Материал: Бетон повышенной термостойкости для огнестойких железобетонных изделий. Перцев В.Т., Загоруйко Т.В
Толщина плиты, стены, мм
Рис. 4.8. Предел огнестойккости по потере теплоизолирующей способности плит (стен) при одностороннем нагреве бетона от стандартного пожара [114]:
1 – тяжелый бетона на силикатном заполнителе; 2 – то же, на карбонатном
Железобетонная пли та перекрытия многоэтажного жилого дома с размерами сечения: b = 1,2 м; длина рабочего пролета l = 6,0 м ; высота сечения h=0,24 м; толщина защитного слоя бетона до низа растяянутой арматуры
δ1 |
= 0,02 м. |
|
Бетон тяжелый на гранитном заполнителе, класс по проччности В25. |
|
Арматура растянутая класса А-IV, четыре стержня диаметром 14 мм. |
|
Нормативные нагрузки: постоянная и временная q = 9700 Па. |
|
Характеристики ог незащитного покрытия: толщина наносимого слоя |
δ1 |
= 0,01 м; δ2 = 0,015 м; δ3 = 0,02 м; δ4 = 0,04 м; коэффициеннт теплопроводно- |
сти λ = 0,22 Вт/м·ºС.
Расчет выполняется согласно рекомендациям, изложенным в работах [121, 122, 123] по методу стандартного пожара.
1. Расчетная схема определения предела огнестойкости, на которой обозначены план-схема воздействия пожара на плиту, ее геометрические характеристики и кривая изменения температуры в толще плиты, приведены на рис.4.9.
Рис. 4.9. Расчетная схема для определения предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия без огнезащитного покрытия
76
2. Определение коэффициента условий работы при пожаре 
растянутой арматуры железобетонной плиты ввиду отсутствия в ней сжатой арматуры проводилось по формуле
M
γ s.T |
= |
|
|
ho × As × Rsu |
|
, |
(4.1) |
||
1- |
M |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2b × h2 |
× R |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
o |
bu |
|
|
|
где М – максимальный изгибающий момент в плите, Н·м; h0 – |
рабочая высота |
|||||||
сечения плиты, |
м; Аs – площадь поперечного сечения всей растянутой армату- |
|||||||
ры, м2; R |
su |
и R |
bu |
– |
расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бе- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
тона, Па; |
|
b – |
ширина сечения плиты, м. |
|
|
|||
Максимальный изгибающий момент М в плите определялся по формуле |
||||||||
|
|
|
|
|
M = |
q ×b ×l 2 |
, |
(4.2) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
где q – нормативные нагрузки на плиту, Н/м2; b и l – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.
Подставив исходные данные, получили
M = |
9700 ×1,2 × 62 |
= 52380 Hм . |
|
||
8 |
|
|
Рабочая высота сечения плиты ho определялась по формуле
ho |
= h - δ - |
d |
, |
(4.3) |
|
||||
|
2 |
|
|
|
где h – высота сечения плиты, м; δ – толщина защитного слоя бетона, м; d – диаметр рабочей растянутой арматуры, м.
ho = 0,24 – 0,02 – 0,007 = 0,213 м.
Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры Аs определяли в зависимости от диаметра арматуры по формуле
n |
|
As = ∑ As× j , |
(4.4) |
j =1 |
|
где j – порядковый номер арматурного стержня; As× j – |
площадь поперечного се- |
чения j-гo арматурного стержня, м2. |
|
77 |
|
В нашем случае
|
|
|
|
|
|
|
A = 4π × r2 |
= 0,000615 м2. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетные сопротивления растяжению арматуры Rsu |
и сжатию бетона Rbu |
|||||||||||||||||
определялись |
делением |
соответствующих |
нормативных |
сопротивлений |
|||||||||||||||
(табл. 4.2) и Rsn |
(табл. 4.3) и на соответствующие коэффициенты надежности. |
||||||||||||||||||
|
В нашем случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Rsu = 590 МПа, |
Rbu = 14,5 МПа. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.2 |
|||
|
Нормативные сопротивления бетона Rbn на осевое сжатие |
|
|
|
|||||||||||||||
|
в зависимости от класса бетонапо прочности на сжатие |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Нормативные сопротивления бетона на осевое сжатие Rbn, МПа, |
|
|||||||||||||||
|
Вид бетона |
|
|
|
|
|
при классе бетона по прочности на сжатие |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тяжелый и |
|
7,5 |
9,5 |
|
|
11,0 |
15,0 |
|
18,5 |
|
22,0 |
25,5 |
29,0 |
32,0 |
36,0 |
39,5 |
43,0 |
|
|
мелкозернистый |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легкий |
|
7,5 |
9,5 |
|
|
11,0 |
15,0 |
|
18,5 |
|
22,0 |
25,5 |
29,0 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ячеистый |
|
9,0 |
10,5 |
|
11,5 |
- |
|
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.3 |
|||
|
|
Нормативные сопротивления на растяжение Rsn |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
для основных видов стержневой арматуры |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Класс арматуры |
|
|
|
Нормативные сопротивления растяжению Rsn, МПа |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А-I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
235 |
|
|
|
|
|
|
|
А-II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
295 |
|
|
|
|
|
|
|
А-III |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
390 |
|
|
|
|
|
|||
|
А-IV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
590 |
|
|
|
|
|
|||
|
А-V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
788 |
|
|
|
|
|
|
|
А-VI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
980 |
|
|
|
|
|
|||
|
Ат-VII |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1175 |
|
|
|
|
|
|||
|
А-IIIв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
540 |
|
|
|
|
|
|||
Тогда с учетом полученных значений, коэффициент условий работы при пожаре γ s×T растянутой арматуры равен
78
|
|
|
52380 |
|
|
γ s.T |
= |
0,213× 0,000615× 590000000 |
= 0,7. |
||
1 - |
52380 |
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 ×1,2(0,213)2 ×14500000 |
|
||
3. В зависимости от значения коэффициента условий работы при пожаре
γ s ×T растянутой арматуры определялась критическая температура прогрева tscr ,
при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого использовались справочные данные, приведенные в табл. 4.4. Для промежуточных значений tscr применялся метод интерполяции.
Таблица 4.4
Значения коэффициента условий работы при пожаре γsT стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры прогрева арматуры
|
|
Коэффициент условий работы стержневой арматуры, γsT |
|
||||||||
Класс |
|
|
|
при температуре арматуры, ºС |
|
|
|
||||
арматуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≤ 350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-Ι |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,50 |
0,50 |
0,35 |
0,23 |
0,15 |
0,05 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-ΙΙ |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,50 |
0,50 |
0,35 |
0,23 |
0,15 |
0,05 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-ΙΙв |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-ΙΙΙ |
1,0 |
1,0 |
0,95 |
0,75 |
0,60 |
0,45 |
0,30 |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-ΙΙΙв |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,65 |
0,45 |
0,35 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-ΙV |
1,0 |
0,95 |
0,8 |
0,65 |
0,50 |
0,35 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A-V |
1,0 |
0,95 |
0,8 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aт-ΙV, Aт-V |
1,0 |
0,9 |
0,70 |
0,50 |
0,30 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aт-VΙ, |
1,0 |
0,8 |
0,55 |
0,40 |
0,30 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
|
Aт-VΙΙ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласно таблице 4.4, для стали класса А-IV при γ s ×T = 0,7 по интерполяции получили
t cr = 450 + 0,8 − 0,7 ×50 = 483 oC.
s0,8 - 0,65
4.Решалась теплотехническая задача определения предела огнестойкости железобетонной плиты, для чего проводился расчет времени достижения критической температуры tscr в растянутой арматуре. При этом предел огнестойко-
79
сти сплошной железобетонной плиты по потере несущей способности равен времени (ч) достижения в растянутой арматуре, определяемому по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ1 |
+ϕ1 |
αred |
|
+ϕ2 |
|
|
||||||
τ f .r |
= |
1 |
|
|
× ds |
, |
(4.5) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
cr |
- 20 |
|
|
||||||||
|
|
12αred |
|
1- |
|
ts |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где α red – приведенный коэффициент температуропроводности прогреваемого
бетона плиты, м2/ч, определяется в зависимости от вида бетона и вида крупного заполнителя по справочным данным, приведенным в табл. 4.5; φ1 и φ2 – поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. 4.6; при 2350 кг/м3, имеем φ1 = 0,62;
|
φ2 = 0,5; |
– толщина |
защитного слоя бетона, м; ds – диаметр |
растянутой |
|||||||||||||||||
|
арматуры, м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплотехнические характеристики бетона и арматуры |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксплуатационная |
|
Приведенный |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя |
|
коэффициент |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
массовая |
|
||||||
|
|
|
|
|
Вид бетона (арматуры) |
|
|
|
плотность, |
|
|
температуро- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
влажность, |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/м3 |
|
|
проводности, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w, % |
|
|
αred, м2/ч |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тяжелый бетон с крупным запол- |
|
2350 |
2,5 |
|
|
|
0,00133 |
||||||||||||||
нителем из силикатных пород |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Тяжелый бетон с заполнителем из |
|
2350 |
3,0 |
|
|
|
0,00116 |
||||||||||||||
карбонатных пород |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Легкий бетон с крупным заполни- |
|
1600 |
5,0 |
|
|
|
0,000734 |
||||||||||||||
телем изкерамзита |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Керамзитоперлитобетон |
|
|
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Легкий бетон с крупным и мелким |
|
750 |
6,0 |
|
|
|
0,000722 |
||||||||||||||
заполнителем из керамзита |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.6 |
|
|
|
|
|
|
Значения коэффициентов |
|
и в зависимости от плотности бетона |
||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плотность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
бетона, |
|
500 |
|
1000 |
|
1500 |
|
2000 |
|
2350 |
|
2450 |
||||||||
|
|
ρ кг/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
, ч1/2 |
|
0,46 |
|
0,55 |
|
0,58 |
|
0,60 |
|
0,62 |
|
0,65 |
||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
|
0,85 |
|
0,65 |
|
0,5 |
|
0,5 |
|
0,5 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Предел огнестойкости железобетонной плиты по потере несущей способности без применения огнезащитного покрытия равен
80