Определение фактических пределов огнестойкости конструкций расчетом

3.1.Расчет предела огнестойкости плиты ПК6-58.12;

Многопустотная плита перекрытия, свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: В =1490 мм; h =220 мм; длина рабочего пролёта l_р = 5700 мм; растянутая арматура класса А-IV - 3 стержня диаметром - 10 мм,

1 стержень диаметром - 12 мм.

Тяжелый бетон класса В25. весовая влажность бетона W₀=2%/

Средняя плотность бетона в сухом состоянии r_ос=2250кг/м²

Диаметр пустот равен 160 мм.

Решение:

1) Расчет нормативной нагрузки

-расчетная нагрузка

- усредненный коэффициент надежности по нагрузке

 

 

2) Определяем максимальный изгибающий момент от действия нормативной нагрузки;

 

3) Определяем расстояние до оси арматуры;

а₁=25 мм

а₁=26 мм

4) Определяем среднее расстояние до оси арматуры;

А₁=236 мм²

А₂=113,1 мм² (прил.17 [11])

 

5) Определяем высоту рабочей зоны:

6) Определяем рабочую (полезную) высоту сечения;

7) Определяем расчетное сопротивление сжатого бетона;

Для бетона класса В25 (табл.12, [4]);

МПа,

-коэффициент надежности по бетону;

8) Определяем нормативное сопротивление растяжению арматуры (табл.19, [4]);

9) Находим расчетное сопротивление;

-коэффициент надежности по арматуре;

10) Находим А_s- площадь сечения растянутой арматуры.

А_s=А₁+А₂=349,1 мм² (прил.17 [11]) ;

11) Находим высоту сжатой зоны бетона в предельном состоянии , предполагая, что :

 

12) Определяем напряжение в сечении растянутой арматуры:

 

 

13) Вычисляем коэффициент снижения прочности стали:

14) По найденному значению из (прил. 16 [11]) находим температуру растянутой арматуры, при которой предел огнестойкости, то есть критическую температуру для арматуры класса А-IV;

Для арматуры класса А-IV

15) Находим значение Гауссового интеграла ошибок (прил. 9[11]);

16) Теплофизические характеристики бетона.

Средний коэффициент теплопроводности при t=450⁰C (прил. 12 [11])

Средний коэффициент теплоёмкости при t=450⁰C (прил. 12 [11])

17) Определяем приведенный коэффициент температуропроводности

50,4-влияние испарения воды в бетоне при нагреве;

-влажность бетона;

-плотность бетона;

18) Находим предел огнестойкости:

По прил.13[11] находим коэффициент, зависящий от плотности бетона:

К =37

По прил.14[11] находим коэффициент, зависящий от плотности сухого бетона:

К ₁=0,5

 

у- расстояние от нормали обогреваемой поверхности до расчетной точки

С учетом пустотности плиты её фактический предел огнестойкости находится путем умножения найденного значения на коэффициент 0,9;

=50,8 мин

3.2.Расчет предела огнестойкости колонны КСР-433-29;

 

Железобетонная колонна КСР-433-29 среднего ряда, расчетная длина l₀= 3,3 м, размером сечения 0,4´0,4 м, Бетон класса В20, средняя плотность бетона в сухом состоянии на гранитном щебне составляет r= 2330 кг/м². Весовая влажность - w = 2%. Арматура класса А III 4 стержня Æ20 мм. Толщина защитного слоя а =50 мм. Расчетная нагрузка N_р= 290 т

 

 

Нормативная нагрузка:

1,2 - усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

 

Решение:

Арматура класса А-III (табл.19 СНиП 2.03.01-84)

Определяем расчетное сопротивление:

- соответствующий коэффициент надежности по бетону

 

Определяем суммарную площадь арматуры («Методические указания… Приложение 17»)

 

Бетон класса В20 с (табл.12 СНиП 2.03.01-84*)

-коэффициент надежности по арматуре =0,83

Теплофизические характеристики бетона.

;

(«Методические указания… Приложение 12»);

 

Определяем приведенный коэффициент температуропроводности бетона

Для дальнейших расчётов задаёмся интервалами времени , равными ; .

1. Для несущая способность колонны будет равна:

- коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность загружения и гибкость бетона принят по «Методическим указаниям…» Приложение 15 в зависимости от отношения

Так как промежуточное отношение, то применяем метод линейной интерполяции:

	8,25
1,0	0,9975	0,98

 

2. Для .

Критерий Фурье равен

,

где К=37,56 с^1/2

Для плотности бетона 2330 кг/м³ найдем коэффициент К (согласно «Методические указания для выполнения контрольных работ Приложение 13»), т.к. получается промежуточное значение, используем метод линейной интерполяции:

37,2	37,56	39,0

,

где .

 

Из «Методические указания… Приложение 10» находим относительную избыточную температуру в неограниченной пластине ,

.

t₀ - начальная температура конструкций для пожара равна 20 °С

Температура арматурных стержней при обогреве колонны с четырех сторон будет равна:

где определяется по формуле;

 

По «Методические указания… Приложение 16» находим значение коэффициента снижения прочности арматуры A-III

 

Для определения размеров ядра бетонного сечения необходимо найти значение

Величину - температура в средней неограниченной пластине находится из «Методические указания… Приложение 11» при

 

При критической температуре бетона на гранитном щебне

Из «Методические указания… Приложение 10» при находим

Тогда

Несущая способность колонны при будет равна

- коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность загружения и гибкость бетона принят по «Методические указания… Приложение 15» в зависимости от отношения .

Так как промежуточное отношение, то применяем метод линейной интерполяции:

	8,4
1,0	0,996	0,98

 

3. Для

При (см. расчет) и из «Методических указаний… Приложение 10» находим

где - изменение температуры при стандартном температурном режиме определяется по формуле:

 

По «Методическим указаниям… Приложение 16» находим

Так как промежуточное значение, применяем метод линейной интерполяции:

	656,6
0,30	0,2856	0,18

 

При

Из «Методических указаний… Приложение 11»

При и «Методических указаний… Приложение 10» находим

Несущая способность колонны при составляет

- коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность загружения и гибкость бетона принят по «Методические указания… Приложение 15» в зависимости от отношения .

Так как промежуточное отношение, то применяем метод линейной интерполяции:

	9,48
1,0	0,985	0,98

 

По результатам расчета строим график снижения несущей способности колонны в условиях пожара:

 

 

Определяем фактический предел огнестойкости По^ф = 1,83ч = 109 мин

3.3.Расчет предела огнестойкости ригеля Р2-110-26;

Ригель Р2-90-56 двухполочный, размер пролета 5,6 м, расчетная нагрузка 90 т/м. Вид бетона – на гранитном щебне плотность составляет r= 2330 кг/м². Класс бетона В20. Влажность - 2%. Арматура 2 стержня Æ25 мм класса А III. Ширина b=400 мм, высота h = 450 мм.

Определяем нормативную нагрузку:

Конструктивные параметры ригеля:

Находим площадь сечения арматуры (Прил.17 [11])

А_S1 =982 мм²

Арматура класса А-III, А_s,tot=982 мм²; R_sn=390 МПа; (табл. 19 [4]) Определяем расчетное сопротивление растяжению арматуры:

- коэффициент надежности по арматуре;

 

Бетон класса В20 (табл.12 [4]). Определяем расчетное сопротивление сжатого бетона;

-коэффициент надежности по бетону.

Изгибающийся момент от действия нормативной нагрузки равен

 

Для выполнения дальнейших расчетов задаемся интервалами времени

Для времени несущая способность балки равна

Расстояние от центра до расчетной точки

 

Для времени по прил. 18 [11] находим размеры сжатой зоны за счет потери прочности наружными слоями бетона:

По координатам расположения стрежней арматуры определяем их температуру (прил. 19 [11]) Этим значениям температур соответствует коэффициент снижения прочности арматурной стали

(прил. 16[11])

тогда:

- для ригелей с арматурой в один ряд

Высота сжатой зоны бетона равна

 

Несущая способность ригеля составит

 

Для времени находим (прил. 18 [11]);

Температура арматурных стержней составит (прил. 19[11]);

Соответственно значения коэффициентов снижения прочности арматуры будут равны (прил. 16 [11]);

 

- для ригелей с арматурой в один ряд

Высота сжатой зоны бетона равна

Тогда несущая способность ригеля будет равна:

Для времени находим (прил. 18 [11]);

Температура арматурных стержней составит (прил. 19[11]);

Соответственно значения коэффициентов снижения прочности арматуры будут равны (прил. 16 [11]);

 

- для ригелей с арматурой в один ряд

Высота сжатой зоны бетона равна

Тогда несущая способность ригеля будет равна:

Для времени находим (прил. 18 [11]);

Температура арматурных стержней составит (прил. 19[11]);

Соответственно значения коэффициентов снижения прочности арматуры будут равны (прил. 16 [11]);

 

- для ригелей с арматурой в один ряд

Высота сжатой зоны бетона равна

Тогда несущая способность ригеля будет равна:

Строим график снижения несущей способности ригеля

Рис.10. Определение предела огнестойкости ригеля.

 

Определяем фактический предел огнестойкости .

Таблица. 2

№ п\п	Наименование строительных конструкций	Принято по расчету	Обоснование	Требование по нормам	Обоснование	Вывод
	Плита перекрытия ПК6-58.15	50,8	К0	Расчет		К0	ФЗ № 123 ст. 87 ч. 2 табл. 21	Соответствует
	Ригель Р2-110-26		К0	Расчет		К0	ФЗ № 123 ст. 87 ч. 2 табл. 21	Соответствует
	Колонна КСР-433-29		К0	Расчет		К0	ФЗ № 123 ст. 87 ч. 2 табл. 21	Соответствует

 

Вывод: Сравнив результаты таблицы мы определили, - условие выполняется, следовательно строительные конструкции соответствуют требованиям нормативных документов.