2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонных конструкций

Как правило, предел огнестойкости железобетонной конструкции достигается в результате потери ею несущей способности (обрушения) за счет снижения прочности (температурной ползучести) арматурной стали и бетона при нагревании — достижения первого предельного состояния по огнестойкости [9], либо вследствие потери (утраты) теплоизолирующей способности (прогрева конструкции выше допустимой температуры) — второе предельное состояние конструкции; по огнестойкости, а также в результате потери (утраты) сплошности (целостности, плотности [9]) ограждающей конструкции — третье предельное состояние конструкции по огнестойкости.

Для самонесущих и несущих железобетонных конструкций (конструкций наружных стен, плит покрытия, балок, ферм, колонн) пределы огнестойкости определяют по потере несущей способности.

При определений пределов огнестойкости строительных конструкций в общем случае необходимо решить две части задачи: теплотехническую и статическую. Теплотехническая часть имеет целью определить температуры по сечению конструкции во время воздействия на нее стандартного температурного режима.

В статической части вычисляют изменение несущей способности (прочности) нагретой конструкции с учетом изменения свойств бетона и арматуры при высоких температурах — общая расчетная схема. Затем строят график изменения несущей способности конструкции во времени. Время нагрева конструкции, по истечение которого несущая способность снизится до величины нормативной (рабочей) нагрузки, является пределом ее огнестойкости.

Для решения статической части задачи форму поперечного сечения железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами (прил. 2 рис. 6.) приводим к расчетной тавровой.

Определим изгибающий момент в середине пролета от действия нормативной нагрузки и собственного веса плиты:

Нм,

где q / n – нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты, равная:

Н/м.

Расстояние от нижней (обогреваемой) поверхности панели до оси рабочей арматуры составит:

мм,

где d – диаметр арматурных стержней, мм.

Среднее расстояние составит:

мм,

где А – площадь поперечного сечения арматурного стержня (п. 3.1.1. [5]), мм 2 .

Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:

— высота : hf = 0,5 (h — ÆП) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;

— расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня ho = h – a = 220 – 15 = 205 мм.

Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:

— нормативное сопротивление по пределу прочности Rbn = 11.0 МПа (табл. 12 [10] или п. 3.2.1 [5] для бетона класса В15);

— коэффициент надежности gb = 0,83 [11];

— расчетное сопротивление бетона по пределу прочности Rbu = Rbn /gb = 11.0 / 0,83 = 13.3 МПа;

— коэффициент теплопроводности lt = 1,2 – 0,00035 Тср = 1,2 – 0,00035 723 = 0.95 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. [5]),

где Тср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;

— удельная теплоемкость Сt = 710 + 0,84 Тср = 710 + 0,84 · 723 = 1317.32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. [5]);

— приведенный коэффициент температуропроводности:

м 2 с -1 ;

— коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 и К1 = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. [5]).

Определяем высоту сжатой зоны плиты:

мм.

Определяем напряжение в растянутой арматуре от внешней нагрузки:

так как хt = 1 мм 2 (п. 3.1.1. [5]).

Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:

,

где Rsu – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:

Rsu = Rsn / gs = 590 / 0,9 = 665.56 МПа (здесь gs – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 [11]);

Rsn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 590 МПа (табл. 19 [10] или п. 3.1.2 [5]).

По таблице п. 3.1.5. [5] с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-IV, марки стали 14 Г2 и gstcr = 0,65

Читать еще:  Как построить песочницу для детей с крышкой

Время прогрева арматуры до критической температуры для плиты сплошного поперечного сечения будет являться фактическим пределом огнестойкости.

с = 0,78 ч,

где Х – аргумент функции ошибок Гаусса (Крампа), равный 0,64 (п.3.2.7. [5]) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:

(здесь tн – температура конструкции до пожара, принимаем равной 20°С).

Фактический предел огнестойкости плиты перекрытия с круглыми пустотами составит:

Пф = t × 0,9 = 0,78 × 0,9 = 0,702 ч,

где 0,9 – коэффициент, учитывающий наличие в плите пустот.

Так как бетон – негорючий материал, то, очевидно, фактический класс пожарной опасности конструкции К0.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8987 — | 7639 — или читать все.

188.64.174.65 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций

Расчет предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Исходные данные для расчета предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия приведены в таблице 1.1.1.1

Таблица 1.1.1.1 — Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия

Нормативные нагрузки на плиту

длина рабочего пролета l, м

класс по прочности

толщина защитного слоя бетона д, мм

количество стержней, шт., диаметр, мм

временные p, кН/м 2

Вид бетона — легкий бетон плотностью с = 1600 кг/м 3 с крупным заполнителем из керамзита; плиты многопустотные, с круглыми пустотами, количество пустот — 6 шт, опирание плит — по двум сторонам.

Рис. 1.1.1.1 — а) поперечное сечение плиты; б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

1) Определяем максимальный изгибающий момент M в плите:

— где — постоянные нагрузки на плиту, H/м 2 ;

— — временные нагрузки на плиту, H/м 2 ;

  • — — ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.
  • 2) Определяем рабочую высоту сечения плиты h:

— где — высота сечения плиты, м;

  • — — толщина защитного слоя бетона, м;
  • d — диаметр рабочей растянутой арматуры, м.
  • 3) Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры As определяется в зависимости от диаметра арматуры:

— где — порядковый номер арматурного стержня;

— — площадь поперечного сечения j-го арматурного стержня.

4) Согласно методическому указанию для курсовой работы расчетные сопротивления растяжению арматуры Rsu и сжатию бетона Rbu определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений Rsn (П 3.9 приложение 3) и Rbn (П 3.8 приложение 3) на коэффициенты надежности (для арматуры) и (для бетона). Для арматуры класса A-VI нормативное сопротивление составляет 980 МПа, для бетона, имеющего класс прочности B15, нормативное сопротивление составляет 11 МПа.

5) Определяем коэффициент условий работы при пожаре растянутой арматуры железобетонной плиты:

6) По таблице 1.1.1.2 (табл. П 3.3 приложение 3 МУ для КР) в зависимости от коэффициента работы при пожаре определяем критическую температуру прогрева, при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты.

Заданная арматура A-VI, но так как в таблице нет значений для этого класса, принимаем значения для арматуры класса Aт-VI.

Так как , то для определения критической температуры применяется метод линейной интерполяции:

7) Определяем средний диаметр растянутой арматуры ds:

где j — порядковый номер арматурного стержня, м;

Таблица 1.1.1.2 — Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м 2 j-го арматурного стержня.

8) Решаем теплотехническую задачу для определения предела огнестойкости сплошной железобетонной плиты:

Читать еще:  Особенности двухскатной мансардной крыши

где — приведенный коэффициент температуропроводности бетона, м 2 , определяется по табл. П 3.4 приложения 3 МУ для КР в зависимости от плотности бетона и вида заполнителя:

; огнестойкость пожарная опасность здание

и — поправочные коэффициенты, определяются в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведенным в табл. П 3.5 приложения 3 МУ для КР.

Для бетона плотностью 1600 кг/м 3 :

— средняя толщина защитного слоя бетона:

9) Определяем предел огнестойкости по признаку «R» (потеря несущей способности) многопустотных плит путем умножения предела огнестойкости сплошных плит на понижающий коэффициент 0,9:

Предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты по потере несущей способности составляет R 240.

10) Определим предел огнестойкости по признаку «I» (потеря теплоизолирующей способности) через приведенную толщину многопустотной плиты.

Приведенная толщина плиты определяется по формуле:

где — площадь сечения плиты, м 2 ;

— площадь пустот в плите, м 2 , определяется по формуле:

где — диаметр пустот, м;

По таблице 1.1.1.3 (табл. П 3.6 приложения 3 МУ для КР определяется предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности при условии отсутствия теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты.

Таблица 1.1.1.3 — Толщины сплошного бетонного сечения, необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности «I»

Приведенная толщина м, плотность бетона 1600 кг/м 3, следовательно предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности составляет I 180.

Предел огнестойкости по потере несущей способности 240 мин, а по теплоизолирующей 180 мин. Необходимо брать наименьший предел огнестойкости.

Вывод: предел огнестойкости железобетонной плиты REI 180.

Расчет предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Расчет предела огнестойкости выполняется для железобетонной многопустотной плиты перекрытия, свободно опирающейся по двум сторонам. При расчетах принимается одностороннее воздействие «стандартного» пожара на нижнюю поверхность плиты при условии отсутствия теплообмена с необогреваемой стороны.

Расчёт выполняется по признакам потери несущей способности «R» и теплоизолирующей способности «I», исходные данные указаны в таблице 2.1.2.1

Данные для расчета пределов огнестойкости железобетонных конструкций

Геометрические характеристикиХарактеристики бетонаХарактеристики рабочей арматурыНормативные нагрузки на плиту
ширина b, мтолщина h,мдлина рабочего пролета l, мдиаметр пустот dп, мкласс по прочноститолщина защитного слоя бетона δ, ммкласс арматурыколичество стержней, шт., диаметр, ммпостоянные q, кН/м 2временные p, кН/м 2
0,990,227,180,159В15А-IIIв2 18; 4 206,52,8

Вид бетона: легкий, плотностью ρ = 1600 кг/ с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт.

1) Приводится расчетная схема определения предела огнестойкости, где обозначается схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции и кривая изменения температуры в толще плиты.

Рис. 2.1. Схема к расчету предела огнестойкости железобетонной, многопустотной плиты перекрытия:

А) поперечное сечение плиты

Б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

2) Определяем максимальный изгибающий момент в плите , по формуле:

где p – временные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

q – постоянные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

b и l – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.

Подставляя исходные данные получим:

М = Н м.

3) Определяем рабочую высоту сечения плиты на сжатие по формуле:

где h – высота сечения плиты, м;

δ – толщина защитного слоя бетона, м;

d – диаметр рабочей растянутой арматуры, м.

h = = 0,196 м.

4) Определяется площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры по формуле:

где – порядковый номер арматурного стержня;

– площадь поперечного сечения j-гo арматурного стержня.

АS = .

5) Определяем расчетные сопротивления растяжению (Rsu) и сжатию (Rbu) бетона делением соответствующих нормативных сопротивлений (таблицы 2.1.2.2; 2.1.2.3) на соответствующие коэффициенты надежности:

— для арматуры γs = 0,9:

Читать еще:  Зеленые крыши технология устройства травяной кровли

— для бетона γb = 0,83.

Класс арматурыНормативные сопротивления растяжению Rsu, МПа
А-IIIв

Нормативные сопротивления на растяжение Rsu для основных видов стержневой арматуры

Нормативные сопротивления бетона Rbu на осевое сжатие

в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие

Вид бетонаНормативные сопротивления бетона на осевое сжатие Rbu, МПа, при классе бетона по прочности на сжатие
В15
Легкий11,0

Rsu= ;

Rbu = ;

6) Определяем коэффициент условий работы при пожаре γst растянутой арматуры по формуле:

где М – максимальный изгибающий момент в плите, Н·м;

h – рабочая высота сечения плиты, м;

Аs – площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры, м 2 ;

и – расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, Па;

b – ширина сечения плиты, м.

γst =

7) Определяем критическую температура прогрева , при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого используем справочные данные, приведённые в табл. 2.1.1.4 Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции.

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

Температура прогрева, °СКоэффициент условий работы при пожаре растянутой арматуры
0,20
0,304
0,35

Критическая температура арматуры класса А-IIIв при = 0,304 находится в пределах от 600 до 650 °С, находим её методом линейной интерполяции:

ts cr =

Вывод:Критическая температура рабочей арматуры, при которой возникнет предел огнестойкости железобетонной плиты по потере несущей способности, составляет 615 ̊C.

8) Определяем средний диаметр рабочей арматуры по формуле:

где j – порядковый номер арматурного стержня;

и – соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м 2 j-гo арматурного стержня.

9) определяем время прогрева бетона до достижения критической температуры в растянутой арматуре по формуле:

где – приведенный коэффициент температуропроводности прогревае-мого бетона плиты, м 2 /ч, определяемый в зависимости от вида бетона и вида крупного заполнителя по справочным данным, приведённым в табл. 2.1.2.5

Толщина сплошного бетонного сечения,

необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости

по потере теплоизолирующей способности «I» при одностороннем нагреве

и отсутствии теплоотвода с необогреваемой поверхности

Вид бетона (арматуры)Средняя плотность, кг/м 3Эксплуатацион-ная массовая влажность, w, %Приведенный коэффициент температуропроводности, , м 2 /ч
Легкий бетон с крупным заполнителем из керамзита5,00,000734

и – поправочные коэффициенты, определяемые в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведённым в табл.2.1.2.6.

Плотность бетона, ρ кг/м 3
0,580,65

– средняя толщина защитного слоя бетона, м;

– средний диаметр растянутой арматуры, м.

10) определяем предел огнестойкости по несущей способности для многопустотной плиты с понижающим коэффициентом 0,9 по формуле:

н.

Вывод

Предел огнестойкости многопустотной плиты перекрытия по несущей способности составляет R 131.

11) Определяем пердел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности через приведенную толщину многопустотной плиты.

11.1) Определим приведенную толщину плиты по формуле:

где A – площадь сечения плиты, м 2 ;

– площадь пустот в плите, м 2 , определяется по формуле:

где – диаметр пустот, м;

n – количество пустот.

11.2) По табл. 2.1.2.7 определяем предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности при условии отсутствия теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты. Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции:

Приведённая толщина плиты , мм.предел огнестойкости, мин.
Х

Согласно табл. 2.1.1.7 предел огнестойкости плиты составил 133 мин.

Вывод предел огнестойкости многопустотной плиты по потере теплоизолирующей способности составляет I 133.

12) За предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты принимается меньшее из двух значений пределов огнестойкости, рассчитанных для предельных состояний «R» и «I».

Ответ: предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты составляет REI 131.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; Нарушение авторского права страницы

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector