3.5. Расчет пределов огнестойкости строительных конструкций
Расчетным методом определяются пределы огнестойкости следующих конструкций:
железобетонная многопустотная плита перекрытия;
железобетонная колонна.
Определение пределов огнестойкости конструкций производится решением следующих задач [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]:
теплотехнической – заключается в расчете температур прогрева сечений строительных конструкций при воздействии «стандартного» пожара;
прочностной (статической) – заключается в расчете несущей способности строительных конструкций при воздействии «стандартного» пожара.
Расчет пределов огнестойкости железобетонных 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 следует выполнять по признакам потери несущей способности «R» и теплоизолирующей способности «I».
Исходные данные для расчета принимаются по табл. 3.9 в зависимости от варианта курсового проекта:
геометрические характеристики плиты (ширина, толщина, длина рабочего пролета, диаметр пустот);
характеристики бетона (вид, класс по прочности, значение величины защитного слоя бетона);
характеристики рабочей арматуры (класс, диаметр, схема армирования);
нормативные нагрузки на плиту (постоянные нагрузки
и временные нагрузки
).
Таблица 3.9
Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия
№ варианта |
Геометрические характеристики |
Характеристики бетона |
Характеристики рабочей арматуры |
Нормативные нагрузки на плиту |
|||||||
ширина b, м |
толщина h, м |
Длина рабочего пролета l, м |
Диаметр пустот d, м |
Класс по прочности |
Толщина защитного слоя бетона δ, мм |
Класс арматуры |
Количество стержней шт. Диаметр, мм |
Постоянные
q,
кН/ |
Временные p, кН/ |
||
1 |
0,99 |
0,22 |
5,78 |
0,159 |
В 15 |
15 |
А-IV |
2Ø12;4Ø14 |
6,7 |
3,0 |
|
2 |
1,19 |
0,3 |
6,28 |
0,203 |
В 20 |
20 |
А-V |
2Ø12;4Ø16 |
4,8 |
2,1 |
|
3 |
1,49 |
0,22 |
5,38 |
0,159 |
В 12,5 |
25 |
А-VI |
2Ø16;4Ø18 |
10,1 |
4,3 |
|
4 |
1,49 |
0,3 |
4,78 |
0,203 |
В 30 |
30 |
Ат-VII |
2Ø12;4Ø14 |
5,7 |
3,3 |
|
5 |
0,99 |
0,22 |
7,18 |
0,159 |
В 15 |
15 |
А-IIIв |
2Ø18;4Ø20 |
6,5 |
2,8 |
|
6 |
1,19 |
0,3 |
7,18 |
0,203 |
В 20 |
25 |
А-IV |
2Ø20;4Ø22 |
5,5 |
3,2 |
|
7 |
1,49 |
0,22 |
5,38 |
0,159 |
В 10 |
30 |
А-IV |
2Ø14;4Ø16 |
10,8 |
2,9 |
|
8 |
0,99 |
0,3 |
5,78 |
0,203 |
В 30 |
20 |
А-V |
2Ø12;4Ø14 |
6,7 |
3,0 |
|
9 |
0,99 |
0,22 |
7,18 |
0,159 |
В 15 |
25 |
А-VI |
2Ø20;4Ø22 |
4,5 |
3,0 |
|
10 |
1,49 |
0,3 |
5,98 |
0,203 |
В 20 |
15 |
Ат-VII |
2Ø12;4Ø14 |
7,2 |
3,15 |
|
11 |
1,19 |
0,22 |
6,28 |
0,159 |
В 10 |
15 |
А-IV |
2Ø20;4Ø22 |
7,1 |
2,8 |
|
12 |
1,19 |
0,3 |
5,98 |
0,203 |
В 30 |
20 |
Ат-V |
2Ø16;4Ø18 |
5,6 |
3,1 |
|
13 |
0,99 |
0,22 |
5,78 |
0,159 |
В 15 |
15 |
А-VI |
2Ø12;4Ø14 |
10,3 |
4,4 |
|
14 |
1,49 |
0,3 |
7,18 |
0,203 |
В 20 |
20 |
Ат-VII |
2Ø12;4Ø14 |
8,2 |
4,1 |
|
15 |
1,19 |
0,22 |
5,98 |
0,159 |
В12,5 |
25 |
А-III |
2Ø20;4Ø22 |
6,3 |
2,7 |
|
16 |
0,99 |
0,3 |
6,28 |
0,203 |
В 30 |
30 |
А-V |
2Ø14;4Ø16 |
10,5 |
3,5 |
|
17 |
1,49 |
0,22 |
6,28 |
0,159 |
В 15 |
15 |
А-VI |
2Ø18;4Ø20 |
4,7 |
3,5 |
|
18 |
1,19 |
0,3 |
7,18 |
0,203 |
В 20 |
20 |
Ат-VII |
2Ø14;4Ø16 |
7,8 |
4,3 |
|
19 |
1,49 |
0,22 |
3,58 |
0,159 |
В 10 |
15 |
А-IV |
2Ø18;4Ø20 |
5,5 |
3,9 |
|
Окончание табл. 3.9
№ варианта |
Геометрические характеристики |
Характеристики бетона |
Характеристики рабочей арматуры |
Нормативные нагрузки на плиту |
|||||||
ширина b, м |
толщина h, м |
Длина рабочего пролета l, м |
Диаметр пустот d, м |
Класс по прочности |
Толщина защитного слоя бетона δ, мм |
Класс арматуры |
Количество стержней шт. Диаметр, мм |
Постоянные q, кН/ |
Временные p, кН/ |
||
20 |
1,19 |
0,3 |
4,78 |
0,203 |
В 30 |
25 |
А-V |
2Ø12;4Ø14 |
10,6 |
2,8 |
|
21 |
1,49 |
0,22 |
5,38 |
0,159 |
В 15 |
30 |
А-VI |
2Ø18;4Ø20 |
6,9 |
3,0 |
|
22 |
1,19 |
0,3 |
5,98 |
0,203 |
В 20 |
25 |
Ат-VII |
2Ø20;4Ø22 |
5,7 |
3,8 |
|
23 |
0,99 |
0,22 |
4,78 |
0,159 |
В12,5 |
15 |
А-IV |
2Ø18;4Ø20 |
6,5 |
2,7 |
|
24 |
1,49 |
0,3 |
4,78 |
0,203 |
В 30 |
30 |
А-V |
2Ø18;4Ø20 |
5,5 |
3,8 |
|
25 |
1,19 |
0,22 |
3,58 |
0,159 |
В 15 |
25 |
А-VI |
2Ø12;4Ø14 |
10,8 |
2,9 |
|
26 |
0,99 |
0,3 |
5,98 |
0,203 |
В 20 |
15 |
Ат-VII |
2Ø14;4Ø16 |
4,5 |
3,0 |
|
27 |
1,19 |
0,22 |
5,78 |
0,159 |
В 10 |
20 |
А-IV |
2Ø12;4Ø14 |
7,2 |
3,15 |
|
28 |
0,99 |
0,3 |
7,18 |
0,203 |
В 30 |
20 |
А-V |
2Ø16;4Ø18 |
7,1 |
2,8 |
|
29 |
1,19 |
0,22 |
7,18 |
0,159 |
В 15 |
15 |
А-VI |
2Ø20;4Ø22 |
5,6 |
3,1 |
|
30 |
1,49 |
0,3 |
6,28 |
0,203 |
В 20 |
25 |
Ат-VII |
2Ø14;4Ø16 |
10,3 |
4,4 |
|
Примечания: 1.Вид бетона:
2. Все плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт. 3. Опирание плит- свободное, по двум сторонам. 4. При определении фактического предела огнестойкости железобетонных конструкций по справочным данным (по пособию [3] учитывают не толщину защитного слоя бетона, а расстояние от поверхности конструкции до оси рабочего арматурного стрежня, которая включат помимо толщины защитного слоя еще и половину диаметра рабочего арматурного стрежня. |
|||||||||||
с крупным заполнителем из силикатных
пород;
Прочностные
характеристики материалов, применяемых
для изготовления железобетонной плиты
перекрытия: нормативное сопротивление
бетона осевому сжатию (
)
и нормативное сопротивление арматуры
растяжению (
)
принимаются в зависимости от класса
бетона и арматуры по табл. 3.10, 3.11.
Таблица 3.10
Нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Вид бетона |
Нормативные
сопротивления бетона на осевое сжатие
|
|||||||||||
В 10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В 25 |
В30 |
В 35 |
В 40 |
В 45 |
В 50 |
В 55 |
В 60 |
|
Тяжелый и мелкозернистый |
7,5 |
9,5 |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
25,5 |
29,0 |
32,0 |
36,0 |
39,5 |
43,0 |
Легкий |
7,5 |
9,5 |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
25,5 |
29,0 |
- |
- |
- |
- |
Ячеистый |
9,0 |
10,5 |
11,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
МПа,
при классе бетона по прочности на
сжатие
Таблица 3.11
Нормативное сопротивление на растяжение для основных видов стержневой арматуры [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Класс арматуры |
Нормативное
сопротивления растяжению
|
А-I |
235 |
A-II |
295 |
A-III |
390 |
A-IV |
590 |
A-V |
788 |
A-VI |
980 |
A-VII |
1175 |
A-IIIв |
540 |
,
МПа
Сперва приводится расчетная схема определения предела огнестойкости (пример представлен на рис. 3.2), где обозначаются схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции и кривая изменения температуры в толще плиты.
Рис. 3.2. Расчетная схема определения предела огнестойкости
многопустотной плиты перекрытия:
а) поперечное сечение плиты;
б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Далее
определяется коэффициент условий работы
при пожаре
растянутой арматуры железобетонной
плиты. Ввиду отсутствия сжатой арматуры
в плите коэффициент
определяется по формуле:
, (3.1)
где
– максимальный изгибающий момент в
плите, Н·м;
– рабочая высота сечения плиты, м;
– площадь поперечного сечения всей
растянутой арматуры, м2;
и
– расчетные сопротивления растяжению
арматуры и сжатию бетона, Па;
– ширина сечения плиты, м.
Максимальный изгибающий момент в плите определяется по формуле:
, (3.2)
где
– временные нагрузки на плиту, Н/м2;
– постоянные нагрузки на плиту, Н/м2;
и
– ширина сечения и длина рабочего
пролета плиты, м.
Рабочая высота сечения плиты определяется по формуле:
, (3.3)
где
– высота сечения плиты, м;
– толщина защитного слоя бетона, м;
– диаметр рабочей растянутой арматуры, м.
Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры определяется в зависимости от диаметра арматуры по формуле:
, (3.4)
где
– порядковый номер арматурного стержня;
– площадь поперечного сечения j-гo арматурного
стержня.
Расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений , представленные в табл. 3.10, 3.11 на соответствующие коэффициенты надежности:
для арматуры
;для бетона
.
В
зависимости от коэффициента условий
работы при пожаре растянутой
арматуры определяется критическая
температура прогрева
,
при которой теряется прочность растянутой
арматуры плиты. Для этого используются
справочные данные, приведённые в табл.
3.12.
Таблица 3.12
Значения
коэффициента условий работы при пожаре
стержневой арматуры различных классов
в зависимости от температуры арматуры
[ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Класс арматуры |
Коэффициент условий работы стержневой арматуры, при температуре арматуры, °С |
|||||||||
≤ 350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
|
A-I(A240) |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,50 |
0,50 |
0,35 |
0,23 |
0,15 |
0,05 |
0 |
A-II(A300) |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,50 |
0,50 |
0,35 |
0,23 |
0,15 |
0,05 |
0 |
A-IIв |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
A-III(A400) |
1,0 |
1,0 |
0,95 |
0,75 |
0,60 |
0,45 |
0,30 |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
A-IIIв |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,65 |
0,45 |
0,35 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0 |
A-IV(A600) |
1,0 |
0,95 |
0,8 |
0,65 |
0,50 |
0,35 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0 |
A-V(A800) |
1,0 |
0,95 |
0,8 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
Aт-IV, Aт-V |
1,0 |
0,9 |
0,70 |
0,50 |
0,30 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
Aт-VI, Aт-VII |
1,0 |
0,8 |
0,55 |
0,40 |
0,30 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции. Сущность данного метода заключается в нахождении промежуточного значения величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. Так, если значению а1 соответствует значение b1, а значению а2 соответствует значение b2, то для известного значения ах, лежащего в интервале между а1 и а2, значение bх можно определить по формуле:
. (3.5)
Решается теплотехническая задача определения предела огнестойкости железобетонной плиты – проводится расчет времени достижения критической температуры в растянутой арматуре. При этом предел огнестойкости сплошной железобетонной плиты по признаку «R» будет равен времени (в часах) достижения в растянутой арматуре, которое определяется по формуле:
, (3.6)
где
– приведенный коэффициент
температуропроводности прогреваемого
бетона плиты, м2/ч, определяемый
в зависимости от вида бетона и вида
крупного заполнителя по справочным
данным, приведённым в табл. 3.13;
и
– поправочные коэффициенты, определяемые
в зависимости от плотности бетона по
справочным данным, приведённым в табл.
3.14.
Таблица 3.13
Теплотехнические характеристики бетона и арматуры [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Вид бетона (арматуры) |
Средняя плотность, кг/м3 |
Эксплуатационная массовая влажность, w, % |
Приведённый коэффициент температуропроводности, αred, м2/ч |
Тяжёлый бетон с крупным заполнителем из силикатных пород |
2350 |
2,5 |
0,00133 |
Тяжёлый бетон с заполнителем из карбонатных пород |
2350 |
3,0 |
0,00116 |
Лёгкий бетон с крупным заполнителем из керамзита |
1600 |
5,0 |
0,000734 |
Керамзитоперлитобетон |
1200 |
6,0 |
0,000722 |
Легкий бетон с крупным и мелким заполнителем из керамзита |
|||
750 |
Для
промежуточных значений плотности бетона
значения коэффициентов
и
определяются методом линейной
интерполяции;
– средняя толщина защитного слоя бетона,
м;
– средний диаметр растянутой арматуры,
м.
Таблица 3.14
Значения коэффициентов и в зависимости от плотности бетона [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Плотность бетона, ρ кг/м3 |
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2350 |
2450 |
φ1, ч1/2 |
0,46 |
0,55 |
0,58 |
0,60 |
0,62 |
0,65 |
φ2 |
1,0 |
0,85 |
0,65 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
Средняя
толщина защитного слоя бетона
и средний диаметр растянутой арматуры
определяются по формулам:
; (3.7)
, (3.8)
где
– порядковый номер арматурного
стержня;
– толщина защитного слоя
бетона до
-гo
арматурного стержня, м;
и
– соответственно диаметр,
м и
площадь поперечного сечения, м2
-гo
арматурного стержня.
Далее определяется предел огнестойкости по признаку «R» для пустотных плит, как для сплошных плит с понижающим коэффициентом 0,9 по формуле:
. (3.9)
Определяется предел огнестойкости по признаку «I» через приведенную толщину. Приведенная толщина плиты определяется по формуле:
, (3.10)
где
– площадь сечения плиты, м2;
– площадь пустот в плите, м2,
определяется по формуле:
, (3.11)
где
– диаметр пустот, м;
– количество пустот.
В
зависимости от приведенной толщины
по табл. 3.15 определяется предел
огнестойкости по признаку «I»
при условии отсутствия теплоотвода с
необогреваемой поверхности плиты. Для
промежуточных значений
применяется метод линейной интерполяции.
Таблица 3.15
Толщина сплошного бетонного сечения, необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности «I» при одностороннем нагреве и отсутствии теплоотвода с необогреваемой поверхности [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Вид бетона |
Средняя плотность бетона, кг/м3 |
Приведённая толщина плиты hred мм, обеспечивающая по теплоизолирующей способности предел огнестойкости, мин: |
|||||||
15 |
30 |
45 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
||
Тяжёлый бетон с крупным заполнителем из силикатных пород |
2350 |
30 |
50 |
65 |
80 |
100 |
120 |
140 |
155 |
Мелкозернистый песчаный бетон |
1900 |
||||||||
Тяжёлый бетон с заполнителем из карбонатных пород |
2350 |
30 |
50 |
65 |
80 |
100 |
120 |
135 |
150 |
Лёгкий бетон с крупным заполнителем из керамзита |
1600 |
25 |
40 |
53 |
65 |
80 |
95 |
105 |
115 |
Керамзитоперлитобетон |
1200 |
25 |
40 |
50 |
60 |
75 |
90 |
110 |
105 |
Легкий бетон с крупным и мелким заполнителем из керамзита |
750 |
||||||||
Предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты принимается по меньшему из пределов огнестойкости, определенных по отдельным признакам «R» и «I».
Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны
Расчет предела огнестойкости выполняется для центрально нагруженной железобетонной колонны нижнего (первого) этажа здания. При расчёте принимается четырехстороннее воздействие «стандартного» пожара на колонну. Расчет следует выполнять по признаку потери несущей способности «R». Пример расчета приведен в [ CITATION Зда \l 1049 \m Рой].
Исходные данные для расчета принимаются по табл. 3.16 в зависимости от варианта задания:
геометрические характеристики колонны (размеры сечения, расчетная длина);
характеристики бетона (вид, класс по прочности, толщина защитного слоя бетона);
характеристики рабочей арматуры (класс, диаметр, количество стержней);
нормативная нагрузка на колонну (Nнкол).
Таблица 3.16
Исходные данные для железобетонной колонны
№ варианта |
Геометрические характеристики |
Характеристики бетона |
Характеристики рабочей арматуры |
Нормативные
нагрузки на колонну
|
|
|||||||||
ширина b, м |
толщина h, м |
расчетная длина l0, м |
класс прочности |
толщина защитного слоя бетона δ, мм |
класс арматуры |
количество стержней, шт., диаметр, мм |
шаг сеток поперечного армирования |
постоянные q, кН/м2 |
временные p, кН/м2 |
|||||
1 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
30 |
A-III |
|
500 |
1030 |
420 |
||||
2 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
35 |
Aт-V |
|
400 |
1210 |
300 |
||||
3 |
0,4 |
0,4 |
5,95 |
B30 |
25 |
A-III |
|
400 |
970 |
520 |
||||
4 |
0,3 |
0,3 |
3,15 |
B40 |
30 |
A-III |
|
250 |
1290 |
290 |
||||
5 |
0,4 |
0,4 |
5,95 |
B30 |
25 |
Aт-V |
|
400 |
1120 |
450 |
||||
6 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
30 |
A-IV |
|
250 |
870 |
530 |
||||
7 |
0,4 |
0,4 |
3,6 |
B30 |
25 |
Aт-V |
|
250 |
820 |
630 |
||||
8 |
0,3 |
0,3 |
3,15 |
B40 |
35 |
A-IV |
|
400 |
1255 |
160 |
||||
9 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
30 |
A-III |
|
500 |
1210 |
330 |
||||
10 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
25 |
A-III |
|
250 |
1180 |
270 |
||||
,
кН
Продолжение табл. 3.16
№ варианта |
Геометрические характеристики |
Характеристики бетона |
Характеристики рабочей арматуры |
Нормативные нагрузки на колонну , кН |
|
|||||||||
ширина b, м |
толщина h, м |
расчетная длина l0, м |
класс прочности |
толщина защитного слоя бетона δ, мм |
класс арматуры |
количество стержней, шт., диаметр, мм |
шаг сеток поперечного армирования |
постоянные q, кН/м2 |
временные p, кН/м2 |
|||||
11 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
35 |
A-IV |
|
500 |
980 |
630 |
||||
12 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
30 |
A-V |
|
400 |
1070 |
330 |
||||
13 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
35 |
A-III |
|
250 |
1330 |
250 |
||||
14 |
0,3 |
0,3 |
3,15 |
B40 |
35 |
A-IV |
|
400 |
930 |
710 |
||||
15 |
0,4 |
0,4 |
3,15 |
B30 |
25 |
A-V |
|
250 |
1240 |
330 |
||||
16 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
35 |
A-IV |
|
400 |
1150 |
260 |
||||
17 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
30 |
A-V |
|
500 |
820 |
530 |
||||
18 |
0,3 |
0,3 |
3,15 |
B40 |
25 |
A-III |
|
400 |
865 |
550 |
||||
19 |
0,4 |
0,4 |
5,95 |
B30 |
30 |
A-III |
|
250 |
850 |
520 |
||||
20 |
0,3 |
0,3 |
3,15 |
B40 |
35 |
A-V |
|
250 |
1065 |
460 |
||||
21 |
0,4 |
0,4 |
3,15 |
B30 |
30 |
A-IV |
|
400 |
975 |
620 |
||||
22 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
30 |
A-III |
|
250 |
870 |
710 |
||||
23 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
35 |
A-IV |
|
500 |
895 |
635 |
||||
24 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
25 |
A-V |
|
400 |
1120 |
370 |
||||
25 |
0,4 |
0,4 |
5,95 |
B30 |
35 |
A-III |
|
250 |
1010 |
520 |
||||
26 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
35 |
A-III |
|
250 |
1090 |
390 |
||||
27 |
0,4 |
0,4 |
3,6 |
B30 |
30 |
A-IV |
|
400 |
860 |
520 |
||||
Окончание табл. 3.16
№ варианта |
Геометрические характеристики |
Характеристики бетона |
Характеристики рабочей арматуры |
Нормативные нагрузки на колонну , кН |
|
|||||||||
ширина b, м |
толщина h, м |
расчетная длина l0, м |
класс прочности |
толщина защитного слоя бетона δ, мм |
класс арматуры |
количество стержней, шт., диаметр, мм |
шаг сеток поперечного армирования |
постоянные q, кН/м2 |
временные p, кН/м2 |
|||||
28 |
0,3 |
0,3 |
3,6 |
B40 |
35 |
A-IV |
|
500 |
965 |
450 |
||||
29 |
0,4 |
0,4 |
6,52 |
B30 |
30 |
A-III |
|
250 |
755 |
620 |
||||
30 |
0,3 |
0,3 |
3,15 |
B40 |
25 |
A-V |
|
250 |
860 |
630 |
||||
Прочностные характеристики материалов, применяемых для изготовления железобетонной колонны: нормативное сопротивление бетона осевому сжатию (Rbn) и нормативное сопротивление арматуры растяжению (Rsn) принимаются в зависимости от класса бетона и арматуры по табл. 3.10, 3.11.
Предлагается следующая последовательность выполнения расчетов:
приводится расчетная схема колонны (пример схемы приведён на рис. 3.3);
решается теплотехническая задача огнестойкости – проводится расчет температур прогрева арматуры и бетона колонны в заданный момент времени воздействия «стандартного» пожара. Определяется температура
арматуры колонны в первый расчетный
момент времени
ч. В силу симметричности сечения колонны
и воздействия на нее пожара, рассматривается
один из четырех арматурных стержней,
расположенный между обогреваемыми
поверхностями «1» и «3» (рис. 3.3).
Температура арматуры при определяется по формуле:
, (3.12)
где
– относительные расстояния, которые
определяются по формуле:
, (3.13)
где
параметр, зависящий
от расстояния от обогреваемой поверхности
до ближайшего к ней края арматуры, а
также от характеристик бетона и арматуры,
м;
– толщина начавшего прогреваться слоя
бетона, м.
Рис. 3.3. Пример изображения расчетной схемы определения предела огнестойкости железобетонной колонны, подвергаемой четырехстороннему воздействию пожара:
1, 2, 3, 4 – номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Для
расчетов принимается
и
,
тогда параметры
и
определяются
по формулам:
; (3.14)
, (3.15)
где
– расстояние от обогреваемых поверхностей
1 и 3 до ближайшего к ним края арматуры
(толщина защитного слоя бетона), м;
и
– коэффициенты, зависящие от плотности
бетона, определяемые по справочным
данным, приведённым в табл. 3.14. Для
промежуточных значений плотности бетона
значения коэффициентов
и
определяются методом линейной
интерполяции;
– – приведенный коэффициент
температуропроводности бетона колонны,
м2/ч, определяется в зависимости
от вида бетона и вида крупного заполнителя
по справочным данным, приведённым в
табл. 3.13;
– диаметр арматуры, м;
– толщина сечения колонны, м;
– расстояние от обогреваемых поверхностей
2 и 4 до ближайшего к ним края арматурного
стержня, расположенного между поверхностями
1 и 3, м.
Толщина начавшего прогреваться слоя бетона определяется по формуле:
, (3.16)
где
– первый расчетный момент времени, ч.
Если
,
то относительные расстояния
и
принимаются равными 1, то есть обогреваемые
поверхности 2 и 4 не оказывают влияния
на температуру арматуры.
Определяется
значение коэффициента условий работы
при пожаре
арматуры колонны в зависимости от класса
арматуры и температуры ее прогрева
в первый расчетный момент времени
ч. Для этого используются справочные
данные, приведённые в табл. 3.12. Для
промежуточных значений
применяется метод линейной интерполяции.
Определяется
толщина слоя бетона
,
м, прогретого до критической
температуры у середины боковой поверхности
колонны по формуле:
, (3.17)
где
– параметр,
который вычисляется по формуле:
, (3.18)
где
– критическая температура бетона, при
превышении которой он теряет прочность,
принимается:
500 °С – для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из силикатных пород;
600 °С – для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из карбонатных пород;
– параметр,
определяемый по формуле:
, (3.19)
где
– относительное
расстояние, определяемое для середины
обогреваемой поверхности по формуле:
, (3.20)
где – расстояние между параллельными обогреваемыми поверхностями, м; – толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м, определяется по формуле (3.17).
Если
,
то принимается
и, соответственно,
.
Определяется толщина слоя бетона , м, прогретого до критической температуры в углу сечения колонны по формуле:
, (3.21)
где
– относительное расстояние внутри угла
колонны, образованного обогреваемыми
поверхностями, вычисляется по формуле:
. (3.22)
Определяется
площадь
,
м2, поперечного сечения колонны,
сохраняющего свою прочность в первый
расчетный момент времени воздействия
пожара
ч (рабочая площадь поперечного сечения)
по формуле:
, (3.23)
где
– поправка на дополнительное увеличение
толщины прогретого слоя бетона в углах
сечения, вычисляется по формуле:
, (3.24)
где – размер квадратного сечения колонны, м.
Определяется
сторона
эквивалентного по площади квадратного
рабочего сечения:
. (3.25)
Решается прочностная задача определения предела огнестойкости колонны:
а)
вычисляется несущая способность
колонны в момент времени
ч воздействия пожара по формуле:
, (3.26)
где
– коэффициент продольного изгиба
центрально сжатых колонн квадратного
сечения, находят по табл. 3.17 в зависимости
от соотношения расчетной длины колонны
к размеру стороны
квадратного рабочего сечения
.
Для промежуточных значений
применяется метод линейной интерполяции
(формула 3.5);
и
– расчетные сопротивления растяжению
арматуры и сжатию бетона, кПа, определяются
делением соответствующих нормативных
сопротивлений
(табл. 3.11) и
(табл. 3.10) на соответствующие коэффициенты
надежности: для арматуры γs
= 1,1; для бетона γb =
1,05;
– площадь поперечного сечения арматуры,
м2;
б) проверяется условие наступления предельного состояния колонны по признаку «R» на момент времени воздействия пожара τ1 = 1,5 ч:
, (3.27)
где
– нормативная нагрузка на колонну, кН
(принимается по табл. 3.9 как сумма
постоянной и временной нагрузок).
Если условие выполняется, то предел огнестойкости колонны составляет менее 1,5 ч, если не выполняется – предел огнестойкости более 1,5 ч;
в)
принимается второй расчетный момент
времени воздействия пожара:
ч (если условие (3.27) выполняется), или τ2
= 2 ч (если условие (3.27) не выполняется),
и определяется несущая способность
колонны
в момент времени
по вышеизложенной методике.
Если выполняется неравенство:
, (3.28)
то предел огнестойкости находится между моментами времени τ2 = 1 ч и τ1 = 1,5 ч.
Аналогично, если выполняется неравенство:
, (3.29)
то предел огнестойкости находится между моментами времени τ2 = 2 ч и τ1 = 1,5 ч;
г) определяется значение предела огнестойкости колонны, для чего строится график зависимости несущей способности колонны от времени воздействия пожара. Пример такого графика приведён на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Пример изображения графика снижения несущей способности колонны
в
период воздействия пожара
от 60 до 90 мин [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Таблица 3.17
Коэффициент продольного изгиба для сжатых железобетонных элементов, подвергаемых воздействию пожара [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Вид бетона |
Коэффициент продольного изгиба φ, при l0/hb |
|||||||||
≤8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
26 |
30 |
|
Тяжелый |
1,0 |
0,98 |
0,96 |
0,93 |
0,89 |
0,85 |
0,81 |
0,77 |
0,68 |
0,59 |
Легкий |
1,0 |
0,96 |
0,90 |
0,84 |
0,78 |
0,73 |
0,67 |
0,61 |
0,51 |
0,41 |
Точка пересечения прямой Ф(τ) с уровнем сжимающих усилий от нормативной нагрузки будет соответствовать наступлению предела огнестойкости колонны τf.r(R).
Определение пределов огнестойкости строительных конструкций по справочным данным
В данном разделе необходимо определить пределы огнестойкости строительных конструкций:
железобетонных плит перекрытий;
железобетонных колонн;
железобетонных балок (ригелей);
наружных несущих стен и внутренних стен лестничных клеток;
маршей и площадок лестниц;
бесчердачного покрытия.
Характеристики строительных конструкций, необходимые для определения их пределов огнестойкости, выбираются из таблиц в зависимости от варианта задания:
табл. 3.9 – для железобетонных плит перекрытий;
табл. 3.16 – для железобетонных колонн;
табл. 3.18-3.21 – для железобетонных балок (ригелей) перекрытий, наружных несущих стен и стен лестничных клеток, косоуров и балок лестниц, ферм бесчердачного покрытия.
Таблица 3.18
Характеристика железобетонных блоков (ригелей) [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
№ варианта |
Ширина балки, мм |
Класс арматуры |
Количество стержней, шт. × диаметр арматуры, мм |
Расстояние от обогреваемой поверхности до оси арматуры, мм |
Длительно действующая часть нагрузки, кН/м |
Полная нагрузка, кН/м |
|||||
нижнего ряда |
верхнего ряда |
нижнего ряда |
верхнего ряда |
|
|
||||||
1 |
320 |
A-III |
5×10 |
5×10 |
16 |
29 |
18,1 |
25,2 |
|||
2 |
220 |
A-IV |
6×25 |
3×22 |
27 |
55 |
18,8 |
19,3 |
|||
3 |
100 |
A-IV |
3×10 |
6×10 |
10 |
25 |
15.8 |
16,1 |
|||
4 |
200 |
Aт-VI |
5×18 |
6×10 |
15 |
40 |
17,3 |
19,8 |
|||
5 |
100 |
Aт-V |
6×12 |
4×10 |
15 |
35 |
12,1 |
15,4 |
|||
6 |
120 |
Aт-VII |
3×10 |
5×10 |
12 |
30 |
13,8 |
14,5 |
|||
7 |
160 |
A-VI |
5×12 |
7×10 |
20 |
40 |
14,1 |
15,0 |
|||
8 |
180 |
Aт-VII |
6×10 |
5×12 |
22 |
42 |
12,8 |
13,6 |
|||
9 |
200 |
A-III |
3×20 |
5×18 |
25 |
40 |
15,4 |
16,2 |
|||
10 |
160 |
A-IIIв |
5×10 |
6×10 |
10 |
25 |
11,2 |
12,4 |
|||
11 |
200 |
Aт-IV |
6×18 |
7×16 |
20 |
48 |
14,5 |
15,2 |
|||
12 |
180 |
Aт-V |
3×16 |
5×10 |
20 |
45 |
16,3 |
17,0 |
|||
13 |
190 |
A-III |
5×14 |
5×12 |
15 |
35 |
17,1 |
18,2 |
|||
14 |
210 |
A-III |
6×20 |
3×12 |
18 |
42 |
15,8 |
16,3 |
|||
15 |
170 |
Aт-VI |
3×14 |
5×12 |
15 |
35 |
13,8 |
17,1 |
|||
Окончание табл. 3.18
№ варианта |
Ширина балки, мм |
Класс арматуры |
Количество стержней, шт. × диаметр арматуры, мм |
Расстояние от обогреваемой поверхности до оси арматуры, мм |
Длительно действующая часть нагрузки, кН/м |
Полная нагрузка, кН/м |
|||||
нижнего ряда |
верхнего ряда |
нижнего ряда |
верхнего ряда |
|
|
||||||
16 |
180 |
A-III |
5×16 |
6×12 |
20 |
45 |
14,7 |
14,4 |
|||
17 |
190 |
Aт-VII |
6×18 |
3×12 |
22 |
40 |
11 |
16,3 |
|||
18 |
200 |
Aт-IV |
3×12 |
6×10 |
20 |
40 |
13,8 |
14,3 |
|||
19 |
210 |
Aт-VII |
5×20 |
7×18 |
22 |
50 |
14,7 |
16,1 |
|||
20 |
120 |
Aт-IV |
6×18 |
5×20 |
20 |
48 |
11 |
13,2 |
|||
21 |
120 |
Aт-VII |
3×10 |
5×10 |
12 |
30 |
13,8 |
14,5 |
|||
22 |
190 |
A-III |
5×14 |
5×12 |
15 |
35 |
17,1 |
18,2 |
|||
23 |
220 |
A-IV |
6×25 |
3×22 |
27 |
55 |
18,8 |
19,3 |
|||
24 |
320 |
A-III |
5×10 |
5×10 |
10 |
24 |
18,1 |
25,2 |
|||
25 |
160 |
A-IIIв |
5×10 |
6×10 |
10 |
25 |
11,2 |
12,4 |
|||
26 |
200 |
A-IV |
3×25 |
3×22 |
39 |
66 |
15,6 |
38,2 |
|||
27 |
240 |
Aт-IV |
4×20 |
3×20 |
19 |
30 |
19,7 |
40,3 |
|||
28 |
300 |
A-Iв |
5×16 |
4×16 |
25 |
43 |
25,5 |
44,9 |
|||
29 |
280 |
A-II |
3×32 |
2×32 |
49 |
85 |
16,3 |
36,6 |
|||
30 |
350 |
A-VI |
4×22 |
3×20 |
35 |
58 |
29,3 |
50,2 |
|||
Таблица 3.19
Характеристика стен лестничных клеток и наружных стен [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
№ варианта |
Вид материала |
Толщина, мм |
1 |
Из сплошного керамического кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
400 |
2 |
Из легкобетонных камней, оштукатуренные с двух сторон |
300 |
3 |
Из силикатного кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
500 |
4 |
Из пустотелого керамического кирпича, оштукатуренного с двух сторон |
500 |
5 |
Из облегченных кирпичных кладок с заполнением пустот легким бетоном, оштукатуренные с двух сторон |
380 |
6 |
Из легко бетонных камней с заполнением пустот с негорючим утеплителем, оштукатуренные с двух сторон |
400 |
7 |
Из облегченной кирпичной кладки с заполнением пустот легким бетоном, оштукатуренные с двух сторон |
400 |
8 |
Из гипсовых камней с заполнение пустот трудносгораемым теплоизоляционным материалом, оштукатуренные с двух сторон |
300 |
9 |
Из легкобетонных камней с заполнением из несгораемых теплоизоляционных материалов, оштукатуренные с двух сторон |
500 |
10 |
Из гипсовых камней с заполнением пустот легким бетоном, оштукатуренные с двух сторон |
380 |
11 |
Из облегченных кирпичных кладок с заполнением несгораемым теплоизоляционным материалом, оштукатуренные с двух сторон |
270 |
Окончание табл. 3.19
№ варианта |
Вид материала |
Толщина, мм |
12 |
Из пустот керамического кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
400 |
13 |
Из гипсовых камней с заполнением несгораемым теплоизоляционным материалом, оштукатуренные с двух сторон |
380 |
14 |
Из легкобетонных камней, , оштукатуренные с двух сторон |
420 |
15 |
Из облегченной кирпичной кладки с заполнением легким бетоном, оштукатуренные с двух сторон |
380 |
16 |
Из облегченной кирпичной кладки с заполнением несгораемым материалом и оштукатуренные с двух сторон |
360 |
17 |
Из сплошного керамического кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
400 |
18 |
Из сплошного силикатного кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
500 |
19 |
Из легкобетонных камней, оштукатуренные с двух сторон |
320 |
20 |
Фахверковые стены из кирпича со стальным каркасом, защищенными штукатуркой толщиной 2 см по стальной сетке |
500 |
21 |
Из легкобетонных камней, оштукатуренные с двух сторон |
420 |
22 |
Из сплошного керамического кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
530 |
23 |
Из облегченной кирпичной кладки с заполнение пустот негорючими теплоизоляционными материалами, оштукатуренные с двух сторон |
270 |
24 |
Фахверковые стены из кирпича со стальным каркасом, облицованным кирпичом при толщине облицовки 6,5 см |
320 |
25 |
Из облегченной кирпичной кладки с заполнением пустот легким бетоном и оштукатуренные с двух сторон |
400 |
26 |
Из сплошного керамического кирпича, оштукатуренные с двух сторон |
400 |
27 |
Из легкобетонных камней, оштукатуренные с двух сторон |
320 |
28 |
Фахверковые стены из кирпича со стальным каркасом, облицованным кирпичом при толщине облицовки 12 см |
380 |
29 |
Из облегченной кирпичной кладки с заполнением пустот легким бетоном |
250 |
30 |
Из гипсовых камней с заполнением пустот трудносгораемым теплоизоляционным материалом, оштукатуренные с двух сторон |
280 |
Таблица 3.20
Характеристика косоуров и балок лестниц [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
-
№ варианта
Характеристика конструкций
1
Стальные, с огнезащитой по сетке слоем штукатурки толщиной 20 мм
2
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционный штукатурки на перлитовом заполнителе толщиной 20 мм при минимальной толщине поперечного сечения балки 8 мм
3
Стальные, с приведенной толщиной металла 25 мм, при опирании ступеней и плит по верхнему поясу
4
Стальные, с огнезащитой по сетке слоем штукатурки толщиной 20 мм
Продолжение табл. 3.20
-
№ варианта
Характеристика конструкций
5
Стальные, защищенные от огня вспучивающимся покрытием ВПМ-2 толщиной 4 мм
6
Стальные, с огнезащитой по сетке слоем штукатурки толщиной 10 мм
7
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из гранулированной ваты толщиной 25 мм, минимальная толщина поперечного сечения балки – 5 мм
8
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из перлитового песка толщиной 2 см; минимальная толщина поперечного сечения балки – 7 мм
9
Стальные, с приведенной толщиной металла 30 мм, при опирании ступеней и плит по верхнему поясу
10
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки с вермикулитовым заполнителем толщиной 15 мм. Минимальная толщина поперечного сечения балки – 12 мм
11
Сальные, с огнезащитой вспучивающимся покрытием ВПМ-2 толщиной 4 мм
12
Стальные, с огнезащитой фосфатным покрытием толщиной 10 мм
13
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки на перлитовом заполнителе толщиной 12 мм при минимальной толщине поперечного сечения балки 17 мм
14
Стальные, с огнезащитой их теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из гранулированной ваты толщиной 15 мм, минимальная толщина поперечного сечения – 18 мм
15
Стальные, с приведенной толщиной металла 30 мм, при опирании ступеней и плит по верхнему поясу
16
Стальные, с огнезащитой фосфатным покрытием толщиной 20 мм
17
Стальные, с огнезащитой слоем штукатурки по сетке толщиной 30 мм
18
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки с вермикулитовым заполнителем толщиной 8 мм. Минимальная толщина поперечного сечения балки – 26 мм
19
Стальные, с огнезащитой фосфатным покрытием толщиной 30 мм
20
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки на перлитовом заполнителе толщиной 20 мм при минимальной толщине поперечного сечения балки – 13 мм
21
Стальные, с огнезащитой их теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из гранулированной ваты толщиной 25 мм, минимальная толщина поперечного сечения – 5 мм
22
Стальные, с приведенной толщиной металла 25 мм, при опирании ступеней и плит по верхнему поясу
23
Стальные, с приведенной толщиной металла 25 мм, при опирании ступеней и плит по верхнему поясу
24
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки на перлитовом заполнителе толщиной 20 мм при минимальной толщине поперечного сечения балки – 8 мм
Окончание табл. 3.20
-
№ варианта
Характеристика конструкций
25
Стальные, с огнезащитой их теплоизоляционной штукатурки с заполнителем из гранулированной ваты толщиной 15 мм, минимальная толщина поперечного сечения – 18 мм
26
Стальные, с огнезащитой по сетке слоем штукатурки толщиной 20 мм
27
Стальные, с огнезащитой из теплоизоляционной штукатурки на перлитовом заполнителе толщиной 20 мм при минимальной толщине поперечного сечения балки – 8 мм
28
Стальные, с приведенной толщиной металла 25 мм, при опирании ступеней и плит по верхнему поясу
29
Стальные, с огнезащитой слоем фосфатного покрытия толщиной 20 мм
30
Стальные, защищенные от огня вспучивающимся покрытием ВПМ-2 толщиной 4 мм
Таблица 3.21
Характеристика ферм бесчердачного покрытия [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
№ варианта |
Характеристика несущего стержневого элемента фермы минимального сечения (двутавр по ГОСТ 26020-83) |
Толщина сухого слоя огнезащитной краски «Эндотерм» |
|||
Вид профиля |
Площадь поперечного сечения, мм2 |
Обогреваемый периметр, мм |
|||
1 |
10Б1 |
1032,23 |
399,782 |
0,8 |
|
2 |
12Б1 |
1103,03 |
471,582 |
1,5 |
|
3 |
12Б2 |
1321,00 |
475,182 |
1,2 |
|
4 |
14Б1 |
1338,95 |
547,182 |
1,5 |
|
5 |
16Б1 |
1618,12 |
618,549 |
0,6 |
|
6 |
16Б2 |
2008,96 |
622,549 |
1,5 |
|
7 |
18Б1 |
1957,63 |
693,949 |
0,8 |
|
8 |
18Б2 |
2394,66 |
697,949 |
0,4 |
|
9 |
20Ш1 |
3936,16 |
951,681 |
1,0 |
|
10 |
23Ш1 |
4607,66 |
1034,965 |
0,4 |
|
11 |
26Ш1 |
5436,34 |
1180,531 |
1,4 |
|
12 |
26Ш2 |
6272,53 |
1187,531 |
1,2 |
|
13 |
30Ш2 |
7764,03 |
1342,097 |
0,2 |
|
14 |
30Ш3 |
8752,94 |
1349,097 |
1,0 |
|
15 |
35Ш3 |
11630,63 |
1634,664 |
0,8 |
|
16 |
20К1 |
5282,66 |
1154,681 |
1,2 |
|
17 |
20К2 |
5970,04 |
1159,681 |
1,2 |
|
18 |
23К2 |
7576,01 |
1379,965 |
0,4 |
|
19 |
26К1 |
8307,01 |
1506,531 |
0,2 |
|
20 |
26К1 |
9318,47 |
1510,531 |
0,2 |
|
21 |
26К3 |
10589,94 |
1516,531 |
0,8 |
|
22 |
30К2 |
12308,46 |
1757,097 |
0,6 |
|
23 |
30К3 |
13825,59 |
1746,097 |
1,4 |
|
24 |
10Б1 |
1032,23 |
399,782 |
1,5 |
|
Окончание табл. 3.21
№ варианта |
Характеристика несущего стержневого элемента фермы минимального сечения (двутавр по ГОСТ 26020-83) |
Толщина сухого слоя огнезащитной краски «Эндотерм» |
|||
Вид профиля |
Площадь поперечного сечения, мм2 |
Обогреваемый периметр, мм |
|||
25 |
12Б1 |
1103,03 |
471,582 |
0,6 |
|
26 |
12Б2 |
1321,00 |
475,182 |
0,4 |
|
27 |
14Б1 |
1338,95 |
547,182 |
0,6 |
|
28 |
16Б1 |
1618,12 |
618,549 |
1,0 |
|
29 |
16Б2 |
2008,96 |
622,549 |
1,5 |
|
30 |
18Б1 |
1957,63 |
693,949 |
0,6 |
|
Определение пределов огнестойкости железобетонных плит перекрытий и колонн по справочным данным производится по тем же исходным данным, по которым предел огнестойкости определялся расчётным методом. При этом в случаях, если предел огнестойкости, определённый по справочным данным, отличается от определённого ранее расчётом, следует принимать за фактический предел огнестойкости конструкций значение, полученное по результатам расчёта, как наиболее точного метода. Кроме того, в таких случаях необходимо в выводе по данному разделу курсового проекта указать на различия в результатах определения пределов огнестойкости разными методами и дать этому объяснение [ CITATION Зда8с \l 1049 ].
В табл. 3.20 приведены данные для определения пределов огнестойкости только для балок лестничных площадок и косоуров лестничных маршей. Для остальных элементов лестниц – ступеней и настилов площадок – предел огнестойкости для всех вариантов принимать R 60.
Определение пределов огнестойкости конструкций (за исключением конструкций бесчердачного покрытия) рекомендуется проводить при помощи пособия [ CITATION Пос \l 1049 ], по соответствующим его разделам в зависимости от вида строительного материала, из которого изготовлены конструкции: каменные, железобетонные, металлические.
При определении пределов огнестойкости железобетонных конструкций необходимо учитывать следующее:
для конструкций из бетона с карбонатным заполнителем размеры поперечного сечения, а для изгибаемых конструкций также и расстояние до оси арматуры, необходимо увеличивать на 1/9 указанных величин (п. 2.15 [ CITATION Пос \l 1049 ]);
в балках арматура расположена в двух уровнях и имеет разный диаметр, в связи с чем определение предела огнестойкости производится по среднему расстоянию до оси арматуры (мм), которое находится по формуле, указанной в п. 2.16 [ CITATION Пос \l 1049 ]:
, (3.30)
где
– площадь поперечного сечения всех
стержней арматуры нижнего ряда, мм2;
– расстояние от нижней обогреваемой
поверхности до оси арматуры нижнего
ряда, мм;
– площадь поперечного сечения всех
стержней арматуры верхнего ряда, мм2;
– расстояние от нижней обогреваемой
поверхности до оси арматуры верхнего
ряда, мм.
в таблицах 2, 6, 7 и 8 пособия [ CITATION Пос \l 1049 ] пределы огнестойкости указаны для конструкций с определёнными значениями ширины (b), расстояния до оси арматуры (а) и толщины (t). Для конструкций, имеющих промежуточные величины указанных параметров, предел огнестойкости следует определять методом линейной интерполяции. При этом для колонн (таблица 2 пособия [ CITATION Пос \l 1049 ]) должен применяться метод билинейной интерполяции, так как предел огнестойкости зависит от двух переменных:
(3.31)
где
и
– значения ширины колонны, мм,
принимаемые по таблице 2 пособия [ CITATION Пос \l 1049 ],
в интервале между которыми находится
фактическое значение ширины колонны
;
и
– значения расстояния до оси арматуры
колонны, мм, принимаемые по табл. 2
пособия [ CITATION Пос \l 1049 ], в интервале
между которыми находится фактическое
значение
;
– предел огнестойкости конструкции
при
и
,
определяемый по табл. 2 пособия [ CITATION Пос \l 1049 ];
– предел огнестойкости конструкции
при
и
,
определяемый по табл. 2 пособия [ CITATION Пос \l 1049 ].
на предел огнестойкости плит перекрытий и балок влияет класс арматуры, в связи с чем необходимо учитывать коэффициент φ, значения которого приведены в п. 2.18 [ CITATION Пос \l 1049 ];
в таблицах пособия [ CITATION Пос \l 1049 ] пределы огнестойкости приведены для соотношения длительно действующей части нагрузки
к полной нагрузке
,
равной 1. Для других соотношений предел
огнестойкости увеличивается в
соответствии с п. 2.20 [ CITATION Пос \l 1049 ].
При этом полная нагрузка
определяется как сумма постоянной и
временной нагрузок, указанных в
соответствующих колонках табл. 3.9, 3.16,
а за длительно действующую часть
нагрузки
принимается постоянная нагрузка.
Формула линейной интерполяции для
определения поправочного коэффициента
по нагрузке будет иметь вид:
, (3.32)
на предел огнестойкости колонн влияет шаг сеток поперечного армирования, в связи с чем при шаге сеток 250 мм и менее необходимо принимать повышающий коэффициент по п. 2.22 [ CITATION Пос \l 1049 ];
предел огнестойкости железобетонных балок (ригелей) зависит от их статической схемы работы. Предел огнестойкости статически неопределимых ригелей больше, чем предел огнестойкости статически определимых, если в местах действия отрицательных моментов имеется необходимая арматура. Увеличение предела огнестойкости зависит от соотношения площадей сечения арматуры над опорой и в пролете (согласно табл. 1 п. 2.21 [ CITATION Пос \l 1049 ]). При выполнении расчетов принять: статически неопределимые ригели (с жесткими узлами с колоннами) с соотношением площади арматуры над опорой к площади арматуры в пролете равным 0,25;
при определении предела огнестойкости многопустотных плит перекрытий по потере теплоизолирующей способности необходимо оперировать не фактической толщиной плиты, а эффективной толщиной, определённой делением площади поперечного сечения плиты, за вычетом площадей пустот, на её ширину (п. 2.27 [ CITATION Пос \l 1049 ]):
, (3.33)
где
– толщина плиты, мм;
– ширина плиты, мм;
– диаметр пустот, мм;
– количество пустот, шт.
для таких плит необходимо принимать понижающий коэффициент, указанный в п. 2.27 [ CITATION Пос \l 1049 ].
предел огнестойкости ребристых железобетонных плит настила бесчердачного покрытия принимается: для чётных вариантов – RE 30; для нечётных вариантов – RE 15.
Фермы покрытия – стальные, покрытые огнезащитой краской. Характеристика элементов фермы, имеющих минимальную приведённую толщину металла, и толщина сухого слоя огнезащитного покрытия приведены в табл. 3.21. Предел огнестойкости фермы покрытия определяется по номограмме, представленной на рис.3.5, в зависимости от приведённой толщины металла и толщины огнезащитной краски.
Рис. 3.5. Номограмма для определения предела огнестойкости стальных конструкций, покрытых огнезащитной краской «Эндотерм» для элементов
с приведенной толщиной металла от 2 до 8 мм [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Приведённая
толщина металла
(мм) определяется по формуле:
, (3.34)
где
– площадь поперечного сечения, мм2;
– обогреваемая часть периметра, мм.