RU2615047C1 - Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building - Google Patents

Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building Download PDF

Info

Publication number
RU2615047C1
RU2615047C1 RU2015147133A RU2015147133A RU2615047C1 RU 2615047 C1 RU2615047 C1 RU 2615047C1 RU 2015147133 A RU2015147133 A RU 2015147133A RU 2015147133 A RU2015147133 A RU 2015147133A RU 2615047 C1 RU2615047 C1 RU 2615047C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reinforced concrete
concrete column
column
fire
reinforcement
Prior art date
Application number
RU2015147133A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Ильин
Денис Александрович Панфилов
Юлия Сергеевна Потапова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority to RU2015147133A priority Critical patent/RU2615047C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2615047C1 publication Critical patent/RU2615047C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/50—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating flash-point; by investigating explosibility

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: fire safety.
SUBSTANCE: testing of reinforced concrete columns of a building is performed without destruction according to a complex of single quality indexes by evaluation of their magnitude with the help of statistical control. For these purposes, geometrical dimensions of reinforced concrete column, diagram of the unsafe cross section heating under fire conditions, rate of reinforcement of concrete, and mounting conditions; density, humidity, and thermal diffusion index of concrete; magnitude of test load on fire resistance, rate of the unsafe cross section stress, reliability index of a reinforced concrete column by its designation (responsibility level), conditions of the unsafe cross section heating during a fire, burial depth of longitudinal reinforcement, scape solidity of a column and its flexibility are defined. The description of the process of resistance of a loaded reinforced concrete column to fire exposure is represented by a mathematical relationship considering the smallest size of the cross section of a component, rate of reinforcement αμs, stress intensity Jσo, characteristic strength of concrete for resistance to axial compression Rbn, and thermal diffusion index of concrete Dbm, mm2/min, as well as magnitude of integrated index of a reinforcement concrete column. Fire resistance limit of a reinforcement concrete column is defined using an analytical expression.
EFFECT: provision of possibility for definition of fire resistance of a reinforced concrete column without field fire exposure, improvement of accuracy of statistical control quality and non-destructive testing.
6 cl, 7 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. В частности, оно может быть использовано для классификации железобетонных колонн зданий по показателям сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих строительных конструкций с фактическим пределом огнестойкости в зданиях различных классов по их пожароопасности.The invention relates to the field of fire safety of buildings. In particular, it can be used to classify reinforced concrete columns of buildings according to their resistance to fire. This makes it possible to justify the use of existing building structures with an actual fire resistance limit in buildings of various classes for their fire hazard.

Необходимость определения показателей огнестойкости железобетонных колонн возникает при реконструкции здания, усилении его частей и элементов, приведении огнестойкости конструкций здания в соответствие с требованиями современных норм, при проведении экспертизы и/или восстановлении конструкций после пожара.The need to determine the fire resistance of reinforced concrete columns arises during the reconstruction of the building, strengthening its parts and elements, bringing the fire resistance of the building structures in accordance with the requirements of modern standards, during the examination and / or restoration of structures after a fire.

При реконструкции здания возможно переустройство и перепланировка помещений, изменение их функционального назначения, замена строительных конструкций и оборудования. Это влияет на изменение требуемой огнестойкости здания и его конструкций.During the reconstruction of a building, it is possible to reconstruct and redevelop the premises, change their functional purpose, replace building structures and equipment. This affects the change in the required fire resistance of the building and its structures.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания по результатам изучения последствий натурного пожара. Этот способ включает определение положения колонны в здании, оценку состояния колонны путем осмотра и измерения, изготовление контрольных образцов бетона и арматуры, определение времени наступления предельного состояния по потере несущей способности колонны, то есть при обрушении в условиях действия внешней нагрузки и огневого воздействия натурного пожара /см. Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1979. - с. 34-35; 90/ [1].A known method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column of a building according to the results of a study of the consequences of a natural fire. This method includes determining the position of the column in the building, assessing the condition of the column by inspection and measurement, manufacturing control samples of concrete and reinforcement, determining the time of the onset of the limiting state by the loss of the bearing capacity of the column, that is, when it collapses under the influence of an external load and fire exposure of a natural fire / cm. Ilyin N.A. The consequences of fire on reinforced concrete structures. - M.: Stroyizdat, 1979. - p. 34-35; 90 / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится то, что в известном способе пределы огнестойкости оценивают приближенно по результатам исследования последствий прошедшего пожара. Детальное исследование предопределяет длительную работу эксперта. При этом невозможно оценить фактическую огнестойкость натурных конструкций, имеющих другие размеры и другую внешнюю нагрузку. Затруднительно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных конструкций. Следовательно, этот способ дорог, имеет малую технологическую возможность к повторным испытаниям, трудоемок и опасен для испытателей.The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method, the fire resistance limits are estimated approximately from the results of a study of the consequences of a past fire. A detailed study determines the long-term work of an expert. At the same time, it is impossible to assess the actual fire resistance of full-scale structures having other sizes and other external loads. It is difficult to compare the results with standard fire tests of similar designs. Therefore, this method is expensive, has little technological ability to re-test, time-consuming and dangerous for testers.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания по результатам натурного огневого испытания фрагмента здания, в котором производят осмотр конструкций, определяют влажность бетона, назначают статическую нагрузку на конструкцию, соответствующую реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемой конструкции, и величину предела огнестойкости /см. ГОСТ Р 53309 - 2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования/ [2].A known method for evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column of a building according to the results of full-scale fire testing of a fragment of the building in which the structures are inspected, determine the moisture content of the concrete, assign a static load to the structure corresponding to the actual operating conditions of the building, determine the factors affecting the fire resistance of the tested structure, and the value of the fire resistance limit /cm. GOST R 53309 - 2009. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements / [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится то, что в известном способе велики экономические затраты на проведение огневых испытаний, наблюдение за состоянием конструкций в условиях экспериментального пожара затруднено и небезопасно, вследствие различий теплового режима опытного и стандартного пожаров затруднена оценка истинных значений пределов огнестойкости конструкций, причины разрушения сжатых элементов конструкций фрагмента могут быть не установлены вследствие многообразия одновременно действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости железобетонной колонны может быть не достигнуто из-за более раннего разрушения сжатых стен фрагмента / см. Огнестойкость зданий / В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, В.С. Федоренко, А.И. Яковлев. - М.: Стройиздат, 1970. С. 252-256/ [3].The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method there are high economic costs for conducting fire tests, monitoring the state of structures in an experimental fire is difficult and unsafe, due to differences in the thermal regime of the experimental and standard fires, assessment is difficult the true values of the fire resistance of structures, the causes of the destruction of compressed elements of the fragment structures may not be valid ovleny due manifold fire simultaneously operating factors. The ultimate state of fire resistance of a reinforced concrete column may not be reached due to earlier destruction of the compressed walls of the fragment / see Fire resistance of buildings / V.P. Bushev, V.A. Pchelintsev, V.S. Fedorenko, A.I. Yakovlev. - M.: Stroyizdat, 1970. S. 252-256 / [3].

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры конструкции, выявление условия их опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности конструкции под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия /см. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции/ [4].A known method for evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column of a building by testing, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the structure, identifying the conditions for their support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state based on the loss of the bearing capacity of the structure under the test load under standard thermal exposure / cm . GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures / [4].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце железобетонной колонны, на который воздействуют только постоянные и длительные нагрузки в их расчетных значениях с коэффициентом надежности равным единице, то есть проектные нормативные нагрузки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method, the tests are carried out on a sample of reinforced concrete columns, which are affected only by constant and continuous loads in their calculated values with a safety factor of unity, i.e. design normative load.

Испытания проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до разрушения образцов конструкций. Размеры образцов ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, не эффективны, не безопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно нагруженных конструкций, не дают необходимой информации о влиянии единичных показателей качества конструкции на ее огнестойкость. Оценка огнестойкости железобетонной колонны по единичному показателю качества, например по толщине защитного слоя бетона, как правило, недооценивает пригодность эксплуатации колонны в здании заданной степени огнестойкости. По малому числу испытуемых образцов (2-3 шт) невозможно судить о действительном состоянии колонн здания. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия в закреплении концов железобетонной колонны, их фактических размеров, фактического армирования и схемы обогрева опасного сечения испытуемой конструкции в условиях пожара.Tests are carried out on special bench equipment in fire furnaces until the destruction of structural samples. The size of the samples is limited depending on the openings of stationary furnaces. Therefore, standard fire tests are time-consuming, not effective, not safe, have little technological capabilities for testing various sizes and variously loaded structures, and do not provide the necessary information about the effect of individual design quality indicators on its fire resistance. Evaluation of the fire resistance of a reinforced concrete column by a single quality indicator, for example, by the thickness of the concrete protective layer, as a rule, underestimates the suitability of operating the column in a building of a given degree of fire resistance. By the small number of test samples (2-3 pieces) it is impossible to judge the actual condition of the columns of the building. The results of the fire test are single and do not take into account the diversity in fixing the ends of the reinforced concrete columns, their actual sizes, actual reinforcement and the heating circuit of the dangerous section of the test structure in a fire.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной колонны, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонной колонны под испытательной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия, испытание железобетонной колонны проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной колонны и ее опасного сечения, устанавливают площади бетона и рабочей арматуры в опасном сечении, выявляют схему его обогрева при пожаре, определяют показатели плотности бетона и его влажности в естественном состоянии и величину показателя термодиффузии бетона, находят предельные сопротивления бетона и арматуры на сжатие, степень армирования опасного сечения колонны, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную колонну и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, и, используя полученные интегральные параметры железобетонной колонны, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости Fur, мин /см. Патент №2281482 RU, МПК G01N 25/50. Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания / Ильин Н.А., Бутенко С.А., Эсмонт С.В.; заяв. СГАСУ: 06.09.04; опубл. 18.02.06. Бюл. №22/ [5].The closest method of the same purpose to the claimed invention by the totality of features is a method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete column of a building by testing, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete column, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state by the sign of loss load-bearing capacity of reinforced concrete columns under test load under standard fire exposure, test concrete columns are carried out without destruction according to a set of individual quality indicators, technical inspection is supplemented by instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete column and its dangerous section, the concrete and working reinforcement areas are installed in a dangerous section, the pattern of its heating in case of fire is revealed, the density of concrete and its moisture in the natural state and value of the thermal diffusion index of concrete, find the ultimate resistance of concrete and reinforcement to compression, the degree of reinforcement opa cross section of the column, set value of the test load on the reinforced concrete column and the value of power intensity of stresses in the dangerous section, and integral parameters obtained using concrete columns, nomogram calculated actual fire resistance F ur, min / cm. Patent No. 2281482 RU, IPC G01N 25/50. A method for determining the fire resistance of compressed elements of reinforced concrete structures of a building / Ilyin N.A., Butenko S.A., Esmont S.V .; application SASAS: 09/06/04; publ. 02/18/06. Bull. No. 22 / [5].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что использование номограммы для определения фактической огнестойкости железобетонной колонны дает результаты расчета с большей погрешностью, в ряде случаев требуется дополнительное построение графиков номограммы; кроме этого, при построении номограммы не учитываются показатели надежности железобетонной колонны по назначению (уровню ответственности), особенности условий обогрева опасного сечения колонны, глубина залегания продольной арматуры, сплошность тела железобетонной колонны и коэффициент продольного изгиба ее.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype, the use of a nomogram to determine the actual fire resistance of a reinforced concrete column gives calculation results with a greater error, in some cases, additional construction of graphs of the nomogram is required; in addition, when constructing a nomogram, reliability indicators for a reinforced concrete column according to its purpose (level of responsibility), features of the conditions for heating a dangerous section of a column, the depth of longitudinal reinforcement, the continuity of the body of a reinforced concrete column and its longitudinal bending coefficient are not taken into account.

Сущность изобретения заключается в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления железобетонных колонн в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости железобетонных колонн при проектировании, строительстве и эксплуатации здания; в снижении экономических затрат при испытании железобетонной конструкций на огнестойкость.The essence of the invention is to establish indicators of fire safety of a building in terms of the guaranteed duration of resistance of reinforced concrete columns in a fire; in determining the actual fire resistance limits of reinforced concrete columns during the design, construction and operation of a building; in reducing economic costs when testing reinforced concrete structures for fire resistance.

Технический результат - исключение огневых испытаний железобетонных колонн в здании или его фрагмента; снижение трудоемкости оценки огнестойкости железобетонных колонн; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных железобетонных колонн любых размеров и возможность сопоставления полученных результатов с результатами испытаний аналогичных колонн здания; возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на огневое испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающих испытаниях железобетонных колонн; упрощение условий и сокращение сроков испытания колонн на огнестойкость; повышение точности и экспрессивности испытания; использование интегральных конструктивных параметров для определения огнестойкости железобетонных колонн и упрощение математического описания процесса термического сопротивления нагруженных железобетонных колонн; учет реального ресурса конструкции на величину огнестойкости использованием комплекса единичных показателей их качеств; учет влияния на предел огнестойкости показателей надежности железобетонных колон по назначению, условий обогрева опасного сечения колонн, глубины залегания продольной арматуры, сплошности тела колонн и продольного прогиба железобетонных колонн.EFFECT: exclusion of fire tests of reinforced concrete columns in a building or its fragment; reducing the complexity of evaluating the fire resistance of reinforced concrete columns; expanding the technological capabilities of determining the actual fire resistance of variously loaded reinforced concrete columns of any size and the possibility of comparing the results with the test results of similar columns of the building; the ability to test structures for fire resistance without disturbing the functional process in the building; reduction of the economic costs of the fire test; maintaining the serviceability of the building during inspection and non-destructive testing of reinforced concrete columns; simplification of conditions and shortening of the test period of columns for fire resistance; increased accuracy and expressiveness of the test; the use of integral structural parameters to determine the fire resistance of reinforced concrete columns and the simplification of the mathematical description of the process of thermal resistance of loaded reinforced concrete columns; taking into account the real life of the structure for the value of fire resistance using a complex of individual indicators of their qualities; taking into account the influence on the fire resistance limit of reliability indicators of reinforced concrete columns for their intended purpose, the conditions for heating the dangerous section of the columns, the depth of the longitudinal reinforcement, the continuity of the body of the columns and the longitudinal deflection of the reinforced concrete columns.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости железобетонной колонны здания, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной колонны, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонной колонны под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества железобетонной колонны, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной колонны и ее опасных сечений, устанавливают площади бетона и арматуры в опасном сечении, выявляют схему обогрева сечения при пожаре, определяют показатели термодиффузии бетона, находят предельные сопротивления бетона и арматуры на сжатие, степень армирования опасного сечения колонны и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении; согласно изобретению неразрушающим испытанием дополнительно определяют надежность железобетонной колонны по назначению, сплошность тела железобетонной колонны в опасном сечении и показатель продольного прогиба железобетонной колонны, глубину залегания продольной арматуры, условия обогрева опасного сечения и величину испытательной нагрузки; фактический предел огнестойкости железобетонной колонны от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (Fur, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method for evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column of a building, including technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete column, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state based on the loss of the bearing capacity of the reinforced concrete columns under test load under standard heat exposure, evaluation tests without discharging solutions for a set of individual quality indicators of a reinforced concrete column, during which technical inspection is accompanied by instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete column and its dangerous sections, the concrete and reinforcement sections are installed in a dangerous section, the heating scheme of the section in case of fire is determined, concrete thermal diffusion is determined, concrete ultimate resistance is found and reinforcement for compression, the degree of reinforcement of the dangerous section of the column and the magnitude of the intensity of power stresses in the dangerous section; according to the invention, a non-destructive test additionally determines the reliability of the reinforced concrete column for its intended purpose, the continuity of the body of the reinforced concrete column in a dangerous section and the index of longitudinal deflection of the reinforced concrete column, the depth of longitudinal reinforcement, the conditions for heating the dangerous section and the value of the test load; the actual fire resistance of the reinforced concrete column from the beginning of the standard fire exposure to the loss of bearing capacity (F ur , min) is determined using the analytical equation (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где В - ширина прямоугольного сечения железобетонной колонны, мм; Jσo - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень армирования железобетонной колонны; K - интегральный показатель безопасности железобетонной колонны; Dвm - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин, Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where B is the width of the rectangular section of the reinforced concrete columns, mm; J σo is the intensity of power stresses in a dangerous section; α μs is the degree of reinforcement of the reinforced concrete column; K is an integral safety indicator for reinforced concrete columns; D bm is an indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min, R bn is the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

Интегральный показатель безопасности железобетонной колонны определяют, используя аналитическое уравнение (2):The integral safety indicator of a reinforced concrete column is determined using the analytical equation (2):

Figure 00000002
Figure 00000002

где γn - коэффициент надежности колонны по назначению; kcn - показатель сплошности тела железобетонной колонны; mоб - показатель условий обогрева опасного сечения железобетонной колонны, определяемый из степенного уравнения (3):where γ n is the reliability coefficient of the column for the purpose; k cn is the body continuity index of the reinforced concrete column; m about - an indicator of the conditions for heating a dangerous section of a reinforced concrete column, determined from the power equation (3):

Figure 00000003
Figure 00000003

где P и Po - соответственно периметр поперечного сечения железобетонной колонны и ее обогреваемая часть, мм; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны, определяемый из уравнения (4):where P and P o - respectively, the perimeter of the cross section of the reinforced concrete columns and its heated part, mm; k a - an indicator of the depth of the longitudinal reinforcement of a reinforced concrete column, determined from equation (4):

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
и
Figure 00000006
- соответственно нормативная и фактическая глубина залегания продольной арматуры железобетонной колонны, мм; ϕ - показатель продольного прогиба железобетонной колонны, определяемый из уравнения (5):Where
Figure 00000005
and
Figure 00000006
- respectively, the normative and actual depth of the longitudinal reinforcement of the reinforced concrete column, mm; ϕ is the index of the longitudinal deflection of the reinforced concrete column, determined from equation (5):

Figure 00000007
Figure 00000007

где

Figure 00000008
- расчетная длина колонны, мм; B - ширина поперечного сечения колонны, мм.Where
Figure 00000008
- estimated column length, mm; B is the width of the cross section of the column, mm

За единичные показатели качества железобетонной колонны, влияющие на предел огнестойкости, принимают: геометрические размеры опасного сечения, условия закрепления, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, рабочую испытательную нагрузку на огнестойкость, интенсивность силовых напряжений в опасных сечениях, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, толщину защитного слоя, показатель термодиффузии бетона и показатель продольного прогиба железобетонной колонны.For the individual quality indicators of a reinforced concrete column that affect the fire resistance limit, they take: the geometric dimensions of the dangerous section, fixing conditions, the concrete strength for axial compression, the reinforcement resistance to compression, the working test load for fire resistance, the intensity of power stresses in dangerous sections, the humidity and density of concrete in natural state, the thickness of the protective layer, the rate of thermal diffusion of concrete and the rate of longitudinal deflection of a reinforced concrete column.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.The causal relationship between the totality of features and the technical result is as follows.

Исключение огневых испытаний железобетонных колонн существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактической огнестойкости различно нагруженных конструкций любых размеров, дает возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов с результатами стандартных испытаний аналогичных конструкций и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его конструкций в процессе испытания. Следовательно, условия испытания железобетонных колонн здания на огнестойкость значительно упрощены.The exclusion of fire tests of reinforced concrete columns of an existing building and their replacement with non-destructive tests reduces the complexity of evaluating their fire resistance, extends the technological capabilities of detecting the actual fire resistance of variously loaded structures of any size, makes it possible to test structures for fire resistance without disturbing the functional process of the building under examination, as well as comparing the results obtained with the results of standard tests of similar designs and preservation of ex the operational fitness of the building under examination without disturbing the bearing capacity of its structures during the test. Therefore, the conditions for testing the reinforced concrete columns of the building for fire resistance are greatly simplified.

Снижение экономических затрат на проведение испытания предусматривают за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образцов железобетонных колонн.Reducing the economic costs of testing include reducing the cost of dismantling, transportation and fire tests of samples of reinforced concrete columns.

Применение математического описания процесса сопротивления нагруженной железобетонной колонны стандартному огневому испытанию и использование построенного полипараметрического уравнения (1) повышают точность и экспрессивность оценки огнестойкости.The use of a mathematical description of the resistance process of a loaded reinforced concrete column to a standard fire test and the use of the constructed polyparametric equation (1) increase the accuracy and expressiveness of the fire resistance rating.

Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: степени напряжения арматуры, показателя термодиффузии бетона и показателя безопасности колонны, упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженных железобетонных колонн огневому воздействию.The use of integral structural parameters, such as the degree of reinforcement stress, the thermal diffusion index of concrete, and the safety index of the column, simplifies the mathematical description of the process of resistance of loaded reinforced concrete columns to fire exposure.

Оценка огнестойкости железобетонной колонны только по одному показателю качества, например по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке их фактической огнестойкости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества имеют различные знаки, и снижение огнестойкости за счет одного показателя может быть компенсировано другими. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости железобетонной колонны предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости железобетонной колонны.Evaluation of the fire resistance of a reinforced concrete column based on only one quality indicator, for example, on the thickness of the concrete protective layer, leads, as a rule, to underestimation of their actual fire resistance, since the influence of variations of individual quality indicators on it has different signs, and a decrease in fire resistance due to one indicator can be compensated by others. As a result, in the proposed method, the fire resistance of a reinforced concrete column is assessed not by one indicator, but by a set of individual indicators of their quality. This allows you to more accurately take into account the real fire resistance of a reinforced concrete column.

Уточнен комплекс единичных показателей качества железобетонной колонны, влияющих на огнестойкость, определяемых неразрушающими испытаниями.A set of single quality indicators of a reinforced concrete column affecting fire resistance, determined by non-destructive tests, has been clarified.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, с получением указанного выше технического результата.Information confirming the possibility of carrying out the invention, with the receipt of the above technical result.

Способ оценки фактической огнестойкости железобетонной колонны здания проводят в следующей последовательности.The method of assessing the actual fire resistance of a reinforced concrete column of a building is carried out in the following sequence.

Сначала проводят визуальный осмотр здания. Затем определяют группу однотипных железобетонных колонн и их общее число в ней. Вычисляют величину выборки однотипных колонн. Назначают комплекс единичных показателей качества железобетонных колонн, влияющих на огнестойкость. Выявляют условия закрепления концов и опасные сечения железобетонной колонны. Вычисляют число испытаний единичного показателя качества конструкции в зависимости от его статистической изменчивости. Затем оценивают единичные показатели качества железобетонной колонны и ее интегральные параметры, и по ним находят предел огнестойкости испытуемых конструкций.First, a visual inspection of the building is carried out. Then determine the group of the same type of reinforced concrete columns and their total number in it. The sample size of the same type of columns is calculated. Assign a set of individual quality indicators for reinforced concrete columns that affect fire resistance. The conditions for fixing the ends and dangerous sections of the reinforced concrete column are revealed. Calculate the number of tests of a single indicator of the quality of the structure depending on its statistical variability. Then, single quality indicators of the reinforced concrete column and its integral parameters are evaluated, and the fire resistance of the tested structures is found from them.

Под визуальным осмотром понимают проверку состояния железобетонных колонн, включающую выявление условий обогрева и закрепления концов железобетонных колонн, определение вида бетона и толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления арматуры с бетоном, наличие коррозии арматурной стали и других показателей безопасности железобетонных колонн.Visual inspection means checking the condition of reinforced concrete columns, including identifying the conditions of heating and fixing the ends of reinforced concrete columns, determining the type of concrete and the thickness of its protective layer, cracks and spalls, malfunctioning of reinforcement with concrete, corrosion of reinforcing steel and other safety indicators of reinforced concrete columns.

В процессе осмотра определяют группы однотипных элементов конструкций. Под группой элементов конструкций в здании понимают однотипные железобетонные колонны, изготовленные и возведенные в сходных технологических условиях и находящихся в подобных условиях эксплуатации.During the inspection, groups of similar structural elements are determined. A group of structural elements in a building is understood to mean the same type of reinforced concrete columns manufactured and built under similar technological conditions and under similar operating conditions.

Изобретение поясняется чертежами, где стрелками показано направление действия высокой температуры tcm, °С.The invention is illustrated by drawings, where the arrows show the direction of action of high temperature t cm , ° C.

На фиг. 1 изображена схема продольного армирования монолитной железобетонной колонны здания: 1 - защитный слой бетона; 2 - продольная арматура; 3 - замкнутые хомуты.In FIG. 1 shows a diagram of the longitudinal reinforcement of a monolithic reinforced concrete column of a building: 1 - a protective layer of concrete; 2 - longitudinal reinforcement; 3 - closed clamps.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение 1-1 железобетонной колонны: В - ширина сечения, мм; Н - высота сечения, мм; а x и а y - соответственно глубина залегания продольной арматуры по осям x и y, мм; 1 - защитный слой бетона; 2 - продольная арматура; 3 - замкнутые хомуты.In FIG. 2 shows a cross section of 1-1 reinforced concrete columns: B - section width, mm; H - section height, mm; and x and a y , respectively, the depth of the longitudinal reinforcement along the axes x and y, mm; 1 - a protective layer of concrete; 2 - longitudinal reinforcement; 3 - closed clamps.

На фиг. 3 изображена расчетная схема железобетонной колонны первого этажа здания:

Figure 00000009
; μ=1,0; Nρo - испытательная нагрузка при оценке огнестойкости железобетонной колонны.In FIG. 3 shows a design diagram of a reinforced concrete column of the first floor of a building:
Figure 00000009
; μ = 1.0; N ρo - test load when evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column.

На фиг. 4 изображена схема четырехгранного обогрева опасного сечения железобетонной колонны и схема подвода тепла к оси стержня продольной арматуры (двух/четырехсторонний нагрев стержня); а x и a y - соответственно глубина залегания продольной арматуры по осям x и y; 1 - защитный слой бетона; 2 - продольная арматура; 3 - замкнутые хомуты.In FIG. 4 shows a diagram of tetrahedral heating of a dangerous section of a reinforced concrete column and a diagram of the supply of heat to the axis of a rod of longitudinal reinforcement (two / four-sided heating of a rod); and x and a y are, respectively, the depth of the longitudinal reinforcement along the x and y axes; 1 - a protective layer of concrete; 2 - longitudinal reinforcement; 3 - closed clamps.

На фиг. 5 изображена схема трехгранного обогрева опасного сечения железобетонной колонны, пристроенной к стене здания, и схема подводки тепла к оси стержня продольной арматуры (двухсторонний-трехсторонний нагрев стержня): а x и а y - соответственно глубина залегания продольной арматуры по осям x и y; B и H - ширина и высота опасного сечения железобетонной колонны, мм; 1 - защитный слой бетона; 2 - продольная арматура; 3 - замкнутые хомуты.In FIG. 5 shows a diagram of trihedral heating of a dangerous section of a reinforced concrete column attached to a wall of a building, and a diagram of heat supply to the axis of a rod of longitudinal reinforcement (two-sided or three-sided heating of a rod): a x and a y are the depth of longitudinal reinforcement along the x and y axes, respectively; B and H - width and height of the dangerous section of the reinforced concrete column, mm; 1 - a protective layer of concrete; 2 - longitudinal reinforcement; 3 - closed clamps.

На фиг. 6 изображена схема одногранного обогрева опасного сечения железобетонной колонны, встроенной в стену здания, и схема подвода тепла к оси стержня продольной арматуры (односторонний нагрев стержня); условные обозначения: 1 - защитный слой бетона; 2 - продольная арматура; 3 - замкнутые хомуты.In FIG. 6 shows a diagram of a single-sided heating of a dangerous section of a reinforced concrete column embedded in a wall of a building, and a diagram of heat supply to the axis of a rod of longitudinal reinforcement (one-sided heating of a rod); legend: 1 - a protective layer of concrete; 2 - longitudinal reinforcement; 3 - closed clamps.

На фиг. 7 изображена схема n-гранного обогрева опасного сечения железобетонной колонны, встроенной на половину толщины стены здания, и схема подвода тепла к оси стержня продольной арматуры (двусторонний нагрев стержня): С - часть обогреваемой грани железобетонной колонны, заделанной в стену; z - глубина заделки железобетонной колонны в стену, мм; tcm, °C - температура стандартного пожара; условные обозначения: 1 - защитный слой бетона; 2 - продольная арматура; 3 - замкнутые хомуты.In FIG. Figure 7 shows a diagram of n-faceted heating of a dangerous section of a reinforced concrete column embedded in half the thickness of a wall of a building, and a diagram of heat supply to the axis of a longitudinal reinforcement bar (two-sided heating of a bar): C is a part of a heated face of a reinforced concrete column embedded in a wall; z is the depth of embedment of reinforced concrete columns into the wall, mm; t cm , ° C - temperature of a standard fire; legend: 1 - a protective layer of concrete; 2 - longitudinal reinforcement; 3 - closed clamps.

Схемы обогрева поперечного сечения железобетонной колонны в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения элементов частей здания, устройства облицовок, укладки смежных конструкций, уменьшающих число граней обогрева.Schemes for heating the cross section of a reinforced concrete column under fire conditions are determined depending on the actual location of the elements of the building parts, the installation of cladding, the laying of adjacent structures that reduce the number of faces of heating.

Число и место расположения участков, в которых определяют показатели качества конструкций, определяют так: в сжатых элементах конструкции, имеющих одно опасное сечение, участки располагают только в этом сечении; в сжатых элементах конструкций, имеющих несколько опасных сечений, испытуемые участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части участков в опасных сечениях.The number and location of sections in which the quality indicators of structures are determined are determined as follows: in compressed structural elements having one dangerous section, sections are located only in this section; in compressed structural elements having several dangerous sections, the test sections are placed evenly on the surface with the obligatory location of part of the sections in dangerous sections.

К основным единичным показателям качества железобетонной колонны, обеспечивающим огнестойкость, относятся: сплошность тела железобетонной колонны, геометрические размеры и ширина опасного сечения; глубина залегания, класс по прочности, номинальный диаметр и предел прочности арматуры на сжатие; прочность бетона на сжатие, влажность и плотность его в естественных условиях; толщина защитного слоя и показатель термодиффузии бетона, испытательная нагрузка на железобетонную колонну, гибкость колонны.The main single quality indicators of a reinforced concrete column, providing fire resistance, include: the solidity of the body of the reinforced concrete column, geometric dimensions and width of the dangerous section; occurrence depth, strength class, nominal diameter and tensile strength of reinforcement in compression; concrete compressive strength, moisture and its density in natural conditions; the thickness of the protective layer and the rate of thermal diffusion of concrete, the test load on the reinforced concrete column, the flexibility of the column.

Проверяемыми геометрическими размерами являются: ширина и высота опасного поперечного сечения железобетонной колонны. Опасные сечения железобетонных колонн назначают в местах наибольших моментов от действия испытательной нагрузки или в точках максимального сближения огибающей эпюры моментов и эпюры материалов конструкций. Размеры конструкции проверяют с точностью ±1 мм; ширину трещин с точностью до 0,05 мм.Checked geometric dimensions are: width and height of a dangerous cross section of a reinforced concrete column. Dangerous sections of reinforced concrete columns are assigned at the points of greatest moments from the action of the test load or at points of maximum convergence of the envelope of the moment diagram and the diagram of structural materials. The dimensions of the structure are checked with an accuracy of ± 1 mm; crack width accurate to 0.05 mm.

Интегральный показатель безопасности железобетонной колонны определяют, используя аналитическое уравнение (2):The integral safety indicator of a reinforced concrete column is determined using the analytical equation (2):

Figure 00000010
Figure 00000010

где γn - коэффициент надежности железобетонной колонны по назначению; kcn - показатель сплошности тела железобетонной колонны;where γ n is the reliability coefficient of the reinforced concrete column for the purpose; k cn is the body continuity index of the reinforced concrete column;

mоб - показатель условий обогрева опасного сечения железобетонной колонны определяют, используя степенное уравнение (3):m about - an indicator of the conditions for heating a dangerous section of a reinforced concrete column is determined using the power equation (3):

Figure 00000011
Figure 00000011

где P и P0 - соответственно периметр поперечного сечения железобетонной колонны и обогреваемая часть его, мм; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны определяют, используя уравнение (4):where P and P 0 - respectively, the perimeter of the cross section of the reinforced concrete columns and the heated part of it, mm; k a - an indicator of the depth of the longitudinal reinforcement of a reinforced concrete column is determined using equation (4):

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
и
Figure 00000014
- соответственно нормативная и фактическая глубина залегания продольной арматуры железобетонной колоны, мм;Where
Figure 00000013
and
Figure 00000014
- respectively, the normative and actual depth of the longitudinal reinforcement of the reinforced concrete column, mm;

ϕ - коэффициент продольного прогиба железобетонной колонны определяют, используя уравнение (5):ϕ - the coefficient of longitudinal deflection of a reinforced concrete column is determined using equation (5):

Figure 00000015
Figure 00000015

где

Figure 00000016
- расчетная длина железобетонной колонны, мм; В - ширина поперечного сечения железобетонной колонны, мм.Where
Figure 00000016
- the estimated length of the reinforced concrete columns, mm; In - the width of the cross section of the reinforced concrete columns, mm

Показатели условий обогрева (mоб) прямоугольного сечения железобетонной колонны определяют, используя исходное степенное уравнение (3):The indicators of the heating conditions (m about ) a rectangular section of a reinforced concrete column is determined using the original power equation (3):

Figure 00000017
Figure 00000017

где P - периметр прямоугольного сечения железобетонной колонны, мм:where P is the perimeter of a rectangular section of a reinforced concrete column, mm:

Figure 00000018
Figure 00000018

при четырехгранном обогреве поперечного сечения периметр обогрева (фиг. 4) равен Р0=2⋅(B+H); следовательно, показатель условий обогрева опасного сечения при Р=Р0 определяют, используя степенное уравнение (7):with tetrahedral heating of the cross section, the heating perimeter (Fig. 4) is P 0 = 2⋅ (B + H); therefore, the indicator of the heating conditions of the dangerous section at P = P 0 is determined using the power equation (7)

Figure 00000019
Figure 00000019

при трехгранном обогреве поперечного сечения обогреваемая часть периметра составляет Ро3=2⋅В+Н (фиг. 5); следовательно, показатель условий обогрева опасного сечения определяют, используя степенное уравнение (8):with trihedral heating of the cross section, the heated part of the perimeter is P o3 = 2⋅B + H (Fig. 5); therefore, the indicator of the heating conditions of the dangerous section is determined using the power equation (8):

Figure 00000020
Figure 00000020

при одногранном обогреве поперечного сечения обогреваемая часть периметра составляет Ро1=H (фиг.6); следовательно,with one-sided heating of the cross section, the heated part of the perimeter is P o1 = H (Fig.6); hence,

Figure 00000021
Figure 00000021

при n-гранном обогреве сечения обогреваемая часть периметра железобетонной колонны, встроенной в стену, составляет Ро,2=Н+2⋅С (фиг. 7); следовательно,with n-faceted section heating, the heated part of the perimeter of the reinforced concrete column embedded in the wall is P o, 2 = H + 2 ° C (Fig. 7); hence,

Figure 00000022
Figure 00000022

здесь В - ширина рабочего сечения и Н - высота рабочего сечения, мм; С - обогреваемая часть ширины сечения железобетонной колонны, мм.here B is the width of the working section and H is the height of the working section, mm; C is the heated portion of the width of the cross section of the reinforced concrete column, mm.

Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении железобетонной колонны от испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из условия (11):The intensity of power stresses in a dangerous section of a reinforced concrete column from the test load on fire resistance is determined from the condition (11):

Figure 00000023
Figure 00000023

где

Figure 00000024
- коэффициент условий закрепления концов железобетонной колонны; Npo - испытательная нагрузка на огнестойкость железобетонной колонны, кН; Nun - разрушающая продольная сила до начала испытания, кН.Where
Figure 00000024
- coefficient of conditions for fixing the ends of the reinforced concrete columns; N po - test load on the fire resistance of a reinforced concrete column, kN; N un - destructive longitudinal force before the test, kN.

Степень армирования железобетонной колонны (αμs) вычисляют по алгебраическому выражению (12):The degree of reinforcement of the reinforced concrete column (α μs ) is calculated by the algebraic expression (12):

Figure 00000025
Figure 00000025

где As и А - соответственно площади рабочей арматуры и всего бетона в поперечном сечении железобетонной колонны, мм2; Rsc и Rbn - соответственно расчетное сопротивление арматуры сжатию и нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A s and A are, respectively, the area of the working reinforcement and all concrete in the cross section of the reinforced concrete column, mm 2 ; R sc and R bn - respectively, the design resistance of the reinforcement to compression and the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

Показатель термодиффузии бетона Dbm, мм2/мин, определяют, используя алгебраическое выражение (13):The thermal diffusion index of concrete D bm , mm 2 / min, is determined using the algebraic expression (13):

Figure 00000026
Figure 00000026

где λ0 и С0 - соответственно показатели теплопроводности, Вт/(м⋅°С), и удельной теплоемкости бетона, кДж/(кг⋅°С), при нормальной температуре (20±5°С); b и d - термические показатели теплопроводности и теплоемкости бетона (см. таблицу 1);where λ 0 and С 0 are, respectively, indicators of thermal conductivity, W / (m⋅ ° С), and specific heat of concrete, kJ / (kg⋅ ° С), at normal temperature (20 ± 5 ° С); b and d - thermal indicators of thermal conductivity and heat capacity of concrete (see table 1);

ρc и ω - средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3, и его влажность, % по массе.ρ c and ω is the average density of concrete in the dry state, kg / m 3 and its moisture content,% by weight.

Показатель термодиффузии бетона и стали можно принимать по таблице 1:The thermal diffusion index of concrete and steel can be taken according to table 1:

Figure 00000027
Figure 00000027

Величину коэффициента условий закрепления концов железобетонной колонны определяют по степенной функции (14):The value of the coefficient of the conditions for fixing the ends of the reinforced concrete columns is determined by the power function (14):

Figure 00000028
Figure 00000028

где μ0 - коэффициент расчетной длины железобетонной колонны (0,8-2,5) (см. СП 63.13330.2012) [6].where μ 0 is the coefficient of the estimated length of the reinforced concrete column (0.8-2.5) (see SP 63.13330.2012) [6].

Схему обогрева поперечного сечения испытуемой железобетонной колонны в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания.The heating scheme of the cross section of the tested reinforced concrete columns in a fire is determined depending on the actual location of the parts of the building.

Пример. Дано: монолитная железобетонная колонна КМ - 1 (число этажей 4); высота первого этажа

Figure 00000029
=4,2 м; сечение колонны В×Н=400×400 мм; бетон тяжелый класса В25; Rвn=18,5 МПа; Dвm=22,2 мм2/мин; продольная арматура 4 ∅ 32 А 400; Rsn=400 МПа; глубина залегания арматуры α=50 мм; расчет огнестойкости колонны выполнен на действие продольной силы со случайным эксцентриситетом; расчетная длина колонны
Figure 00000030
=
Figure 00000029
=4200 мм; (μ=1 для первого этажа здания); коэффициенты надежности по назначению γn=1, по нагрузке
Figure 00000031
=1,2; снеговая нагрузка временная Nсн=115,2 кН; длительная Nдл,сн=57,6 кН; кратковременная нагрузка от этажей Nкв=1722-1468,2=259,2 кН; суммарная длительная нагрузка Nдл=2445,2 кН.Example. Given: monolithic reinforced concrete column KM - 1 (number of floors 4); ground floor height
Figure 00000029
= 4.2 m; column cross section B × H = 400 × 400 mm; heavy concrete class B25; R bn = 18.5 MPa; D bm = 22.2 mm 2 / min; longitudinal reinforcement 4 ∅ 32 A 400; R sn = 400 MPa; depth of reinforcement α = 50 mm; calculation of the fire resistance of the column is performed on the action of longitudinal force with random eccentricity; estimated column length
Figure 00000030
=
Figure 00000029
= 4200 mm; (μ = 1 for the first floor of the building); reliability coefficients for the intended purpose γ n = 1, for the load
Figure 00000031
= 1.2; temporary snow load N sn = 115.2 kN; long N dl, sn = 57.6 kN; short-term load from floors N sq = 1722-1468.2 = 259.2 kN; total continuous load N dl = 2445.2 kN.

Определить предел огнестойкости железобетонной колонны первого этажа.Determine the fire resistance of the reinforced concrete columns of the first floor.

Решение: 1) Нагрузка при испытании железобетонной колонны на огнестойкость (без учета снеговой и кратковременной нагрузки от этажей):Solution: 1) The load when testing a reinforced concrete column for fire resistance (excluding snow and short-term load from floors):

Figure 00000032
Figure 00000032

2) Несущая способность железобетонной колонны до огневого испытания (при нормативных сопротивлениях бетона и арматуры):2) Bearing capacity of reinforced concrete columns before the fire test (at standard resistance of concrete and reinforcement):

Figure 00000033
Figure 00000033

3) Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении железобетонной колонны:3) The intensity of power stresses in a dangerous section of a reinforced concrete column:

Figure 00000034
Figure 00000034

4) Коэффициент продольного прогиба железобетонной колонны:4) The coefficient of longitudinal deflection of a reinforced concrete column:

Figure 00000035
Figure 00000035

5) Показатель глубины залегания продольной арматуры:5) Depth indicator of longitudinal reinforcement:

Figure 00000036
Figure 00000036

6) Интегральный показатель безопасности железобетонной колонны:6) Integral safety indicator of reinforced concrete columns:

Figure 00000037
Figure 00000037

Расчет фактического предела огнестойкости колонны сечениемCalculation of the actual fire resistance of the column cross-section

В×Н=400×400 ммH × H = 400 × 400 mm

Продольная арматура 4∅32 А 400; As=3217 мм2; Rsn=400 МПа; бетон тяжелый класса В25; Rbn=18,5 МПа; Dbm=22,2 мм2/мин; коэффициент армирования μs=As/Ab=3813/400×400=20⋅10-3; уровень ответственности здания - нормальный γн=1,0; интенсивность силовых напряжений Jн=0,44; расчетная длина

Figure 00000038
=1,0⋅4,2=4,2 м; гибкость колонны
Figure 00000039
; коэффициент продольного изгиба ϕ=0,896; осевое расстояние (глубина заложения рабочей арматуры):
Figure 00000040
=50 мм; нормативные значения заложения арматуры:
Figure 00000041
=36 мм; показатель заложения рабочей арматуры: kа=1,04; обогрев сечения колонны четырехгранный (mоб=1); степень армирования сечения колонны αμ=μs⋅Rsn/Rbn=20⋅10-3⋅400/22=432⋅10-3; интегральный показатель безопасности К=γn⋅k a ⋅mоб⋅φ=1⋅1⋅1,04⋅0,896=0,93; предел огнестойкости железобетонной колонны равен:Longitudinal reinforcement 4∅32 A 400; A s = 3217 mm 2 ; R sn = 400 MPa; heavy concrete class B25; R bn = 18.5 MPa; D bm = 22.2 mm 2 / min; reinforcement coefficient μ s = A s / A b = 3813/400 × 400 = 20⋅10 -3 ; level of responsibility of the building - normal γ n = 1,0; intensity of power stresses J n = 0.44; estimated length
Figure 00000038
= 1.0⋅4.2 = 4.2 m; column flexibility
Figure 00000039
; coefficient of longitudinal bending ϕ = 0.896; axial distance (depth of working reinforcement):
Figure 00000040
= 50 mm; standard values for reinforcement:
Figure 00000041
= 36 mm; the indicator of the working reinforcement: k a = 1.04; tetrahedral column section heating (m rev = 1); the degree of reinforcement of the cross section of the column α μ = μ s ⋅R sn / R bn = 20⋅10 -3 ⋅400 / 22 = 432⋅10 -3 ; integral safety indicator K = γ n ⋅k a ⋅m about ⋅φ = 1⋅1⋅1.04⋅0.896 = 0.93; the fire resistance of a reinforced concrete column is equal to:

Figure 00000042
Figure 00000042

Предложенный способ применен при натурном осмотре железобетонных колонн торгового центра «Леруа Мерлен» площадью более 10000 м2 (г. Самара, 2014-2015 гг.). Результаты неразрушающих испытаний железобетонной колонны К-З, сечением 600×600 мм, длиной 9750 мм, бетон тяжелый класса В30, арматура 8∅22 А-500С, показали фактический предел огнестойкости, равный 300 мин (5 ч).The proposed method is applied when the full-scale inspection of reinforced concrete columns shopping center "Leroy Merlin" area of more than 10,000 m 2 (Samara, 2014-2015.). The results of non-destructive tests of the reinforced concrete column K-Z, with a cross section of 600 × 600 mm, length 9750 mm, heavy concrete of class B30, reinforcement 8∅22 A-500C, showed an actual fire resistance of 300 minutes (5 hours).

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1979. - 128 с (см. с. 16; 34-35).1. Ilyin N.A. The consequences of fire on reinforced concrete structures. - M .: Stroyizdat, 1979.- 128 s (see p. 16; 34-35).

2. ГОСТ Р 53 309 - 2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования.2. GOST R 53 309 - 2009. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements.

3. Огнестойкость зданий / В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, В.С. Федоренко, А.И. Яковлев. - М.: Стройиздат, 1970. - 261 с. (см. с. 252-256).3. Fire resistance of buildings / V.P. Bushev, V.A. Pchelintsev, V.S. Fedorenko, A.I. Yakovlev. - M .: Stroyizdat, 1970 .-- 261 p. (see p. 252-256).

4. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.4. GOST 30247.1-94. Building constructions. Test methods for fire resistance. Bearing and enclosing structures.

5. Патент №2281482 RU, МПК G01N 25/50. Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания /Ильин Н.А., Бутенко С.А., Эсмонт С.В.; заяв. СГАСУ: 06.09.04; опубл. 18.02.06. Бюл. №22.5. Patent No. 2281482 RU, IPC G01N 25/50. A method for determining the fire resistance of compressed elements of reinforced concrete structures of a building / Ilyin N.A., Butenko S.A., Esmont S.V .; application SASAS: 09/06/04; publ. 02/18/06. Bull. Number 22.

6. СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.»6. SP 63.13330.2012 SNiP 52-01-2003. Concrete and reinforced concrete structures. Key Points. ”

Claims (16)

1. Способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной колонны, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонной колонны под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества железобетонной колонны, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной колонны и ее опасных сечений, устанавливают площади бетона и арматуры в опасном сечении, выявляют схему обогрева сечения при пожаре, определяют показатели термодиффузии бетона, находят предельные сопротивления бетона и арматуры на сжатие, степень армирования опасного сечения железобетонной колонны и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, отличающийся тем, что неразрушающим испытанием дополнительно определяют надежность железобетонной колонны по назначению, сплошность тела в опасном сечении и показатель продольного прогиба железобетонной колонны, глубину залегания продольной арматуры, условия обогрева опасного сечения и величину испытательной нагрузки; фактический предел огнестойкости железобетонной колонны от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (Fur, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):1. A method for evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column of a building, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete column, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state based on the loss of the bearing capacity of the reinforced concrete column under the test load under standard heat exposure, assessment tests without destruction in a set of individual quality indicators of a reinforced concrete column, at which A visual inspection is accompanied by instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete column and its dangerous sections, the area of concrete and reinforcement in a dangerous section is established, the heating scheme of the section in case of fire is determined, the thermal diffusion of concrete is determined, the ultimate resistance of concrete and reinforcement to compression is determined, the degree of reinforcement of the dangerous section of the reinforced concrete column is reinforced and the magnitude of the intensity of power stresses in a dangerous section, characterized in that the non-destructive test further determines the reliability awn concrete columns to destination, the continuity of the body in the dangerous section and the index of the longitudinal deflection of concrete columns, the depth of the longitudinal reinforcement, the conditions of heating dangerous section and the test load value; the actual fire resistance of the reinforced concrete column from the beginning of the standard fire exposure to the loss of bearing capacity (F ur , min) is determined using the analytical equation (1):
Figure 00000043
Figure 00000043
 где В - ширина прямоугольного сечения железобетонной колонны, мм;
Figure 00000044
- интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень армирования железобетонной колонны; K - интегральный показатель безопасности железобетонной колонны; Dвm - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин; Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where B is the width of the rectangular section of the reinforced concrete columns, mm;
Figure 00000044
- intensity of power stresses in a dangerous section; α μs is the degree of reinforcement of the reinforced concrete column; K is an integral safety indicator for reinforced concrete columns; D VM - an indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min; R bn - standard resistance of concrete to axial compression, MPa. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину интегрального показателя безопасности железобетонной колонны определяют, используя аналитическое уравнение (2):2. The method according to p. 1, characterized in that the value of the integral safety index of the reinforced concrete columns is determined using the analytical equation (2):
Figure 00000045
Figure 00000045
 где γn - коэффициент надежности железобетонной колонны по назначению; mоб - показатель условий обогрева опасного сечения железобетонной колонны; kcn - показатель сплошности тела железобетонной колонны; kа - показатель глубины залегания продольной арматуры; ϕ - показатель продольного прогиба железобетонной колонны.where γ n is the reliability coefficient of the reinforced concrete column for the purpose; m about - an indicator of the conditions for heating a dangerous section of a reinforced concrete column; k cn is the body continuity index of the reinforced concrete column; k a - an indicator of the depth of longitudinal reinforcement; ϕ is an indicator of the longitudinal deflection of a reinforced concrete column. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель условий обогрева опасного сечения железобетонной колонны (mоб) определяют из степенного уравнения (3);3. The method according to p. 1, characterized in that the indicator of the conditions for heating a dangerous section of a reinforced concrete column (m about ) is determined from the power equation (3);
Figure 00000046
Figure 00000046
 где P и Po соответственно периметр поперечного сечения железобетонной колонны и ее обогреваемая часть, мм.where P and P o respectively the perimeter of the cross section of the reinforced concrete columns and its heated part, mm 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны (kа) определяют из уравнения (4):4. The method according to p. 1, characterized in that the depth indicator of the longitudinal reinforcement of the reinforced concrete column (k a ) is determined from equation (4):
Figure 00000047
Figure 00000047
 где ан и а - соответственно нормативная и фактическая глубина залегания продольной арматуры железобетонной колонны, мм.where a n and a are, respectively, the normative and actual depth of the longitudinal reinforcement of the reinforced concrete column, mm. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель продольного прогиба железобетонной колонны определяют из уравнения (5):5. The method according to p. 1, characterized in that the index of the longitudinal deflection of the reinforced concrete columns is determined from equation (5):
Figure 00000048
Figure 00000048
 где
Figure 00000049
- расчетная длина колонны, мм; B - ширина поперечного сечения колонны, мм.Where
Figure 00000049
- estimated column length, mm; B is the width of the cross section of the column, mm 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что за единичные показатели качества железобетонной колонны, влияющие на предел огнестойкости, принимают: геометрические размеры опасного сечения, условия закрепления и показатель продольного прогиба железобетонной колонны, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, рабочую испытательную нагрузку на огнестойкость, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, толщину защитного слоя, показатель термодиффузии бетона.6. The method according to p. 1, characterized in that for the individual quality indicators of the reinforced concrete column, affecting the fire resistance limit, take: the geometric dimensions of the hazardous section, fixing conditions and the longitudinal deflection index of the reinforced concrete column, the concrete compressive strength, axial compressive strength, working test load on fire resistance, intensity of power stresses in a dangerous section, moisture and density of concrete in a natural state, thickness of a protective layer, indicator of thermal diffusion of concrete.
RU2015147133A 2015-11-02 2015-11-02 Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building RU2615047C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147133A RU2615047C1 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015147133A RU2615047C1 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2615047C1 true RU2615047C1 (en) 2017-04-03

Family

ID=58507249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015147133A RU2615047C1 (en) 2015-11-02 2015-11-02 Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2615047C1 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106093101A (en) * 2016-06-20 2016-11-09 重庆消防安全技术研究服务有限责任公司 Fire-proof wooden door fire endurance method for quick with expanded pearlite rock beam as central layer
CN108061667A (en) * 2017-12-21 2018-05-22 华侨大学 A kind of test device implementation method of composite floor system fire resistance
RU2695344C1 (en) * 2018-03-12 2019-07-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
CN112348329A (en) * 2020-10-27 2021-02-09 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 Method for evaluating ultrahigh-strength prestressed anchor backing plate and spiral rib
CN113392458A (en) * 2021-06-21 2021-09-14 中国建筑科学研究院有限公司 Method for determining expected condition parameters of floor uniform distribution live load design
CN114354356A (en) * 2021-12-31 2022-04-15 贵州中建伟业建设(集团)有限责任公司 Detection method for simulating elongation of steel bar after open space severe fire
CN114646546A (en) * 2021-12-31 2022-06-21 贵州中建伟业建设(集团)有限责任公司 Detection method for simulating strength of steel bar after general fire in open space
CN114646537A (en) * 2021-12-31 2022-06-21 贵州中建伟业建设(集团)有限责任公司 Detection method for simulating strength of steel bar in closed space after serious fire
RU2818658C1 (en) * 2023-10-31 2024-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for assessing fire resistance of a reinforced concrete column with a high percentage of reinforcement

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161793C2 (en) * 1999-02-22 2001-01-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2281482C2 (en) * 2004-09-06 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2322663C1 (en) * 2006-07-04 2008-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2350933C1 (en) * 2007-07-31 2009-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
CN104677940A (en) * 2015-01-30 2015-06-03 中国矿业大学 Reinforced concrete shell fire resistance testing system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161793C2 (en) * 1999-02-22 2001-01-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2281482C2 (en) * 2004-09-06 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2322663C1 (en) * 2006-07-04 2008-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2350933C1 (en) * 2007-07-31 2009-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
CN104677940A (en) * 2015-01-30 2015-06-03 中国矿业大学 Reinforced concrete shell fire resistance testing system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Издательство стандартов. *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106093101A (en) * 2016-06-20 2016-11-09 重庆消防安全技术研究服务有限责任公司 Fire-proof wooden door fire endurance method for quick with expanded pearlite rock beam as central layer
CN106093101B (en) * 2016-06-20 2019-06-14 重庆消防安全技术研究服务有限责任公司 Using expanded pearlite rock beam as the fire resistant doorsets fire endurance rapid detection method of core plate
CN108061667A (en) * 2017-12-21 2018-05-22 华侨大学 A kind of test device implementation method of composite floor system fire resistance
CN108061667B (en) * 2017-12-21 2023-05-05 华侨大学 Method for realizing fire resistance performance testing device of combined floor system
RU2695344C1 (en) * 2018-03-12 2019-07-23 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
CN112348329B (en) * 2020-10-27 2023-01-17 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 Method for evaluating ultrahigh-strength prestressed anchor backing plate and spiral rib
CN112348329A (en) * 2020-10-27 2021-02-09 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 Method for evaluating ultrahigh-strength prestressed anchor backing plate and spiral rib
CN113392458A (en) * 2021-06-21 2021-09-14 中国建筑科学研究院有限公司 Method for determining expected condition parameters of floor uniform distribution live load design
CN113392458B (en) * 2021-06-21 2023-12-12 中国建筑科学研究院有限公司 Method for determining expected condition parameters of uniform distributed live load design of floor
CN114354356A (en) * 2021-12-31 2022-04-15 贵州中建伟业建设(集团)有限责任公司 Detection method for simulating elongation of steel bar after open space severe fire
CN114646546A (en) * 2021-12-31 2022-06-21 贵州中建伟业建设(集团)有限责任公司 Detection method for simulating strength of steel bar after general fire in open space
CN114646537A (en) * 2021-12-31 2022-06-21 贵州中建伟业建设(集团)有限责任公司 Detection method for simulating strength of steel bar in closed space after serious fire
RU2818658C1 (en) * 2023-10-31 2024-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for assessing fire resistance of a reinforced concrete column with a high percentage of reinforcement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2615047C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building
RU2615048C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building
RU2650704C1 (en) Method for evaluating fire resistance of beam structure
RU2350933C1 (en) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
RU2604820C1 (en) Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
Nziengui et al. Notched-beam creep of Douglas fir and white fir in outdoor conditions: Experimental study
RU2281482C2 (en) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
Moshtaghin et al. Experimental characterization of longitudinal mechanical properties of clear timber: Random spatial variability and size effects
RU2698572C1 (en) Method for assessing fire resistance of a wooden bent element
RU2322663C1 (en) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2320982C1 (en) Method to determine steel building beam fire resistance
RU2161793C2 (en) Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2695344C1 (en) Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
RU2604478C1 (en) Method for assessing fire resistance of steel frame of a building
RU2357245C2 (en) Method of determining flame resistance of building brick piers
RU2634569C1 (en) Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall
RU2674418C1 (en) Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings
RU2564009C1 (en) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket
RU2674570C1 (en) Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour
Xia et al. Prediction of corrosion-induced crack width of corroded reinforced concrete structures
RU2564010C1 (en) Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder
RU2678780C1 (en) Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section
RU2671910C1 (en) Method of estimation of fire resistance of multi-hollow prestressed reinforced concrete slab
RU2275622C1 (en) Method for fire stability determination in compressed timber structure members
RU2678781C1 (en) Method for determining the fire resistance of reinforced concrete compressed element of the annular section

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181103