Достоинства и недостатки, области применения монолитных зданий.

Достоинства и недостатки, области применения монолитных зданий.

Достоинства и недостатки, конструктивные решения сборно-монолитных зданий

Сборно-монолитный каркас (рис. 2.18), состоит из сборных или монолитных колонн прямоугольного сечения и сборных многопустотных плит, объединенных в систему монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями. Ригели пропущены во взаимно перпендикулярных направлениях через колонны и жестко связаны с последними в этих узлах. Балконы, эркеры и другие подобные помещения могут быть размещены на консолях перекрытий, выведенных за крайние колонны каркаса. Опирание многопустотных плит на несущие ригели предусмотрено посредством монолитных бетонных шпонок, образуемых в открытых по торцам плит полостях при укладке монолитного бетона ригелей. Кроме того, по торцам многопустотных плит предусмотрены выпуски их рабочей арматуры, размещаемые в монолитных несущих ригелях. При относительно малой строительной высоте ригелей (22-26 см) они могут перекрывать пролеты длиной до 7,2 м без двойного армирования и предварительного напряжения в построечных условиях. Более того, учет распорных усилий, возникающих в случае приложения вертикальной нагрузки, при расчете плит перекрытий позволяет существенно (до 50 %) сократить расход стали на армирование многопустотных плит. Учет включения в работу на воспринятие распора выпусков рабочей арматуры по торцам плит позволяет дополнительно сократить расход стали на армирование связевых ригелей.

Рис. 2.18. Конструкция каркаса открытых универсальных архитектурно-строительных систем зданий:
1 — несущие ригели; 2 — колонны; 3 — консоли для устройства балконов, эркеров, 4 — многопустотные плиты; 5 — связевые ригели

Конструктивное сочетание сборных элементов и монолитного бетона является экономически выгодным, т. к. сборно-монолитные конструкции, обладая достоинствами и тех и др., лишены нек-рых их недостатков. Для возведения сборно-монолитных конструкций (в отличие от монолитных) нетребуется спец. опалубки, подмостей и лесов, поэтому монолитный бетон сборно-монолитные конструкции значительно дешевле пропаренного бетона сборных элементов, а также бетона монолитных конструкций, возводимых в несущей опалубке. В сборных элементах весьма эффективно применение предварительного напряжения высокопрочной арматуры. Установкой дополнит, арматуры в участках монолитного бетона обеспечивается неразрезность соединений элементов, а следовательно, пространственный характер работы конструкции.

Преимущества
технологии СМК является то, что она позволяет реализовывать любые архитектурно-планировочные решения, а также обеспечивает высокую скорость строительства из железобетонных конструкций высокой заводской готовности, объединив в себе тем самым основные преимущества монолитного домостроения и сборного домостроения

Осн. преимуществом С.-м. к. является меньший (по сравнению со сборными конструкциями) расход стали и бетона.

Кроме того, отпадает необходимость в (характерных для сборных конструкций) многочисленных закладных частях и их сварке при монтаже.

Недостатки

- невозможность из-за постоянного размера поперечного сечения колонн по высоте здания значительного увеличения их несущей способности установкой дополнительных арматурных стержней, количество которых по особенностям каркаса должно быть равно четырем;

- пониженная жесткость каркаса на стадии монтажа, что приводит к образованию начальных трещин в узлах сопряжения ригелей с колоннами и, как следствие, к снижению жесткости каркаса здания в целом;

- недопустимая погрешность установки опорной арматуры монолитной части ригеля из-за сложности устройства выпусков арматуры из сборного ригеля на одном уровне, что приводит к несоответствию проектного расположения опорной арматуры и соответственно к возможному снижению несущей способности сборно-монолитного ригеля;

- повышенная трудоемкость при изготовлении круглопустотных плит перекрытий в части устройства наклонной торцевой поверхности плиты на половине ее высоты, что приводит к частичному обрушению бетона после изъятия пустотообразователей и к снижению надежности конструкции в целом.

Основными нормативными документами, регламентирующими технические решения, применяемые в сборно-монолитном каркасе, являются:

СП 63.13330.2012 “Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.”

Кессонное перекрытие

Капительное строительство.

Предварительно напряженные монолитные перекрытия: технологии выполнения, основы конструирования.

1. Предварительно напряженные монолитные перекрытия: технология выполнения, основы конструирования

По данной технологии преднапряжение осуществляется при помощи канатной арматуры, раскладываемой в бетоне криволинейно, в соответствии с линиями главных растягивающих напряжений.

Сущность предварительного напряжения:

Одним из недостатков бетона при изгибе является малая прочность на растяжение. Чтобы компенсировать этот недостаток, можно применить сжимающие усилия к элементу, т.е. предварительное напряжение.Этоприведет к увеличению напряжений к сжатой зоне и уменьшению или даже устранению растягивающих напряжений.

Преимущества:

Малый расход бетона и арматуры; Сниженная строительная высота перекрытий; Легкий собственный вес; Высокая трещиностойкость; Высокое сопротивление динамическим нагрузкам; Высокая коррозионная стойкость; Имеют значительно меньшие прогибы; Возможность отказа от противоусадочного армирования; Благоприятное воздействие на зону продавливание

Недостатки:

Повышенная трудоемкость проектирования и изготовления; Возникновение сложных напряженных состояний в анкерных участках конструкции (Требуется дополнительное армирование); Возникают дополнительные горизонтальные нагрузки в колоннах; Пониженная огнестойкость

Существует 2 способа натяжения арматурных канатов:

· натяжение на упоры (до укладки бетона в опалубку);

· натяжение на бетон (после укладки и набора прочности бетона).

Технология натяжения на бетон подразделяется на:

1. Систему без сцеплением напрягаемой арматуры с бетоном.

В данной системе используются канаты, называемые «монострендами». Эти канаты имеют пластиковую оболочку со смазкой, которые обеспечивают отсутствие сцепления напрягаемой арматуры с бетоном в течение всего срока эксплуатации. Система применяется в тонких конструкциях, так как имеют малые габариты (перекрытия, полы по грунту).

2. Систему со сцепления напрягаемой арматуры с бетоном

В этой системе применяются каналообразователи, в которых прокладываются пучки канатов. После натяжения канатов каналообразователи заполняются безусадочным цементным раствором, обеспечивающим в дальнейшем защиту канатов и передачу усилия с канатов на бетон конструкции по всей длине каната. Применяется в конструкциях больших габаритов (балки, распределительные плиты)

Технология возведения зданий с предварительно напряженными перекрытиями:

1. Устройство лесов поддерживающих опалубку

2. Установка опалубки из досок

3. Армирование нижней сетки отдельными стержнями

4. Раскладка канатов

5. Армирование верхней сетки отдельными стержнями; установка косвенной арматуры, анкеров и формообразователей в зонах анкеровки

6. Фиксация канатов в проектное положение

7. Бетонирование

8. Натяжение канатной арматуры (в системе со сцеплением добавляется заполнение каналообразвателей раствором)

Последовательность технологии натяжения канатов(рис.):

1. Снятие торцевой опалубки и формообразователя;

2. Установка гидродомкрата;

3. Натяжение каната до 20% контролируемого натяжения и отметка условного нуля;

4. Натяжение каната до контролируемого натяжения;

5. Отпуск натяжения (происходит «посадка» [прижатие каната] цанги);

6. Резка технологического «хвоста» каната;

7. Заполнение ниши анкеровки раствором.

Технология натяжения каната

«Посадка» цанги

Уровень начального натяжения по Еврокоду-2 не должен превышать 80% от предела текучести и 90% от временного сопротивления каната

В предварительно напряженных конструкциях со временем происходит потеря натяжения:

Всего можно выделить 3 вида первых (происходят сразу после натяжения) и 3 вида вторых (со временем) потерь.

1. Первые потери.

1.1. Потери от трения канатов о стенки каналообразователей или пластиковой оболочки.

1.2. Потери от проскальзывание каната на анкере.

1.3. Потери за счет упругого обжатия бетона.

2. Вторые потери.

2.1. Потери за счет усадки бетона.

2.2. Потери за счет ползучести бетона.

2.3. Потери за счет релаксации напрягаемой арматуры.

Экономический эффект преднапряжения происходит из-за разгружающих усилий (обратные по значению усилия), возникающие от криволинейной раскладки канатов.

Конструктивные особенности:

Предварительно напряженные монолитные безбалочные перекрытия, как правило, применяется для пролетов 7-10 м. Более 10 метров – балочные;

Толщина безбалочных перекрытий принимается 1/(35-32) от пролета (для бетона В30 и полезной нагрузки 5 кПа. При >В30 можно уменьшить толщину);

При поэтапном натяжении канатов в верхнем армировании перекрытий можно отказаться от противоусадочного армирования, т.е. армируется только надопорная зона;

В качестве напрягаемой арматуры принимаются канаты диаметром 12-15,7 мм

В анкерных участках требуется косвенное армирование

Жесткости элементов КС

На первой стадиирасчета для оценки усилий в элементах КС допускается принимать приближенные значения жесткостей элементов (распределение усилий в элементах конструктивных систем зависит от соотношения жесткостей этих элементов).

Для уточненной оценкираспределения усилий принимают уточненные значения жесткостей с понижающими коэффициентами учитывая существенное снижение жесткостей в изгибаемых плитных элементах (в результате возможного образования трещин) по сравнению с внецентренно сжатыми элементами.

В первом приближениирекомендуется принимать модуль упругости материала с понижающими коэффициентами:

– 0,6 - для вертикальных сжатых элементов;

– 0,3 - для плит перекрытий (покрытий) без трещин и 0,2 с трещинами с учетом длительности действия нагрузки.

На последующих стадияхрасчета при известном армировании принимают уточненныежесткости плит с учетом армирования, наличия трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре.

Расчет устойчивости КС

При расчете на устойчивость производят проверку устойчивости формы КС, а также устойчивости положения КС на опрокидывание и на сдвиг.

При расчетеустойчивости формыКС принимают пониженные жесткости элементов конструктивной системы (учитывая нелинейную работу материала), поскольку устойчивость КС связана с деформативностью системы и отдельных элементов.Устойчивость КС зависит от сопротивления в основном внецентренно сжатых вертикальных элементов при длительном действии нагрузки и в стадии, приближающейся к предельной. Запас по устойчивостидолжен быть не менеечем 2.

При расчетеустойчивости положенияКС рассматривают как жесткое недеформированное тело. Удерживающий момент от вертикальной нагрузки должен превышать момент отвнешней горизонтальной нагрузки с коэффициентом :

– при расчетена опрокидывание1,5

– при расчетена сдвиг1,2.

При этом следует учитывать наиболее неблагоприятные значения коэффициентов надежности по нагрузке.

Методы расчета:

• Пространственная конструктивная система является статически неопределимой системой. Для расчета несущих конструктивных систем рекомендуется использовать дискретные расчетные модели, рассчитываемые методом конечных элементов.

• Расчет регулярных (или близких к ним) колонных и стеновых КС можно производить методом заменяющих (эквивалентных) рам, а стеновых КС - путем разложения на поперечную и продольную схемы

• В методе заменяющих (эквивалентных) рам выделяют отдельные рамы вертикальными сечениями, проходящими по середине шага колонн, в двух взаимно перпендикулярных направлениях (рис.)

План типового этажа здания с регулярной колонной КС

a – общая схема

b – поперечная схема

c – продольная схема

1, 4 и 2, 3- две крайние и две средние поперечные рамы; 5, 7 и 6- две крайние и средняя продольные рамы; l₁, l₂, l₃ - шаги продольных рам; b₁, b₂– шаги поперечных рам.

К расчету стеновой КС

а – общая схема

б – поперечная схема

в – продольная схема

1, 2- наружные и внутренние поперечные стены; 3, 4- наружные и внутренние продольные стены; 5- участки примыкающих стен перпендикулярного направления

Расчет стеновой КС на горизонтальные нагрузки можно выполнять методом разделения перекрестной КС на независимые поперечную(а) и продольную схемы (в). При несущих монолитных наружных стенах следует учитывать участки примыкающих стен перпендикулярного направления

Дискретизацию КС производят с применением оболочечных, стержневых и объемных(если это необходимо) КЭ.

При создании пространственной модели КС необходимо учитывать характер совместной работы стержневых, оболочечных и объемных КЭ, связанный с различным количеством степеней свободы для каждого из указанных элементов.

Деформативные свойства основанияучитывают:

– уточненно - путем использования КЭ моделей основания, КЭ или краевых условий с заданной податливостью, моделирования массива грунта из объемных КЭ, комплексно с учетом совместной работы здания и основания.

– приближенно с помощью коэффициента постели

Расчетынапряженно-деформированного состояния железобетонных линейных, плоских и объемных элементов и их сопряжений главным образом разработаны для нормальных сечений при простых воздействиях. Расчеты по наклонным и пространственным сечениям с трещинами имеются лишь для частных случаев, для сложных воздействий и учета многих факторов применяют различные упрощения.

Сложные пространственные геометрические схемы упрощаютпутем замены реальной конструкции условной схемой: Ребристый и пустотный диски перекрытий, так же как и структурное покрытие из стержней, заменяются условной анизотропной пластиной постоянной толщины. Колонны и балки аппроксимируются стержнями, приведенными к оси, а плиты и стены - пластинами, приведенными к срединной плоскости.

В результате расчета несущей КС устанавливаются:

– в колоннах- значения продольных и поперечных сил, изгибающих моментов, а в необходимых случаях - и крутящих моментов;

– в плоских плитах перекрытий, покрытия и фундаментов- значения изгибающих и крутящих моментов, поперечных и продольных сил;

– в стенах- значения нормальных и сдвигающих продольных сил, изгибающих и крутящих моментов и поперечных сил.

– значения вертикальных перемещений(прогибов) перекрытий и покрытий,

– горизонтальные перемещенияКС

– для зданий повышенной этажности - ускорения колебаний перекрытийверхних этажей(при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки)

В проектировании необходим учет всех нагрузок,возможных на всех стадиях изготовления, строительства и эксплуатации

• Постоянные Р_d- нагрузки, изменение расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями;

• ДлительныеР_l- нагрузки, сохраняющие расчетные значения в течение большого промежутка времени эксплуатации строительного объекта;

• КратковременныеР_t- нагрузки, длительность действия расчетных значений которых значительно меньше срока службы сооружения;

• ОсобыеP_s- воздействия, создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями; особые воздействия подразделяются на нормируемыеособые воздействия (например, сейсмические, в результате пожара) и аварийные воздействия (например, при взрыве, столкновении с транспортными средствами, при аварии оборудования и отказе работы несущего элемента конструкции), которые не заданы в нормативных документах.

Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, установленные в СП 20.13330.2011 или в задании на проектирование.

Нормативные значения нагрузок имеют, как правило, два значения: полноеипониженное. Полное используется, в основном, при расчетах по прочности, пониженное – при расчетах по деформативности, трещиностойкости, выносливости. По СП 20.13330.2011 пониженное значение определяется умножением полного значения на коэффициент 0,35.

При расчете конструкций и оснований для условий возведения зданий и сооружений расчетные значения снеговых, ветровых, гололедных нагрузок и температурных климатических воздействий снижают на 20 %.

В зависимости от ответной реакции строительного объекта нагрузки и воздействия подразделяют на:

– статические, при действии которых допускается не учитывать ускорения и силы инерции строительных объектов;

– динамические, вызывающие заметные ускорения и силы инерциистроительных объектов.

Тип воздействия (статический или динамический) устанавливают в соответствующих нормативных документах.

Для оценки реакции строительного объекта на динамические воздействия используют динамические модели. В этом случае выполняется динамический расчет.Или упрощенно выполняют статический расчет с введением коэффициентов динамичности, учитывающих возникающие в сооружениях силы инерции.

В соответствии с СП 20.13330.2011 расчетведется с учетом понижения нормативных (расчетных) нагрузок в зависимости от:

• сочетаний постоянных, длительных (y_li= 0,95 - 1,0), кратковременных (y_ti = 0,7 - 1,0) и особых нагрузок (п.6) – при основных и особых сочетаниях нагрузок;

• размеров грузовой площади (п. 8.2.4);

• количества перекрытий более 2 (п.8.2.5)

Для высотных зданий в современных нормах учитывают следующие кратковременные нагрузки:

• на покрытие от аварийно-спасательной кабины пожарного вертолета;

• на покрытия стилобатных и подземных частей зданий от транспортных средств и пожарного автотранспорта.

Эти нагрузки принимают в соответствии с техническими данными транспортных средств или в соответствии с техническим заданием на проектирование.

Площадки для спасательных кабин и пожарных вертолетов проектируют на покрытии зданий в соответствии с действующими нормами

Например, согласно МГСН 20:

Площадки для спасательных кабин должны размещаться на каждые неполные 1000 м² площади кровли здания, иметь размеры не менее 5´5 м и проектироваться из расчета общей нагрузки кабины 2500 кг, удельной нагрузки - до 2,5 кг/см².

В случае применения пожарных вертолетов для спасения людей согласно площадка должна иметь размеры не менее 20´20 м, находиться на расстоянии не менее 30 м от ближайшего выступа стены и не менее 15 м от края покрытия.

Примечание. Статическая нагрузка для вертолетов класса К-32 составляет 11 т, динамическая - 22 т. Статическая нагрузка для вертолетов класса МИ-17 составляет 12 т, динамическая - 24 т.

При расчете нагрузки на покрытие необходимо учитывать статическую и динамическую нагрузки.

Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки принимаются по СП 20.

СП не учитывает увеличение скорости за счет влияния соседних зданий и рельефа; зоны с повышенными давлениями и многое другое, поэтому расчеты рекомендуется рассчитать по программным комплексам.

Для высотных зданий резонансное вихревое возбуждение уточняются модельными аэродинамическими испытаниями

Гололедные нагрузки

Учитываются для расчетавентилируемых фасадов зданий, решетчатых ограждений балконов, стен и покрытий высотных зданий, расположенных на высоте 150 м и более.

Гололедные нагрузки на элементы конструкций, имеющие сложную геометрическую форму, которые могут подвергаться обледенению, а также на элементы, расположенные на высоте свыше 400 м, следует принимать по НТС.

Температурные климатические воздействия учитываются, когда не предусмотрена компенсация перемещений (температурные швы)

Деформации

Предельные горизонтальные перемещения верха высотных зданий определяются эстетико-психологическими, психофизиологическими и технологическими требованиями и устанавливаются в зависимости от принятых архитектурно-планировочных решений проектируемого здания и ближайшей застройки.

Коэффициенты надежности по ответственности:

Высотные здания высотой более 100 м (и/или с консолями более 20 м, и/или подземными частями более 15 м):

- ПС1: от 100 до 200 м: не менее 1,1; свыше 200 – не менее 1,2.

- ПС2: 1;

Сейсмические нагрузки

Расчет конструкций и оснований высотных зданий, проектируемых для строительства в сейсмических районах, выполняют на основные и особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий.

При расчете высотных зданий на два уровня сейсмических воздействий следует применять три типа моделей с соответствующими им методами расчетов:

а) упругая модель деформирования несущих конструкций высотных зданий при коэффициенте надежности сейсмической нагрузки, равным 1;

б) неупругая модель деформирования несущих конструкций высотных зданий при повышенном значении коэффициента надежности сейсмической нагрузки, равным1,5

в) модель высотных зданий с поврежденными несущими конструкциями при повышенном значении коэффициента надежности сейсмической нагрузки, равным 1,5.

Расчет

Расчет вторичных КС на недопущение ПО производят отдельно для каждого локального разрушения.

[Допускается производить расчет только для наиболее опасныхслучаев разрушения – схемы с разрушением вертикальных элементов:

• имеющие наибольшую грузовую площадь;

• расположенные у края перекрытия;

• расположенные в углу.]

В качестве исключаемой конструкции принимают колонну (пилон) либо участок пересекающихся или примыкающих под углом несущих стен. Длина участка стены принимается до места пересечения со стеной другого направления или до проема, но не более 7 м.

[Статический расчет вторичной системы производят как упругой системы с учетом геометрической и физической нелинейности. Допускается учет только геометрической нелинейности. Жесткость сечений принимают с учетом продолжительного действия нагрузок и наличия или отсутствия трещин.

Расчет сечений элементов производят на усилия, определенные в результате статического расчета принимая их кратковременными.]

По результатам расчета первичной и вторичных КС назначаются результирующие класс бетона и армирование элементов и узлов, устанавливается запас устойчивости каркаса. При необходимости увеличиваются размеры сечения элементов, меняется КС здания

Конструктивно-планировочные решения

При выбывании вертикального несущего элемента, конструкции над выбывшим элементов должны превратиться в «подвешенную» систему и передать нагрузки на соседние вертикальные конструкции

Для создания такой КС следует предусматривать:

• монолитное сопряжение конструкций перекрытий с железобетонными вертикальными элементами;

• ж/б монолитные пояса по периметру перекрытий, объединенные с конструкциями перекрытий и выполняющие функции надоконных перемычек;

• ж/б монолитные парапеты, объединенные с конструкциями покрытия;

• ж/б стенкив верхних этажах здания или ж/б балки в покрытии, объединяющие колонны между собой и с другими вертикальными ж/б конструкциями (стенами);

• Проемы в ж/б стенах должны быть не на всю высоту этажа, оставляя, как правило, участки глухих стен над проемами.

Расчетные параметры

Расчетное сопротивление бетона:

• Сжатию равен нормативному значению (для конструкций, бетонируемых в вертикальном положении умножают на коэффициент условия работы γ_b3= 0,9);

• Растяжению равен нормативному значению, деленному на коэффициент надежности по бетону γ_n= 1,15;

Расчетное сопротивление арматуры:

• Продольной на сжатие и растяжение равны нормативным значениям

• Поперечной на растяжение равен нормативному, умноженному на коэффициент условия работы γ_s1= 0,8;

Нагрузки:

• расчетные значения равны нормативному значению нагрузок(γ_f=1);

• коэффициент особого сочетания нагрузок равны ψ=1

Конструктивные требования

• Класс бетона и армирование назначают наибольшими из сопоставления результатов нормальной эксплуатации и недопущения ПО;

• Длины анкеровки и перехлестаарматуры должны быть увеличены 20% по отношению к требуемым.

• Продольная арматураконструктивных элементов должна быть непрерывной. Процент армирования(отдельно нижней и отдельно верхней) плит безбалочных перекрытий и балок балочных перекрытий должна составлять не менее μ_S,min = 0,2%.

• Продольное армирование вертикальных несущих конструктивных элементов должно воспринимать усилие растяжения не менее 10 кН(1 тс) на каждый квадратный метргрузовой площади этого конструктивного элемента.

Свайный фундамент

Максимальный изгибающий момент возникает в заделке крайней сваи в грунт или в месте заделки верха сваи в фундаментную балку. Жб сваю рассматривают как стойку, заделанную в грунт. Расчет статически неопределимого свайного фундамента ведут по 2м стадиям работы: 1ая – замораживание до расчетной зимней температуры, 2ая – длительное переменное замораживание и оттаивание в летний период.

При расчете по 1ой стадии работы фундамента, сваи считаются заделанными в грунт около его поверхности на расстоянии H₁=(1,5+z)h, где h – высота сечения сваи в плоскости дествиярасчетного усилия, м; z – к-т, учитывающий влияние окружающего грунта на работу свай от горизонтального усилися, вызванного коздействием температуры и влажности воздуха.

При расчте по 2ой стадии работы фундамента сезонно-оттаивающий слой грунта глубиной H_T находится в талом состоянии. Свая считается защемленной в грунт на расстоянии H₂ от поверхности грунта H₂=H_T*z + (1,5+z)h, но не более H₂=75/α_ε, H_T – глубина оттаивания грунта, принимают по результатам геологических изысканий.

Вопросы огнестойкости жб конструкций.

(СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций».)

Показателем огнестойкости является предел огнестойкости. Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени в минутах наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции, признаков предельных состояний:

- потери несущей способности R;

- потери теплоизолирующей способности I;

- потери целостности Е.

Пределы огнестойкости строительных конструкций и их условные обозначения устанавливают по ГОСТ 30247.1.

4.2 Здания и сооружения, а также их части, выделенные противопожарными стенами и перекрытиями (пожарные отсеки), подразделяются по степеням огнестойкости (табл. 4.1).

К несущим элементам здания или сооружения относятся конструкции, обеспечивающие его общую устойчивость и геометрическую неизменяемость: несущие стены, колонны, балки перекрытий, ригели, фермы, рамы, арки, связи, диафрагмы жесткости и т.п. К пределу огнестойкости несущих элементов здания, выполняющих одновременно функции ограждающих конструкций, например к несущим стенам, помимо предела огнестойкости по несущей способности R, должны предъявляться дополнительные требования по потере изолирующей способности I и потере целостности Е.

Таблица 4.1

Степень огнестойкости здания	Предел огнестойкости железобетонных строительных конструкций, мин, не менее
Несущие элементы здания	Наружные ненесущие стены	Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)	Элементы бесчердачных покрытий	Лестничные клетки
настилы, плиты (в том числе с утеплителем)	фермы, балки, прогоны	внутренние стены	марши и площадки лестниц
Особая	R 180* Е 60***	Е 60	R 180* EI 120**	REI 120**	R 180*	R 180* EI 180	R 60
I	R 120	Е 30	REI 60	RE 30	R 30	REI 120	R 60
II	R 90	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 90	R 60
III	R 45	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 60	R 45
* Для зданий высотой более 100 м предел огнестойкости, как правило, устанавливается R 240. ** Для зданий высотой менее 100 м предел огнестойкости устанавливается REI 180, EI 180. *** Предел огнестойкости Е 60 устанавливается только для наружных стен.

Здания и сооружения с несущими конструкциями из железобетона подразделяют по степени огнестойкости:

- особая - многофункциональные, высотные здания и здания-комплексы;

- I степень - ограждающие конструкции выполнены из железобетона и применяются листовые и плитные негорючие материалы;

- II степень - покрытия выполнены из стальных конструкций;

- III степень - применены перекрытия деревянные, защищенные штукатуркой или негорючим листовым, плитным материалом, а также для зданий каркасного типа с элементами каркаса из стальных конструкций и с ограждающими конструкциями из профилированных листов или других негорючих материалов со слабогорючим утеплителем группы Г1.

4.3 Предел огнестойкости противопожарных преград (стены и перекрытия) для зданий особой степени огнестойкости устанавливают REI 180; при высоте здания более 100 м - REI 240; для зданий I, II и III степеней огнестойкости - REI 150.

4.4 За предел огнестойкости железобетонных конструкций принимают время в минутах от начала огневого стандартного воздействия до возникновения одного из предельных состояний по огнестойкости:

- по потере несущей способности R конструкций и узлов (обрушение или недопустимый прогиб в зависимости от типа конструкций);

- по теплоизолирующей способности I - повышение средней температуры на необогреваемой поверхности до 160°С или в любой другой точке этой поверхности до 180°С по сравнению с температурой конструкции до нагрева, или прогрев до 220°С независимо от температуры конструкции до огневого воздействия ( ГОСТ 30247.1);

- по целостности E - образование в конструкции сквозных трещин или сквозных отверстий, через которые проникают продукты горения или пламя.

Для несущих железобетонных конструкций (балки, прогоны, ригели, колонны) предельным состоянием по огнестойкости является потеря несущей способности конструкции R.

В железобетонных конструкциях, в которых наблюдается хрупкое разрушение по сжатому бетону (колонны с малым эксцентриситетом, изгибаемые переармированные элементы), за потерю несущей способности принимается полное разрушение конструкции во время пожара.

Изгибаемые, внецентренно сжатые и растянутые с большим эксцентриситетом элементы характеризуются развитием больших необратимых деформаций арматуры и бетона, и за потерю несущей способности принимается развитие прогиба еще до того, как наступит полное разрушение.

4.5 Расчет предела огнестойкости железобетонной конструкции по потере несущей способности R состоит из теплотехнической и статической частей.

Теплотехнический расчет должен обеспечить время предела огнестойкости, по истечении которого арматура нагревается до критической температуры или сечение бетона конструкции сокращается до предельного значения при воздействии на нее стандартного температурного режима.

Статический расчет должен обеспечить защиту железобетонной конструкции от разрушения, а также от потери устойчивости при совместном воздействии нормативной нагрузки и стандартного температурного режима.

4.6 Предел огнестойкости железобетонной конструкции по теплоизолирующей способности I должен быть обеспечен теплотехническим расчетом. Найденные значения температуры на необогреваемой поверхности должны быть менее предельно допустимой температуры нагрева (см. п. 4.4).

4.7 Предел огнестойкости по целостности E (образование сквозных отверстий или сквозных трещин) возникает в железобетонных конструкциях из тяжелого бетона с влажностью более 3,5 % и из легкого бетона с влажностью более 5,0 % и плотностью более 1200 кг/м³, а также в плитах, стенах и стенках двутавровых балок при двустороннем нагреве бетона в расчетном сечении выше его критической температуры.

Потеря целостности при хрупком разрушении бетона резко снижает предел огнестойкости железобетонной конструкции, поэтому целесообразно применять бетоны с ограничением расхода цемента, низким В/Ц и с более низким коэффициентом температурного расширения заполнителя.

4.8 Испытаниями было установлено, что разрушения железобетонных конструкций при огневом высокотемпературном нагреве происходят по тем же схемам, что и при нормальной температуре. Поэтому для расчета предела огнестойкости по потере несущей способности железобетонной конструкции используют те же уравнения равновесия и деформации, из которых выводят формулы для статического расчета.

Статический расчет предела огнестойкости по потере несущей способности основывают на общих требованиях расчета железобетонных конструкций по предельным состояниям первой г