RU2650704C1 - Method for evaluating fire resistance of beam structure - Google Patents
Method for evaluating fire resistance of beam structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650704C1 RU2650704C1 RU2017107673A RU2017107673A RU2650704C1 RU 2650704 C1 RU2650704 C1 RU 2650704C1 RU 2017107673 A RU2017107673 A RU 2017107673A RU 2017107673 A RU2017107673 A RU 2017107673A RU 2650704 C1 RU2650704 C1 RU 2650704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reinforced concrete
- fire
- composite beam
- reinforcement
- stretched
- Prior art date
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
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. В частности, оно может быть использовано для классификации составной (сталежелезобетонной) балки здания по показателям сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования составной балки с фактическим проектным пределом огнестойкости в зданиях различных классов пожароопасности.The invention relates to the field of fire safety of buildings. In particular, it can be used to classify a composite (steel-reinforced concrete) beam of a building according to their resistance to fire. This makes it possible to justify the use of a composite beam with an actual design fire resistance limit in buildings of various fire hazard classes.
Известен способ оценки огнестойкости балочной конструкции по результатам натурного огневого испытания фрагмента здания, в котором производят осмотр конструкций, назначают статическую нагрузку на конструкцию соответственно реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытываемой конструкции, и величину ее предела огнестойкости /ГОСТ Р 53309-2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (С. 6-12)/ [1].There is a method of evaluating the fire resistance of a beam structure according to the results of full-scale fire testing of a building fragment in which the structures are inspected, the static load is assigned to the structure according to the actual operating conditions of the building, the factors affecting the fire resistance of the tested structure are determined, and its fire resistance limit / GOST R 53309- 2009. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements (S. 6-12) / [1].
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, наблюдения за состоянием балочной конструкции в условиях экспериментального пожара затруднительно и небезопасно, причины разрушения элементов балочной конструкции не удается установить из-за многообразия одновременно действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости испытуемой конструкции может быть не достигнуто вследствие более раннего разрушения стен фрагмента.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 condition of the beam structure in an experimental fire is difficult and unsafe, the reasons for the destruction of the elements of the beam structure cannot be established due to the variety of simultaneously acting fire factors. The ultimate state of fire resistance of the tested structure may not be reached due to earlier destruction of the fragment walls.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки балочной конструкции путем проведения технического осмотра, измерения инструментальных геометрических размеров элементов балки, определения размеров сечения и схемы армирования железобетонной конструкции, установления глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени ее огнезащиты, определения интенсивности силовых напряжений в опасном сечении элемента, определения теплотехнических и конструктивных параметров и определения, с использованием полученных данных, величины фактического предела огнестойкости железобетонной балки по длительности сопротивления теплосиловому воздействию до потери несущей способности по аналитическому уравнению /Патент 2604820 РФ, МПК G01N 25/50 «Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания»/ Н.А. Ильин, Д.А. Панфилов, заяв. СамГТУ 25.08.2015 г., опубл. 10.12.2016, Бюл. №34 [2], - принято за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is a method for evaluating a beam structure by conducting a technical inspection, measuring the instrumental geometric dimensions of the beam elements, determining the cross-sectional dimensions and reinforcing concrete structure reinforcement patterns, establishing the depth of the working reinforcement rods and the degree of its fire protection, determining intensity of power stresses in a dangerous section of an element, determination of thermotechnical and structural steam etrov and determining, using the data obtained, the values of actual fire resistance of concrete beams for the duration of heat resistance to loss of impact load capacity on analytical equation / RF Patent No. 2604820, IPC G01N 25/50 «Method for evaluating the fire resistance of reinforced concrete farm buildings" / NA Ilyin, D.A. Panfilov, application. SamGTU 08/25/2015, publ. 12/10/2016, Bull. No. 34 [2] - taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе проводят оценку на огнестойкость растянутого и сжатого элементов фермы без оценки огнестойкости гибкой стальной гофрированной стенки балочной конструкции. Вследствие этого показатели огнестойкости стальной гофрированной стенки балочной конструкции не определены. При назначении комплекса единичных показателей качеств и параметров огнестойкости не включены показатели, характерные для стальной гофрированной стенки в частности и балочной конструкции в целом.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method adopted as a prototype, the known method evaluates the fire resistance of stretched and compressed elements of the truss without assessing the fire resistance of a flexible corrugated steel wall of a beam structure. As a result of this, the fire resistance indices of the steel corrugated wall of the beam structure have not been determined. When assigning a complex of individual indicators of qualities and fire resistance parameters, indicators characteristic of a corrugated steel wall in particular and a beam structure as a whole are not included.
Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления гофрированной стенки, растянутого и сжатого поясов составной балки в условиях пожара; в оценке проектных пределов огнестойкости составной балки для использования их при проектировании, строительстве или эксплуатации здания; в повышении точности и достоверности показателей огнестойкости составной балки здания.The essence of the invention consists in establishing fire safety indicators of a building in terms of the guaranteed duration of resistance of the corrugated wall, the stretched and compressed belts of the composite beam in a fire; in assessing the design limits of fire resistance of a composite beam for use in the design, construction or operation of a building; to increase the accuracy and reliability of the fire resistance of the composite beam of the building.
Технический результат - повышение точности показателей огнестойкости элементов составной балки; определение комплекса основных параметров, влияющих на огнестойкость элементов составной балки; повышение точности, при определении параметров теплофизических и конструктивных характеристик элементов составной балки; снижение трудоемкости и сокращение сроков оценки огнестойкости составной балки; возможность определения фактической огнестойкости различно нагруженных составных балок любых размеров по признаку потери несущей способности; снижение экономических затрат на оценку огнестойкости составной балки здания; сохранение эксплуатационной пригодности здания при проведении оценки; определение реального ресурса составной балки перекрытия по огнестойкости с использованием комплекса единичных показателей качества; определение фактических пределов огнестойкости составной балки здания в зависимости от конструктивных параметров по признаку потери несущей способности.EFFECT: increased accuracy of fire resistance indicators of elements of a composite beam; determination of the complex of basic parameters affecting the fire resistance of the elements of a composite beam; improving accuracy when determining the parameters of thermophysical and structural characteristics of the elements of a composite beam; reduction of labor input and reduction of terms for evaluating the fire resistance of a composite beam; the ability to determine the actual fire resistance of variously loaded composite beams of any size on the basis of loss of bearing capacity; reduction of economic costs for evaluating the fire resistance of a composite beam of a building; maintaining the usability of the building during the assessment; determination of the real resource of the composite floor beams for fire resistance using a complex of individual quality indicators; determination of the actual fire resistance limits of the composite beam of the building depending on the design parameters based on the loss of bearing capacity.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости балочной конструкции путем проведения технического осмотра, инструментального измерения геометрических размеров элементов балочной конструкции и их опасных сечений, определения количества и диаметров рабочих стержней арматуры балочной конструкции, их взаимного расположения и толщины защитного слоя бетона, выявления формы элементов балочной конструкции, определения схем обогрева их опасных сечений при пожаре и условий нагревания рабочей арматуры, установления глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени их огнезащиты, определения показателей плотности бетона и его влажности в естественном состоянии, определения величины термодиффузии бетона, характеристики рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, определения величины проектной испытательной нагрузки на балочную конструкцию и интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, определения времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности балочной конструкции под испытательной нагрузкой на огнестойкость согласно изобретению оценку огнестойкости балочной конструкции, выполненной в виде составной балки двутаврового сечения, состоящей из: стальной гофрированной стенки, растянутого и сжатого железобетонных поясов, проводят без натурного огневого испытания, не нарушающего пригодности, назначают комплекс единичных показателей качества стальной гофрированной стенки, растянутого и сжатого железобетонных поясов составной балки, находят глубину залегания, условия нагрева и степень огнезащиты контрольной точки гофрированной стенки, а также рабочей арматуры растянутого и сжатого железобетонных поясов составной балки, выявляют теплотехнические и конструктивные параметры и, используя их, определяют величину проектного предела огнестойкости составной балки (Fur, мин) по длительности сопротивления термосиловому воздействию до потери несущей способности наименее огнестойкого элемента составной балки (
длительность сопротивления от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности растянутого пояса составной балки (
где еc - натуральное число (2,72); С - степень огнезащиты рабочей арматуры бетоном, см; Jσs - интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре в опасном сечении растянутого железобетонного пояса (0,1÷1,0); К1 - интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса; n - эмпирический показатель изменения свойства арматурной стали в условиях пожара; tcr - критическая температура нагрева арматурной стали, °C;where e c is a natural number (2.72); C is the degree of fire protection of the working reinforcement with concrete, cm; J σs is the intensity of power stresses in the longitudinal working reinforcement in a dangerous section of a stretched reinforced concrete belt (0.1 ÷ 1.0); K 1 is an integral safety indicator of a stretched reinforced concrete belt; n is an empirical indicator of changes in the properties of reinforcing steel in a fire; t cr is the critical heating temperature of the reinforcing steel, ° C;
интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре растянутого железобетонного пояса составной балки от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из уравнения (3):the intensity of power stresses in the longitudinal working reinforcement of the stretched reinforced concrete belt of the composite beam from the design test load for fire resistance is determined from equation (3):
где As и 
усилие от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость в растянутом железобетонном поясе составной балки определяют из выражения (4):the force from the design test load on fire resistance in the stretched reinforced concrete belt of a composite beam is determined from the expression (4):
где Nдл - длительная часть расчетной нагрузки, кН; 
степень огнезащиты продольной рабочей арматуры растянутого железобетонного пояса составной балки определяют из степенного уравнения (5):the degree of fire protection of the longitudinal working reinforcement of the stretched reinforced concrete belt of the composite beam is determined from the power equation (5):
где m0 - показатель условий нагрева арматуры в опасном сечении растянутого железобетонного пояса (0,25-1,0); a min - минимальная глубина залегания арматуры по оси координат, мм; 
При несимметричном расположении арматурных стержней относительно биссектрисы угла прямоугольного поперечного сечения элемента составной балки показатель условий нагрева арматуры (m0) при двустороннем обогреве (при ах≤аy) определяют из показательной функции (6):With an asymmetric arrangement of the reinforcing bars relative to the bisector of the angle of the rectangular cross section of the element of the composite beam, the indicator of the conditions of heating of the reinforcement (m 0 ) for two-sided heating (for a x ≤ a y ) is determined from the exponential function (6):
где а х и а y - соответственно глубина залегания арматурных стержней от обогреваемых граней элемента по осям координат поперечного сечения, мм; (при а x>а y - в показателе функции (6) принимают обратное соотношение величины осевых расстояний, то есть а х/a y).where a x and a y - respectively, the depth of the reinforcing bars from the heated faces of the element along the coordinate axes of the cross section, mm; (for a x > a y - in the exponent of function (6), the inverse relation of the value of the axial distances is taken, that is, a x / a y ).
Глубину залегания стержней рабочей арматуры по осям координат (осевые расстояния а x,y) определяют из уравнения (7):The depth of the rods of the working reinforcement along the coordinate axes (axial distances a x, y ) is determined from equation (7):
где а x,y - толщины защитных слоев арматуры соответственно по осям х или y, мм; ds - номинальный диаметр продольных арматурных стержней, мм.where a x, y are the thicknesses of the protective layers of the reinforcement, respectively, along the axes x or y, mm; d s - nominal diameter of longitudinal reinforcing bars, mm.
Величину показателя термодиффузии защитного слоя бетона [(
где λ0 и С0 - показатели теплопроводности бетона, Вт/(м⋅°C), и удельной теплоемкости, кДж/(кг⋅°C) при нормальной температуре (20±5°C); b u d - термические коэффициенты теплопроводности и теплоемкости бетона; рc и ω - плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3, и его влажность, % по массе.where λ 0 and С 0 are the thermal conductivity of concrete, W / (m⋅ ° C), and specific heat, kJ / (kg⋅ ° C) at normal temperature (20 ± 5 ° C); bud - thermal coefficients of thermal conductivity and heat capacity of concrete; p c and ω - the density of the concrete in the dry state, kg / m 3 and its moisture content,% by weight.
Интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса составной балки определяют из уравнения (9):The integral safety indicator of a stretched reinforced concrete belt of a composite beam is determined from equation (9):
где γп - коэффициент надежности растянутого железобетонного пояса по назначению здания; mоб - показатель условий обогрева периметра сечения элемента составной балки; kсп - показатель сплошности сечения элемента составной балки; kф - показатель номинального диаметра рабочей арматуры.where γ p is the reliability coefficient of the stretched reinforced concrete belt for the purpose of the building; m about - an indicator of the heating conditions of the perimeter of the cross section of an element of a composite beam; k sp - an indicator of the continuity of the cross section of an element of a composite beam; k f - an indicator of the nominal diameter of the working reinforcement.
За единичные показатели качества растянутого железобетонного пояса составной балки, влияющие на его предел огнестойкости, принимают геометрические размеры опасного сечения; глубину залегания, класс по прочности, номинальный диаметр, степень напряжения и предел текучести рабочей арматуры; влажность и плотность бетона, толщину защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.For the individual quality indicators of a stretched reinforced concrete belt of a composite beam, affecting its fire resistance limit, take the geometric dimensions of the dangerous section; occurrence depth, strength class, nominal diameter, degree of stress and yield strength of working reinforcement; humidity and density of concrete, the thickness of the protective layer and the rate of thermal diffusion of concrete.
Длительность сопротивления сжатого железобетонного пояса составной балки 
где В - наименьший размер прямоугольного поперечного сечения сжатого железобетонного пояса, мм; 
интенсивность силовых напряжений в опасном сечении сжатого железобетонного пояса составной балки (
где k3 - коэффициент условий закрепления сжатого железобетонного пояса (0,8-0,9); 
степень армирования сжатого железобетонного пояса (αμs) вычисляют из выражения (12):the degree of reinforcement of the compressed reinforced concrete belt (α μs ) is calculated from the expression (12):
где As и А - соответственно площади рабочей арматуры и всего бетона в поперечном сечении сжатого железобетонного пояса, мм2; 
интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса (К2) определяют, используя алгебраическое уравнение (13):the integral safety index of a compressed reinforced concrete belt (K 2 ) is determined using the algebraic equation (13):
где 
Длительность сопротивления огневому воздействию стальной гофрированной стенки 
где Jσs - интенсивность силовых напряжений в металле гофрированной стенки (0,1±0,05);where J σs is the intensity of power stresses in the metal of the corrugated wall (0.1 ± 0.05);
С - степень огнезащиты металла гофрированной стенки находят из уравнения (15):C is the degree of fire protection of the metal of the corrugated wall is found from equation (15):
где m0 - показатель условий нагрева контрольной точки стальной гофрированной стенки; при симметричном двустороннем подводе тепла m0=0,5; δ0 - толщина термозащитного покрытия металла гофрированной стенки, мм; 
где 
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем. Исключение огневых испытаний элементов составной балки существующего здания и замена их на неразрушающий способ снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, позволяет производить оценку огнестойкости элементов составной балки, независимо от вида напряженного состояния элементов составной балки здания; позволяет повысить точность показателей огнестойкости элементов составной балки, соответствующих реальным (проектным) условиям их эксплуатации. Применение предложенного способа оценки пределов огнестойкости элементов составной балки позволяет назначить комплекс теплофизических и конструктивных параметров, влияющих на их величины. Математическое описание процесса сопротивления элементов составной балки стандартному огневому испытанию позволяет составить соответствующие аналитические уравнения (2), (10) и (14), для вычисления их фактических показателей огнестойкости.The causal relationship between the totality of features and the technical result is as follows. The exclusion of fire tests of the elements of a composite beam of an existing building and their replacement by a non-destructive method reduces the complexity of evaluating their fire resistance, allows you to evaluate the fire resistance of the elements of a composite beam, regardless of the type of stress state of the elements of the composite beam of the building; allows you to improve the accuracy of the fire resistance of the elements of the composite beams corresponding to the real (design) conditions for their operation. The application of the proposed method for assessing the fire resistance of the elements of a composite beam allows you to assign a set of thermophysical and structural parameters that affect their values. A mathematical description of the process of resistance of the elements of a composite beam to a standard fire test allows the preparation of the corresponding analytical equations (2), (10) and (14), to calculate their actual fire resistance.
Использование интегральных конструктивных параметров, как то: степени огнезащиты арматуры (стали), уровня ее напряжения и показателя термодиффузии бетона, - упрощает математические описания сопротивления термосиловому воздействию соответственно каждого элемента составной балки.The use of integral structural parameters, such as: the degree of fire protection of the reinforcement (steel), the level of its voltage and the thermal diffusion index of concrete, simplifies the mathematical descriptions of the resistance to thermal stress, respectively, of each element of a composite beam.
Оценка огнестойкости элемента составной балки только по одному показателю качества, например по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке фактического предела 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 фактической огнестойкости элементов составной балки предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости элементов составной балки.Evaluation of the fire resistance of an element of a composite beam by only one quality indicator, for example, by the thickness of the concrete protective layer, leads, as a rule, to underestimation of the actual fire resistance limit, 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 offset by others. As a result, in the proposed method, the assessment of the actual fire resistance of the elements of a composite beam is provided 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 the elements of the composite beam.
В предложенном техническом решении снижают погрешность определения степени огнезащиты стали гофрированной стенки и рабочей арматуры, железобетонных поясов, оценивая ее величину в зависимости от глубины залегания и условий нагрева при пожаре.In the proposed technical solution, the error in determining the degree of fire protection of corrugated wall steel and working reinforcement, reinforced concrete belts is reduced by evaluating its value depending on the depth and heating conditions in case of fire.
Показатель условия нагрева гофрированной стенки и рабочей арматуры железобетонных поясов составной балки определяют по математической зависимости, учитывающей условия подвода тепла к ней и расположение ее стержней по отношению к биссектрисе угла обогреваемого сечения. Это позволяет более точно определить условия нагрева поперечного сечения элементов составной балки при симметричном его обогреве.The indicator of the heating condition of the corrugated wall and the working reinforcement of the reinforced concrete belts of the composite beam is determined by the mathematical dependence, taking into account the conditions for supplying heat to it and the location of its rods with respect to the bisector of the angle of the heated section. This allows you to more accurately determine the conditions for heating the cross section of the elements of the composite beams with symmetrical heating.
Упрощен учет конструктивных особенностей: степени армирования опасного сжатого сечения, интенсивности силовых напряжений, прочности бетона и арматуры, величины диаметров стержней арматуры, условий обогрева сечения, глубины заложения арматуры, гибкости элемента и сплошности поперечного сечения на величину их огнестойкости.The design features are simplified: the degree of reinforcement of the dangerous compressed section, the intensity of power stresses, the strength of concrete and reinforcement, the diameter of the reinforcing rods, the conditions for heating the section, the depth of the reinforcement, the flexibility of the element and the continuity of the cross section by the value of their fire resistance.
Уточнен комплекс единичных показателей качества стальной гофрированной стенки, растянутых и сжатых железобетонных поясов составной балки, влияющих на их огнестойкость.The complex of single quality indicators of steel corrugated wall, stretched and compressed reinforced concrete belts of a composite beam, affecting their fire resistance, has been clarified.
На фиг. 1 изображена геометрическая схема составной балки с параллельными железобетонными поясами (Ps - нагрузка; hг/с - высота гофрированной стенки; Н - высота составной балки): 1 - растянутый железобетонный пояс; 2 - сжатый железобетонный пояс; 3 - стальная гофрированная стенка.In FIG. 1 shows a geometric diagram of a composite beam with parallel reinforced concrete belts (P s - load; h g / s - height of the corrugated wall; H - height of the composite beam): 1 - stretched reinforced concrete belt; 2 - compressed reinforced concrete belt; 3 - steel corrugated wall.
На фиг. 2 изображена схема усилий в элементах составной балки: +Nρ, кН - усилие растяжения; -Nρ, кН - усилие сжатия.In FIG. 2 shows a diagram of the forces in the elements of a composite beam: + N ρ , kN - tensile force; -N ρ , kN - compression force.
На фиг. 3 изображена расчетная схема для определения прочности сжатого железобетонного пояса составной балки (сечение А-А): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; 6 - бетон; а х и а y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм.In FIG. 3 shows a design diagram for determining the strength of a compressed reinforced concrete belt of a composite beam (section AA): 4 - working reinforcement; 5 - transverse rods; 6 - concrete; and x and a y - the depth of reinforcement along the coordinate axes x and y, mm.
На фиг. 4 изображена расчетная схема для определения огнестойкости сжатого железобетонного пояса составной балки (обогрев сечения четырехгранный): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; 6 - бетон; 
На фиг. 5 изображена расчетная схема для определения прочности растянутого железобетонного пояса составной балки (сечение Б-Б): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; а х и а y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм.In FIG. 5 shows a design diagram for determining the strength of a stretched reinforced concrete belt of a composite beam (section BB): 4 - working reinforcement; 5 - transverse rods; and x and a y - the depth of reinforcement along the coordinate axes x and y, mm.
На фиг. 6 изображена расчетная схема для определения огнестойкости растянутого железобетонного пояса составной балки (обогрев сечения четырехгранный): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; 6 - бетон; а х и а y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм; 
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результатаInformation confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result
Последовательность действий способа оценки огнестойкости элементов составной балки здания состоит в следующем. Сначала проводят визуальный осмотр составной балки здания. Затем определяют группу однотипных элементов составной балки. Назначают комплекс единичных показателей качества элементов составной балки, влияющих на огнестойкость. Выявляют условия опирания, закрепления концов и опасные сечения элементов составной балки. Затем оценивают единичные показатели качества элементов составной балки и их интегральные параметры и по ним находят показатели огнестойкости элементов составной балки двутаврого сечения.The sequence of actions of the method for evaluating the fire resistance of the elements of a composite beam of a building is as follows. First, a visual inspection of the composite beam of the building is carried out. Then determine the group of the same type of elements of the composite beams. Assign a set of individual quality indicators for the elements of a composite beam, affecting fire resistance. The conditions of bearing, fixing the ends and dangerous sections of the elements of the composite beam are revealed. Then, individual quality indicators of the elements of the composite beam and their integral parameters are evaluated, and fire resistance indicators of the elements of the composite beam of the I-beam are found from them.
При визуальном осмотре проводят проверку состояния элементов составной балки, включающую выявление условий опирания отдельных элементов составной балки, определение вида бетона и толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления арматуры с бетоном, наличие коррозии стали.During a visual inspection, the condition of the elements of the composite beam is checked, including the identification of the conditions of support of the individual elements of the composite beam, the determination of the type of concrete and the thickness of its protective layer, the presence of cracks and spalls, the disengagement of reinforcement with concrete, the presence of corrosion of steel.
Схемы обогрева поперечных сечений элементов составной балки двутаврого сечения в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения конструкции и других частей здания, устройства подвесных потолков, расположения смежных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева элементов составной балки здания.Schemes for heating cross sections of elements of an integral beam of an I-section in a fire condition are determined depending on the actual location of the structure and other parts of the building, the installation of suspended ceilings, and the location of adjacent structures that reduce the number of sides of the heating elements of the integral beam of a building.
Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества конструкций, выбирают следующим образом. В элементах конструкции, имеющих одно опасное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении. В элементах конструкции, имеющих несколько опасных сечений, контрольные участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части контрольных участков в опасных сечениях.The number and location of control plots in which the quality indicators of structures are determined are selected as follows. In structural elements having one dangerous section, control sections are located only in this section. In structural elements having several dangerous sections, the control sections are evenly distributed over the surface with the obligatory arrangement of part of the control sections in dangerous sections.
К основным единичным показателям качества железобетонного пояса составной балки, обеспечивающим огнестойкость, относятся: геометрические размеры элементов составной балки и их опасных сечений; глубина залегания, класс, диаметр, интенсивность напряжений и предел текучести стали и арматуры; прочность бетона, влажность и плотность его в естественных условиях; толщина защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.The main single quality indicators of the reinforced concrete belt of a composite beam, providing fire resistance, include: the geometric dimensions of the elements of the composite beam and their dangerous sections; occurrence depth, class, diameter, stress intensity and yield strength of steel and reinforcement; concrete strength, moisture and its density in natural conditions; the thickness of the protective layer and the rate of thermal diffusion of concrete.
Опасные сечения элементов составной балки назначают в местах наибольшего действия проектной нагрузки. Проверяемыми геометрическими размерами являются ширина и высота опасного сечения элемента составной балки. Размеры конструкции проверяют с точностью ±1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.Dangerous sections of the elements of a composite beam are assigned in places of the greatest effect of the design load. Checked geometric dimensions are the width and height of the dangerous section of the element of the composite beam. The dimensions of the structure are checked with an accuracy of ± 1 mm; crack width - with an accuracy of 0.05 mm.
Проверку прочности бетона элементов составной балки производят неразрушающим способом с применением механических и ультразвуковых приборов.The strength test of concrete of the elements of the composite beam is carried out in a non-destructive manner using mechanical and ultrasonic devices.
Минимальную глубину залегания стержня рабочей арматуры принимают по одной из осей координат двутаврого поперечного сечения элемента составной балки.The minimum depth of the rod of the working reinforcement is taken along one of the coordinate axes of the I-beam cross section of an element of a composite beam.
Величину критической температуры (tcr, °C) стали и показатель функции сглаживания экспериментальных данных - показатель термотекучести арматуры (n) принимают следующими в зависимости от класса арматуры (табл. 1):The value of the critical temperature (t cr , ° C) of steel and the indicator of the smoothing function of the experimental data — the thermal fluidity of the reinforcement (n) are taken as follows, depending on the class of reinforcement (table 1):
По результатам измерений определяют минимальную глубину залегания рабочей арматуры по одной из осей координат двутаврого поперечного сечения балки (а min, мм) и величину показателя условий нагрева (m0) рабочей арматуры при огневом воздействии. Затем, используя величины m0 и a min, устанавливают интегральный параметр - степень огнезащиты рабочей арматуры из уравнения (5).According to the measurement results, the minimum depth of the working reinforcement is determined along one of the coordinate axes of the I-beam beam cross section ( a min , mm) and the value of the heating conditions index (m 0 ) of the working reinforcement during fire exposure. Then, using the values of m 0 and a min , establish the integral parameter - the degree of fire protection of the working reinforcement from equation (5).
Интегральный параметр интенсивности напряжения продольной рабочей арматуры растянутого железобетонного пояса составной балки определяют из условия (3), для сжатого железобетонного пояса - из условия (11).The integral parameter of the stress intensity of the longitudinal working reinforcement of the stretched reinforced concrete belt of the composite beam is determined from condition (3), for a compressed reinforced concrete belt, from condition (11).
Показатель термодиффузии бетона принимают по таблице 2.The thermal diffusion rate of concrete is taken according to table 2.
Используя полученные интегральные параметры С (мм); Jσs; tcr (°C); 
Интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса (К1) определяют из уравнения (8); mоб - показатель условий обогрева периметра сечения элемента составной балки:The integral safety indicator of a stretched reinforced concrete belt (K 1 ) is determined from equation (8); m about - an indicator of the conditions for heating the perimeter of the cross-section of an element of a composite beam:
здесь Р и Р0 - соответственно периметр и обогреваемая часть периметра сечения элемента, мм; 
kф - показатель номинального диаметра (d, мм) рабочей арматуры:k f - indicator of the nominal diameter (d, mm) of the working reinforcement:
Интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса (К2) определяют из уравнения (13);The integral safety indicator of a compressed reinforced concrete belt (K 2 ) is determined from equation (13);
ϕ - коэффициент продольного изгиба сжатого железобетонного пояса:ϕ is the coefficient of longitudinal bending of a compressed reinforced concrete belt:
здесь 
k а - показатель глубины залегания рабочей арматуры:k a - an indicator of the depth of the working reinforcement:
здесь а н и а - соответственно нормативная и фактическая глубина залегания арматуры, мм.here a n and a are the normative and actual depth of reinforcement, respectively, mm.
Пример 1. Дано: Растянутый железобетонный пояс составной балки здания выполнен из тяжелого бетона 
при Р=Р0,→mоб=(Р/Р0)1,2=1; 
Решение: 1) Интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса:Solution: 1) Integral safety indicator of a stretched reinforced concrete belt:
2) Проектная нагрузка в растянутом железобетонном поясе:2) Design load in a stretched reinforced concrete belt:
3) Интенсивность растягивающих напряжений в рабочей арматуре:3) The intensity of tensile stresses in the working reinforcement:
4) При глубине залегания а х=а y=а min=35 мм показатель условий нагрева рабочей арматуры:4) When the occurrence depth a x = a y = a min = 35 mm indicator of the heating conditions of the working reinforcement:
m0=(а х/а y)0,5/2=(35/35)0,5/2=0,5m 0 = ( a x / a y ) 0.5 / 2 = (35/35) 0.5 / 2 = 0.5
5) Степень огнезащиты растянутой арматуры бетоном, см:5) The degree of fire protection of tensile reinforcement with concrete, see:
6) Показатель огнестойкости растянутого железобетонного пояса:6) The fire resistance of a stretched reinforced concrete belt:
Пример 2. Дано: Сжатый железобетонный пояс составной балки двутаврого сечения выполнен из тяжелого бетона класса В30: 
Решение: 1) Проектная нагрузка на сжатый железобетонный пояс при оценке его огнестойкости:Solution: 1) Design load on a compressed reinforced concrete belt when evaluating its fire resistance:
2) Несущая способность сжатого железобетонного пояса при определении его огнестойкости:2) The bearing capacity of a compressed reinforced concrete belt when determining its fire resistance:
3) Интенсивность сжимающих напряжений в сечении сжатого железобетонного пояса:3) The intensity of compressive stresses in the section of a compressed reinforced concrete belt:
4) Степень армирования сечения сжатого железобетонного пояса:4) The degree of reinforcement of the section of the compressed reinforced concrete belt:
5) Коэффициент продольного изгиба сжатого железобетонного пояса:5) The coefficient of longitudinal bending of a compressed reinforced concrete belt:
6) Показатель глубины залегания рабочей арматуры:6) Depth indicator of working reinforcement:
k а =1-0,1⋅(а н-а)/а н=1-0,1⋅(20-85)/20=1+0,075=1,075;k a = 1-0.1⋅ ( a n - a ) / a n = 1-0.1⋅ (20-85) / 20 = 1 + 0.075 = 1.075;
7) Интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса:7) Integral safety indicator of a compressed reinforced concrete belt:
8) Длительность сопротивления сжатого железобетонного пояса в условиях пожара определена из выражения (13):8) The duration of the resistance of a compressed reinforced concrete belt in a fire is determined from the expression (13):
Пример 3. Дано: Элемент составной конструкции - стальная гофрированная стенка высотой hr/c=225 см; толщина d=0,3 см; площадь сечения Ar/с=hr/с⋅d=225⋅0,3=67,5 см2; интенсивность силовых напряжений Jσs=0,1; подвод тепла к контрольной точке гофрированной стенки симметричный двухсторонний (m0=0,5); огнезащита гофрированной стенки - легкий строительный цементно-перлитовый раствор толщиной 44 мм (γ=800 кг/м3; 
Определить длительность сопротивления гофрированной стенки - 
Решение: 1) Периметр обогрева поперечного сечения гофрированной стенкиSolution: 1) The perimeter of the heating of the cross section of the corrugated wall
P0=2⋅hr/c=2⋅225=450 см.P 0 = 2⋅h r / c = 2⋅225 = 450 cm.
2) Длительность сопротивления огневому воздействию гофрированной стенки без учета огнезащиты вычисляют по уравнению (16):2) The duration of resistance to the fire effect of the corrugated wall without taking into account fire protection is calculated according to equation (16):
3. Степень огнезащиты стали гофрированной стенки вычисляют по уравнению (15):3. The degree of fire protection of the steel corrugated wall is calculated by the equation (15):
4. Длительность сопротивления огневому воздействию оштукатуренной гофрированной стенки определяют по уравнению (14):4. The duration of resistance to fire exposure of the plastered corrugated wall is determined by equation (14):
Наименее слабый в статическом и тепловом отношении является элемент - сжатый железобетонный пояс составной конструкции 
Заключение. Предел огнестойкости составной балки двутаврого сечения регламентирует наименее слабый по термосиловому сопротивлению - сжатый железобетонный пояс. Следовательно, проектный предел огнестойкости по потере несущей способности составной балки здания принимают по условию (1):Conclusion The fire resistance limit of a composite beam of an I-section regulates the least weak in terms of thermal strength resistance - a compressed reinforced concrete belt. Therefore, the design fire resistance limit for the loss of the bearing capacity of a composite beam of a building is taken according to condition (1):
Предложенный способ применен при оценке огнестойкости после пожара железобетонных конструкций покрытия цеха экспедиции площадью 41600 м2 промышленного здания Волжского автозавода в г. Тольятти. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".The proposed method was applied in evaluating the fire resistance after a fire of reinforced concrete structures covering the expedition workshop with an area of 41,600 m2 of industrial building of the Volga Automobile Plant in Togliatti. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Источники информацииInformation sources
1. ГОСТ Р 53309 - 2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (см. с. 6-12).1. GOST R 53309 - 2009. Buildings and fragments of buildings. The method of full-scale fire tests. General requirements (see p. 6-12).
2. Патент 2604820 РФ, МПК G01N 25/50 «Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания» / Н.А. Ильин, Д.А. Панфилов, заяв. СамГТУ 25.08.2015 г., опубл. 10.12.2016, Бюл. №34.2. RF patent 2604820, IPC G01N 25/50 “Method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete farm building” / N.A. Ilyin, D.A. Panfilov, application. SamGTU 08/25/2015, publ. 12/10/2016, Bull. Number 34.
Claims (52)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107673A RU2650704C1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method for evaluating fire resistance of beam structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017107673A RU2650704C1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method for evaluating fire resistance of beam structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2650704C1 true RU2650704C1 (en) | 2018-04-17 |
Family
ID=61977002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017107673A RU2650704C1 (en) | 2017-03-07 | 2017-03-07 | Method for evaluating fire resistance of beam structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650704C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109190309A (en) * | 2018-10-25 | 2019-01-11 | 长沙理工大学 | Aged reinforced concrete beam bridge shear-carrying capacity evaluation method |
| RU2678780C1 (en) * | 2018-02-26 | 2019-02-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section |
| CN109557132A (en) * | 2019-01-15 | 2019-04-02 | 中国矿业大学 | A kind of anti-fire test device of steel structure node |
| RU2757863C1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-10-21 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Universal system for support and loading of tunnel lining tubes for fire resistance testing |
| CN114646545A (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 severe fire in open space |
| CN114646538A (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 closed space |
Citations (4)
| 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 |
| 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 |
-
2017
- 2017-03-07 RU RU2017107673A patent/RU2650704C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| 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 |
| 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 (2)
| Title |
|---|
| ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции, с. 2-6. * |
| ГОСТ Р 53309-2009. ЗДАНИЯ И ФРАГМЕНТЫ ЗДАНИЙ. МЕТОД НАТУРНЫХ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, с. 6-12. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2678780C1 (en) * | 2018-02-26 | 2019-02-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section |
| CN109190309A (en) * | 2018-10-25 | 2019-01-11 | 长沙理工大学 | Aged reinforced concrete beam bridge shear-carrying capacity evaluation method |
| CN109557132A (en) * | 2019-01-15 | 2019-04-02 | 中国矿业大学 | A kind of anti-fire test device of steel structure node |
| CN109557132B (en) * | 2019-01-15 | 2021-02-26 | 中国矿业大学 | Fire resistance test device of steel structure node |
| RU2757863C1 (en) * | 2020-12-21 | 2021-10-21 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ МИНИСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ" (ФГБУ ВНИИПО МЧС России) | Universal system for support and loading of tunnel lining tubes for fire resistance testing |
| CN114646545A (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 severe fire in open space |
| CN114646538A (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 closed space |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2650704C1 (en) | Method for evaluating fire resistance of beam structure | |
| RU2615048C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building | |
| RU2615047C1 (en) | Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building | |
| Andrade et al. | Estimating corrosion attack in reinforced concrete by means of crack opening | |
| 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 | |
| Noghabai | Environmental effects on bond in reinforced concrete structures | |
| RU2485488C2 (en) | Method of determining fire-resistance of wood covering of building | |
| Kadhum | Fire resistance of reinforced concrete rigid beams | |
| RU2281482C2 (en) | Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members | |
| RU2320982C1 (en) | Method to determine steel building beam fire resistance | |
| Qiao et al. | Modeling of corrosion-induced damage in reinforced concrete considering electro-mechanical coupling | |
| RU2161793C2 (en) | Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions | |
| Cakir et al. | An experimental study on RC beams shear-strengthened with Intraply Hybrid U-Jackets Composites monitored by digital image correlation (DIC) | |
| Xia et al. | Prediction of corrosion-induced crack width of corroded reinforced concrete structures | |
| RU2357245C2 (en) | Method of determining flame resistance of building brick piers | |
| RU2698572C1 (en) | Method for assessing fire resistance of a wooden bent element | |
| RU2695344C1 (en) | Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building | |
| RU2674418C1 (en) | Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings | |
| RU2671910C1 (en) | Method of estimation of fire resistance of multi-hollow prestressed reinforced concrete slab | |
| RU2564009C1 (en) | Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket | |
| Naychuk | Estimation of load-bearing capacity and stiffness of timber beams with through-thickness cracks | |
| RU2275622C1 (en) | Method for fire stability determination in compressed timber structure members | |
| RU2564010C1 (en) | Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder | |
| RU2657328C1 (en) | Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200308 |