Požární odolnost dutinových podlahových desek. Požární odolnost železobetonových konstrukcí Příklad výpočtu meze požární odolnosti monolitické železobetonové desky

Jak bylo uvedeno výše, limit požární odolnosti ohybových železobetonových konstrukcí může nastat v důsledku ohřevu pracovní výztuže umístěné v tahové zóně na kritickou teplotu.

V tomto ohledu bude výpočet požární odolnosti dutinové podlahové desky dán dobou ohřevu napínané pracovní výztuže na kritickou teplotu.

Příčný řez deskou je znázorněn na obr. 3.8.

b p b p b p b p b p

h h 0

A s

Obr.3.8. Návrhový průřez desky dutinkové podlahy

Pro výpočet desky je její průřez redukován na T-průřez (obr. 3.9).

b' F

X tem ≤h´ F

h´ F

h h 0

X tem >h' F

A s

a∑b R

Obr.3.9. T-profil dutinové desky pro výpočet její požární odolnosti

Subsekvence

výpočet meze požární odolnosti plochých pružných dutinových železobetonových prvků

3. Pokud, pak  s , tem určeno vzorcem

Kde místo toho b použitý ;

Li
, pak se musí přepočítat pomocí vzorce:

Podle 3.1.5 je určeno t s , kr(kritická teplota).

Gaussova chybová funkce se vypočítá pomocí vzorce:

Podle 3.2.7 je nalezen argument Gaussovy funkce.

Mez požární odolnosti P f se vypočítá podle vzorce:

Příklad č. 5.

Dáno. Dutinková podlahová deska volně podepřená ze dvou stran. Rozměry sekce: b=1200 mm, délka pracovního rozpětí l= 6 m, výška sekce h= 220 mm, ochranná vrstva tl A l = 20 mm, třída tahové výztuže A-III, 4 tyče Ø14 mm; těžký beton třídy B20 na drceném vápenci, hmotnostní vlhkost betonu w= 2 %, průměrná hustota betonu za sucha ρ 0 s= 2300 kg/m 3, prázdný průměr d n = 5,5 kN/m.

Definovat skutečný limit požární odolnosti desky.

Řešení:

Pro beton třídy B20 R mld. Kč= 15 MPa (bod 3.2.1.)

R bu= Rbn/0,83 = 15/0,83 = 18,07 MPa

Pro třídu výztuže A-III R sn = 390 MPa (bod 3.1.2.)

R su= Rsn/0,9 = 390/0,9 = 433,3 MPa

A s= 615 mm2 = 61510-6 m2

Termofyzikální vlastnosti betonu:

λ tem = 1,14 – 0,00055450 = 0,89 W/(m·˚С)

s teplotou = 710 + 0,84450 = 1090 J/(kg·˚С)

k= 37,2 p.3.2.8.

k 1 = 0,5 p.3.2.9. .

Skutečná mez požární odolnosti je určena:

S přihlédnutím k dutosti desky musí být její skutečný limit požární odolnosti vynásoben faktorem 0,9 (bod 2.27.).

Literatura

Shelegov V.G., Kuzněcov N.A. "Budovy, stavby a jejich stabilita v případě požáru." Učebnice pro studium oboru – Irkutsk: VSI Ministerstvo vnitra Ruska, 2002. – 191 s.

Shelegov V.G., Kuzněcov N.A. Stavba budovy. Referenční příručka pro disciplínu „Budovy, konstrukce a jejich stabilita v případě požáru“. – Irkutsk: Všeruský výzkumný ústav Ministerstva vnitra Ruska, 2001. – 73 s.

Mosalkov I.L. a další Požární odolnost stavebních konstrukcí: M.: ZAO "Spetstekhnika", 2001. - 496 s., il.

Jakovlev A.I. Výpočet požární odolnosti stavební konstrukce. – M.: Stroyizdat, 1988.- 143 s., ill.

Shelegov V.G., Černov Yu.L. "Budovy, stavby a jejich stabilita v případě požáru." Průvodce dokončením projektu kurzu. – Irkutsk: VSI Ministerstvo vnitra Ruska, 2002. – 36 s.

Manuál pro stanovení mezí požární odolnosti konstrukcí, mezí šíření požáru konstrukcí a skupin hořlavosti materiálů (podle SNiP II-2-80), TsNIISK im. Kucherenko. – M.: Stroyizdat, 1985. – 56 s.

GOST 27772-88: Válcované výrobky pro stavbu ocelových konstrukcí. Jsou běžné Technické specifikace/ Gosstroy SSSR. – M., 1989

SNiP 2.01.07-85*. Zatížení a nárazy/Gosstroy SSSR. – M.: CITP Gosstroy SSSR, 1987. – 36 s.

GOST 30247.0 – 94. Stavební konstrukce. Metody zkoušení požární odolnosti. Obecné požadavky.

SNiP 2.03.01-84*. Betonové a železobetonové konstrukce / Ministerstvo výstavby Ruska. – M.: GP TsPP, 1995. – 80 s.

1BOARDSHIP – konstrukce na břehu se speciálně konstruovaným šikmým základem ( skluz), kde je položen a postaven trup lodi.

2 Nadjezd – most přes pozemní cesty (nebo přes pozemní cestu), kde se protínají. Pohyb po nich je zajištěn na různých úrovních.

3PŘEHLED – konstrukce ve formě mostu pro přenášení jedné cesty přes druhou v místě jejich křížení, pro kotvení lodí a také obecně pro vytvoření silnice v určité výšce.

4 ZÁSOBNÍCÍ NÁDRŽ - nádoba na kapaliny a plyny.

5 DRŽÁK PLYNU– zařízení pro příjem, skladování a distribuci plynu do plynovodní sítě.

6vysoká pec- šachtová pec na tavení litiny ze železné rudy.

7Kritická teplota– teplota, při které klesá standardní kovový odpor R un na hodnotu standardního napětí n od vnějšího zatížení konstrukce, tzn. při kterém dochází ke ztrátě únosnosti.

8 Hmoždinka - dřevěná nebo kovová tyč sloužící k upevnění částí dřevěných konstrukcí.

Nejběžnější materiál v
konstrukce je železobetonová. Kombinuje betonovou a ocelovou výztuž,
racionálně rozmístěny ve struktuře, aby absorbovaly tahové a tlakové síly
snaha.

Beton dobře odolává tlaku a
horší - výron. Tato vlastnost betonu je nepříznivá pro ohýbání a
natažené prvky. Nejběžnější flexibilní stavební prvky
jsou desky a trámy.

Kompenzovat nepříznivé
betonářské procesy, konstrukce jsou obvykle vyztuženy ocelovou výztuží. Posílit
desky se svařovanými sítěmi skládající se z tyčí umístěných ve dvou vzájemně
kolmé směry. Rošty se pokládají v deskách tak, že
tyče jejich pracovní výztuže byly umístěny podél rozpětí a vnímané
tahové síly vznikající v konstrukcích při ohybu pod zatížením, v
v souladu s diagramem zatížení v ohybu.

V
v podmínkách požáru jsou desky zespodu vystaveny vysokým teplotám,
k poklesu jejich únosnosti dochází především poklesem
pevnost vyhřívané tahové výztuže. Typicky takové prvky
jsou zničeny v důsledku vytvoření plastového závěsu v řezu s
maximální ohybový moment díky snížené pevnosti v tahu
vyhřívaná tahová výztuž na hodnotu provozních napětí v jejím průřezu.

Poskytování požární ochrany
bezpečnost stavby vyžaduje zvýšenou požární odolnost a požární bezpečnost
železobetonové konstrukce. K tomu slouží následující technologie:

• vyztužení desek
  pouze pletené nebo svařované rámy, nikoli volné jednotlivé tyče;
• aby se zabránilo vybočení podélné výztuže při jejím zahřívání
  při požáru je nutné zajistit konstrukční vyztužení příchytkami popř
  příčné tyče;
• tloušťka spodní ochranné vrstvy podlahového betonu by měla být
  dostatečně, aby se neohřál nad 500°C a po požáru ne
  ovlivnil dále bezpečný provoz návrhy.
  Výzkum prokázal, že při normalizovaném limitu požární odolnosti R=120 je tloušťka
  ochranná vrstva betonu musí být minimálně 45 mm, při R=180 - minimálně 55 mm,
  při R=240 - ne méně než 70 mm;
• v ochranné vrstvě betonu v hloubce 15–20 mm ode dna
  povrch podlahy by měl být opatřen výztužnou sítí proti třískám
  vyrobeno z drátu o průměru 3 mm s velikostí ok 50–70 mm, snižující intenzitu
  výbušné ničení betonu;
• zpevnění nosných úseků tenkostěnných příčných podlah
  výztuž nepočítaná v obvyklých výpočtech;
• zvýšení meze požární odolnosti díky uspořádání desek,
  podepřené podél obrysu;
• použití speciálních omítek (s použitím azbestu a
  perlit, vermikulit). I u malých rozměrů takových omítek (1,5 - 2 cm)
  požární odolnost železobetonových desek se několikanásobně zvyšuje (2 - 5);
• zvýšení limitu požární odolnosti díky zavěšenému stropu;
• ochrana součástí a spojů konstrukcí vrstvou betonu s požad
  limit požární odolnosti.

Tato opatření zajistí správné požární bezpečnost budova.
Železobetonová konstrukce získá potřebnou požární odolnost a
požární bezpečnost.

Použité knihy:
1.Budovy a stavby a jejich udržitelnost
v případě požáru. Státní hasičská akademie Ministerstva pro mimořádné situace Ruska, 2003
2. MDS 21-2.2000.
Metodická doporučení pro výpočet požární odolnosti železobetonových konstrukcí.
- M.: Státní jednotný podnik "NIIZhB", 2000. - 92 s.

K OTÁZCE VÝPOČTU BEZTLUMÍCÍCH PODLAH PRO POŽÁRNÍ ODOLNOST

V.V. Žukov, V.N. Lavrov

Uvažujme výpočet meze požární odolnosti beztrámové podlahy na příkladu, který je ve stavební praxi zcela běžný. Beznosníková železobetonová podlaha má tloušťku 200 mm z betonu s tlakovou třídou B25, síťovina zesílená s buňkami 200x200 mm z třídy výztuže A400 o průměru 16 mm s ochranná vrstva 33 mm (do těžiště výztuže) na spodní ploše podlahy a A400 o průměru 12 mm s ochrannou vrstvou 28 mm (do těžiště) na horní ploše. Vzdálenost mezi sloupy je 7m. V uvažovaném objektu je podlaha protipožární bariérou prvního typu a musí mít limit požární odolnosti pro ztrátu tepelně izolační schopnosti (I), celistvosti (E) a únosnosti (R) REI 150. Posudek meze požární odolnosti podlahy dle stávajících podkladů lze výpočtem stanovit pouze tloušťkou ochranné vrstvy (R) pro staticky definovatelnou konstrukci, podle tloušťky podlahy (I) a možnosti křehkého rozkladu při požáru. (E). V tomto případě je celkem správný odhad dán výpočty I a E a únosnost podlahy při požáru jako staticky neurčité konstrukce lze určit pouze výpočtem tepelně namáhaného stavu, pomocí teorie pružné -plasticita železobetonu při zahřátí nebo teorie metody mezní rovnováhy konstrukce při působení statického a tepelného zatížení při požáru . Poslední teorie je nejjednodušší, protože nevyžaduje stanovení napětí od statického zatížení a teploty, ale pouze síly (momenty) od působení statického zatížení s přihlédnutím ke změně vlastností betonu a výztuže při zahřívá, dokud se ve staticky neurčité struktuře neobjeví plastové panty, když se změní na mechanismus. V tomto ohledu bylo posouzení únosnosti beztrámové podlahy při požáru provedeno metodou mezní rovnováhy a v relativních jednotkách k únosnosti podlahy v r. normální podmínkyúkon. Byly posouzeny a analyzovány pracovní výkresy budovy, byly provedeny výpočty mezí požární odolnosti železobetonové beznosníkové podlahy na základě výskytu znaků mezního stavu normalizovaných pro tyto konstrukce. Výpočet limitů požární odolnosti na základě únosnosti byl proveden se zohledněním změn teploty betonu a výztuže během 2,5 hodiny standardních zkoušek. Všechny termodynamické a fyzikálně-mechanické charakteristiky stavebních materiálů uvedené v této zprávě vycházejí z údajů VNIIPO, NIIZHB, TsNIISK.

LIMIT POŽÁRNÍ ODOLNOSTI KRYTÍ ZTRÁTOU TEPELNĚ IZOLAČNÍ SCHOPNOSTI (I)

Pomocí vzorce (5) určíme rozložení teploty po tloušťce podlahy po 2,5 hodinách požáru. Pomocí vzorce (6) určíme tloušťku podlahy, která je nutná k dosažení kritické teploty 220C na jejím nevytápěném povrchu za 2,5 hodiny. Tato tloušťka je 97 mm. V důsledku toho bude mít podlaha o tloušťce 200 mm limit požární odolnosti pro ztrátu tepelně izolační schopnosti minimálně 2,5 hodiny.

HRANICE POŽÁRNÍ ODOLNOSTI PODLAHOVÉ DESKY PŘI ZTRÁTĚ INTEGRITY (E)

LIMIT POŽÁRNÍ ODOLNOSTI SLOVER ZTRÁTOU ZATÍŽENÍ (R)

ZÁVĚRY

1. Pro posouzení meze požární odolnosti beznosníkové železobetonové podlahy je třeba provést výpočty její meze požární odolnosti na základě tří znaků mezních stavů: ztráta únosnosti R; ztráta integrity E; ztráta tepelně izolační schopnosti I. V tomto případě můžete použít následující metody: mezní rovnováha, zahřívání a mechanika trhlin.
2. Výpočty prokázaly, že pro uvažovaný objekt platí pro všechny tři mezní stavy mez požární odolnosti podlahy tloušťky 200 mm z betonu třídy pevnosti v tlaku B25, vyztužené armovací sítí s buňkami 200x200 mm, ocel A400 s ochrannou vrstvou. tloušťka výztuže o průměru 16 mm na spodní ploše 33 mm a horním průměru 12 mm - 28 mm je minimálně REI 150.
3. Tato beznosníková železobetonová podlaha může sloužit jako protipožární bariéra, první typ podle .
4. Posouzení minimální meze požární odolnosti beznosníkové železobetonové podlahy lze provést metodou mezní rovnováhy za podmínky dostatečného zapuštění tahové výztuže v místech vzniku plastových závěsů.

Literatura

1. Návod pro výpočet skutečných mezí požární odolnosti železobetonových stavebních konstrukcí na základě použití počítače. – M.: VNIIPO, 1975.
2. GOST 30247.0-94. Stavební konstrukce. Zkušební metody požární odolnosti. M., 1994. – 10 s.
3. SP 52-101-2003. Betonové a železobetonové konstrukce bez předpínací výztuže. – M.: FSUE TsPP, 2004. –54 s.
4. SNiP-2.03.04-84. Betonové a železobetonové konstrukce určené pro provoz v podmínkách zvýšených a vysokých teplot. – M.: CITP Gosstroy SSSR, 1985.
5. Doporučení pro výpočet limitů požární odolnosti betonových a železobetonových konstrukcí. – M.: Stroyizdat, 1979. – 38 s.
6. SNiP-21-01-97* Požární bezpečnost budovy a stavby. Státní jednotný podnik TsPP, 1997. – 14 s.
7. Doporučení pro ochranu betonových a železobetonových konstrukcí před křehkou destrukcí při požáru. – M.: Stroyizdat, 1979. – 21 s.
8. Doporučení pro návrh dutinových podlahových desek s požadovanou požární odolností. – M.: NIIZhB, 1987. – 28 s.
9. Průvodce výpočtem staticky neurčitých železobetonových konstrukcí. – M.: Stroyizdat, 1975. S.98-121.
10. Metodická doporučení pro výpočet požární odolnosti a požární bezpečnosti železobetonových konstrukcí (MDS 21-2.000). – M.: NIIZhB, 2000. – 92 s.
11. Gvozdev A.A. Výpočet únosnosti konstrukcí metodou mezní rovnováhy. Státní nakladatelství stavební literatury. – M., 1949.

Chcete-li vyřešit statickou část problému, formulář průřezželezobetonová podlahová deska s kruhovými dutinami (příloha 2, obr. 6.) je redukována na návrhovou T-tyč.

Určíme ohybový moment uprostřed pole působením standardního zatížení a vlastní tíhy desky:

Kde q / n– standardní zatížení na 1 lineární metr desky, rovné:

Vzdálenost od spodního (vyhřívaného) povrchu panelu k ose pracovních armatur bude:

mm,

Kde d– průměr výztužných prutů, mm.

Průměrná vzdálenost bude:

mm,

Kde A– plocha průřezu výztužné tyče (bod 3.1.1.), mm 2.

Určíme hlavní rozměry vypočteného T-profilu panelu:

Šířka: b F = b= 1,49 m;

Výška: h F = 0,5 (h-П) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 mm;

Vzdálenost od nevyhřívaného povrchu konstrukce k ose armovací tyče h Ó = h – A= 220 – 21 = 199 mm.

Zjišťujeme pevnostní a termofyzikální vlastnosti betonu:

Standardní pevnost v tahu R mld. Kč= 18,5 MPa (tabulka 12 nebo článek 3.2.1 pro beton třídy B25);

Faktor spolehlivosti  b = 0,83 ;

Návrhová pevnost betonu podle mezní pevnosti R bu = R mld. Kč /  b= 18,5 / 0,83 = 22,29 MPa;

Součinitel tepelné vodivosti  t = 1,3 – 0,00035T St= 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 W m -1 K -1 (bod 3.2.3.),

Kde T St– průměrná teplota při požáru 723 K;

Specifické teplo S t = 481 + 0,84T St= 481 + 0,84 · 723 = 1088,32 J kg -1 K -1 (oddíl 3.2.3.);

Daný koeficient tepelné difuzity:

Koeficienty v závislosti na průměrné hustotě betonu NA= 39 s 0,5 a NA 1 = 0,5 (bod 3.2.8, bod 3.2.9.).

Určete výšku stlačené zóny desky:

Napětí v tahové výztuži z vnějšího zatížení určíme v souladu s App. 4:

protože X t= 8,27 mm h F= 30,5 mm, tedy

Kde Tak jako– celková plocha průřezu výztužných prutů v tahové zóně průřezu konstrukce, rovná pro 5 prutů12 mm 563 mm 2 (bod 3.1.1.).

Stanovme kritickou hodnotu koeficientu změny pevnosti betonářské oceli:

,

Kde R su– návrhová odolnost výztuže, pokud jde o mez pevnosti, rovna:

R su = R sn /  s= 390 / 0,9 = 433,33 MPa (zde  s– faktor spolehlivosti pro výztuž, který se rovná 0,9);

R sn– standardní pevnost výztuže v tahu rovna 390 MPa (tabulka 19 nebo článek 3.1.2).

Mám to  stcr1. To znamená, že napětí od vnějšího zatížení v tahové výztuži překračují standardní odolnost výztuže. Proto je nutné snížit napětí od vnějšího zatížení ve výztuži. Za tímto účelem zvýšíme počet výztužných tyčí panelu12 mm na 6. A s= 679 10 -6 (oddíl 3.1.1.).

MPa,

.

Stanovme kritickou teplotu ohřevu nosné výztuže v tahové zóně.

Podle tabulky v článku 3.1.5. Pomocí lineární interpolace určíme, že pro výztuž třídy A-III, ocel třídy 35 GS a  stcr = 0,93.

t stcr= 475C.

Skutečným limitem požární odolnosti bude doba, za kterou se výztuž zahřeje na kritickou teplotu pro desku plného průřezu.

s = 0,96 h,

Kde X– argument Gaussovy (Crump) chybové funkce rovný 0,64 (bod 3.2.7.) v závislosti na hodnotě Gaussovy (Crump) chybové funkce rovné:

(Tady t n– teplota konstrukce před požárem je stanovena na 20С).

Skutečný limit požární odolnosti podlahové desky s kruhovými dutinami bude:

P F =  0,9 = 0,960,9 = 0,86 hodiny,

kde 0,9 je koeficient, který bere v úvahu přítomnost dutin v desce.

Protože beton je nehořlavý materiál, je samozřejmě skutečná třída požárního nebezpečí konstrukce K0.