,78 ч,

где Х – аргумент функции ошибок Гаусса (Крампа), равный 0,64 (п.3.2.7. [5]) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:

(здесь tн – температура конструкции до пожара, принимаем равной 20°С).

Фактический предел огнестойкости плиты перекрытия с круглыми пустотами составит:

Пф = t × 0,9 = 0,78 × 0,9 = 0,702 ч,

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

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

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

Статья опубликована в издании «Бетон и железобетон – пути развития. Научные труды 2-ой Всероссийской (Международной) крнференции по бетону и железобетону. 5-9 сентября 2005 г. Москва; В 5 томах. НИИЖБ 2005, Том 2. Секционные доклады. Секция «Железобетонные конструкции зданий и сооружений»., 2005.»

Рассмотрим расчет предела огнестойкости безбалочного перекрытия на примере, который достаточно часто встречается в практике строительства. Безбалочное железобетонное перекрытие имеет толщину 200 мм из бетона класса при сжатии В25, армированного сеткой с ячейками 200х200 мм из арматуры класса А400 диаметром 16 мм с защитным слоем 33 мм (до центра тяжести арматуры) у нижней поверхности перекрытия и А400 диаметром 12 мм с защитным слоем 28 мм (до ц. т.) у верхней поверхности. Расстояние между колоннами 7м. В рассматриваемом здании перекрытие является противопожарной преградой первого типа по [6] и должно иметь предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности (I), целостности (Е) и несущей способности (R) REI 150. Оценку предела огнестойкости перекрытия по существующим документам можно определить расчетным путем только по толщине защитного слоя (R) для статически определимой конструкции, по толщине перекрытия (I) и по возможности хрупкого разрушения при пожаре (Е). При этом достаточно правильную оценку дают расчеты I и Е, а несущую способность перекрытия при пожаре как статически неопределимой конструкции можно определить только расчетом термонапряженного состояния, используя теорию упруго-пластичности железобетона при нагреве или теорию метода предельного равновесия конструкции при действии статической и тепловой нагрузки при пожаре. Последняя теория является наиболее простой, так как она не требует определения напряжений от статической нагрузки и температуры, а только усилий (моментов) от действия статической нагрузки с учетом изменения свойств бетона и арматуры при нагреве до появления в статически неопределимой конструкции пластических шарниров при превращении ее в механизм. В связи с этим оценка несущей способности безбалочного перекрытия при пожаре сделана по методу предельного равновесия, причем в относительных единицах к несущей способности перекрытия в обычных условиях эксплуатации. Были рассмотрены и проанализированы рабочие чертежи здания, выполнены расчеты пределов огнестойкости железобетонного безбалочного перекрытия по наступлению нормируемых для данных конструкций признаков предельных состояний [6]. Расчет пределов огнестойкости по несущей способности выполнен с учетом изменения температуры бетона и арматуры за 2,5 часа стандартных испытаний. Все термодинамические и физико-механические характеристики материалов конструкции, приведенные в настоящем докладе приняты на основании данных ВНИИПО, НИИЖБ, ЦНИИСК [1, 3-5].

ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ПОТЕРЕ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ (I)

ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙ ПО ПОТЕРЕ ЦЕЛОСТНОСТИ (E)

ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ПОТЕРЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ (R)

ВЫВОДЫ

  1. Для оценки предела огнестойкости безбалочного железобетонного перекрытия должны быть выполнены расчеты его предела огнестойкости по трем признакам предельных состояний: потери несущей способности R; потери целостности E; потери теплоизолирующей способности I. При этом можно использовать следующие методы: предельного равновесия, прогрева и механики трещин.
  2. Расчеты показали, что для рассматриваемого объекта по всем трем предельным состояниям предел огнестойкости перекрытия толщиной 200 мм из бетона класса по прочности при сжатии В25, армированного арматурной сеткой с ячейками 200х200 мм сталью А400 с толщиной защитного слоя арматуры диаметром 16 мм у нижней поверхности 33 мм и верхней диаметром 12 мм — 28 мм составляет не менее REI 150.
  3. Данное безбалочное железобетонное перекрытие может выполнять роль противопожарной преграды, первого типа по [6].
  4. Оценку минимального предела огнестойкости безбалочного железобетонного перекрытия можно выполнять по методу предельного равновесия при условиях достаточной заделки растянутой арматуры в местах образования пластических шарниров.

Литература

  1. Инструкция по расчету фактических пределов огнестойкости железобетонного строительных конструкций на основе применения ЭВМ. – М.: ВНИИПО, 1975.
  2. ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. М., 1994. – 10 с.
  3. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. –54 с.
  4. СНиП-2.03.04-84. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях действия повышенных и высоких температур. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.
  5. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1979. – 38 с.
  6. СНиП-21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений. ГУП ЦПП, 1997. – 14 с.
  7. Рекомендаций по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре. – М.: Стройиздат, 1979. – 21 с.
  8. Рекомендации по проектированию многопустотных плит перекрытий с требуемой огнестойкостью. – М.: НИИЖБ, 1987. – 28 с.
  9. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1975. С.98-121.
  10. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций (МДС 21-2.000). – М.: НИИЖБ, 2000. – 92 с.
  11. Гвоздев А.А.. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. Гос.издательство строительной литературы. – М., 1949.

Мой секрет

Огнестойкость железобетонных конструкций. Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия Огнестойкость 90 минут жб плит перекрытия

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.

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

Как было сказано выше, предел огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций может наступить из-за прогрева до критической температуры рабочей арматуры находящейся в растянутой зоне.

В связи с этим, расчет огнестойкости многопустотной плиты перекрытия будем определять по времени прогрева до критической температуры растянутой рабочей арматуры.

Сечение плиты представлено на рис.3.8.

Рис.3.8. Расчетное сечение многопустотной плиты перекрытия

Для расчета плиты ее сечение приводится к тавровому (рис.3.9).

x tem ≤h´ f

Рис.3.9. Тавровое сечение многопустотной плиты для расчета ее на огнестойкость

расчета предела огнестойкости плоских изгибаемых многопустотных железобетонных элементов

3. Если, то  s , tem определяется по формуле

Где вместо b используется ;

Если
, то ее необходимо пересчитать по формуле:

По 3.1.5 определяется t s , cr (критическая температура).

Вычисляется функция ошибок Гаусса по формуле:

По 3.2.7 находится аргумент функции Гаусса.

Вычисляется предел огнестойкости П ф по формуле:

Дано. Многопустотная плита перекрытия, свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: b =1200 мм, длина рабочего пролета l = 6 м, высота сечения h = 220 мм, толщина защитного слоя а l = 20 мм, растянутая арматура класса А-III, 4 стержня Ø14 мм; тяжелый бетон класса В20 на известняковом щебне, весовая влажность бетона w = 2%, средняя плотность бетона в сухом состоянии ρ = 2300 кг/м 3 , диаметр пустот d n = 5,5 кН/м.

Определить фактический предел огнестойкости плиты.

Для бетона класса В20 R bn = 15 МПа (п. 3.2.1.)

R bu = R bn /0,83 = 15/0,83 = 18,07МПа

Для класса арматуры А-III R sn = 390 МПа (п. 3.1.2.)

R su = R sn /0,9 = 390/0,9 = 433,3 МПа

A s = 615 мм 2 = 61510 -6 м 2


Теплофизические характеристики бетона:

λ tem = 1.14 – 0,00055450 = 0,89 Вт/(м·˚С)

с tem = 710 + 0,84450 = 1090 Дж/(кг·˚С)

Определяется фактический предел огнестойкости:

С учетом пустотности плиты ее фактический предел огнестойкости необходимо умножить на коэффициент 0,9 (п.2.27. ).

Литература

Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». Учебное пособие по изучению дисциплины.– Иркутск.: ВСИ МВД России, 2002. – 191 с.

Шелегов В.Г., Кузнецов Н.А. Строительные конструкции. Справочное пособие по дисциплине «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2001. – 73 с.

Мосалков И.Л. и др. Огнестойкость строительных конструкций: М.: ЗАО «Спецтехника», 2001. — 496 с., илл

Яковлев А.И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. – М.: Стройиздат, 1988.- 143с., ил.

Шелегов В.Г., Чернов Ю.Л. «Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре». Пособие по выполнению курсового проекта. – Иркутск.: ВСИ МВД России, 2002. – 36 с.

Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80), ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1985. – 56 с.

ГОСТ 27772-88: Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия/ Госстрой СССР. – М., 1989

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. – 36 с.

ГОСТ 30247.0 – 94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования.

СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Минстрой России. – М.: ГП ЦПП, 1995. – 80 с.

1ЭЛЛИНГ – сооружение на берегу со специально устроенным наклонным фундаментом (стапелем ), где закладывается и строится корпус судна.

2 ПУТЕПРОВОД – мост через сухопутные пути (или над сухопутным путём) на месте их пересечения. Обеспечивается движение по ним в разных уровнях.

3ЭСТАКАДА – сооружение в виде моста для проведения одного пути над другим в месте их пересечения, для причала судов, а также вообще для создания дороги на некоторой высоте.

4 РЕЗЕРВУАР – вместилище для жидкостей и газов.

5 ГАЗГОЛЬДЕР – сооружение для приемки, хранения и отпуска газа в газопроводную сеть.

6доменная печь — шахтная печь для выплавки чугуна из железной руды.

7Критическая температура – температура, при которой нормативное сопротивление металлаR un уменьшается до величины нормативного напряжения n от внешней нагрузки на конструкцию, т.е. при которой наступает потеря несущей способности.

8Нагель -деревянный или металлический стержень, применяемый для скрепления частей деревянных конструкций.

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

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:

Нм,

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

Н/м.

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. [5]), мм 2 .

Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:

— высота : hf = 0,5 (h — ÆП) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;

— расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня ho = h – a = 220 – 21 = 199 мм.

Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:

— нормативное сопротивление по пределу прочности Rbn = 18,5 МПа (табл. 12 [10] или п. 3.2.1 [5] для бетона класса В25);

— коэффициент надежности gb = 0,83 [11];

— расчетное сопротивление бетона по пределу прочности Rbu = Rbn /gb = 18,5 / 0,83 = 22,29 МПа;

— коэффициент теплопроводности lt = 1,3 – 0,00035 Тср = 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. [5]),

где Тср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;

— удельная теплоемкость Сt = 481 + 0,84 Тср = 481 + 0,84 · 723 = 1088,32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. [5]);

— приведенный коэффициент температуропроводности:

м 2 с -1 ;

— коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 и К1 = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. [5]).

Определяем высоту сжатой зоны плиты:

м= =8,27мм.

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

так как хt = 8,27 мм 2 (п. 3.1.1. [5]).

Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:

,

где Rsu – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:

Rsu = Rsn / gs = 390 / 0,9 = 433,33 МПа (здесь gs – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 [11]);

Rsn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 390 МПа (табл. 19 [10] или п. 3.1.2 [5]).

Получили, что gstcr > 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 Æ12мм до 6. Тогда As = 679 × 10 -6 (п. 3.1.1. [5]).

МПа,

.

Определим критическую температуру нагрева несущей арматуры в растянутой зоне.

По таблице п. 3.1.5. [5] с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-III, марки стали 35 ГС и gstcr = 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. [5]) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:

(здесь tн – 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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector