3. Определение фактических пределов огнестойкости конструкций расчетом

3.1.Расчет предела огнестойкости плиты пк8-58.15

Многопустотная плита перекрытия, свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: В=1490мм; h=220мм; длина рабочего пролёта l_р=5700мм; растянутая арматура класса А-IV - 3 стержня диаметром - 12мм

2 стержня диаметром - 14мм.

Тяжелый бетон класса В25. весовая влажность бетона W₀=2/

Средняя плотность бетона в сухом состоянии _ос=2250кг/м²

Диаметр пустот равен 160мм.

Решение:

1. Расчет нормативной нагрузки

-расчетная нагрузка

- усредненный коэффициент надежности по нагрузке

2. Определяем максимальный изгибающий момент от действия нормативной нагрузки;

Рисунок 7 - Максимальный изгибающий момент

3. Определяем расстояние до оси арматуры;

а₁=26мм

а₂=27мм

4. Определяем среднее расстояние до оси арматуры;

5. Определяем высоту полки;

6. Определяем рабочую (полезную) высоту сечения;

7. Определяем расчетное сопротивление сжатого бетона;

Для бетона класса В25 (табл.12, СНиП [4]);

МПа,

-коэффициент надежности;

8. Определяем нормативное сопротивление растяжению арматуры (табл.19, СНиП [4]);

9. Находим расчетное сопротивление;

-коэффициент надежности по арматуре;

10. Находим А_s- площадь сечения растянутой арматуры.

А_s=А₁+А₂=266,9мм²;

11. Находим высоту сжатой зоны бетона в предельном состоянии , предполагая, что ;

12. Определяем напряжение в сечении растянутой арматуры;

13. Вычисляем коэффициент снижения прочности стали

14. По найденному значению из (прил. 10[10]) находим температуру растянутой арматуры, при которой предел огнестойкости , то есть критическую температуру ;

Из (прил. 10[10]) при для арматуры класса А-IV

15. Находим значение Гауссового интеграла ошибок;

16. Теплофизические характеристики бетона.

Средний коэффициент теплопроводности при t=450⁰C(прил. 7 [10])

Средний коэффициент теплоёмкости при t=450⁰C(прил. 7 [10])

17. Определяем приведенный коэффициент температуропроводности

50,4-влияние испарения воды в бетоне при нагреве;

-влажность бетона;

-плотность бетона;

18. Находим предел огнестойкости (по наименьшему сечению арматуры)

По прил.8а находим коэффициент, зависящий от плотности.

К^II=37.56

у- расстояние от нормали обогреваемой поверхности до расчетной точки

С учетом пустотности плиты её фактический предел огнестойкости находится путем умножения найденного значения на коэффициент 0,9;

1490

Рисунок 8. - Схема приведения сечения железобетонной плиты к расчету

3 .2.Расчет предела огнестойкости колонны кср-442-40

Рисунок 9 - Колонна среднего ряда

Колонны КСР-442-40 среднего ряда, с расчетной нагрузкой 4000кг, l₀=4,2м, размером сечения 0,40,4 м, Вид бетона - тяжелый, на изестняковом щебне, плотность составляет =2250кг/м³. Класс бетона В25. Весовая влажность - =2. Арматура класса АIII 6 стержней 32мм. Толщина защитного слоя а=50мм.

По (табл.19 [4]) арматура класса А-IV определяем нормативное сопротивление растяжению ,

Определяем расчетное сопротивление:

соответствующий коэффициент надежности по бетону

Определяем суммарную площадь арматуры (по Прил.5 [10])

Бетон класса В25 с (табл.12 [4])

-коэффициент надежности по арматуре

Теплофизические характеристики бетона.

(прил. 7 [10]);

(прил. 7 [10]);

Определяем приведенный коэффициент температуропроводности бетона

.

Для дальнейших расчётов задаёмся интервалами времени , равными ; .

1. Для несущая способность колонны будет равна:

кН, где

- коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность загружения и гибкость бетона принят по ( прил. 8б[10]); в зависимости от отношения .

=10

2. Для .

Критерий Фурье равен

,

-коэффициент, зависящий от средней плотности бетона ( прил. 8а[10])

,

где .

Из рисунка 11 находим относительную избыточную температуру в неограниченной пластине , .

t₀ – начальная температура конструкций до пожара равная 20 ⁰С Температура арматурных стержней при обогреве колонны с четырех сторон будет равна:

где определяется по формуле;

По (прил. 10 [10]) находим значение коэффициента снижения прочности арматуры AIII .

Для определения размеров ядра бетонного сечения необходимо найти значение

Величину - температура в средней неограниченной пластине находится из (прил. 11 [9]) при

При критической температуре бетона на известняковом щебне

Из (рис.11 [10]) при находим

Тогда

Несущая способность колонны при будет равна

Для

При (см. расчет) и из (рис. 11 [10]) находим

где - изменение температуры при стандартном температурном режиме определяется по формуле:

По (прил. 10 [10]) находим

При (прил. 9 [10])

При и из (рис.11 [10]) находим

=0,44

Несущая способность колонны при составляет

По результатам расчета строим график (рисунок 10) снижения несущей способности колонны в условиях пожара.

Рис.10. График зависимости несущей способности колонны от времени пожара.

Определяем ее фактический предел огнестойкости П_ф=1,5ч=90мин.