Определение степени огнестойкости здания

Расчет предела огнестойкости железобетонных конструкций

Расчет предела огнестойкости плит-перекрытий производится по расчетной схеме № 2 и включает в себя решение двух задач:

• 1) Статическая (расчет критической температуры рабочей арматуры, при которой произойдет потеря несущей способности плиты).
• 2) Теплотехническая (расчет времени прогрева рабочей арматуры до критической температуры, при воздействии «стандартного пожара»).

Расчет предела огнестойкости железобетонной 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 2.1.1.1.

Таблица 2.1.1.1 Данные для расчета пределов огнестойкости железобетонных конструкций.

Геометрические характеристики.	Характеристики бетона.	Характеристики рабочей арматуры.	Нормативные нагрузки на плиту.
ширина b, м.	Толщина h, м.	длина рабочего пролета l, м.	диаметр пустот dп, м.	класс по прочности.	толщина защитного слоя бетона?, мм.	класс арматуры.	количество стержней, шт., диаметр, мм.	Постоянные q, кН/м2.	временные p, кН/м2.
1,49.	0,22.	6,28.	0,159.	В15.		А-VI.	2 18; 420.	4,7.	3,5.

По заданию дан легкий бетон с крупным заполнителем из керамзита плотностью p = 1600 кг/м. Свободно опирается по двум сторонам. Имеет круглые пустоты в количестве 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.
• А)

Б).

• А) поперечное сечение плиты
• Б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты
• 2) Определяем максимальный изгибающий момент в плите М (Нм):

где — временные нагрузки на плиту, Н/м2;

— постоянные нагрузки на плиту, Н/м2;

и — ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.

3) Определим рабочую высоту сечения плиты, работающей на сжатие, (м):

где — высота сечения плиты, м;

• — толщина защитного слоя бетона, м;
• — диаметр рабочей растянутой арматуры.
• 4) Определим площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры Аs (м?):

гдепорядковый номер арматурного стержня;

— площадь поперечного сечения j-гo арматурного стержня.

• 5) Расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений (табл. П. 2.1.1.2) и (табл. П. 2.1.1.3) на соответствующие коэффициенты надежности:
  • — для арматуры= 0,9:
  • — для бетона= 0,83.

Таблица 2.1.1.2 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.
В15.
Легкий.	11,0.

Таблица 2.1.1.3 Нормативные сопротивления на растяжение для основных видов стержневой арматуры.

Класс арматуры.	Нормативные сопротивления растяжению МПа.
А-VI.

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

где — максимальный изгибающий момент в плите, Н· м;

• — рабочая высота сечения плиты, м;
• — площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры, м2;

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

• — ширина сечения плиты, м.
• 7) По табл. 2.1.1.4 критическая температура класса А-VI, при= 0,188, находится в пределах от 600 до 650, находим ее методом линейной интерполяции:

Таблица 2.1.1.4 Значения коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры.

Коэффициент условий работы стержневой арматуры, ?sT.	Температура арматуры, ?С.
0.20.
0.167.	Х.
0.10.

Вывод: Критическая температура рабочей арматуры, при которой наступит предел огнестойкости плиты по потере несущей способности, составляет 616.5 ?С.

8)Средний диаметр растянутой арматуры определяются по формуле:

где — порядковый номер арматурного стержня;

и — соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м2-гo арматурного стержня.

9) Определим время прогрева бетона до достижения критической температуры в растянутой арматуре:

где — приведенный коэффициент температуропроводности бетона, м2/ч, определяется по табл. 2.1.1.5 в зависимости от вида бетона и вида крупного заполнителя:

Таблица 2.1.1.5 Теплотехнические характеристики бетона и арматуры.

Вид бетона (арматуры).	Приведенный коэффициент температуропроводности, м2/ч.
Легкий бетон с крупным заполнителем из керамзита.	0.734.

и — поправочные коэффициенты, определяемые в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведённым в табл. 2.1.1.6. Для бетона плотностью 2350 :

Таблица 2.1.1.6.

Значения коэффициентов и в зависимости от плотности бетона.

Плотность бетона,? кг/м3.
0.58.
0.65.

• — средняя толщина защитного слоя бетона, принимается по условию задачи:
• — средний диаметр растянутой арматуры, м.

10) Определим предел огнестойкости по несущей способности «R», т.к. данная железобетонная плита многопустотная, используем понижающий коэффициент 0,9 :

Вывод: предел огнестойкости по несущей способности «R"составляет R132.

11) Определим предел огнестойкости по теплоизолирующей способности «I» через приведенную толщину многопустотной плиты:

где — площадь сечения плиты, м2;

— площадь пустот в плите, м2, определяется по формуле:

где — диаметр пустот, м;

— количество пустот, шт.

Найдем приведенную толщину:

Вывод: предел огнестойкости плиты по теплоизолирующей способности составляет I 180.

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

Ответ: предел огнестойкости плиты составляет REI 132.