безопасность здания. Тема Введение

• Название: Тема Введение
• Анкор: безопасность здания
• Дата: 25.10.2020
• Размер: 482.62 Kb.
• Имя файла: Bezopasnost_zdaniy_i_sooruzheniy.docx
• Тип: Документы; #145538
• страница: 7 из 10

Расчет температур прогрева сечений бетонных и железобетонных конструкций при воздействии стандартного пожара


Основные положения
При проведении расчетов следует принимать:

1. 
   начальную температуру бетонных и железобетонных конструкций Т_о=20^оС;
   
2. 
   температурный режим пожара соответствующим температурному режиму стандартных огневых испытаний на огнестойкость, который описывается выражением:
   

T^st()  345  lg(480 1)  T, (1)

f 0

где - время воздействия пожара, ч;


f
T ^st () - температура пожара, воздействующая на конструкцию в момент

времени , ^оС.

При расчете температур прогрева сечений рассматриваемых конструкций следует учитывать изменение характеристик теплопереноса материалов конструкций в зависимости от температуры:

• 
  коэффициента теплопроводности - (T);
  
• 
  коэффициента удельной теплоемкости – c(T).
  

Коэффициент теплопроводности (Т) бетона и арматуры [Вт/(м^.оС)] допускается определять по формуле:

(T )  A  B  T , (2)

Удельную теплоемкость бетона и арматуры [кДж/(кг^.оС)] допускается определять по формуле:

с(T)  C D T, (3)

где A,B,C,D – постоянные значения, принимающиеся по таблице 1.
Таблица 1

Материалы	Средняя плотность бетона ρ, кг/м3	Значения параметров A,B,C,D для определения коэффициента теплопроводности, Вт/(м.оС) и удельной теплоемкости, кДж/(кг.оС)					Эксплуа- тацион- ная массовая влаж- ность w, %
		A	B	C	D
Тяжелый бетон с крупным заполнителем из силикатных пород	2350	1,20	-0,00035	0,71	0,00083	2,5
Тяжелый бетон с заполнителем из карбонатных пород	2350	1,14	-0,00055	0,71	0,00083	3,0
Легкий бетон с крупным заполнителем из керамзита	1600	0,36	0,00012	0,83	0,00042	5,0
Керамзито- перлитобетон	1200	0,18	0,00008	0,92	0,00048	6,0
Легкий бетон с крупным и мелким заполнителем из керамзита	750
Арматурная сталь	-	65	-0,048	0,44	0,00063	-

При расчете допускается использовать также приведенные (осредненные)


red
значения коэффициента температуропроводности  (м²/ч), которые определяются по формуле:

^red

3,6(T  450^о C)

^ с(T 450^oC)  0,05w 

, (4)

где

(T  450^оС) ,

c(T  450^о С)

- характеристики теплопереноса

материалов конструкций, определяемые по формулам (2) и (3) при Т=450^оС; w - эксплуатационная влажность бетона, %.

Расчет температуры в определенной точке прогреваемого сечения бетонной или железобетонной конструкции

через заданное время огневого воздействия

Температуру бетона (T_b) и арматуры (T_s) конструкции через время

   ₀

после начала огневого воздействия по режиму стандартного пожара (1), в любой

точке сечения конструкции расположенной, соответственно, на расстояниях

x_i (для

бетона) и

Y_i (для арматуры) от каждой i-ой обогреваемой поверхности (см. рис. 1 и

рис. 2), в зависимости от количества обогреваемых поверхностей и их взаимного расположения, определяют по формулам:
_

1 ₁


b ³

b₂

Рис. 1. Расчетная схема прогрева для бетона при четырехстороннем огневом воздействии.

Рис. 2. Расчетная схема прогрева

для арматуры при четырехстороннем огневом воздействии.

- при одной обогреваемой поверхности (см. рис. 3):


1
T 20  1200  (1  r) ² , (5)

T
st f




Рис. 3
- при двух параллельных обогреваемых поверхностях (см. рис.4):

T 20  1200 [(1  r)²  (1  r)² ] , (6)

1 2
Примечание: Данная формула применима при x_i≤0,7h, где h – расстояние от обогреваемой поверхности конструкции до противоположной.

T
st f



h


4


3


2

1
x₁<0,7h

x₂<0,7h




st


T
f

Рис. 4
- при трехстороннем воздействии пожара, когда первая и вторая поверхности конструкций параллельны, а третья им перпендикулярна (см. рис.5):

T  1220  1200 [1  (1  r )²  (1  r )² ] [1  (1  r )² ] , (7)

1 2 3


T
st

f




st


T
f

st f


T
Рис. 5
- при четырехстороннем огневом воздействии на конструкцию:

T  1220  1200 [1  (1  r )²  (1  r )² ] [1  (1  r )²  (1  r )² ] , (8)

где
_x*

r ⁱ,

i _l

1 2 3 4

i
x^* - параметр, который определяется из следующих выражений:

• 
  при определении температуры прогрева бетона:
  

i

i
x^*  x

 ₁ 

• 
  при определении температуры прогрева арматуры:
  

x^*  Y     d

i i 1 2 s

где:

x_i - расстояние от рассматриваемой точки сечения бетона до i-ой

обогреваемой поверхности, м;

Y_i - расстояние от i-ой обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края

арматуры, м;
Примечание: Если r_i
 1, то r_i  1.

l - толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м:

l 

где

12 _red ₀ ,

^ red
- приведенный (осредненный) коэффициент

температуропроводности , м²/ч;

 ₀ - время огневого воздействия, ч;

₁ и ₂

• 
  коэффициенты, зависящие от плотности бетона, см. табл. 2
  

Таблица 2

Плотность бетона ρ, кг/м3	500	1000	1500	2000	2350	2450
1	0,46	0,55	0,58	0,60	0,62	0,65
 2	1,0	0,85	0,65	0,5	0,5	0,5

d _s - диаметр арматуры, м.
Расчет глубины прогрева обогреваемого сечения бетонной или железобетонной конструкции до критической температуры через заданное время огневого воздействия =f()
Расчет толщин слоев бетона, прогретых до критической температуры Т_cr и

выше за время воздействия «стандартного» пожара  ₀ производится:

• 
  при одной обогреваемой поверхности конструкции (рис. 6) по формулам:
  

₁  r₁  l  ₁  ,
r₁  1  ,

где: l – определяют по формуле: l 


T
st

f

_

_

Рис. 6

• 
  при трехстороннем обогреве конструкции прямоугольного сечения (первая и вторая обогреваемые поверхности параллельны, расстояние между ними равно
  

“b₂” и перпендикулярны третьей), толщина прогретого до

^Tcr

слоя δ₃ у третьей

обогреваемой поверхности определяется (см. рис.7) по формулам:

_

T=T_cr


1
b₁ ^F


3
_
_ ^b2

2
^уг
_

T=T_st(_

r  (b₂

2  ₁ 

Рис. 7
) / l

(r≤1),

w  1  2  (1  r) ² ,

r₃  1 

1200w  1220  T_{cr ,}

1220w

^1,2

 ₃  r₃  l  ₁

• 
  определяются по формулам, как для односторонне прогревающейся
  

поверхности.
_1,2  r₁  l  ₁  ,

r₁  1 

Глубина прогрева внутри угла определяется по формуле:

^ уг
^rуг

 r_уг l ₁

1 	1220  T cr
	1220

 1 

, где

• 
  при четырехстороннем воздействии пожара толщины слоев, прогретых до критической температуры: _2 _3 _уг (см. рис. 8), определяются по формулам:
  

_

¹ T=T ( 

^

^b1 c₁

^


3

^

T=T_cr

F

2

с₂ b₂

st 

^уг

4

^

r_1,2  (b₂

2  ₁ 

Рис. 8
) / l

( r_1,2  1),

r
'

1,2

^w1,2

 1 

 1  2  (1  r_1,2

)² ,
,

^1,2

'


 r
1,2

 l  ₁

r_3,4  (b₁

2  ₁ 

) / l

( r_3,4  1),

r
'

3,4

^w3,4
 1 

 1  2(1  r_3,4

)² ,
,

^ 3,4

'


 r
3,4

 l  ₁

Глубина прогрева внутри угла определяется по формуле:

^ уг

 r_уг l ₁

, где

^rуг

 1 

1 	1220  T cr
	1220

Площадь сечения F, ограниченную на момент времени

   ₀

изотермой

T=T^cr при четырехстороннем тепловом воздействии на конструкцию квадратного сечения ( b₁  b₂  b ) по режиму стандартного пожара, можно определить по формуле:
F   (2  c) ² ,

c  ^b  ^cr ,

₂ c


cr c
r ^'  1 

 r ^'  l   ,

1
,

w  1  2(1  r)²

r  (b 2  ₁ 

) / l

( r  1),

  ^b0  0,2 , но более 1.

c

b  ^b  

0 ₂ уг