Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны.

Расчет предела огнестойкости центрально-сжатой железобетонной колонны производится по расчетной схеме №3 и включает в себя решение двух задач:

1) Теплотехническая (определяется температура рабочей арматуры и толщина слоя бетона, прогретого до критической температуры в заданный момент времени, при воздействии «стандартного пожара»).

2) Статическая (определяется несущая способность рабочего сечения колонны в заданный момент времени).

 

Таблица 2.1.2.1

Исходные данные для железобетонной колонны

Геометрические характеристики	Характеристики бетона	Характеристики рабочей арматуры	Шаг сеток поперечного армирования	Нормативные нагрузки на колонну Nнкол, кН
ширина b, м	толщина h, м	расчетная длинаl0, м	класс по прочности	толщина защитного слоя бетона, мм	класс арматуры	количество стержней, шт., диаметр, мм	постоянные	временные
0, 3	0, 3	3, 6	В40		А-III	4 Æ 16

 

 

1) Приводится расчетная схема колонны.

Рис. 2 Расчетная схема определения предела огнестойкости

железобетонной колонны, подвергаемой четырехстороннему воздействию пожара:

1, 2, 3, 4 – номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны

 

2) Определяется температура прогрева арматуры в первый расчетный момент ч. воздействия «стандартного» пожара.

2.1 Рассчитаем толщину начавшегося прогреваться слоя бетона:

где – первый расчетный момент времени, ч;

– приведенный коэффициент температуропроводности бетона колонны, м² /г.

Согласно табл. 2.1.1.5 для тяжелого бетона на гранитном заполнителе имеем:

 

2.2 Определяется температура прогрева арматуры колонны в первый расчетный момент времени = 1, 5 ч. Рассматривается один из четырех арматурных стержней, расположенный между обогреваемыми поверхностями «1» и «3».

где , , , – относительные расстояния, которые определяются по формуле:

где - параметр, зависящий от расстояния от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, а также от характеристик бетона и арматуры, м;

В силу симметричности сечения колонны и воздействия пожара на нее, для расчетов применяется , , тогда:

параметры и определяются по формуле:

где - толщина защитного слоя бетона, м;

и – коэффициенты, зависящие от плотности бетона, определяемые по справочным данным, приведённым в табл. 2.1.1.6. Для бетона плотностью ρ = 2350 кг/ с крупным заполнителем из силикатных пород:

Таблица 2.1.2.2

Значения коэффициентов и в зависимости от плотности бетона

Плотность бетона, ρ кг/м3
	0.62
	0.5

 

– диаметр арматуры, м;

– толщина сечения колонны, м;

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

3) Определяется коэффициент условий работы при пожаре арматуры колонны в зависимости от класса арматуры и температуры ее прогрева по табл. 2.1.2.2. Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции:

Для арматуры класса А-VII:

Таблица 2.1.2.3

Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

Температура арматуры , º С
	0.15
743, 65	Х
	0.10

 

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

где – параметр, который вычисляется по формуле:

где – критическая температура бетона, при превышении которой он теряет прочность. Для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из силикатных пород 500 °С.

– параметр, определяемый по формуле:

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

где – расстояние между параллельными обогреваемыми поверхностями, м;

– толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м.

Если , то принимается и, соответственно, .

В нашем случае:

так как , то принимается и, соответственно, , тогда:

5) Определяется толщина слоя бетона м, прогретого до критической температуры в углу сечения колонны в первый расчетный момент времени воздействия «стандартного» пожара:

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

6) Определяется площадь F, , поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность в первый расчетный момент времени воздействия пожара τ 1 = 1, 5 ч (рабочая площадь поперечного сечения) по формуле:

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

где h – размер квадратного сечения колонны, м.

7) Определяется сторона эквивалентного по площади квадратного рабочего сечения:

;

8) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл. 2.1.2.4, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения по формуле:

Таблица 2.1.2.4

Коэффициент продольного изгиба для сжатых железобетонных элементов, подвергаемых воздействию пожара

	Коэффициент продольного изгиба,
	0, 81
20, 11	х
	0, 77

9) Определяется несущая способность Ф колонны в момент времени воздействия пожара по формуле:

где – коэффициент продольного изгиба центрально сжатых колонн квад- ратного сечения;

и – расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, МПа, определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений (табл. 2.1.2.5) и (табл. 2.1.2.6) на соответствующие коэффициенты надежности:

- для арматуры γ s = 0, 9;

- для бетона γ b = 0, 83;

– площадь поперечного сечения арматуры, м.

Таблица 2.1.2.5

Нормативные сопротивления бетона на осевое сжатие, в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие

Вид бетона	Нормативные сопротивления бетона на осевое сжатие МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
В40
Тяжелый и мелкозернистый	29, 0

 

Таблица 2.1.2.6

Нормативные сопротивления на растяжение для основных видов стержневой арматуры

Класс арматуры	Нормативные сопротивления растяжению МПа
А-VIII

 

Определяется площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры по формуле:

Вычисляется несущая способность Ф колонны в момент времени τ 1 = 1, 5 ч воздействия пожара по формуле:

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

где – нормативная нагрузка на колонну, Н (принимается по табл. 2.1.2.1 как сумма постоянной и временной нагрузок).

Условие выполняется – предел огнестойкости менее 1, 5 ч.

Принимается второй расчетный момент времени воздействия пожара: = 1 ч. Определяется несущая способность колонны в момент времени = 1 ч.

1) Определяется температура прогрева арматуры в первый расчетный момент ч. воздействия «стандартного» пожара:

1.1) Определяется толщина начавшего прогреваться слоя бетона l по формуле:

где – второй расчетный момент времени, ч;

– приведенный коэффициент температуропроводности бетона колонны, м² /г.

м;

1.2) Определяется температура арматуры колонны в расчетный момент времени = 1 ч:

где , , , – относительные расстояния, которые определяются по формуле:

где - параметр, зависящий от расстояния от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, а также от характеристик бетона и арматуры, м;

параметры и определяются по формуле:

где - толщина защитного слоя бетона, м;

и – коэффициенты, зависящие от плотности бетона, определяемые по справочным данным, приведённым в табл. 2.1.1.6. Для бетона плотностью ρ = 2350 кг/ с крупным заполнителем из силикатных пород:

Таблица 2.1.2.7

Значения коэффициентов и в зависимости от плотности бетона

Плотность бетона, ρ кг/м3
	0.62
	0.5

 

– диаметр арматуры, м;

– толщина сечения колонны, м;

Тогда:

2) Определяется коэффициент условий работы при пожаре арматуры колонны в зависимости от класса арматуры и температуры ее прогрева по табл. 2.1.2.8. Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции:

Для арматуры класса А-VIII:

Таблица 2.1.2.8

Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

Температура арматуры , º С
	0.6
581, 39	Х
	0.45

 

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

где – параметр, который вычисляется по формуле:

где – критическая температура бетона, при превышении которой он теряет прочность. Для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из силикатных пород 500 °С.

– параметр, определяемый по формуле:

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

где – расстояние между параллельными обогреваемыми поверхностями, м;

– толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м.

Если , то принимается и, соответственно, .

В нашем случае:

так как , то принимается и, соответственно, , тогда:

4) Определяется толщина слоя бетона м, прогретого до критической температуры в углу сечения колонны:

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

5) Определяется площадь F, , поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность в расчетный момент времени воздействия пожара = 1 ч (рабочая площадь поперечного сечения).

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

где h – размер квадратного сечения колонны, м.

6) Определяется сторона эквивалентного по площади квадратного рабочего сечения:

7) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл. 2.1.2.9, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения по формуле:

 

 

Таблица 2.1.2.9

Коэффициент продольного изгиба для сжатых железобетонных элементов, подвергаемых воздействию пожара

	Коэффициент продольного изгиба,
	0, 89
17, 7	х
	0, 85

9) Вычисляется несущая способность Ф колонны в момент времени = 1 ч воздействия пожара по формуле:

Проверяется условие наступления предельного состояния колонны по признаку «R» на момент времени воздействия пожара = 1 ч:

где – нормативная нагрузка на колонну, Н (принимается по табл. 2.1.2.1 как сумма постоянной и временной нагрузок).

Условие выполняется – предел огнестойкости менее 1 ч.

Принимается второй расчетный момент времени воздействия пожара: = 0, 5 ч. Определяется несущая способность колонны в момент времени = 0, 5 ч.

1) Определяется температура прогрева арматуры в первый расчетный момент ч. воздействия «стандартного» пожара:

1.1) Определяется толщина начавшего прогреваться слоя бетона l по формуле:

где – второй расчетный момент времени, ч;

– приведенный коэффициент температуропроводности бетона колонны, м² /г.

м;

1.2) Определяется температура арматуры колонны в расчетный момент времени = 1 ч:

где , , , – относительные расстояния, которые определяются по формуле:

где - параметр, зависящий от расстояния от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, а также от характеристик бетона и арматуры, м;

параметры и определяются по формуле:

где - толщина защитного слоя бетона, м;

и – коэффициенты, зависящие от плотности бетона, определяемые по справочным данным, приведённым в табл. 2.1.1.6. Для бетона плотностью ρ = 2350 кг/ с крупным заполнителем из силикатных пород:

 

 

Таблица 2.1.2.7

Значения коэффициентов и в зависимости от плотности бетона

Плотность бетона, ρ кг/м3
	0.62
	0.5

 

– диаметр арматуры, м;

– толщина сечения колонны, м;

Тогда:

2) Определяется коэффициент условий работы при пожаре арматуры колонны в зависимости от класса арматуры и температуры ее прогрева по табл. 2.1.2.8. Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции:

Для арматуры класса А-VIII:

Таблица 2.1.2.8

Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

Температура арматуры , º С
255, 34

 

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

где – параметр, который вычисляется по формуле:

где – критическая температура бетона, при превышении которой он теряет прочность. Для тяжёлого бетона с крупным заполнителем из силикатных пород 500 °С.

– параметр, определяемый по формуле:

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

где – расстояние между параллельными обогреваемыми поверхностями, м;

– толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м.

Если , то принимается и, соответственно, .

В нашем случае:

так как , то принимается и, соответственно, , тогда:

4) Определяется толщина слоя бетона м, прогретого до критической температуры в углу сечения колонны:

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

5) Определяется площадь F, , поперечного сечения колонны, сохраняющего свою прочность в расчетный момент времени воздействия пожара = 1 ч (рабочая площадь поперечного сечения).

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

где h – размер квадратного сечения колонны, м.

6) Определяется сторона эквивалентного по площади квадратного рабочего сечения:

7) Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по табл. 2.1.2.9, в зависимости от соотношения расчетной длины колонны к размеру стороны квадратного рабочего сечения по формуле:

Таблица 2.1.2.9

Коэффициент продольного изгиба для сжатых железобетонных элементов, подвергаемых воздействию пожара

	Коэффициент продольного изгиба,
	0, 93
15, 38	х
	0, 89

9) Вычисляется несущая способность Ф колонны в момент времени = 1 ч воздействия пожара по формуле:

Проверяется условие наступления предельного состояния колонны по признаку «R» на момент времени воздействия пожара = 1 ч:

где – нормативная нагрузка на колонну, Н (принимается по табл. 2.1.2.1 как сумма постоянной и временной нагрузок).

Так как , то условие не выполняется.

Предел огнестойкости находится между моментами времени = 1 ч и = 0, 5 ч. Применяем метод линейной интерполяции:

Рис.3.1.1.1. График снижения несущей способности колонны

в период воздействия пожара τ от 30 до 60 мин.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной колонны R 50.

Поделиться:

Популярное:

1. E) граждане РК, находящиеся за пределами страны
2. Г/ ставка налога устанавливается законом субъекта РФ в пределах, установленных НК РФ.
3. Где устанавливают путевые и сигнальные знаки на путях необщего пользования в сильно заносимых выемках и на выходах из них (в пределах 100 м)?
4. За пределами игр с нулевой суммой
5. ЗА ПРЕДЕЛАМИ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
6. ИЗУЧЕНИЕ НУМЕРАЦИИ В ПРЕДЕЛАХ 1000
7. Методика изучения арифметических действий. Составление таблицы сложения и вычитания в пределах десятка (все случаи). Методика ознакомления с переместительным свойством сложения
8. Неспособность построить близкие отношения за пределами семьи.
9. Понятие работы за пределами нормальной продолжительности рабочего времени (сверхурочная работа и совместительство).
10. Проверьте, находится ли цель в пределах дальности стрельбы подразделения
11. РАБОТА ЗА ПРЕДЕЛАМИ НОРМАЛЬНОЙ
12. Расчет многопустотной железобетонной плиты