2020-07-12
88
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - АО "НИЦ "Строительство" - Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им.А.А.Гвоздева (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 10 декабря 2019 г. N 790/пр и введен в действие с 11 июня 2020 г.
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
|
|
|
Введение
Настоящий свод правил разработан в целях обеспечения соблюдения требований Федерального закона от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений". Кроме того, применение настоящего свода правил обеспечивает соблюдение федеральных законов от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации".
Свод правил разработан АО "НИЦ "Строительство" (руководитель работы - канд. техн. наук И.С.Кузнецова, главный консультант - д-р техн. наук, профессор А.Ф.Милованов, исполнители: В.Г.Рябченкова, Ю.С.Рянзина).
1 Область применения
Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию бетонных и железобетонных конструкций, обеспечивающие огнестойкость и огнесохранность при воздействии стандартного температурного режима пожара.
Свод правил распространяется на бетонные и железобетонные конструкции жилых, общественных и производственных зданий.
Свод правил не распространяется на:
- сталежелезобетонные конструкции;
- на конструкции из жаростойких бетонов;
- конструкции из фибробетонов;
- конструкции из полимербетонов;
- конструкции из бетонов крупнопористой структуры.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 15588-2014 Плиты пенополистирольные теплоизоляционные. Технические условия
|
|
|
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования
ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции
ГОСТ 31310-2015 Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
ГОСТ 34028-2016 Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ Р 52544-2006 Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия
СП 2.13130.2012 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты (с изменением N 1)
СП 14.13330.2018 СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
СП 20.13330.2016 СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия (с изменениями N 1, N 2)
СП 63.13330.2018 СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 329.1325800.2017 Здания и сооружения. Правила обследования после пожара
СП 432.1325800.2019 Покрытия огнезащитные. Мониторинг технического состояния
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 высокотемпературное воздействие пожара: Воздействие температур свыше 200°С на строительные конструкции при пожаре, при котором возникают температурные напряжения, могут меняться физико-механические и упругопластические свойства материалов конструкций и уменьшаться работоспособное сечение элемента.
3.2 высокотемпературный нагрев: Нагрев конструкции свыше 200°С при воздействии пожара.
3.3 кратковременный высокотемпературный нагрев: Однократное высокотемпературное воздействие пожара на конструкцию продолжительностью от нескольких минут до нескольких часов.
3.4
| конструктивный способ огнезащиты: Облицовка объекта огнезащиты материалами или иные конструктивные решения по его огнезащите. [ГОСТ Р 53295-2009, пункт 3.6] |
3.5
| нормируемый (требуемый) предел огнестойкости железобетонной конструкции: Значение предела огнестойкости. [1, статья 87, таблица 21] |
|
|
|
3.6
| огнестойкость строительной конструкции: Способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара. [СП 2.13130.2012, пункт 3.1] |
3.7 огнесохранность строительной конструкции: Способность строительной конструкции сохранять после пожара несущие и (или) ограждающие функции, характеризует состояние ремонтопригодности конструкции без ее усиления после пожара.
3.8 поврежденный слой бетона: Поврежденный пожаром, ослабленный слой бетона, легко удаляемый при простукивании поверхностей железобетонных конструкций молотком (вручную, без применения электроинструментов).
3.9
| пожар: Неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства. [2, глава 1, статья 1] |
3.10 повышенная температура: Температура воздействия на бетонные и железобетонные конструкции в интервале от 50°С до 200°С включительно.
3.11
| предел огнестойкости конструкции (заполнения проемов противопожарных преград): Промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) предельных состояний. [1, статья 2, пункт 3.1] |
3.12
| предельное состояние конструкции по огнестойкости: Состояние конструкции, при котором она утрачивает способность сохранять несущие и/или ограждающие функции в условиях пожара. [ГОСТ 30247.0-94, пункт 3.3] |
3.13 предел огнестойкости по потере несущей способности (R): Предельное состояние несущей строительной конструкции при пожаре вследствие ее обрушения или возникновения предельных деформаций.
Примечание - Предельные деформации определяют по ГОСТ 30247.1-94 (приложение А).
3.14 предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности (I): Предельное состояние несущей и (или) ограждающей строительной конструкции при пожаре вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более чем на 140°С, или в любой другой точке этой поверхности более чем на 180°С в сравнении с температурой конструкции до испытания, или более 220°С независимо от температуры конструкции до испытания.
|
|
|
3.15 предел огнестойкости по потере целостности (E): Предельное состояние несущей и (или) ограждающей строительной конструкции при пожаре в результате образования в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые на необогреваемую поверхность проникают продукты горения или пламя.
3.16 собственный предел огнестойкости железобетонной конструкции: Предел огнестойкости, который обеспечивается при проектировании за счет параметров железобетонного сечения конструкции (геометрия сечения, армирование, толщина защитного слоя бетона, классы бетона и арматуры), без применения средств огнезащиты.
3.17
| средство огнезащиты: Огнезащитный состав или материал, обладающий огнезащитной эффективностью и предназначенный для огнезащиты различных объектов. [ГОСТ Р 53295-2009, пункт 3.2] |
3.18
| стандартный температурный режим пожара: Логарифмическая зависимость "температура - длительность пожара". [ГОСТ 30247.0-94, пункт 6.1] |
3.19 фактический предел огнестойкости железобетонной конструкции: Предел огнестойкости, которым обладает существующая (эксплуатируемая) бетонная или железобетонная конструкция, в том числе с учетом ее технического состояния и наличия огнезащитных покрытий.
3.20 критическая температура нагрева арматуры: Температура нагрева растянутой арматуры, при которой происходит обрушение изгибаемой железобетонной конструкции при пожаре.
4 Общие положения по обеспечению огнестойкости железобетонных конструкций
4.1 При проектировании должны быть подтверждены пределы огнестойкости железобетонных конструкций для установления возможности их применения в зданиях и сооружениях заданной степени огнестойкости по СП 2.13130. Классификация зданий, сооружений и пожарных отсеков по степени огнестойкости и порядок определения степени огнестойкости установлены в [1, статьи 30, 87 ].
4.2 Согласно пожарно-технической классификации по огнестойкости [1, статья 35 ] различают три предельных состояния, характеризующих наступление пределов огнестойкости строительных конструкций: потеря несущей способности R, потеря теплоизолирующей способности I, потеря целостности E. Признаки предельных состояний определены в разделе 8 ГОСТ 30247.1-94.
Характеристика огнестойкости относится только к строительным конструкциям и не относится к строительным материалам. Строительные материалы характеризуются пожарной опасностью.
4.3 Нормируемые значения пределов огнестойкости строительных конструкций приведены в [1, таблица 21 ] в зависимости от степени огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков.
Для несущих стержневых конструкций (колонны, балки, фермы, прогоны, рамы, арки, связевые конструкции), а также для маршей и площадок лестничных клеток регламентируется один предел огнестойкости по потере несущей способности R.
Для несущих конструкций стен, плит перекрытий, настилов (в том числе противопожарных) регламентируют три предела огнестойкости: по потере несущей способности R, по потере теплоизолирующей способности I, по потере целостности E.
Для наружных несущих стен и плит покрытия регламентируются два предела огнестойкости: по потере несущей способности R и по потере целостности E.
Для наружных ненесущих стен регламентируется один предел огнестойкости по потере целостности E.
Для ненесущих внутренних стен и перегородок регламентируются два предела огнестойкости: по потере теплоизолирующей способности I и по потере целостности E.
4.4 К железобетонным конструкциям, выполняющим функции противопожарных преград, относятся противопожарные стены, перекрытия и перегородки. Огнестойкость железобетонной конструкции противопожарной преграды определяется огнестойкостью:
- ограждающей части противопожарной преграды;
- конструкций, обеспечивающих устойчивость противопожарной преграды;
- опорных конструкций для противопожарной преграды;
- узлов примыкания и сопряжения противопожарных преград со смежными конструкциями.
Нормируемые пределы огнестойкости и типы железобетонных конструкций, выполняющих функции противопожарных преград, приведены в [1, таблица 23 ].
Пределы огнестойкости железобетонных конструкций, обеспечивающих устойчивость, и/или опорных для противопожарной преграды, а также узлов сопряжения преград со смежными конструкциями по признаку R, а узлов примыкания - по признакам EI, должны быть не менее предела огнестойкости противопожарной преграды.
4.5 Проектирование железобетонных конструкций должно осуществляться таким образом, чтобы собственные и/или фактические пределы огнестойкости конструкций были не менее нормируемых значений [1, таблицы 21, 23 ]. При этом огнестойкость должна обеспечиваться за счет рационального конструирования сечения железобетонной конструкции, без применения огнезащитных средств.
Применение средств огнезащиты для железобетонных конструкций требуется в некоторых специально оговоренных случаях согласно разделу 11.
4.6 Подтверждение соответствия фактических пределов огнестойкости железобетонных конструкций нормируемым значениям производится в соответствии с [1, статья 87 ].
4.7 Расчетно-аналитические методы оценки огнестойкости железобетонных элементов, приведенные в настоящем своде правил, основаны на результатах многочисленных исследований и огневых испытаний.
4.8 Выполнение расчетов огнестойкости железобетонных конструкций с применением программных комплексов возможно только после апробации результатов программных расчетов огневыми испытаниями, проведенными в испытательном центре.
5 Свойства бетона и арматуры при огневом воздействии и после него
Бетон
5.1 Нормативные 
и расчетные 
, 
сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и растяжению 
, 
и 
, начальный модуль упругости 
и модуль деформации бетона при сжатии 
следует принимать по действующим нормативным документам по расчету железобетонных конструкций.
При пожаре железобетонные конструкции в нагруженном состоянии подвергаются кратковременному высокотемпературному нагреву, который изменяет свойства бетона.
Изменение нормативного и расчетного сопротивлений бетона на осевое сжатие с увеличением температуры учитывается коэффициентом условий работы бетона 
; 
; 
. (5.1)
Значение коэффициента условий работы принимают по средней температуре бетона при расчете
сжатой зоны - по формулам (8.10), (8.11), (8.25)-(8.27), (8.35), (8.36);
сжатой полки - по формуле (8.16);
сжатого ребра - по формулам (8.17), (8.18), (8.21);
поперечного сечения - по формуле (8.23);
в зоне анкеровки - по формуле (8.15).
5.2 Значения коэффициентов условий работы на сжатие бетонов устанавливаются экспериментально. Для тяжелых бетонов на силикатном и карбонатном заполнителях, а также для конструкционного керамзитобетона коэффициенты условий работы на сжатие приведены в таблице 5.1 в зависимости от температуры нагрева бетона.
Таблица 5.1
| Вид бетона | Коэффициент | Значение коэффициентов | |||||||
| 20 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | ||
| Тяжелый, на силикатном |
| 1,0 1,0 | 0,98 0,95 | 0,95 0,90 | 0,85 0,80 | 0,80 0,70 | 0,60 0,50 | 0,20 - | 0,10 - |
| заполнителе | 
| 1,0 | 0,70 | 0,50 | 0,40 | 0,30 | 0,20 | 0,10 | 0,05 |
| 1,5 | 3,0 | 5,7 | 9,0 | 13,0 | 19,0 | - | - | |
| Тяжелый, на карбонатном |
| 1,0 1,0 | 1,0 0,95 | 0,95 0,90 | 0,90 0,85 | 0,85 0,80 | 0,65 0,60 | 0,30 - | 0,15 - |
| заполнителе |
| 1,0 | 0,75 | 0,55 | 0,45 | 0,35 | 0,25 | 0,15 | 0,10 |
|
| 1,2 | 2,4 | 4,6 | 7,2 | 10,0 | 15,0 | - | - | |
| Конструкционный керамзитобетон |
| 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 0,95 1,0 | 0,85 0,95 | 0,70 0,80 | 0,50 - | 0,25 - |
|
| 1,0 | 0,85 | 0,80 | 0,70 | 0,60 | 0,45 | 0,30 | 0,15 | |
|
| 0,7 | 3,2 | 5,9 | 9,2 | 13,5 | 20,0 | - | - | |
| Примечания
1 Значения коэффициентов
2 Значения коэффициентов
3 Значения коэффициента
4 Значения, приведенные в настоящей таблице, распространяются на бетоны классов не выше В55.
5 Для высокопрочных бетонов классов В60 и выше коэффициенты условий работы следует определять экспериментально. | |||||||||
5.3 Нормативные 
и расчетные и 
сопротивления бетона растяжению при огневом воздействии также изменяются. Изменение сопротивлений бетона растяжению с увеличением температуры нагрева учитывают коэффициентом условий работы бетона на растяжение 
; 
; 
. (5.2)
При расчете железобетонных элементов на действие поперечных сил по 8.24 значения коэффициента 
принимают по средней температуре бетона сечения, при расчете усилия в зоне анкеровки по формуле (8.15) - по температуре анкерующего стержня арматуры.
Значения коэффициента при кратковременном воздействии температур принимают по таблице 5.2.
Таблица 5.2
| Вид бетона | Значение коэффициента | ||||||||
| 20 | 50 | 100 | 150 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | |
| Тяжелый, на силикатном и карбонатном заполнителях, конструкционный керамзитобетон | 1,0 | 0,8 | 0,75 | 0,7 | 0,65 | 0,5 | 0,35 | 0,2 | 0,05 |
5.4 Температуру нагрева бетона определяют теплотехническим расчетом в соответствии с разделом 6 или по приложениям А и Б. Среднюю температуру бетона сжатой зоны 
, расположенной у обогреваемой грани сечения, допускается принимать
при 
- по температуре бетона, на расстоянии 0,2 
и для плит 0,1 от сжатой грани сечения;
при 
и 
- на расстоянии 0,5 
от сжатой грани сечения.
Среднюю температуру бетона сжатой зоны у необогреваемой грани сечения балки принимают по рисунку 5.1.
|
Рисунок 5.1 - Средняя температура бетона сжатой зоны (у необогреваемой стороны) в балке при трехстороннем нагреве и длительности стандартного температурного режима пожара от 30 до 240 мин
5.5 При расчете огнестойкости изменение значения начального модуля упругости при кратковременном высокотемпературном нагреве с увеличением температуры учитывают коэффициентом
. (5.3)
Значение коэффициента принимают по таблице 5.1.
5.6 При расчете огнесохранности железобетонной конструкции по предельным состояниям второй группы на продолжительное действие нагрузок значения начального модуля деформаций бетона определяют по формуле
. (5.4)
Коэффициент ползучести бетона 
после нагрева принимают по таблице 5.1.
5.7 При нагревании бетона естественной влажности его температурная деформация состоит из двух видов: обратимой - температурное расширение и необратимой - температурная усадка.
Значения коэффициентов температурной деформации расширения 
приведены в таблице 5.3 и температурной усадки 
- в таблице 5.4.
Таблица 5.3
| Вид бетона | Коэффициент температурного расширения бетона | ||||
| 20-50 | 100 | 300 | 500 | 700-1100 | |
| Тяжелый, на силикатном заполнителе | 9 | 9 | 8 | 11 | 14,5 |
| Тяжелый, на карбонатном заполнителе | 10 | 10 | 9 | 12 | 15,5 |
| Конструкционный керамзитобетон | 8,5 | 8,5 | 7 | 5,5 | 4,5 |
| Примечание - Данные распространяются на бетоны классов не выше В55. | |||||
, °С 
, при температуре бетона, °С
Таблица 5.4
| Вид бетона | Коэффициент температурной усадки бетона | ||||
| 20-50 | 100 | 300 | 500 | 700-1100 | |
| Тяжелый, на силикатном заполнителе | 0,5 | 1,0 | 1,0 | -1,8 | -6,8 |
| Тяжелый, на карбонатном заполнителе | 0,5 | 1,5 | 1,1 | 1,3 | 1,5 |
| Конструкционный керамзитобетон | 2 | 2 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Примечание - Данные распространяются на бетоны классов не выше В55. | |||||
, °С
5.8 В таблицах 5.1-5.4 приведены данные об изменении прочностных и деформационных характеристик тяжелых бетонов на силикатном и карбонатном заполнителе, а также конструкционного керамзитобетона классов не выше В55 при кратковременном воздействии повышенных и высоких температур. Для других видов бетонов, в том числе высокопрочных бетонов, эти характеристики необходимо определять экспериментально.
5.9 Относительные деформации сжатия бетона при однозначной равномерной эпюре 
и при двухзначной эпюре в нормальном сечении 
в зависимости от вида расчета (на огнестойкость или огнесохранность) принимают по таблице 5.5.
Относительные деформации обычного тяжелого бетона на силикатном заполнителе приведены в таблице 5.5 и применимы при расчетах огнестойкости и огнесохранности сжатых элементов.
Таблица 5.5
| Наименьшая температура | Относительные деформации обычного тяжелого бетона на силикатном заполнителе при сжатии и расчете на | |||||
| нагрева сжатого | огнестойкость | огнесохранность | ||||
| бетона в сечении, °С | 
|
|
|
|
|
|
| 20 | 0,0015 | 0,0020 | 0,0035 | 0,0028 | 0,0034 | 0,0048 |
| 100 | 0,0019 | 0,0025 | 0,0044 | 0,0035 | 0,0043 | 0,0060 |
| 200 | 0,0026 | 0,0035 | 0,0061 | 0,0049 | 0,0060 | 0,0084 |
| 300 | 0,0038 | 0,0050 | 0,0088 | 0,0070 | 0,0085 | 0,0120 |
| 400 | 0,0049 | 0,0065 | 0,0114 | 0,0091 | 0,0111 | 0,0156 |
| 500 | 0,0068 | 0,0090 | 0,0158 | 0,0126 | 0,0153 | 0,0216 |
| Примечания
1 Данные распространяются на тяжелый бетон на силикатном заполнителе класса не выше В55.
2 Для других видов и классов бетонов относительные деформации бетона при сжатии следует определять экспериментально. | ||||||
Арматура
5.10 Нормативные 
, расчетные 
, 
значения сопротивлений арматуры и модуля упругости арматуры 
при нормальной температуре следует принимать по действующим нормативным документам.
5.11 При кратковременном высокотемпературном нагреве прочностные и деформационные свойства арматуры изменяются.
5.12 Изменение сопротивления арматуры растяжению и сжатию при высокотемпературных воздействиях учитывают коэффициентом условий работы 
по формулам:
; 
; (5.5)
; 
. (5.6)
5.13 Изменение модуля упругости арматуры с повышением температуры учитывают коэффициентом 
. (5.7)
5.14 Коэффициенты условий работы арматуры определяются опытным путем для арматуры каждого вида. Экспериментально установлено, что способ производства арматуры оказывает существенное влияние на изменение ее свойств при высокотемпературном нагреве. Рекомендуемые значения коэффициентов 
и приведены в таблице 5.6 в зависимости от температуры нагрева растянутой и сжатой арматуры.
Таблица 5.6
| Класс арматуры | Коэффициент | Значение коэффициентов | |||||||
| 20 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | ||
| А240, А300, А400, А500 |
| 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 0,85 1,0 | 0,60 1,0 | 0,37 1,0 | 0,22 0,92 | 0,10 0,85 |
| 1,0 | 0,92 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,77 | 0,72 | 0,65 | |
| А600, А800, А1000 |
| 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 0,96 1,0 | 0,80 1,0 | 0,55 0,86 | 0,30 0,66 | 0,12 0,56 | 0,08 0,46 |
|
| 1,0 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,76 | 0,70 | 0,66 | 0,61 | |
| Проволочная В500, Вр1200, Вр1300, Вр1400, Вр1500 и |
| 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 0,90 1,0 | 0,65 0,9 | 0,35 0,8 | 0,15 0,6 | 0,05 0,5 | 0,02 0,4 |
| канатная К1400, К1500 | 
| 1,0 | 0,94 | 0,86 | 0,77 | 0,64 | 0,55 | 0,45 | 0,35 |
| * А500С марки 25Г2С горячекатаная ГОСТ Р |
| 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 0,92 1,0 | 0,87 1,0 | 0,76 1,0 | 0,39 0,96 | 0,18 0,80 |
| 52544-2006 |
| 1,0 | 1,0 0,99 | 1,0 0,99 | 0,99 0,99 | 0,94 0,98 | 0,93 0,98 | 0,77 0,97 | 0,60 0,97 |
| * А600С марки 18Г2СФ термомеханически |
| 1,0 1,0 | 0,92 0,96 | 0,84 0,93 | 0,76 0,97 | 0,82 1,00 | 0,69 0,92 | 0,42 0,84 | 0,13 0,63 |
| упрочненная |
| 1,0 | 0,99 0,98 | 0,99 0,98 | 0,91 0,98 | 0,91 0,98 | 0,83 0,94 | 0,72 0,94 | 0,65 0,92 |
| * А500С марки Ст3Гпс термомеханически |
| 1,0 1,0 | 0,97 1,0 | 0,94 1,0 | 0,87 1,0 | 0,85 0,98 | 0,72 0,97 | 0,43 0,90 | 0,17 0,61 |
| упрочненная ГОСТ 34028-2016 |
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,98 | 0,93 0,99 | 0,88 0,99 | 0,82 0,99 | 0,67 0,93 |
| * В500С марки Ст3Гпс ГОСТ Р 52544-2006 |
| 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 1,0 1,0 | 0,81 0,85 | 0,33 0,38 | 0,18 0,19 |
| холоднодеформированная, стержневая, диаметром не менее 12 мм |
| 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 0,97 0,97 | 0,91 0,91 | 0,63 0,63 |
| * Классы арматуры применительно к конкретным маркам сталей современного способа производства.
Примечания
1 Значения коэффициентов
2 Значение коэффициентов
3 Значения коэффициента
4 Для иных видов арматуры и классов арматурных сталей современного способа производства коэффициенты условий работы при нагреве и в охлажденном состоянии после нагрева следует определять экспериментально. | |||||||||
5.15 Относительные деформации удлинения арматуры 
при достижении напряжением расчетного сопротивления определяют как упругие по формуле
. (5.8)
5.16 Коэффициент температурного расширения арматуры 
с повышением температуры возрастает и превышает коэффициент температурной деформации бетона. Коэффициенты температурного расширения арматуры при различных температурах нагрева приведены в таблице 5.7.
Таблица 5.7
| Класс арматуры | Коэффициент температурного расширения арматуры | ||||||||
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | |
| А240, А300, А400, А500, А540, А600, А800, А1000; Холоднодеформированная проволочная классов В500, Вр1200 - Вр1500 и стержневая класса В500С; Канатная: К1400, К1500 | 11,5 | 12,0 | 12,5 | 13,0 | 13,5 | 14,0 | 14,5 | 15,0 | 15,5 |
, °С
6 Основные положения теплотехнического расчета железобетонных конструкций
6.1 Для расчета предела огнестойкости железобетонных конструкций необходимо знать распределение температур по бетону поперечного сечения элемента от воздействия стандартного температурного режима пожара по ГОСТ 30247.0.
6.2 Решение задачи нестационарной теплопроводности сводится к определению температуры бетона в любой точке поперечного сечения элемента для конкретных промежутков времени от начала нагрева. Функциональная зависимость температуры в твердых телах от времени описывается дифференциальным уравнением теплопроводности при нелинейных граничных условиях и сложном процессе тепло- и массопереноса. Расчеты прогрева сечений железобетонных конструкций выполняют, как правило, с применением компьютерных программ.
Алгоритм расчета представляет собой систему уравнений для определения температуры в каждом узле накладываемой на сечение координатной сетки. Координатная сетка накладывается так, чтобы ее узлы располагались не только по толщине сечения, но и по его периметру. Шаг сетки рекомендуется задавать в пределах 0,01-0,03 м, но обязательно больше максимального диаметра рабочей арматуры.
6.3 Для теплотехнического расчета железобетонных элементов коэффициент теплопроводности 
, Вт/(м·°С), рекомендуется принимать:
для тяжелого бетона на силикатном заполнителе
, (6.2)
для тяжелого бетона на карбонатном заполнителе
, (6.3)
для конструкционного керамзитобетона
. (6.4)
Удельную теплоемкость С, кДж/(кг·°С), рекомендуется принимать:
для тяжелого бетона на силикатном или карбонатном заполнителе
С = 0,71 + 0,00083 T, (6.5)
для конструкционного керамзитобетона
С = 0,83 + 0,00042 T. (6.6)
Приведенный коэффициент температуропроводности 
, м 
/ч, характеризующий скорость нестационарного прогрева бетонного сечения конструкции, определяют по формуле
, (6.7)
где 
и С - расчетные средние значения коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости бетона при 450°С;
- плотность сухого бетона, кг/м 
;
Т - температура нагрева бетона, °С;
W - весовая эксплуатационная влажность бетона, кг/кг.
В элементах с жесткой арматурой при наличии перепада температуры по длине полок и высоте стенок жесткой арматуры необходимо учитывать теплопроводность стали. Коэффициент теплопроводности стали, Вт/(м·°С), определяют по формуле
. (6.8)
Удельная теплоемкость стали, кДж/(кг·°С), определяют по формуле
С = 0,48-0,00063 T. (6.9)
6.4 Приведенные теплотехнические характеристики применимы для бетонов классов по прочности на сжатие не выше В55. Для высокопрочных бетонов теплотехнические характеристики следует определять экспериментально.
6.5 Для упрощенного решения задач теплотехнического расчета в приложениях А и Б приведены изотермы прогрева типовых сечений железобетонных конструкций плит, стен, балок и колонн при одно-, двух-, трех-, и четырехстороннем нагреве в зависимости от различной длительности воздействия стандартного температурного режима пожара.
7 Оценка предела огнестойкости плит и стен по потере теплоизолирующей способности
7.1 Расчетная оценка предела огнестойкости железобетонной конструкции по теплоизолирующей способности I для плит и стен производится путем решения теплотехнической задачи с целью определения значений температур на необогреваемой поверхности стен или плит и их сопоставления с критериальной температурой нагрева по признаку потери теплоизолирующей способности I по приложению А ГОСТ 30247.1-94.
Температура на необогреваемой поверхности конструкции стены или плиты при одностороннем огневом воздействии зависит от условий теплообмена на этой поверхности, которые характеризуются коэффициентом теплоотдачи.
В расчет вводится среднеарифметическое начального и конечного коэффициентов теплоотдачи. Начальное значение находят при повышении температуры на 1°С на необогреваемой поверхности. Конечное значение коэффициента теплоотдачи определяют при повышении температуры на необогреваемой поверхности до 160°С, т.е. при наступлении предела огнестойкости конструкции по потере теплоизолирующей способности. Затем теплотехническим расчетом находят время достижения предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности.
7.2 Предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности I при одностороннем нагреве плит, стен из тяжелого бетона на силикатном и карбонатном заполнителях и из конструкционного керамзитобетона при длительности огневого воздействия до 300 мин допускается определять графически по рисунку 7.1.
Для многопустотных плит предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности следует умножать на коэффициент 0,65 (по опытным данным).
|
1 - тяжелого бетона на силикатном заполнителе; 2 - тяжелого бетона на карбонатном заполнителе; 3 - конструкционного керамзитобетона
Рисунок 7.1 - Предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности плит (стен) при одностороннем воздействии стандартного температурного режима пожара
7.3 Оценка предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности I бетонных и железобетонных конструкций из других видов бетонов, в том числе из высокопрочного бетона, возможна после экспериментального установления коэффициентов теплопроводности и теплоемкости при высокотемпературном нагреве для конкретного вида бетона.
8 Расчет предела огнестойкости по потере несущей способности
Основные положения
8.1 Предел огнестойкости по потере несущей способности R железобетонной конструкции наступает вследствие снижения прочностных характеристик рабочей арматуры и бетона при воздействии пожара и, как следствие, снижения несущей способности конструкции до нормативных значений усилий от нагрузки, при которых происходит обрушение конструкции при пожаре.
8.2 Расчет предела огнестойкости железобетонной конструкции по потере несущей способности R состоит из теплотехнической и статической частей.
Решение теплотехнической задачи следует производить для заданной длительности пожара. В теплотехнической части расчета определяются температуры нагрева бетона и арматуры по сечению железобетонной конструкции при заданной длительности стандартного температурного режима с целью определения коэффициентов условий работы арматуры и бетона при нагреве.
8.3 В статической части расчета производится расчет на прочность нагретой конструкции с учетом изменения свойств бетона и арматуры от температурных воздействий и специфики схем разрушения при пожаре.
Прочностной расчет базируется на общих требованиях расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы по СП 63.13330 и настоящему своду правил.
8.4 Статический расчет предела огнестойкости по потере несущей способности R производится на нормативные нагрузки и нормативные сопротивления бетона и арматуры при огневом воздействии. При этом не учитывают ветровую, крановую, динамические и особые нагрузки, совпадение которых с пожаром маловероятно, и учет этих нагрузок вызовет экономически неоправданное усиление конструкций.
За нормативную нагрузку принимают действие постоянных и временных длительных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке 
1 (СП 20.13330).
Схема приложения нормативной нагрузки в расчетах огнестойкости должна соответствовать принятой в проекте.
8.5 В общем случае предел огнестойкости по потере несущей способности R обеспечивается при выполнении условия
, (8.1)
где 
- нормативное продольное усилие или изгибающий момент от внешней нагрузки (постоянной и временной длительной);
- несущая способность (прочность) железобетонной конструкции при пожаре длительностью, равной значению R.
Для оценки соответствия нормируемого и собственного значений предела огнестойкости по потере несущей способности R железобетонного элемента расчеты производятся из условия (8.1) с учетом длительности воздействия стандартного режима пожара, эквивалентной нормируемому пределу огнестойкости.
При необходимости определения собственного предела огнестойкости железобетонного элемента нахождение условий его предельного состояния при пожаре основано на принципе последовательных приближений для заданных значений длительности стандартного режима пожара. За собственный предел огнестойкости принимается длительность стандартного пожара, при которой удовлетворяется условие (8.1).
8.6 Поэлементный расчет огнестойкости железобетонных конструкций производится по приведенному сечению, когда сечение элемента разбивается на малые характерные участки, нагретые до различных температур, и каждый малый участок приводится к ненагретому бетону с учетом соответствующих понижающих характеристик прочности бетона. Для каждого малого участка принимают коэффициент меньше 1,0 в зависимости от средней температуры нагрева бетона малого участка. Далее определяют значения 
по формуле (5.1) и 
- по формуле (5.2) для каждого малого участка, которые подставляют в формулы прочности нормальных и наклонных сечений действительных размеров.
8.7 Возможно применение упрощенного метода поэлементного расчета огнестойкости железобетонных конструкций, при котором рассматривают уменьшенное поперечное сечение конструкции за вычетом толщин слоев бетона, нагретого выше критической температуры.
За критическую температуру нагрева тяжелого бетона на силикатном заполнителе принимают 500°С, на карбонатном заполнителе и конструкционного керамзитобетона - 600°С (структура бетона повреждена, прочностные характеристики значительно снижены).
При применении упрощенного расчета значение коэффициента условий работы бетона на сжатие принимают равным единице (
1) при нагреве бетона до критической температуры и равным нулю ( 0) при нагреве бетона выше критической температуры.
При упрощенном расчете расчетная площадь уменьшенного поперечного сечения бетона конструкции ограничивается изотермой критической температуры нагрева бетона 
, и коэффициент условий работы бетона в уменьшенном сечении принимают равным 1,0.
При упрощенном расчете уменьшенные размеры сечений железобетонных элементов определяют по формулам (8.2)-(8.9), в формулах прочности нормальных и наклонных сечений применяют параметры: 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
и 
.
Упрощенный метод применяется для обычных и преднапряженных железобетонных конструкций с учетом воздействия осевой нагрузки, изгибающего момента и их сочетаний.
8.8 При упрощенном расчете железобетонных элементов приведенные размеры сечений принимают равными:
при трехстороннем нагреве
ширина балки, колонны 
, (8.2)
ширина полки 
, (8.3)
высота полки 
, (8.4)
высота сечения балки, колонны 
, (8.5)
площадь балки 
; (8.6)
при четырехстороннем нагреве
высота сечения колонны 
, (8.7)
площадь сечения колонны 
. (8.8)
Рабочая высота сечения при нагреве со стороны сжатой зоны определяется по формуле
. (8.9)
Глубина прогрева бетона 
до критической температуры в балке от обогреваемой грани сечения при действии стандартного температурного режима пожара приведена на рисунке 8.1.
|
а - на силикатном заполнителе; б - на карбонатном заполнителе; 30, 45... 240 - длительность стандартного температурного режима пожара, мин
Рисунок 8.1 - Глубина прогрева 
до критической температуры тяжелого бетона в балке от нагреваемой грани сечения при действии стандартного температурного режима пожара
Глубина прогрева бетона до критической температуры в колонне при четырехстороннем воздействии станда
