Požiarna odolnosť dutých podlahových dosiek. Požiarna odolnosť železobetónových konštrukcií Príklad výpočtu limitu požiarnej odolnosti monolitickej železobetónovej dosky

Ako bolo uvedené vyššie, limit požiarnej odolnosti ohybových železobetónových konštrukcií môže nastať v dôsledku zahriatia pracovnej výstuže umiestnenej v ťahovej zóne na kritickú teplotu.

V tomto ohľade bude výpočet požiarnej odolnosti dutej podlahovej dosky určený časom ohrevu napínanej pracovnej výstuže na kritickú teplotu.

Prierez dosky je znázornený na obr. 3.8.

b p b p b p b p b p

h h 0

A s

Obr.3.8. Návrhový prierez dutej podlahovej dosky

Pre výpočet dosky sa jej prierez zredukuje na T-rez (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-rez dutej dosky na výpočet jej požiarnej odolnosti

Následná sekvencia

výpočet medze požiarnej odolnosti plochých flexibilných dutinových železobetónových prvkov

3. Ak, tak  s , tem určený vzorcom

Kde namiesto toho b použité ;

Ak
, potom sa musí prepočítať pomocou vzorca:

Podľa 3.1.5 sa určuje t s , cr(kritická teplota).

Gaussova chybová funkcia sa vypočíta podľa vzorca:

Podľa 3.2.7 sa nájde argument Gaussovej funkcie.

Hranica požiarnej odolnosti P f sa vypočíta podľa vzorca:

Príklad č.5.

Dané. Dutinková podlahová doska, voľne podopretá na dvoch stranách. Rozmery sekcie: b=1200 mm, dĺžka pracovného rozpätia l= 6 m, výška sekcie h= 220 mm, hrúbka ochrannej vrstvy A l = 20 mm, trieda ťahovej výstuže A-III, 4 prúty Ø14 mm; ťažký betón triedy B20 na drvenom vápenci, hmotnostná vlhkosť betónu w= 2 %, priemerná suchá hustota betónu ρ 0 s= 2300 kg/m3, prázdny priemer d n = 5,5 kN/m.

Definujte skutočný limit požiarnej odolnosti dosky.

Riešenie:

Pre betón triedy B20 R mld= 15 MPa (odsek 3.2.1.)

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

Pre triedu výstuže A-III R sn = 390 MPa (odsek 3.1.2.)

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

A s= 615 mm2 = 61510-6 m2

Termofyzikálne vlastnosti betónu:

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. .

Skutočný limit požiarnej odolnosti je určený:

Ak vezmeme do úvahy dutosť dosky, jej skutočný limit požiarnej odolnosti sa musí vynásobiť koeficientom 0,9 (odsek 2.27.).

Literatúra

Shelegov V.G., Kuznecov N.A. "Budovy, stavby a ich stabilita v prípade požiaru." Učebnica pre štúdium disciplíny – Irkutsk: VSI Ministerstvo vnútra Ruska, 2002. – 191 s.

Shelegov V.G., Kuznecov N.A. Stavebná konštrukcia. Referenčná príručka pre disciplínu „Budovy, konštrukcie a ich stabilita v prípade požiaru“. – Irkutsk: Všeruský výskumný ústav Ministerstva vnútra Ruska, 2001. – 73 s.

Mosalkov I.L. a iné Požiarna odolnosť stavebných konštrukcií: M.: ZAO "Spetstekhnika", 2001. - 496 s., il.

Jakovlev A.I. Výpočet požiarnej odolnosti stavebné konštrukcie. – M.: Stroyizdat, 1988.- 143 s., ill.

Shelegov V.G., Chernov Yu.L. "Budovy, stavby a ich stabilita v prípade požiaru." Sprievodca dokončením projektu kurzu. – Irkutsk: VSI Ministerstvo vnútra Ruska, 2002. – 36 s.

Príručka na stanovenie limitov požiarnej odolnosti konštrukcií, limitov šírenia požiaru cez konštrukcie a skupiny horľavosti materiálov (podľa SNiP II-2-80), TsNIISK im. Kucherenko. – M.: Stroyizdat, 1985. – 56 s.

GOST 27772-88 Valcované výrobky na stavbu oceľových konštrukcií. Sú bežné Technické špecifikácie/ Gosstroy ZSSR. – M., 1989

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

GOST 30247.0 – 94. Stavebné konštrukcie. Metódy skúšania požiarnej odolnosti. Všeobecné požiadavky.

SNiP 2.03.01-84*. Betónové a železobetónové konštrukcie / Ministerstvo výstavby Ruska. – M.: GP TsPP, 1995. – 80 s.

1BOARDSHIP – konštrukcia na brehu so špeciálne skonštruovaným šikmým základom ( sklz), kde je položený a postavený trup lode.

2 Nadjazd – most cez pozemné cesty (alebo cez pozemnú cestu), kde sa pretínajú. Pohyb pozdĺž nich je poskytovaný na rôznych úrovniach.

3OVERSTAND – konštrukcia vo forme mosta na prenášanie jednej cesty cez druhú v bode ich priesečníka, na kotvenie lodí a tiež všeobecne na vytvorenie cesty v určitej výške.

4 ZÁSOBNÁ NÁDRŽ - nádoba na kvapaliny a plyny.

5 DRŽIAK PLYNU– zariadenie na príjem, skladovanie a distribúciu plynu do siete plynovodov.

6vysoká pec- šachtová pec na tavenie liatiny zo železnej rudy.

7Kritická teplota– teplota, pri ktorej klesá štandardný odpor kovu R un na hodnotu štandardného napätia n od vonkajšieho zaťaženia konštrukcie, t.j. pri ktorej dochádza k strate únosnosti.

8 Hmoždinka - drevená alebo kovová tyč používaná na upevnenie častí drevených konštrukcií.

Najbežnejší materiál v
konštrukcia je železobetónová. Kombinuje betónovú a oceľovú výstuž,
racionálne rozmiestnené v konštrukcii na absorbovanie ťahových a tlakových síl
úsilie.

Betón dobre odoláva stlačeniu a
horšie - vyvrtnutie. Táto vlastnosť betónu je nepriaznivá pre ohýbanie a
natiahnuté prvky. Najbežnejšie flexibilné stavebné prvky
sú dosky a trámy.

Na kompenzáciu nepriaznivého
betónové procesy, konštrukcie sa zvyčajne vystužujú oceľovou výstužou. Posilniť
dosky so zváranými sieťami pozostávajúce z tyčí umiestnených v dvoch navzájom
kolmé smery. Rošty sa ukladajú do dosiek takým spôsobom, že
tyče ich pracovnej výstuže boli umiestnené pozdĺž rozpätia a vnímané
ťahové sily vznikajúce v konštrukciách pri ohybe pri zaťažení, v
v súlade s diagramom ohybových zaťažení.

IN
v podmienkach požiaru sú dosky zospodu vystavené vysokým teplotám,
k poklesu ich únosnosti dochádza najmä v dôsledku poklesu v
pevnosť vyhrievanej ťahovej výstuže. Zvyčajne také prvky
sú zničené v dôsledku vytvorenia plastového závesu v sekcii s
maximálny ohybový moment v dôsledku zníženej pevnosti v ťahu
vyhrievaná ťahová výstuž na hodnotu prevádzkových napätí v jej priereze.

Poskytovanie protipožiarnej ochrany
bezpečnosť stavby vyžaduje zvýšenú požiarnu odolnosť a požiarnu bezpečnosť
železobetónové konštrukcie. Na tento účel sa používajú tieto technológie:

• vystuženie dosiek
  iba pletené alebo zvárané rámy a nie voľné jednotlivé tyče;
• aby sa zabránilo vybočeniu pozdĺžnej výstuže pri jej zahriatí
  pri požiari je potrebné zabezpečiť konštrukčnú výstuž príchytkami resp
  priečne tyče;
• hrúbka spodnej ochrannej vrstvy podlahového betónu by mala byť
  dostatočné na to, aby sa nezahrialo nad 500°C a po požiari nie
  ovplyvňovali ďalej bezpečná prevádzka dizajnov.
  Výskumom sa zistilo, že pri normalizovanom limite požiarnej odolnosti R=120 je hrúbka
  ochranná vrstva betónu musí byť najmenej 45 mm, pri R=180 - najmenej 55 mm,
  pri R=240 - nie menej ako 70 mm;
• v ochrannej vrstve betónu v hĺbke 15–20 mm od dna
  povrch podlahy by mal byť vybavený výstužnou sieťovinou proti trieskam
  vyrobené z drôtu s priemerom 3 mm s veľkosťou oka 50–70 mm, znižujúce intenzitu
  výbušné ničenie betónu;
• spevnenie nosných úsekov tenkostenných priečnych podláh
  výstuž, ktorá nie je stanovená v bežných výpočtoch;
• zvýšenie limitu požiarnej odolnosti v dôsledku usporiadania dosiek,
  podporované pozdĺž obrysu;
• použitie špeciálnych omietok (s použitím azbestu a
  perlit, vermikulit). Aj pri malých rozmeroch takýchto náplastí (1,5 – 2 cm)
  požiarna odolnosť železobetónových dosiek sa niekoľkonásobne zvyšuje (2 - 5);
• zvýšenie limitu požiarnej odolnosti vďaka zavesenému stropu;
• ochrana komponentov a spojov konštrukcií vrstvou betónu s požadovaným
  limit požiarnej odolnosti.

Tieto opatrenia zabezpečia správne požiarna bezpečnosť budova.
Železobetónová konštrukcia získa potrebnú požiarnu odolnosť a
požiarna bezpečnosť.

Použité knihy:
1.Budovy a stavby a ich udržateľnosť
v prípade požiaru. Štátna požiarna akadémia ministerstva pre mimoriadne situácie Ruska, 2003
2. MDS 21-2.2000.
Metodické odporúčania pre výpočet požiarnej odolnosti železobetónových konštrukcií.
- M.: Štátny jednotný podnik "NIIZhB", 2000. - 92 s.

K OTÁZKE VÝPOČTU BEZLÚČOVÝCH SLOBOV NA ODOLNOSŤ OHŇU

V.V. Žukov, V.N. Lavrov

Uvažujme výpočet limitu požiarnej odolnosti bezpriestorovej podlahy na príklade, ktorý je v stavebnej praxi celkom bežný. Beznosníková železobetónová podlaha má hrúbku 200 mm vyrobená z betónu tlakovej triedy B25, sieťovina vystužená s článkami 200x200 mm z triedy výstuže A400 s priemerom 16 mm s ochranná vrstva 33 mm (do ťažiska výstuže) na spodnej ploche podlahy a A400 s priemerom 12 mm s ochrannou vrstvou 28 mm (do ťažiska) na hornej ploche. Vzdialenosť medzi stĺpikmi je 7 m. V posudzovanom objekte je podlaha protipožiarnou bariérou prvého typu a musí mať limit požiarnej odolnosti pre stratu tepelnoizolačnej schopnosti (I), celistvosti (E) a únosnosti (R) REI 150. Posudok medzu požiarnej odolnosti podlahy podľa doterajších podkladov možno výpočtom určiť len hrúbkou ochrannej vrstvy (R) pre staticky definovateľnú konštrukciu, podľa hrúbky podlahy (I) a možnosti krehkej deštrukcie pri požiari. (E). V tomto prípade je celkom správny odhad daný výpočtami I a E a únosnosť podlahy pri požiari ako staticky neurčitej konštrukcie sa dá určiť len výpočtom tepelne namáhaného stavu, pomocou teórie elastického -plasticita železobetónu pri zahriatí alebo teória metódy medznej rovnováhy konštrukcie pri pôsobení statického a tepelného zaťaženia pri požiari . Posledná teória je najjednoduchšia, pretože nevyžaduje určenie napätí od statického zaťaženia a teploty, ale iba síl (momentov) od pôsobenia statického zaťaženia, berúc do úvahy zmenu vlastností betónu a výstuže pri zahrieva, kým sa v staticky neurčitej štruktúre neobjavia plastové pánty, keď sa zmení na mechanizmus. V tejto súvislosti bolo posúdenie únosnosti beztrámovej podlahy pri požiari vykonané metódou medznej rovnováhy a v pomerných jednotkách k únosnosti podlahy v r. normálnych podmienkach prevádzka. Boli posúdené a analyzované pracovné výkresy budovy, boli urobené výpočty limitov požiarnej odolnosti železobetónovej bezprievlakovej podlahy na základe výskytu znakov medzného stavu normalizovaných pre tieto konštrukcie. Výpočet limitov požiarnej odolnosti na základe únosnosti bol vykonaný s prihliadnutím na zmeny teploty betónu a výstuže počas 2,5 hodiny štandardných skúšok. Všetky termodynamické a fyzikálno-mechanické charakteristiky stavebných materiálov uvedené v tejto správe vychádzajú z údajov VNIIPO, NIIZHB, TsNIISK.

HRANICA POŽIARNEJ ODOLNOSTI KRYTIA STRATOU TEPELNE IZOLAČNEJ SCHOPNOSTI (I)

Pomocou vzorca (5) určíme rozloženie teploty po hrúbke podlahy po 2,5 hodinách požiaru. Pomocou vzorca (6) určíme hrúbku podlahy, ktorá je potrebná na dosiahnutie kritickej teploty 220C na jej nevyhrievanom povrchu za 2,5 hodiny. Táto hrúbka je 97 mm. Následne bude mať podlaha s hrúbkou 200 mm limit požiarnej odolnosti pre stratu tepelnoizolačnej schopnosti minimálne 2,5 hodiny.

HRANICA POŽIARNEJ ODOLNOSTI PODLAHOVEJ DOSKY V dôsledku STRATY INTEGRITY (E)

HRANICA POŽIARNEJ ODOLNOSTI SLOVER PRI STRATE ZAŤAŽENIA (R)

ZÁVERY

1. Na posúdenie medze požiarnej odolnosti beznosníkovej železobetónovej podlahy je potrebné vykonať výpočty jej medze požiarnej odolnosti na základe troch znakov medzných stavov: strata únosnosti R; strata integrity E; strata tepelnoizolačnej schopnosti I. V tomto prípade môžete použiť nasledujúce metódy: limitná rovnováha, zahrievanie a mechanika trhlín.
2. Výpočty ukázali, že pre uvažovaný objekt je pre všetky tri medzné stavy limit požiarnej odolnosti podlahy hrubej 200 mm z betónu triedy pevnosti v tlaku B25, vystuženého armovacou sieťovinou s bunkami 200x200 mm, oceľ A400 s ochrannou vrstvou. hrúbka výstuže s priemerom 16 mm pri spodnej ploche 33 mm a hornom priemere 12 mm - 28 mm je minimálne REI 150.
3. Táto beznosníková železobetónová podlaha môže slúžiť ako protipožiarna bariéra, prvý typ podľa .
4. Posúdenie minimálneho limitu požiarnej odolnosti beznosníkovej železobetónovej podlahy je možné vykonať metódou medznej rovnováhy za podmienok dostatočného uloženia ťahovej výstuže v miestach, kde sa tvoria plastové závesy.

Literatúra

1. Návod na výpočet skutočných limitov požiarnej odolnosti železobetónových stavebných konštrukcií na základe použitia počítača. – M.: VNIIPO, 1975.
2. GOST 30247.0-94. Stavebné konštrukcie. Skúšobné metódy požiarnej odolnosti. M., 1994. – 10 s.
3. SP 52-101-2003. Betónové a železobetónové konštrukcie bez predpínacej výstuže. – M.: FSUE TsPP, 2004. –54 s.
4. SNiP-2.03.04-84. Betónové a železobetónové konštrukcie určené na prevádzku v podmienkach zvýšených a vysokých teplôt. – M.: CITP Gosstroy ZSSR, 1985.
5. Odporúčania pre výpočet limitov požiarnej odolnosti betónových a železobetónových konštrukcií. – M.: Stroyizdat, 1979. – 38 s.
6. SNiP-21-01-97* Požiarna bezpečnosť budovy a stavby. Štátny jednotný podnik TsPP, 1997. – 14 s.
7. Odporúčania na ochranu betónových a železobetónových konštrukcií pred krehkým zničením pri požiari. – M.: Stroyizdat, 1979. – 21 s.
8. Odporúčania pre návrh dutých podlahových dosiek s požadovanou požiarnou odolnosťou. – M.: NIIZhB, 1987. – 28 s.
9. Návod na výpočet staticky neurčitých železobetónových konštrukcií. – M.: Stroyizdat, 1975. S.98-121.
10. Metodické odporúčania pre výpočet požiarnej odolnosti a požiarnej bezpečnosti železobetónových konštrukcií (MDS 21-2.000). – M.: NIIZhB, 2000. – 92 s.
11. Gvozdev A.A. Výpočet únosnosti konštrukcií metódou limitnej rovnováhy. Štátne vydavateľstvo stavebnej literatúry. – M., 1949.

Na vyriešenie statickej časti problému, formulár prierezželezobetónová podlahová doska s oblými dutinami (príloha 2, obr. 6.) je redukovaná na návrhovú T-tyč.

Určme ohybový moment v strede rozpätia v dôsledku pôsobenia štandardného zaťaženia a vlastnej hmotnosti dosky:

Kde q / n– štandardné zaťaženie na 1 lineárny meter dosky, rovnajúce sa:

Vzdialenosť od spodného (vyhrievaného) povrchu panelu k osi pracovných armatúr bude:

mm,

Kde d– priemer výstužných prútov, mm.

Priemerná vzdialenosť bude:

mm,

Kde A– plocha prierezu výstužnej tyče (odsek 3.1.1.), mm 2.

Určme hlavné rozmery vypočítaného T-rezu panelu:

šírka: b f = b= 1,49 m;

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

Vzdialenosť od nevyhrievaného povrchu konštrukcie k osi výstužnej tyče h o = h – a= 220 – 21 = 199 mm.

Stanovujeme pevnosť a termofyzikálne vlastnosti betónu:

Štandardná pevnosť v ťahu R mld= 18,5 MPa (tabuľka 12 alebo článok 3.2.1 pre betón triedy B25);

Faktor spoľahlivosti  b = 0,83 ;

Návrhová pevnosť betónu podľa konečnej pevnosti R bu = R mld /  b= 18,5 / 0,83 = 22,29 MPa;

Súčiniteľ tepelnej vodivosti  t = 1,3 – 0,00035T St= 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 W m -1 K -1 (odsek 3.2.3.),

Kde T St– priemerná teplota počas požiaru rovná 723 K;

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

Daný koeficient tepelnej difúznosti:

Koeficienty v závislosti od priemernej hustoty betónu TO= 39 s 0,5 a TO 1 = 0,5 (odsek 3.2.8, odsek 3.2.9.).

Určte výšku stlačenej zóny dosky:

Napätie v ťahovej výstuži určíme od vonkajšieho zaťaženia v súlade s adj. 4:

pretože X t= 8,27 mm h f= 30,5 mm, potom

Kde Ako– celková plocha prierezu výstužných prútov v ťahovej zóne prierezu konštrukcie rovná pre 5 prútov12 mm 563 mm 2 (bod 3.1.1.).

Stanovme kritickú hodnotu koeficientu zmeny pevnosti betonárskej ocele:

,

Kde R su– návrhová odolnosť výstuže, pokiaľ ide o medzu pevnosti, rovná:

R su = R sn /  s= 390 / 0,9 = 433,33 MPa (tu  s– faktor spoľahlivosti pre výstuž, ktorý sa rovná 0,9);

R sn– štandardná pevnosť výstuže v ťahu rovná 390 MPa (tabuľka 19 alebo článok 3.1.2).

Mám to  stcr1. To znamená, že napätia od vonkajšieho zaťaženia v ťahovej výstuži presahujú štandardnú odolnosť výstuže. Preto je potrebné znížiť napätie od vonkajšieho zaťaženia vo výstuži. Aby sme to dosiahli, zvýšime počet výstužných tyčí panelu12 mm na 6. A s= 679 10 -6 (časť 3.1.1.).

MPa,

.

Stanovme kritickú teplotu ohrevu nosnej výstuže v ťahovej zóne.

Podľa tabuľky v článku 3.1.5. Pomocou lineárnej interpolácie určíme, že pre výstuž triedy A-III, oceľ triedy 35 GS a  stcr = 0,93.

t stcr= 475 °C.

Čas potrebný na zahriatie výstuže na kritickú teplotu pre dosku plného prierezu bude skutočným limitom požiarnej odolnosti.

s = 0,96 h,

Kde X– argument Gaussovej (Crumpovej) chybovej funkcie rovný 0,64 (článok 3.2.7.) v závislosti od hodnoty Gaussovej (Crumpovej) chybovej funkcie rovnajúcej sa:

(Tu t n– teplota konštrukcie pred požiarom sa rovná 20С).

Skutočný limit požiarnej odolnosti podlahovej dosky s kruhovými dutinami bude:

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

kde 0,9 je koeficient, ktorý zohľadňuje prítomnosť dutín v doske.

Keďže betón je nehorľavý materiál, je zrejmé, že skutočná trieda nebezpečenstva požiaru konštrukcie je K0.