Поверхностное разрушение бетона

(1)Р Следует избегать разрушения бетона на поздней стадии пожара или учитывать его влияние при определении эксплуатационных требований.

(2) Если расстояние до оси арматуры 70 мм и более и отсутствие поверхностного разрушения бетона не подтверждено испытаниями, необходимо армировать защитный слой бетона. Армирование производится сеткой с размерами ячеек не более 100 мм и диаметром не менее 4 мм.

Стыки

(1)Р Проектирование стыков (сопряжений, контактных швов) должно быть основано на полной оценке характеристик конструкции при пожаре.

(2)Р Стыки должны конструироваться таким образом, чтобы обеспечивать необходимую огнестойкость по предельным состояниям R, E, I для стыкуемых конструкций и гарантировать достаточную устойчивость при пожаре всей конструктивной системы.

(3) Огнестойкость стыков стальных элементов следует обеспечивать согласно EN 1993-1-2.

(4) Для обеспечения теплоизолирующей способности I ширина зазоров в стыках не должна превышать 20 мм, а их глубина не должна превышать половины минимальной толщины d (см. раздел 5) существующих ограждающих элементов конструкции (рисунок 4.4).

Примечание — При использовании табличных данных стержни в угловых зонах, образующих стык, не рассматриваются как угловые.

Рисунок 4.4 — Ширина зазора в стыке

Огнестойкость зазоров большей глубины и, при необходимости, с установленным закладным элементом, должна подтверждаться соответствующим испытанием.

Защитные слои

(1) Требуемая огнестойкость может быть достигнута применением защитных покрытий.

(2) Оценку характеристик и работы материалов защитного покрытия следует производить на основании соответствующих испытаний.

Табличные данные

Область применения

(1) Настоящий раздел содержит проектные решения для обеспечения пределов огнестойкости отдельных конструкций (элементов) до 240 мин (см. 4.1 и 4.2).

Примечание — Таблицы разработаны на основе теоретической обработки результатов испытаний, полученных для типовых конструкций, и справедливы для всего диапазона теплопроводности по 3.3. Более точные данные приводятся в стандартах на железобетонные конструкции или определяются расчетом по 4.2, 4.3 и 4.4.

(2) Значения, приведенные в таблицах, применимы для бетона нормальной плотности (от 2000 до 2600 кг ∙ м^–3, см. EN 206-1) с силикатным заполнителем.

Для бетона с карбонатным или легким заполнителем минимальные размеры поперечного сечения балок и плит могут быть уменьшены на 10 %.

(3) При использовании табличных данных не требуется производить дополнительную проверку сопротивления срезу и кручению, а также анкеровки (см. 4.4).

(4) При использовании табличных данных не требуется производить дальнейшую проверку на хрупкое разрушение, за исключением армирования защитного слоя (см. 4.5.1 (4)).

Общие правила

(1) Предел огнестойкости железобетонных стен и плит по предельным состояниям EI считается обеспеченным (см. 2.1.2), если их минимальная толщина соответствует данным таблицы 5.3. Стыки рассматриваются согласно 4.6.

(2) Для обеспечения предела огнестойкости по предельному состоянию R приведенные в таблицах минимальные требования по размерам поперечного сечения и расстоянию до оси арматуры определяются выполнением условия

E_d,fi/R_d,fi £ 1, (5.1)

где E_d,fi — расчетный результат воздействия при пожаре;

R_d,fi — расчетное сопротивление при пожаре.

(3) Табличные данные определены для коэффициента h_fi = 0,7, если иное не установлено в соответствующих пунктах.

Примечание — Если частные коэффициенты безопасности в национальном приложении к EN 1990 отличаются от приведенных в 2.4.2, то указанное значение h_fi = 0,7 не действует. В таких случаях значение h_fi устанавливается в национальном приложении.

(4) Расстояния до оси арматуры в растянутой зоне свободно опертых балок и плит в таблицах 5.5, 5.6 и 5.8, графа 3, определены для критической температуры арматуры q_cr = 500 °C. Это соответствует E_d,fi = 0,7E_d и g_s = 1,15 (уровень напряжения s_s,fi/f_yk = 0,6, см. формулу (5.2)), где E_d —расчетный результат воздействий согласно EN 1992-1-1.

(5) Для предварительно напряженных конструкций критическая температура арматуры принимается: для стержней — 400 °С, для проволоки и канатов — 350 °С. Это соответствует E_d,fi = 0,7E_d, f_p0,1k/f_pk = 0,9
и g_s = 1,15 (уровень напряжения s_s,fi/f_p0,1k= 0,55).

Если в предварительно напряженных растянутых элементах, балках и плитах не производится специальная проверка согласно 5.2 (7), то требуемое расстояние до оси арматуры необходимо увеличить на, мм:

10 — для стержней (соответствует q_cr = 400 °C);

15 — для проволоки и канатов (соответствует q_cr = 350 °C).

1 — ненапрягаемая арматура; 2 — напрягаемая арматура (стержни по EN 10138-4);

3 — напрягаемая арматура (проволока и канаты по EN 10138-2 и EN 10138-3)

Рисунок 5.1 — Зависимость коэффициентов k_s(q_cr) и k_р(q_cr) от критической температуры

q_cr (k_s(q_cr) = s_s,fi/f_yk(20 °С), k_р(q_cr) = s_p,fi/f_pk(20 °С))

(6) Зависимость нормативного сопротивления напрягаемой и ненапрягаемой арматуры от температуры q для использования с табличными данными (рисунок 5.1) определяется следующими формулами:

i) ненапрягаемая арматура (горячекатаная и холоднодеформированная по EN 10080-1)

k_s(q) = 1 при 20 °С £ q £ 350 °С;

k_s(q) = 1 – 0,4 ∙ (q – 350)/150 при 350 °С < q £ 500 °С;

k_s(q) = 0,61 – 0,5 ∙ (q – 500)/200 при 500 °С < q £ 700 °С;

k_s(q) = 0,1 – 0,1 ∙ (q – 700)/500 при 700 °С < q £ 1200 °С;

ii) напрягаемая арматура (стержни по EN 10138-4)

k_р(q) = 1 при 20 °С £ q £ 200 °С;

k_р(q) = 1 – 0,45 ∙ (q – 200)/200 при 200 °С < q £ 400 °С;

k_р(q) = 0,55 – 0,45 ∙ (q – 400)/150 при 400 °С < q £ 550 °С;

k_р(q) = 0,1 – 0,1 ∙ (q – 550)/650 при 550 °С < q £ 1200 °С;

iii) напрягаемая арматура (проволока и канаты по EN 10138-2 и EN 10138-3)

k_р(q) = 1 при 20 °С £ q £ 100 °С;

k_р(q) = 1 – 0,45 ∙ (q – 100)/250 при 100 °С < q £ 350 °С;

k_р(q) = 0,55 – 0,45 ∙ (q – 350)/200 при 350 °С < q £ 550 °С;

k_р(q) = 0,1 – 0,1 ∙ (q – 550)/650 при 550 °С < q £ 1200 °С.

(7) Для растянутых и свободно опертых изгибаемых конструкций (за исключением предварительно напряженных конструкций без сцепления арматуры с бетоном), для которых критическая температура отличается от 500 °С, допускается изменять расстояние до оси арматуры, приведенное в таблицах 5.5, 5.6 и 5.9, согласно следующему алгоритму.

а) Определение напряжения арматуры s_s,fi при пожаре для воздействия E_d,fi:

, (5.2)

где g_s — частный коэффициент безопасности по арматуре (раздел 2 EN 1992-1-1);

A_s,req — площадь арматуры, определяемая предельным состоянием согласно EN 1992-1-1;

A_s,prov — фактическая площадь арматуры;

E_d,fi/E_d — отношение результатов воздействий, определенное согласно 2.4.2.

b) Определение критической температуры q_cr арматуры, соответствующей:

— для ненапрягаемой арматуры — коэффициенту k_s(q_cr) = s_s,fi/f_yk(20 °C) (см. рисунок 5.1, кривая 1);

— для напрягаемой арматуры — коэффициенту k_p(q_cr) = s_p,fi/f_pk(20 °C) (см. рисунок 5.1, кривая 2 или 3).

с) Уточнение указанного в таблицах минимального расстояния до оси арматуры для новой крити­ческой температуры q_cr:

Dа = 0,1 ∙ (500 – q_cr), (5.3)

где Dа — изменение расстояния до оси арматуры, мм.

(8) 5.2 (7) следует применять для корректировки приведенного в таблицах расстояния до оси арматуры в диапазоне температур 350 °С < q_cr < 700 °С. Для значений температуры вне указанного диапазона и для получения более точных результатов необходимо использовать температурные профили. Для напрягаемой арматуры допускается применение формулы (5.2) — аналогично.

(9) Для предварительно напряженных элементов без связи арматуры с бетоном следует применять критические температуры выше 350 °С только при использовании более точных методов определения прогиба (см. 4.1(3)).

(10) Если при проектировании необходимо применить q_cr ниже 400 °С, следует увеличить минимальную ширину растянутого элемента или растянутой зоны балки, мм:

b_mod ³ b_min + 0,8 ∙ (400 – q_cr), (5.4)

где b_min — приведенный в таблицах для требуемой огнестойкости минимальный размер b.

В качестве альтернативы увеличению минимальной ширины согласно формуле (5.4) допускается корректировка расстояния до оси арматуры таким образом, чтобы ее температура не превышала значения, соответствующего существующему напряжению. Для этого требуется более точный метод, например, приведенный в приложении А.

(11) В таблицах дополнительно к правилам проектирования согласно EN 1992-1-1 приведены минимальные размеры конструкций для обеспечения их огнестойкости. Некоторые табличные значения расстояний до оси арматуры менее требуемых по EN 1992-1-1, их следует применять только для интерполяции.

(12) Допускается линейная интерполяция по значениям, приведенным в таблицах.

(13)Геометрические характеристики сечения конструкций, используемые в таблицах, приведены на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 — Сечения конструктивных элементов

(14) Значения расстояния до оси арматуры а для стержней, канатов и проволоки являются номинальными размерами. Дополнительные допуски не требуется соблюдать.

(15) Если арматура расположена в несколько рядов, как показано на рисунке 5.3, и(или) состоит из ненапрягаемой и напрягаемой арматуры с нормативными сопротивлениями f_yk и f_рk, то приведенное расстояние до оси арматуры a_m, определенное по формуле (5.5), должно быть не менее указанного в таблицах.

, (5.5)

где A_si — площадь поперечного сечения стержня i (каната, проволоки);

a_i — расстояние до оси стержня i (каната, проволоки) от ближайшей обогреваемой при пожаре поверхности.

Если применена арматура с различным нормативным сопротивлением, то в формуле (5.5) необходимо заменить A_si на A_sif_yki (или A_sif_рki).

(16) Если применена ненапрягаемая и напрягаемая арматура одновременно (например, в частично предварительно напряженном элементе), то расстояние до оси ненапрягаемой и напрягаемой арматуры следует определять отдельно.

Примечание — Рекомендуется применение температурных профилей и упрощенных методов расчета.

Рисунок 5.3 — Размеры для расчета среднего расстояния a_m до оси арматуры

(17) Минимальное расстояние до оси арматуры каждого отдельного стержня а_i должно быть не менее:

— приведенного в таблицах значения а для R 30 — при армировании в один ряд;

— половины среднего расстояния а_m, определяемого по формуле (5.5) — при многорядном армировании.

Колонны

Общие положения

(1) Оценка огнестойкости колонн производится одним из методов А и В.

Примечание — Табличные данные приводится только для связевых конструктивных систем.

Метод А

(1)Огнестойкость железобетонных колонн, работающих преимущественно на сжатие, в связевых конструктивных системах считается обеспеченной, если параметры конструкции соответствуют приведенным в таблице 5.2а и соблюдаются следующие правила.

(2) Приведенные в таблице 5.2а минимальные значения ширины колонн b_min и расстояния до оси продольной арматуры a справедливы при выполнении следующих условий:

— расчетная длина колонны (раздел 5 EN 1992-1-1) при пожаре l_0,fi £ 3 м;

— эксцентриситет по теории первого порядка при пожаре e = M_0Ed,fi/N_0Ed,fi £ e_max;

— армирование A_s < 0,04A_c.

Примечание 1 — Значение e_max в интервале 0,15h (или b) £ e_max £ 0,4h (или b) устанавливается в национальном приложении. Рекомендуемое значение e_max = 0,15h (или b).

Примечание 2 — Расчетная длина колонн l_0,fi при пожаре принимается как при нормальной температуре, l₀. Для связевых конструктивных систем с требуемой огнестойкостью более 30 мин допускается принимать расчетную длину:

l_0,fi = 0,5l — для промежуточных этажей;

0,5l £ l_0,fi £ 0,7l — для верхнего этажа,

где l — фактическая длина колонны.

Примечание 3 — Эксцентриситет по теории первого порядка при пожаре определяется как при нормальной температуре.

Таблица 5.2а — Минимальные размеры и расстояние до оси арматуры для колонн с прямоугольным и круглым сечением

Предел огнестойкости	Минимальные размеры, мм (ширина колонны bmin/расстояние до оси арматуры a)
обогрев более чем с одной стороны	обогрев с одной стороны
hfi = 0,2	hfi = 0,5	hfi = 0,7	hfi = 0,7
R 30	200/25	200/25	200/32 300/27	155/25
R 60	200/25	200/36 300/31	250/46 350/40	155/25
R 90	200/31 300/25	300/45 400/38	350/53 450/40**	155/25
R 120	250/40 350/35	350/45** 450/40**	350/57** 450/51**	175/35
R 180	350/45**	350/63**	450/70**	230/55
R 240	350/61**	450/75**		295/70
** Минимум восемь стержней.
Примечание — Для предварительно напряженных колонн следует соблюдать увеличение расстояния до оси арматуры согласно 5.2 (5).

(3) Коэффициент использования несущей способности при пожаре m_fi определяется по формуле

m_fi = N_Ed,fi/N_Rd, (5.6)

где N_Еd,fi — расчетное продольное усилие при пожаре;

N_Rd — расчетная несущая способность колонны при нормальной температуре. N_Rd определяется по EN 1992-1-1, принимая g_М для нормальной температуры, с учетом воздействий по теории второго порядка и начального эксцентриситета, суммируемого с эксцентриситетом N_Ed,fi.

Примечание 1 — Допускается h_fi принимать вместо m_fi (см. 2.4.2).

Примечание 2 — Таблица 5.2a основана на рекомендуемом значении a_сс = 1.

(4) Другие значения пределов огнестойкости определяются по формуле

(5.7)

;

R_a = 1,6 ∙ (a – 30);

R_I = 9,6 ∙ (5 – l_0,fi);

R_b = 0,09b′;

R_n = 0 если n = 4 (только угловые стержни),

R_n = 12 если n > 4,

где a — расстояние до оси продольной арматуры, мм, 25 £ а £ 80;

l_0,fi — расчетная длина колонны при пожаре, м, 2 £ l_0,fi £ 6. Если l_0,fi < 2 м, следует принимать l_0,fi = 2 м;

b′ — расчетный размер, мм, 200 £ b′ £ 450, h £ 1,5b:

b′ = 2A_c/(b + h) — для прямоугольного сечения,

b′ = d_col (диаметр) — для круглого сечения,

a_сс — коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки и неблагоприятный способ ее приложения (EN 1992-1-1);

w — коэффициент армирования при нормальной температуре:

Область применения эксцентриситета по теории первого порядка при пожаре приведена в 5.3.2 (2).

Метод В

(1) Огнестойкость железобетонных колонн считается обеспеченной, если параметры конструкции соответствуют приведенным в таблице 5.2b и соблюдаются следующие правила. Дополнительные данные приведены в приложении С.

(2) Таблица 5.2b применяется для колонн в связевых конструктивных системах при соблюдении следующих условий:

— уровень нагрузки n при нормальной температуре (см. 5.8 EN 1992-1-1) определяется по формуле

, (5.8а)

— эксцентриситет по теории первого порядка при пожаре определяется по формуле

, (5.8b)

где е/b £ 0,25; e_max = 100 мм;

— гибкость колонн при пожаре (l_fi £ 30) определяется по формуле

l_fi = l_0,fi /i, (5.8с)

где l_0,fi — расчетная длина колонн при пожаре;

b — минимальный размер поперечного сечения (диаметр — при круглом сечении);

N_0Ed,fi — продольное усилие при пожаре;

M_0Ed,fi — изгибающий момент по теории первого порядка при пожаре;

i — минимальный радиус инерции;

w — коэффициент армирования при нормальной температуре:

.

(3) В таблице 5.2b продольное усилие и изгиб по теории первого порядка (см. 5.8 EN 1992-1-1) учтены использованием формул (5.8а) и (5.8b) с характеристиками, определенными при нормальной температуре. Учтены также воздействия по теории второго порядка.

Примечание 1 — Допускается принимать N_0Ed,fi = 0,7N_0Ed (h_fi = 0,7, см. 2.4.2).

Примечание 2 — l_fi допускается принимать равным l. Для связевых конструктивных систем с требуемой огнестойкостью более 30 мин допускается принимать расчетную длину:

l_0,fi = 0,5l — для промежуточных этажей;

0,5l £ l_0,fi£ 0,7l — для верхнего этажа,

где l — фактическая длина колонны.

Таблица 5.2b — Минимальные размеры и расстояние до оси арматуры для колонн с прямоугольным и круглым сечением

Предел огнестойкости	Коэффициент армирования w	Минимальные размеры, мм (ширина колонны bmin/расстояние до оси арматуры a)
n = 0,15	n = 0,3	n = 0,5	n = 0,7
R 30	0,1 0,5	150/25* 150/25* 150/25*	150/25* 150/25* 150/25*	200/30:250/25* 150/25* 150/25*	300/30:350/25* 200/30:250/25* 200/30:300/25*
R 60	0,1 0,5	150/30:200/25* 150/25* 150/25*	200/40:300/25* 150/35:200/25* 150/30:200/25*	300/40:500/25* 250/35:350/25* 200/40:400/25*	500/25* 350/40:550/25* 300/50:600/30
R 90	0,1 0,5	200/40:250/25* 150/35:200/25* 200/25*	300/40:400/25* 200/45:300/25* 200/40:300/25*	500/50:550/25* 300/45:550/25* 250/40:550/25*	550/40:600/25* 500/50:600/40 500/50:600/45
R 120	0,1 0,5	250/50:350/25* 200/45:300/25* 200/40:250/25*	400/50:550/25* 300/45:550/25* 250/50:400/25*	550/25* 450/50:600/25* 450/45:600/30	550/60:600/45 500/60:600/50 600/60
R 180	0,1 0,5	400/50:500/25* 300/45:450/25* 300/35:400/25*	500/60:550/25* 450/50:600/25* 450/50:550/25*	550/60:600/30 500/60:600/50 500/60:600/45	(1) 600/75 (1)
R 240	0,1 0,5	500/60:550/25* 450/45:500/25* 400/45:500/25*	550/40:600/25* 550/55:600/25* 500/40:600/30	600/75 600/70 600/60	(1) (1) (1)
* Обеспечивается выполнением требований EN 1992-1-1.
Примечание — (1) — Необходимая ширина поперечного сечения более 600 мм. Требуется более точная оценка устойчивости элемента.

(4) В колоннах с A_s ³ 0,02A_c для обеспечения огнестойкости более 90 мин требуется равномерное распределение стержней вдоль сторон поперечного сечения.

Стены