Расчет пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций

Пределы огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций могут быть определены путем расчета для двух предельных состояний: потеря несущей способности (R) и потеря теплоизолирующей способности (I).

В общем случае для расчета пределов огнестойкости рассматриваемых конструкций необходимо решение 2-х задач:

теплотехнической: расчет температур прогрева сечений бетонных и железобетонных конструкций при воздействии "стандартного" пожара;

прочностной: расчет изменения несущей способности конструкций в результате их прогрева при пожаре и определение момента времени, когда несущая способность конструкций снизится до уровня рабочих нагрузок.

Температуру бетона и арматуры конструкций при одной обогреваемой поверхности определяют по формуле

Т(х,t)=20+1200(1-r)²

где r=x*/l 1

где l - толщина начавшего прогреваться слоя бетона, м;

a_red - значения приведенного коэффициента температуропроводности бетона (м /ч), которые определяются по таблице 6; - время воздействия пожара, ч; x*- параметр, который определяется из выражения: при опреде­лении температуры прогрева бетона -

при определении температуры прогрева арматуры -

где х* - расстояние от обогреваемой поверхности конструкции до рас­сматриваемого сечения бетона (в формуле ), или до ближайшего края арматуры, м; - коэффициенты, зависящие от плотности бетона и определяемые по табл. 7; d_s - диаметр рабочей арматуры, м.

Для плоских изгибаемых конструкций, подвергаемых при пожаре одностороннему высокотемпературному воздействию, значения предела огнестойкости может быть определено из выражения:

где - критическая температура прогрева рабочей арматуры изгибаемой плоской железобетонной конструкции, при которой, в условиях пожара, наступает ее предел огнестойкости , по потере несущей способности (R).

Значения критических температур прогрева для различных арматурных сталей, при значении коэффициента условий работы арматуры при пожаре =5, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Фактические пределы огнестойкости свободноопертых железобетонных

плит

	Минимальная толщина плиты и расстояние до оси арматуры а, мм	Пределы огнестойкости, мин
	Толщина плиты	t
Тяжелый	Опирание по двум сторонам или по контуру при 1у/1х>1,5	а
Опирание по контуру 1у/1х <1,5	а
	Толщина плиты	t
Легкий Ув= 1,2 т/м3	Опирание по двум сторонам или по контуру при 1у/1х>1,5	а
Опирание по контуру lу/1х< 1,5	а

Примечания:

. Минимальная толщина плиты t обеспечивает значение предела огнестойкости признаку «I», а расстояние до оси арматуры - значение предела огнестойкости по признаку «R».

. Пределы огнестойкости многопустотных и ребристых с ребрами вверх панелей и настилов следует принимать по таблице, умножая их на коэффициент 0,9.

. Пределы огнестойкости статически неопределимых конструкций больше, чем пределы огнестойкости статически определимых на 25%, если отношение площади арматуры над опорой к площади арматуры в пролете равно 0,5, и на 50%, если это отношение равно 1,0.

. Эффективная толщина многопустотной плиты для оценки предела огнестойкости определяется делением площади поперечного сечения плиты, за вычетом площади пустот, на ее ширину.

Таблица 3.

Фактические пределы огнестойкости статически определимых свободно опертых балок из тяжелого бетона, нагреваемых с 3-х сторон.

Пределы огнестойкости балок из тяжелого бетона, мин	Ширина балки b и расстояние до оси арматуры а	Минимальные размеры железобетонных балок, мм	Минималь­ная ширина ребра bw, мм
	b
	а
	b а

	b а
	b
	а
	b
	а
	b
	а

Вид бетона	Воздейс твие огня	Ширина b колонны и расстояни е до оси арматуры а	Минимальные размеры, мм железобетонных колонн с пределами огнестойкости, мин
тяжелый	Со всех	b
	сторон	а
легкий	Со всех	b
(Ув=1,2	сторон	а
т/м3)

Примечания: 1). Для колонн сплошного сечения в качестве размера b следует принимать их диаметр.

. Данные таблицы применимы для армирования колонн не менее 3% от поперечного сечения бетона.

Таблица 5

Фактические пределы огнестойкости некоторых конструкций стен и перегородок

№ п/п	Краткая характеристика конструкций	Размер а, см	Предел огнестойкости
	Стены и перегородки из сплошных и щетотельных керамических и силикатных кирпича и камня, толщиной а	6,5 12,0 >2,5	REI45 REI 150 >REI 330
	Кирпичные колонны и столбы	25x25 >25 х38	R150 R180
	Стены из трехслойных панелей, состоящие из двух ребристых железобетонных плит и утеп­лителей из несгораемых или трудносгораемых минераловатных или фибролитовых плит при общей толщине сечения а		>REI 180
	Стены наружные из двухслойных панелей, состоящие из ограждающего слоя, толщиной не менее 24 см из крупнозернистого керамзитобетона класса В2-В4 (р= 0.6-0.9 кг/м3), и несущего слоя, толщиной не менее 10 см		>REI 180

Таблица 6

Значение коэффициента температуропроводности различных бетонов

Тип бетона	Плотность бетона р кг/м3	Приведенный ко­эффициент темпе­ратуропроводности ared м2/ч
Тяжелый бетон с заполнителем из силикатных пород		0,00133
Тяжелый бетон с заполнителем из карбонатных пород		0,00116
Легкий бетон с крупным заполнителем из керамзита		0,000734
Керамзитоперлитобетон		0,000722

Таблица 7

Значение коэффициентов р ,р2 в зависимости от плотности бетона

Р
1/2 Рх, ч	0,46	0,55	0,58	0,60	0,62	0,65
Pi	1,0	0,85	0,65	0,50	0,5	0,5

Класс стержневой арматуры	TSr °Q при yst = 0,5
А-I
A-II
A-Пв
A-III
A-Шв
A-IV
A-V
Ат-IV; Ат-V
В-I; Bp-I
В-II; Bp-II; К-7
A-VI

Таблица 8

Значение критической температуры прогрева при пожаре различных арматурных сталей при значении коэффициента условий работы арматуры при пожаре

РАСЧЕТ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Цель работы: Изучить принцип действия защитного заземления и методики расчета сопротивления заземляющих устройств