Огнестойкость 90 минут жб плит перекрытия. Огнестойкость железобетонных конструкций
Для решения статической части задачи форму поперечного сечения железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами (прил.2 рис. 6.) приводим к расчетной тавровой.
Определим изгибающий момент в середине пролета от действия нормативной нагрузки и собственного веса плиты:
где q / n – нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты, равная:
Расстояние от нижней (обогреваемой) поверхности панели до оси рабочей арматуры составит:
мм,
где d – диаметр арматурных стержней, мм.
Среднее расстояние составит:
мм,
где А – площадь поперечного сечения арматурного стержня (п. 3.1.1. ), мм 2 .
Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:
Ширина: b f = b = 1,49 м;
Высота: h f = 0,5 (h -П) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;
Расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня h o = h – a = 220 – 21 = 199 мм.
Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:
Нормативное сопротивление по пределу прочности R bn = 18,5 МПа (табл. 12 или п. 3.2.1 для бетона класса В25);
Коэффициент надежности b = 0,83 ;
Расчетное сопротивление бетона по пределу прочности R bu = R bn / b = 18,5 / 0,83 = 22,29 МПа;
Коэффициент теплопроводности t = 1,3 – 0,00035Т ср = 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. ),
где Т ср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;
Удельная теплоемкость С t = 481 + 0,84Т ср = 481 + 0,84 · 723 = 1088,32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. );
Приведенный коэффициент температуропроводности:
Коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 иК 1 = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. ).
Определяем высоту сжатой зоны плиты:
Определяем напряжение в растянутой арматуре от внешней нагрузки в соответствии с прил. 4:
так как х t = 8,27 ммh f = 30,5 мм, то
где As – суммарная площадь поперечного сечения арматурных стержней в растянутой зоне поперечного сечения конструкции, равная для 5 стержней12 мм 563 мм 2 (п. 3.1.1. ).
Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:
,
где R su – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:
R su = R sn / s = 390 / 0,9 = 433,33 МПа (здесь s – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 );
R sn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 390 МПа (табл. 19 или п. 3.1.2 ).
Получили, что stcr 1. Значит, напряжения от внешней нагрузки в растянутой арматуре превышают нормативное сопротивление арматуры. Следовательно, необходимо снизить напряжение от внешней нагрузки в арматуре. Для этого увеличим число арматурных стержней панели12мм до 6.Тогда A s = 679 10 -6 (п. 3.1.1. ).
МПа,
.
Определим критическую температуру нагрева несущей арматуры в растянутой зоне.
По таблице п. 3.1.5. с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-III, марки стали 35 ГС и stcr = 0,93.
t stcr = 475C.
Время прогрева арматуры до критической температуры для плиты сплошного поперечного сечения будет являться фактическим пределом огнестойкости.
с
= 0,96 ч,
где Х – аргумент функции ошибок Гаусса (Крампа), равный 0,64 (п.3.2.7. ) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:
(здесь t н – температура конструкции до пожара, принимаем равной 20С).
Фактический предел огнестойкости плиты перекрытия с круглыми пустотами составит:
П ф = 0,9 = 0,960,9 = 0,86 ч,
где 0,9 – коэффициент, учитывающий наличие в плите пустот.
Так как бетон – негорючий материал, то, очевидно, фактический класс пожарной опасности конструкции К0.
Определение пределов огнестойкости строительных конструкций
Определение предела огнестойкости железобетонных конструкций
Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.2.1.1
Вид бетона - легкий бетон плотностью с = 1600 кг/м3 с крупным заполнителем из керамзита; плиты многопустотные, с круглыми пустотами, количество пустот - 6 шт, опирание плит - по двум сторонам.
1) Эффективная толщина многопустотной плиты tэф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия к СНиП II-2-80 (Огнестойкость):
2) Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из легкого бетона с эффективной толщиной 140 мм:
Предел огнестойкости плиты 180 мин.
3) Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:
4) По таблице 1.2.1.2 (табл. 8 Пособия) определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 40 мм, для легкого бетона при опирании по двум сторонам.
Таблица 1.2.1.2
Пределы огнестойкости железобетонных плит
Искомый предел огнестойкости 2 ч или 120 мин.
5) Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:
6) Определяем полную нагрузку на плит, как сумма постоянной и временной нагрузок:
7) Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:
8) Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:
9) По п. 2.18 (ч. 1 б) Пособия принимаем коэффициент для арматуры
10) Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:
Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет
Исходя из результатов полученных в ходе расчетов мы получили, что предел огнестойкости железобетонной плиты по несущей способности 139 мин., а по теплоизолирующей способности 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.
Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 139.
Определение пределов огнестойкости железобетонных колонн
Вид бетона - тяжелый бетон плотностью с = 2350 кг/м3 с крупным заполнителем из карбонатных пород (известняк);
В таблице 1.2.2.1 (табл. 2 Пособия) приведены значения фактических пределов огнестойкости (ПОф) железобетонных колонн с различными характеристиками. При этом ПОф определяется не по толщине защитного слоя бетона, а по расстоянию от поверхности конструкции до оси рабочего арматурного стержня (), которое включает помимо толщины защитного слоя еще и половину диаметра рабочего арматурного стержня.
1) Определяем расстояние от обогреваемой поверхности колонны до оси стержневой арматуры по формуле:
2) Согласно п. 2.15 Пособия для конструкций из бетона с карбонатным заполнителем размер поперечного сечения допускается уменьшать на 10 % при том же пределе огнестойкости. Тогда ширину колонны определим по формуле:
3) По таблице 1.2.2.2 (табл. 2 Пособия) определяем предел огнестойкости для колонны из легкого бетона с параметрами: b = 444 мм, а = 37 мм при обогреве колонны со всех сторон.
Таблица 1.2.2.2
Пределы огнестойкости железобетонных колонн
Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1,5 ч и 3 ч. Для определения предела огнестойкости применяем метод линейной интерполяции. Данные приведены в таблице 1.2.2.3
Самый распространенный материал в
строительстве — это железобетон. Он сочетает в себе бетон и стальную арматуру,
рационально уложенную в конструкции для восприятия растягивающих и сжимающих
усилий.
Бетон хорошо сопротивляется сжатию и
хуже – растяжению. Эта особенность бетона неблагоприятна для изгибаемых и
растянутых элементов. Наиболее распространенными изгибаемыми элементами здания
являются плиты и балки.
Для компенсации неблагоприятных
процессов бетона, конструкции принято армировать стальной арматурой. Армируют
плиты сварными сетками, состоящими из стержней, расположенных в двух взаимно
перпендикулярных направлениях. Сетки укладывают в плитах таким образом, что
стержни их рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали
растягивающие усилия, возникающие в конструкциях при изгибе под нагрузкой, в
соответствии с эпюрой изгибающих нагрузок.
В
условиях пожара плиты подвергаются воздействию высокой температуры снизу,
уменьшение их несущей способности происходит в основном за счет снижения
прочности нагревающейся растянутой арматуры. Как правило, такие элементы
разрушаются в результате образования пластического шарнира в сечении с
максимальным изгибающим моментом за счет снижения предела прочности
нагревающейся растянутой арматуры до величины рабочих напряжений в ее сечении.
Обеспечение пожарной
безопасности здания требует усиления огнестойкости и огнесохранности
железобетонных конструкций. Для этого используются следующие технологии:
- армирование плит производить
только вязаными или сварными каркасами, а не отдельными стержнями россыпью; - во избежание выпучивания продольной арматуры при ее нагреве во
время пожара необходимо предусмотреть конструктивное армирование хомутами или
поперечными стержнями; - толщина нижнего защитного слоя бетона перекрытия должна быть
достаточной для того, чтобы он прогревался не выше 500°С и после пожара не
оказывал влияние на дальнейшую безопасную эксплуатацию конструкции.
Исследованиями установлено, что при нормируемом пределе огнестойкости R=120, толщина
защитного слоя бетона должна быть не менее 45 мм, при R=180 - не менее 55 мм,
при R=240 - не менее 70 мм; - в защитном слое бетона на глубине 15–20 мм со стороны нижней
поверхности перекрытия следует предусмотреть противооткольную арматурную сетку
из проволоки диаметром 3 мм с размером ячейки 50–70 мм, снижающую интенсивность
взрывообразного разрушения бетона; - усиление приопорных участков тонкостенных перекрытий поперечной
арматурой, не предусмотренной обычным расчетом; - увеличение предела огнестойкости за счет расположения плит,
опертых по контуру; - применение специальных штукатурок (с использованием асбеста и
перлита, вермикулита). Даже при малых величинах таких штукатурок (1,5 — 2 см)
огнестойкость железобетонных плит увеличивается в несколько раз (2 — 5); - увеличение предела огнестойкости за счет подвесного потолка;
- защита узлов и сочленений конструкций слоем бетона с требуемым
пределом огнестойкости.
Эти меры обеспечат должную противопожарную безопасность здания.
Железобетонная конструкция приобретет необходимую огнестойкость и
огнесохранность.
Используемая литература:
1.Здания и сооружения, и их устойчивость
при пожаре. Академия ГПС МЧС России, 2003
2. МДС 21-2.2000.
Методические рекомендации по расчету огнестойкости железобетонных конструкций.
- М. : ГУП «НИИЖБ», 2000. - 92 с.
Таблица 2.18
Легкий бетон плотностью? = 1600 кг/м3 с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт., опирание плит - свободное, по двум сторонам.
1. Определим эффективную толщину многопустотной плиты tэф для оценки предела огнестойкости по теплоизолирующей способности согласно п. 2.27 Пособия:
где - толщина плиты, мм;
- - ширина плиты, мм;
- - количество пустот, шт.;
- - диаметр пустот, мм.
- 2. Определяем по табл. 8 Пособия предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности для плиты из тяжелого бетона часть с эффективной толщиной 140 мм:
Предел огнестойкости плиты по потере теплоизолирующей способности
3. Определим расстояние от обогреваемой поверхности плиты до оси стержневой арматуры:
где - толщина защитного слоя бетона, мм;
- - диаметр рабочей арматуры, мм.
- 4. По табл. 8 Пособия определяем предел огнестойкости плиты по потере несущей способности при а = 24 мм, для тяжелого бетона и при опирании по двум сторонам.
Искомый предел огнестойкости находится в интервале между 1 ч и 1,5 ч, определяем его методом линейной интерполяции:
Предел огнестойкости плиты без учёта поправочных коэффициентов - 1,25 ч.
- 5. Согласно п. 2.27 Пособия для определения предел огнестойкости пустотных плит применяется понижающий коэффициент 0,9:
- 6. Определяем полную нагрузку на плиту, как сумму постоянной и временной нагрузок:
- 7. Определяем отношение длительно действующей части нагрузки к полной нагрузке:
8. Поправочный коэффициент по нагрузке согласно п. 2.20 Пособия:
- 9. По п. 2.18 (ч. 1 а) Пособия принимаем коэффициент? для арматуры А-VI:
- 10. Определяем предел огнестойкости плиты с учётом коэффициентов по нагрузке и по арматуре:
Предел огнестойкости плиты по несущей способности составляет R 98.
За предел огнестойкости плиты принимаем меньшее из двух значений - по потере теплоизолирующей способности (180 мин) и по потере несущей способности (98мин).
Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты составляет REI 98
