безопасность здания. Тема Введение
![]()
|
Плоские конструкции (плиты) Расчет времени достижения критической температуры в растянутой арматуре плоских сплошных односторонне прогреваемых железобетонных конструкций s Расчет времени достижения критической температуры ( Т cr ) в растянутой арматуре плоских сплошных односторонне прогреваемых конструкций производится по формуле: f .r (ч) 1 2 ![]() s 1 red 2 s , ![]() 12 1 red где red осредненное значение коэффициента температуропроводности бетона (м2/ч), которое определяется по формуле: red 3,6(T 450о C) с(T 450o C) 0,05w 1 и 2 коэффициенты, зависящие от плотности бетона, см. табл.
s - толщина защитного слоя бетона от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, м; N d s - средний диаметр растянутой арматуры плиты (м), определяемый по формуле: ds,i As,i N s d i1 , As,i i1 где As, j площадь поперечного сечения j-ой арматуры, м2; ds, j диаметр j-ой арматуры, м. Для того, чтобы определить значение критической температуры арматуры в s плите T cr необходимо определить s,T . s,T Если в плите имеется только растянутая арматура и отсутствует сжатая, то определяется по формуле: M M sT h A R /1 , 2bh 2 R 0 S su 0 bu где M - максимальный изгибающий момент в плите, Н.м; h - рабочая высота сечения плиты ( h h ds ) , м; 0 0 s 2 S A - суммарная площадь поперечных сечений всех арматурных стержней, м2; N As As,i i1 Rsu Rsn s Rsn , 0,9 Rsn - нормативное сопротивление растяжению арматуры, Па. Rbu - расчетное сопротивление сжатию бетона, Па; Rbu Rbn s Rbn , 0,83 Rbn - нормативное сопротивление сжатию бетона, Па. b - ширина плиты, м; T s cr - критическая температура прогрева арматуры (оС) определяется в зависимости от класса стали и величины s,T по таблице 9.3.7 [1]). Таблица 9.3.7 [1]
Колонны Расчет несущей способности железобетонных конструкций, подвергаемых воздействию пожара Несущая способность Ф (в МН) центрально сжатых железобетонных колонн, подвергаемых воздействию пожара с четырех сторон, вычисляется по формулам: Ф(0 ) [Rsu sT As,tot Rbu A(0 )], где Rsu расчетное сопротивление сжатию арматуры, МПа; Rbu - расчетное сопротивление сжатию бетона, МПа; Расчетные сопротивления определяются делением нормативных надежности – по бетону b =0,83, по арматуре s =0,9; sT коэффициент условий работы при пожаре арматуры (его значение зависит от температуры нагрева и типа арматуры, что, в свою очередь, зависит от толщины защитного слоя, марки бетона и времени нагрева железобетонной конструкции); As,tot суммарная площадь сечения всех арматурных стержней, м2; A(τо) - рабочая (неповрежденная пожаром) площадь сечения бетонной 2 колонны на момент времени 0 , м (площадь сечения ограниченная изотермой Т коэффициент продольного изгиба центрально-сжатых колонн прямоугольного сечения находится по таблице в зависимости от вида бетона, расчетной длины колонны l и от размера стороны рабочего (неповрежденного пожаром сечения) hb( (см. следующую табл.).
В свою очередь, l зависит от схемы опирания колонны: при шарнирном закреплении обоих концов l=l0; - при полном защеплении обоих концов l=0,5l0; - при полном защемлении одного конца (нижнего) и шарнирно подвижном закреплении другого (верхнего) l=0,7l0. Если в конкретный момент времени 0 Ф(0 ) Nn , где Nn - нормативная нагрузка на колонну, то считается, что на этот момент времени колонна утратила свою несущую способность. Расчет огнестойкости железобетонных конструкций. Пример 1. Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытий по признаку потери несущей способности «R» Дано: Железобетонная плита перекрытия, многопустотная свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры плиты: ширина b=1,2 м; длина рабочего пролета l=5,9 м; высота сечения h=0,24 м. Толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры δs=0,02 м, диаметр пустот dп=0,16 м. Бетон: тяжелый, класса B15 на гранитном заполнителе, сжатию бетона)= 13,5 МПа. Rbu (расчетное сопротивление Арматура: растянутая класса Aт-V ( Rsu (расчетное сопротивление растяжению арматуры)=872 МПа; 2 стержня диаметром 12 мм (As,1=1,13.10-4 м2), два стержня диаметром 14 мм (As,2=1,54.10-4 м2). Нагрузка: нормативная q=6700 Па, от собственного веса p=3000 Па. Решение: Определяем значения максимального изгибающего момента в плите: M ( p q)b l2 (3000 6700) 1,2 5,92 5,07 10 4 Н.м. 8 8 Определяем рабочую высоту сечения плиты: h0 h ds, s 2 N где ds,i As,i N ds i1 2 (0,012 1,13 10 4 0,014 1,54 10 4 ) 0,0132 м, i 1 As,i 2(1,13 10 4 1,54 10 4 ) h 0,24 0,02 0,0132 0,0213 м 0 2 Определяем коэффициент условий работы при пожаре γs,T растянутой арматуры. M M 5,07 104 5,07 104 sT h A R /1 2bh2 R 0,213 5,34 10 4 872 106 /1 2 1,2 (0,213)2 13,25 106 0,53 0 S su 0 bu Определяем значение критической температуры растянутой арматуры плиты (таблица 9.3.7 разд. 9.3 [1]): Согласно таблице для стали класса Ат-V при γs,T=0,53 по интерполяции получаем: T cr 450 0,7 0,53 50 492 оС. s 0,7 0,5 Значение предела огнестойкости сплошной железобетонной плиты по признаку потери несущей способности «R» (ч) определяют по формуле: 1 2 ![]() f .r 12 s s Вычислим значение red : red 1 3,6(T 450оC) red с(T 450o C) 0,05w Для тяжелого бетона с заполнителем из силикатных пород (см. табл. 9.3.2. разд. 9.3 [1]): A=1,20; B=-0,00035; C=0,71; D=0,00083; W=2,5%; ρ=2350 кг/м3. (T 450oC) A B T 1,20 0,00035 450 1,04 Вт/(м.оС) c(T 450oC) C D T 0,71 0,00083 450 1,08 кДж/(кг.оС) red 3,6 1,04 1,08 0,05 2,5 2350 =0,00132 м2/ч Определяем значения коэффициентов φ1 и φ2 (см. табл 9.3.3, разд. 9.3[1]): При ρ=2350 кг/м3 φ1=0,62 и φ2=0,5 Таким образом, мы можем определить f .r : 1 2 ![]() f .r 12 s s red 1 2 ![]() 1 0,02 0,62 0,00132 0,5 0,0133 1,08 ч 12 0,00132 1 492 20 1200 или R65 Предел огнестойкости многопустотных свободноопирающихся плит по признаку потери несущей способности «R» можно принимать как для аналогичных сплошных плит с коэффициентом 0,9. Тогда для рассматриваемого случая: пуст f .r f .r 0,9 R65 0,9 R58 Пример 2. Расчет предела огнестойкости ж/б колонны по признаку «R» - потере несущей способности. Дано: Железобетонная колонна сечением (0,3х0,3) м, длина колонны lo=3,6 м. Шарнирное закрепление вверху и внизу. Нормативная нагрузка на колонну Nn=1390 кН. Бетон: класса В40 ( Rbu 34,9 МПа) – тяжелый с заполнителем из силикатных пород ( =2350 кг/м3). Арматура: класса А-III ( Rsu 433 МПа), 4 стержня диаметром ds=12 мм и площадью сечения A 1,14 104 м2. s Расстояние от края арматуры до обогреваемой поверхности колонны s=0,032 м. Решение: 1. Решаем теплотехническую задачу огнестойкости, применительно к рассматриваемой конструкции – проводим расчет температур прогрева арматуры и бетона колонны в заданный момент времени воздействия стандартного пожара. 1.1.Выбираем схему четырехстороннего воздействия пожара на колонну и рассмотрим результат его воздействия на колонну в момент времени τ1=1,5 ч. Определяем значение приведенного коэффициента температуропроводности прогреваемого слоя бетона колонны. Согласно результатам предыдущей задачи red 0,00132 м2/ч Определяем значения коэффициентов φ1 и φ2. При ρ=2350 кг/м3 φ1=0,62 и φ2=0,5. Определяем температуру прогрева арматуры Tsколонны в первый расчетный момент времени воздействия пожара τ1=1,5 ч. В силу симметричности сечения колонны и воздействия пожара на нее, рассмотрим только один из четырех арматурных стержней, расположенный между обогреваемыми поверхностями «1» и «3» (см. рис. 1). h=0,3 1 4 ![]() ds=0,012 3 |