Материал: Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре. учебно-методическое пособие. Грошев А.Д., Ситников И.В

Толщина начавшего прогреваться слоя бетона определяется по формуле:

, (3.16)

где – первый расчетный момент времени, ч.

Если , то относительные расстояния и принимаются равными 1, то есть обогреваемые поверхности 2 и 4 не оказывают влияния на температуру арматуры.

Определяется значение коэффициента условий работы при пожаре арматуры колонны в зависимости от класса арматуры и температуры ее прогрева в первый расчетный момент времени ч. Для этого используются справочные данные, приведённые в табл. 3.12. Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции.

Определяется толщина слоя бетона , м, прогретого до критической температуры у середины боковой поверхности колонны по формуле:

, (3.17)

где – параметр, который вычисляется по формуле:

, (3.18)

где – критическая температура бетона, при превышении которой он теряет прочность, принимается:

• 500 °С – для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из силикатных пород;

• 600 °С – для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из карбонатных пород;

• – параметр, определяемый по формуле:

, (3.19)

где – относительное расстояние, определяемое для середины обогреваемой поверхности по формуле:

, (3.20)

где – расстояние между параллельными обогреваемыми поверхностями, м; – толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м, определяется по формуле (3.17).

Если , то принимается и, соответственно, .

Определяется толщина слоя бетона , м, прогретого до критической температуры в углу сечения колонны по формуле:

, (3.21)

где – относительное расстояние внутри угла колонны, образованного обогреваемыми поверхностями, вычисляется по формуле:

. (3.22)

Определяется площадь , м², поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность в первый расчетный момент времени воздействия пожара ч (рабочая площадь поперечного сечения) по формуле:

, (3.23)

где – поправка на дополнительное увеличение толщины прогретого слоя бетона в углах сечения, вычисляется по формуле:

, (3.24)

где – размер квадратного сечения колонны, м.

Определяется сторона эквивалентного по площади квадратного рабочего сечения:

. (3.25)

Решается прочностная задача определения предела огнестойкости колонны:

а) вычисляется несущая способность колонны в момент времени ч воздействия пожара по формуле:

, (3.26)

где – коэффициент продольного изгиба центрально сжатых колонн квадратного сечения, находят по табл. 3.17 в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения . Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции (формула 3.5); и – расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, кПа, определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений (табл. 3.11) и (табл. 3.10) на соответствующие коэффициенты надежности: для арматуры _γs = 1,1; для бетона γ_b = 1,05; – площадь поперечного сечения арматуры, м²;

б) проверяется условие наступления предельного состояния колонны по признаку «R» на момент времени воздействия пожара τ₁ = 1,5 ч:

, (3.27)

где – нормативная нагрузка на колонну, кН (принимается по табл. 3.9 как сумма постоянной и временной нагрузок).

Если условие выполняется, то предел огнестойкости колонны составляет менее 1,5 ч, если не выполняется – предел огнестойкости более 1,5 ч;

в) принимается второй расчетный момент времени воздействия пожара: ч (если условие (3.27) выполняется), или τ₂ = 2 ч (если условие (3.27) не выполняется), и определяется несущая способность колонны в момент времени по вышеизложенной методике.

Если выполняется неравенство:

, (3.28)

то предел огнестойкости находится между моментами времени τ₂ = 1 ч и τ₁ = 1,5 ч.

Аналогично, если выполняется неравенство:

, (3.29)

то предел огнестойкости находится между моментами времени τ₂ = 2 ч и τ₁ = 1,5 ч;

г) определяется значение предела огнестойкости колонны, для чего строится график зависимости несущей способности колонны от времени воздействия пожара. Пример такого графика приведён на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Пример изображения графика снижения несущей способности колонны

в период воздействия пожара от 60 до 90 мин [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]

Таблица 3.17

Коэффициент продольного изгиба для сжатых железобетонных элементов, подвергаемых воздействию пожара [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]

Точка пересечения прямой Ф(τ) с уровнем сжимающих усилий от нормативной нагрузки будет соответствовать наступлению предела огнестойкости колонны τ_f.r(R).

Определение пределов огнестойкости строительных конструкций по справочным данным

В данном разделе необходимо определить пределы огнестойкости строительных конструкций:

• железобетонных плит перекрытий;

• железобетонных колонн;

• железобетонных балок (ригелей);

• наружных несущих стен и внутренних стен лестничных клеток;

• маршей и площадок лестниц;

• бесчердачного покрытия.

Характеристики строительных конструкций, необходимые для определения их пределов огнестойкости, выбираются из таблиц в зависимости от варианта задания:

• табл. 3.9 – для железобетонных плит перекрытий;

• табл. 3.16 – для железобетонных колонн;

• табл. 3.18-3.21 – для железобетонных балок (ригелей) перекрытий, наружных несущих стен и стен лестничных клеток, косоуров и балок лестниц, ферм бесчердачного покрытия.

Таблица 3.18

Характеристика железобетонных блоков (ригелей) [ CITATION Зда8с \l 1049 \m Зда]

Окончание табл. 3.18