Материал: Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. учебно-методическое пособие. Грошев А.Д., Ситников И.В
Прочностные
характеристики материалов, применяемых
для изготовления железобетонной плиты
перекрытия: нормативное сопротивление
бетона осевому сжатию (
)
и нормативное сопротивление арматуры
растяжению (
)
принимаются в зависимости от класса
бетона и арматуры по табл. 3.10, 3.11.
Таблица 3.10
Нормативное сопротивление бетона на осевое сжатие в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Вид бетона |
Нормативные
сопротивления бетона на осевое сжатие
|
|||||||||||
В 10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В 25 |
В30 |
В 35 |
В 40 |
В 45 |
В 50 |
В 55 |
В 60 |
|
Тяжелый и мелкозернистый |
7,5 |
9,5 |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
25,5 |
29,0 |
32,0 |
36,0 |
39,5 |
43,0 |
Легкий |
7,5 |
9,5 |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
25,5 |
29,0 |
- |
- |
- |
- |
Ячеистый |
9,0 |
10,5 |
11,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
МПа,
при классе бетона по прочности на
сжатие
Таблица 3.11
Нормативное сопротивление на растяжение для основных видов стержневой арматуры [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Класс арматуры |
Нормативное
сопротивления растяжению
|
А-I |
235 |
A-II |
295 |
A-III |
390 |
A-IV |
590 |
A-V |
788 |
A-VI |
980 |
A-VII |
1175 |
A-IIIв |
540 |
,
МПа
Сперва приводится расчетная схема определения предела огнестойкости (пример представлен на рис. 3.2), где обозначаются схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции и кривая изменения температуры в толще плиты.
Рис. 3.2. Расчетная схема определения предела огнестойкости
многопустотной плиты перекрытия:
а) поперечное сечение плиты;
б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Далее
определяется коэффициент условий работы
при пожаре
растянутой арматуры железобетонной
плиты. Ввиду отсутствия сжатой арматуры
в плите коэффициент
определяется по формуле:
, (3.1)
где
– максимальный изгибающий момент в
плите, Н·м;
– рабочая высота сечения плиты, м;
– площадь поперечного сечения всей
растянутой арматуры, м2;
и
– расчетные сопротивления растяжению
арматуры и сжатию бетона, Па;
– ширина сечения плиты, м.
Максимальный изгибающий момент в плите определяется по формуле:
, (3.2)
где
– временные нагрузки на плиту, Н/м2;
– постоянные нагрузки на плиту, Н/м2;
и
– ширина сечения и длина рабочего
пролета плиты, м.
Рабочая высота сечения плиты определяется по формуле:
, (3.3)
где
– высота сечения плиты, м;
– толщина защитного слоя бетона, м;
– диаметр рабочей растянутой арматуры, м.
Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры определяется в зависимости от диаметра арматуры по формуле:
, (3.4)
где
– порядковый номер арматурного стержня;
– площадь поперечного сечения j-гo арматурного
стержня.
Расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений , представленные в табл. 3.10, 3.11 на соответствующие коэффициенты надежности:
для арматуры
;для бетона
.
В
зависимости от коэффициента условий
работы при пожаре растянутой
арматуры определяется критическая
температура прогрева
,
при которой теряется прочность растянутой
арматуры плиты. Для этого используются
справочные данные, приведённые в табл.
3.12.
Таблица 3.12
Значения
коэффициента условий работы при пожаре
стержневой арматуры различных классов
в зависимости от температуры арматуры
[ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Класс арматуры |
Коэффициент условий работы стержневой арматуры, при температуре арматуры, °С |
|||||||||
≤ 350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
|
A-I(A240) |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,50 |
0,50 |
0,35 |
0,23 |
0,15 |
0,05 |
0 |
A-II(A300) |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,50 |
0,50 |
0,35 |
0,23 |
0,15 |
0,05 |
0 |
A-IIв |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
A-III(A400) |
1,0 |
1,0 |
0,95 |
0,75 |
0,60 |
0,45 |
0,30 |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
A-IIIв |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,65 |
0,45 |
0,35 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0 |
A-IV(A600) |
1,0 |
0,95 |
0,8 |
0,65 |
0,50 |
0,35 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0 |
A-V(A800) |
1,0 |
0,95 |
0,8 |
0,60 |
0,40 |
0,25 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
Aт-IV, Aт-V |
1,0 |
0,9 |
0,70 |
0,50 |
0,30 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
Aт-VI, Aт-VII |
1,0 |
0,8 |
0,55 |
0,40 |
0,30 |
0,20 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
0 |
Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции. Сущность данного метода заключается в нахождении промежуточного значения величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. Так, если значению а1 соответствует значение b1, а значению а2 соответствует значение b2, то для известного значения ах, лежащего в интервале между а1 и а2, значение bх можно определить по формуле:
. (3.5)
Решается теплотехническая задача определения предела огнестойкости железобетонной плиты – проводится расчет времени достижения критической температуры в растянутой арматуре. При этом предел огнестойкости сплошной железобетонной плиты по признаку «R» будет равен времени (в часах) достижения в растянутой арматуре, которое определяется по формуле:
, (3.6)
где
– приведенный коэффициент
температуропроводности прогреваемого
бетона плиты, м2/ч, определяемый
в зависимости от вида бетона и вида
крупного заполнителя по справочным
данным, приведённым в табл. 3.13;
и
– поправочные коэффициенты, определяемые
в зависимости от плотности бетона по
справочным данным, приведённым в табл.
3.14.
Таблица 3.13
Теплотехнические характеристики бетона и арматуры [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Вид бетона (арматуры) |
Средняя плотность, кг/м3 |
Эксплуатационная массовая влажность, w, % |
Приведённый коэффициент температуропроводности, αred, м2/ч |
Тяжёлый бетон с крупным заполнителем из силикатных пород |
2350 |
2,5 |
0,00133 |
Тяжёлый бетон с заполнителем из карбонатных пород |
2350 |
3,0 |
0,00116 |
Лёгкий бетон с крупным заполнителем из керамзита |
1600 |
5,0 |
0,000734 |
Керамзитоперлитобетон |
1200 |
6,0 |
0,000722 |
Легкий бетон с крупным и мелким заполнителем из керамзита |
|||
750 |
Для
промежуточных значений плотности бетона
значения коэффициентов
и
определяются методом линейной
интерполяции;
– средняя толщина защитного слоя бетона,
м;
– средний диаметр растянутой арматуры,
м.
Таблица 3.14
Значения коэффициентов и в зависимости от плотности бетона [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]
Плотность бетона, ρ кг/м3 |
500 |
1000 |
1500 |
2000 |
2350 |
2450 |
φ1, ч1/2 |
0,46 |
0,55 |
0,58 |
0,60 |
0,62 |
0,65 |
φ2 |
1,0 |
0,85 |
0,65 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
Средняя
толщина защитного слоя бетона
и средний диаметр растянутой арматуры
определяются по формулам:
; (3.7)
, (3.8)
где
– порядковый номер арматурного
стержня;
– толщина защитного слоя
бетона до
-гo
арматурного стержня, м;
и
– соответственно диаметр,
м и
площадь поперечного сечения, м2
-гo
арматурного стержня.
Далее определяется предел огнестойкости по признаку «R» для пустотных плит, как для сплошных плит с понижающим коэффициентом 0,9 по формуле:
. (3.9)
Определяется предел огнестойкости по признаку «I» через приведенную толщину. Приведенная толщина плиты определяется по формуле:
, (3.10)
где
– площадь сечения плиты, м2;
– площадь пустот в плите, м2,
определяется по формуле:
, (3.11)