RU2674418C1 - Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания - Google Patents
Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674418C1 RU2674418C1 RU2017142480A RU2017142480A RU2674418C1 RU 2674418 C1 RU2674418 C1 RU 2674418C1 RU 2017142480 A RU2017142480 A RU 2017142480A RU 2017142480 A RU2017142480 A RU 2017142480A RU 2674418 C1 RU2674418 C1 RU 2674418C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reinforced concrete
- concrete beam
- fire
- monolithic reinforced
- reinforcement
- Prior art date
Links
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 8
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 7
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002872 Statistical quality control Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
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)
- Building Environments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений и может быть использовано для классификации монолитных железобетонных балочных плит перекрытий зданий по показателям сопротивления их воздействию высоких температур пожара. Сущность изобретения заключается в том, что испытание монолитной железобетонной балочной плиты здания проводят без разрушения, по комплексу единичных показателей качества, оценивая их величину с помощью статистического контроля. Для этого определяют геометрические размеры балочной плиты, схему обогрева расчетного сечения в условиях пожара, размещение арматуры в сечении, глубину заложения и степень ее огнезащиты, показатель термодиффузии бетона, величину испытательной нагрузки на монолитную балочную железобетонную плиту и интенсивность напряжения в стержнях продольной рабочей арматуры. Предел огнестойкости балочной плиты перекрытия определяют по признаку потери несущей способности FU(R), используя аналитическое уравнение (1); по признаку потери теплоизолирующей способности FU(J) - по степенной функции (2). При описании процесса сопротивления монолитной железобетонной балочной плиты огневому воздействию стандартного пожара учитывают степень огнезащиты арматуры С, см, интенсивность ее напряжения Jσc (в пределах 0,1÷1,0) и показатель термодиффузии бетона Dвт, мм2/мин, а также особенности армирования балочной плиты перекрытия и статическую схему ее работы. Технический результат – повышение точности определения фактической огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статистического контроля качества и неразрушающих испытаний. 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений (далее - зданий). В частности, оно может быть использовано для классификации монолитных железобетонных балочных плит перекрытий зданий по показателям сопротивления их воздействию высоких температур пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих конструкций с фактическим проектным пределом огнестойкости в зданиях, различных по функциональной пожароопасности.
Необходимость оценки показателей огнестойкости монолитных железобетонных плит перекрытий возникает при реконструкции здания, усилении его конструкций, приведении фактической огнестойкости конструкций здания в соответствие с требованиями современных норм, при проведении экспертизы и восстановлении монолитных железобетонных плит после пожара.
Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной плиты здания по результатам изучения натурного пожара. Этот способ включает определение положения балочной плиты в здании, оценку состояния плиты путем осмотра и измерения, изготовление контрольных образцов бетона и арматуры, определение времени наступления предельного состояния балочной плиты по потере несущей способности конструкции, то есть обрушения в условиях действия силовой нагрузки и воздействия высокой температуры натурного пожара / Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М., Стройиздат, 1979 (см. с. 34-35; 90) [1].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе пределы огнестойкости балочной плиты определяют приближенно по результатам исследования прошедшего пожара. Детальное исследование пожара предопределяет длительную работу эксперта. При этом невозможно оценить огнестойкость натурных балочных плит перекрытий, имеющих другие размеры и другую силовую нагрузку. Невозможно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных балочных плит. Поэтому известный способ дорог, трудоемок и опасен для испытателей.
Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной плиты здания по результатам натурного огневого испытания фрагмента здания. В этом случае производят осмотр балочной плиты, определяют влажность бетона, назначают испытательную нагрузку на балочную плиту, соответствующую реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемой балочной плиты, и величину предела огнестойкости/ ГОСТ Р 53309- 2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (см. с. 6-12) [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 конструкции в условиях экспериментального пожара обременительно и опасно, вследствие различий огневого режима опытного и стандартного пожаров, затруднена оценка фактических пределов огнестойкости балочной плиты, причины разрушения балочной плиты перекрытия фрагмента здания могут быть не установлены вследствие многообразия действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости балочной плиты может быть не достигнуто вследствие более раннего разрушения стен фрагмента.
Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной плиты перекрытия здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры плиты, выявление условия ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния балочной плиты перекрытия под нормативной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия/ ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции [3].
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце конструкции, на который воздействуют проектные нормативные нагрузки. 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 плит перекрытий. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают особенности закрепления концов конструкций, их натурных размеров, фактического армирования и схемы обогрева опасного сечения испытуемой плиты в условиях пожара. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж конструкции, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного теплового режима.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, при этом испытание балочной конструкции проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров конструкции и ее опасных сечений, определяют число и номинальный диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму конструкции, схемы обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, определяют показатели термодиффузии бетона, оценивают характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину нормативной нагрузки на балочную конструкцию и по ней находят интенсивность напряжения рабочей арматуры, и, используя полученные интегральные параметры балочной конструкции, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости ее по признаку потери несущей способности / Пат. РФ 2615048; G01N 25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания. / Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заяв. СГАСУ: 05.11.2015; опубл. 03.04.2017. Бюл. №10; [4] - принято за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что недостаточная точность (занижение искомой величины до 50%) в определении фактической огнестойкости по признаку потери несущей способности монолитной железобетонной балочной конструкции, учитывающей ее неразрезность, а также большая погрешность (занижение искомой величины до 30%) в оценке фактического предела огнестойкости по признаку потери теплоизолирующей способности железобетонной балочной конструкции перекрытия здания.
Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления железобетонной монолитной балочной плиты здания в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты здания по признаку потери несущей FU(R) и теплоизолирующей способности FU(J), мин.
Технический результат - исключение огневых испытаний плит перекрытий здания или его фрагмента; снижение трудоемкости оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно - нагруженных монолитных железобетонных балочных плит любых размеров по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности; возможность проведения испытания балочных плит перекрытия на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающих испытаниях балочных плит перекрытия; упрощение условий и сокращение сроков испытания балочных плит перекрытия на огнестойкость; повышение точности и экспрессивности испытания; определение реального ресурса балочной плиты перекрытия по огнестойкости с использованием комплекса единичных показателей качества; повышение точности определения степени огнезащиты продольной рабочей арматуры балочной плиты перекрытия, глубины залегания и степени ее обогрева в условиях пожара; упрощение учета влияния на предел огнестойкости балочной плиты перекрытия особенностей статической схемы ее работы; определение фактических пределов огнестойкости балочной плиты перекрытия здания в зависимости от конструктивных параметров, по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение фактического предела огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности, испытание железобетонной балочной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, при этом технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной балочной конструкции и ее расчетного сечения, определяют число и диаметр стержней продольной рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания продольной рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней продольной рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, устанавливают величину показателя термодиффузии бетона, определяют характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную балочную конструкцию, выявляют показатели огнестойкости (n и tсч,°С) железобетонной балочной конструкции, армированный различными видами стали, особенностью является то, что в качестве железобетонной балочной конструкции здания принимают монолитную железобетонную балочную плиту перекрытия и дополнительно определяют интенсивность силовых напряжений в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, определяют показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия; при этом фактический предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери несущей способности FU(R), мин, определяют, используя аналитическое уравнение (1):
где Jσs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия: n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; tcr - критическая температура (°С) рабочей арматуры; С - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры; е - натуральное число; 
- показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.
Предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери теплоизолирующей способности FU(J), мин вычисляют по степенной функции (2):
где hmin - минимальная толщина полки монолитной железобетонной плиты перекрытия мм; 
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
Показатели огнестойкости (n и tcr,°С), монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, армированной различными видами стали, принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:
Степень огнезащиты продольной рабочей арматуры при одностороннем подводе тепла (С) находят по степенной функции (3):
где αmin - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры в поперечном сечении, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
Интенсивность силовых напряжений (Jσs) в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной плиты перекрытия определяют по уравнению (4):
где gн,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН⋅м; Аs и Аs,mp - площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм2; Rs и Rsu - расчетное и предельное сопротивления арматуры, МПа.
Показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания (
) определяют по уравнению (5):
где Aon и A - соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм2.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.
Исключение огневых испытаний монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактический огнестойкости различно нагруженных монолитных железобетонных балочных плит перекрытия любых размеров, дает возможность проведения испытания монолитных железобетонных балочных плит перекрытия на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов со стандартными испытаниями аналогичных плит и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его балочных плит перекрытия в процессе испытания. Следовательно, условия испытания монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия на огнестойкость значительно упрощены.
Снижение экономических затрат на проведение испытания достигается за счет исключения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца железобетонной плиты.
Применение математического описания процесса сопротивления монолитных железобетонных балочных плит перекрытий воздействию высокой температуры и использование построенных аналитических выражений (1) и (2) повышает точность и экспрессивность оценки их огнестойкости по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.
Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: степени огнезащиты продольной рабочей арматуры, интенсивности силового напряжения и показателя термодиффузии бетона, - упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженной монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия высокотемпературному воздействию.
Оценка огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия только по одному показателю качества, например, по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке ее фактического предела огнестойкости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества имеют различные знаки, и снижение предела огнестойкости за счет одного показателя может быть компенсировано другими. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по потере несущей способности предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс ее фактической огнестойкости.
Упрощен учет особенностей статической схемы работы монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, армирования расчетного сечения, размера номинального диаметра продольной рабочей арматуры и неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия на величину предела огнестойкости.
На фиг. 1 изображена конструктивная схема перекрытия здания из монолитных железобетонных балочных плит: 1 - главная балка; 2 - второстепенная балка; 3 - расчетная полоса шириной b=1000 мм для расчета плиты на прочность и огнестойкость; L1 и L2 - пролеты балочной плиты, мм; Н1 и Н - высота сечения главной и второстепенной балки, мм; h - высота сечения плиты, мм; 
и 
- расчетные размеры пролетов балочной плиты, мм; В - ширина второстепенной балки, мм.
На фиг. 2-5 приведены основные данные к расчету монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия на прочность: расчетные пролеты и схемы армирования продольного сечения балочной плиты (фиг. 2); расчетная схема балочной плиты (фиг. 3); эпюра изгибаемых моментов (фиг. 4); расчетное поперечное сечение балочной плиты (фиг. 5), где С1 и С2 - арматурные сетки; 
и - расчетные размеры пролетов балочной плиты, мм; 
- расстояние в осях перекрытия, мм; a - заделка балочной плиты в стене на опоре, мм; b - ширина расчетной полосы балочной плиты, мм; g - расчетная равномерно распределенная нагрузка, кН/м; h и h0 - высота поперечного сечения балочной плиты и ее рабочая высота, мм.
На фиг. 6-7 приведены проектные данные к расчету огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания: расчетная схема, термо-силовое воздействие (продольный разрез балочной плиты - фиг. 6); расчетное поперечное сечение балочной плиты, схема обогрева стержней рабочей арматуры в условиях стандартного пожара (фиг. 7); где 
и 
- расчетные размеры пролетов, мм; gн,дл - нормативная длительная нагрузка, кН/м; h и h0 - высота поперечного сечения балочной плиты и ее рабочая высота, мм; ау - глубина заложения рабочей арматуры балочной плиты, мм; As - площадь рабочей арматуры балочной плиты, мм2; х - высота сжатой зоны поперечного сечения, мм;
tcm - температура стандартного пожара (tcm,°C) в условиях его развития (
, мин), вычисленная по уравнению (6):
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.
Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания осуществляют в следующей последовательности.
Сначала проводят визуальный осмотр здания. Назначают комплекс единичных показателей качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, влияющих на ее фактическую огнестойкость. Выявляют условия опирания, закрепления концов монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия и ее расчетные сечения. Затем оценивают единичные показатели качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия и ее интегральные параметры, и по ним оценивают предел огнестойкости испытуемой монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.
Под визуальным осмотром понимают проверку состояния монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, включающую выявление условий опирания ее, определение вида и класса прочности бетона, толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления продольной рабочей арматуры с бетоном, наличие коррозии арматурной стали.
Схему обогрева поперечного сечения монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания, устройства подвесных потолков, расположения смежных конструкций.
Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, определяют так. В монолитной железобетонной балочной плите перекрытия, имеющей одно расчетное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении. В плите, имеющей несколько расчетных сечений, контрольные участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части контрольных участков в расчетном сечении.
К основным единичным показателям качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, обеспечивающим проектную огнестойкость, относят: геометрические размеры балочной плиты перекрытия и высоту расчетного сечения; глубину залегания, класс по прочности, номинальный диаметр, интенсивность напряжения и предел текучести продольной рабочей арматуры; прочность бетона на сжатие, влажность и плотность его в естественных условиях; толщину защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.
Для статически неопределимой монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия расчетные сечения назначают в пролетах и на опорах. Расчетное сечение при этом находят по наибольшей ординате огибающей эпюры моментов.
Размеры монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия проверяют с точностью до 1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.
Под глубиной залегания продольной рабочей арматуры понимают расстояние по нормали между поверхностью бетона монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия и продольной осью рабочей арматуры.
Для сплошной плиты, армированной сетками или отдельными стержнями, при одностороннем их обогреве (m0=1), глубину залегания продольной рабочей арматуры (аmin, мм), в поперечном сечении определяют по алгебраическому выражению (7):
где u - толщина защитного слоя бетона, мм; d - номинальный диаметр стержня, мм.
Интенсивность силовых напряжений (Jσs) в растянутой арматуре в расчетном сечении и монолитной железобетонной плиты перекрытия определяют по уравнению (4):
где gн,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН-м; Аs и 
- площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм2; Rs и Rsu - расчетное и предельное сопротивление арматуры, МПа.
Пример. Данные расчета: шаг колонн 6×8 м; временная нормативная нагрузка на монолитную железобетонную плиту перекрытия - 9 кН/м2; постоянная нормативная нагрузка - 1,0 кН/м2; класс бетона В25 (плотность р=25 кН/м3, расчетное сопротивление Rb=14,5 МПа); классы арматуры Вр500, А400; уровень ответственности здания - КС-2 (γn=1,0).
Конструктивная схема монолитной ребристой железобетонной балочный плиты перекрытия приведена на фиг. 1; конструкция перекрытия состоит из плиты балочного типа, второстепенных и главных балок.
Расчетная схема монолитной плиты толщиной h=80 мм и схема ее армирования изображены на фиг. 2, нагрузки приведены в таблице 1. 
Расчетная нагрузка на 1 м длины монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия (с учетом коэффициента надежности по уровню ответственности здания γн=1)
q=(g+ν)⋅γn=(3,125+10,8)⋅1,0=13,925 кH/м.
Изгибающие моменты (фиг. 4):
при h0=h-a=80-22=48 мм (где а - глубина залегания стержней продольной рабочей арматуры); Rb=8,5⋅0,9=7,65 МПа;
требуемая несущая способность продольной рабочей арматуры
принимаем сетку С1 номер 35 с фактической несущей способностью арматуры (∅5 В500):
Rs⋅As=53360 Н (53,36 кН), см. прил. III [5, с. 215].
В первом пролете и на первой промежуточной опоре принята дополнительно сетка С2 номер 33 (∅3 В500):
Rs⋅As=56,5 кН>47,7=Rs⋅As,mp.
2) Нагрузка на монолитную железобетонную балочную плиту перекрытия: полная расчетная g=8,7 кН/м;
то же нормативная gн=7,8⋅0,95=7,4 кН/м;
в том числе длительная gн,дл=(7,8-2,5)⋅0,95=5 кН/м.
3) Бетон класса В 15: тяжелый (ρс=2400 кг/м3) на гранитном заполнителе, влажность бетона ω=3%; показатель термодиффузии 
=22,2 мм2/мин.
4) Арматура класса В500:
диаметр d=5 мм; ks=(0,l⋅d)0,05=0,500,05=0,97; в средних пролетах и промежуточных опорах в виде сетки С2 №37; Rs⋅
=32,1 кН; Rs⋅As=38,4 кН; Rs=360; Rsn=395; Rsu=395/0,9=439 МПа; в первом пролете и на промежуточной опоре в виде сетки С2 №37 и сетки С1 №31 (дополнительно): Rs⋅Amp=47,7 кН; Rs⋅As=56,5 кН; для стали класса В500 критическая температура tсr=415°С; показатель степени n=2,5.
5) Интенсивность напряжений в растянутой продольной рабочей арматуре:
а) в крайнем пролете:
6) в среднем пролете:
JσS=0,575⋅(47,7/56,5)⋅0,82=0,4
где gн,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН⋅м; АS и 
- площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм2; Rs и Rsu - расчетное и предельное сопротивление арматуры, МПа.
б) Расчетное сечение: середина среднего пролета; размеры сечения b×h=100×8 см; глубина заложения арматуры
amin=h-ho=80-63,5=16,5 мм (фиг. 7).
7) Огнезащита продольной рабочей арматуры: при a=amin=l6,5 мм; d=5 мм, одностороннем обогреве стержней продольной рабочей арматуры степень огнезащиты 
где amin - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры в поперечном сечении, мм; 
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
8) Коэффициент условий работы неразрезной конструкции, при Аоп=2А:
где Аоп и А- соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм2.
9) Предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия:
где Jσs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия; n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; tcr - критическая температура (°С) продольной рабочей арматуры,
С - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры; е - натуральное число, 
- показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.
Предел огнестойкости монолитной железобетонной плиты по признаку потери теплоизолирующей способности (FU(J), мин) вычисляют по степенной функции (2):
где hmin - минимальная толщина монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм; 
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
Предложенный способ был применен при оценке огнестойкости монолитных железобетонных балочных плит покрытия здания в г. Самаре. Результаты неразрушающих испытаний монолитных железобетонных балочных плит перекрытия размером 2,2×1×0,1 м, бетон тяжелый класса В 35, (=19,5 мм2 /мин); арматура класса В500; показали предел огнестойкости: FU(R)=100 мин, FU(J) = 120 мин, минимальное значение FU(R,J)=100 мин. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Источники информации
1. Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М., Стройиздат, 1979, - 128 с. (см. с. 16; 34-35).
2. ГОСТ Р 53309-2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования.
3. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.
4. Патент РФ 2615048; G 01 №25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания / Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заяв. СГАСУ: 05.11.2015, опубл. 03.04.2017. Бюл. №10.
5. Курсовое проектирование железобетонных и каменных конструкций в диалоге с ЭВМ: учебное пособие/Н.А. Бородачев.- 2-е изд., перераб. и доп. - Самара, 2015. - 256 с.
Claims (17)
1. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение фактического предела огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности; испытание железобетонной балочной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, при этом технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной балочной конструкции и ее расчетного сечения, определяют число и диаметр стержней продольной рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания продольной рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней продольной рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, устанавливают величину показателя термодиффузии бетона, определяют характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную балочную конструкцию, выявляют показатели огнестойкости железобетонной балочной конструкции (n и tсч, °С), армированной различными видами стали, отличающийся тем, что в качестве железобетонной балочной конструкции здания принимают монолитную железобетонную балочную плиту перекрытия и дополнительно определяют интенсивность силовых напряжений в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, определяют показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, при этом фактический предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери несущей способности (FU(R), мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):
где Jσs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия; n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; tcr - критическая температура (°С) продольной рабочей арматуры; С - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры; е - натуральное число; km - показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери теплоизолирующей способности (FU(J), мин) вычисляют по степенной функции (2):
где hmin - минимальная толщина монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм; 
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатели огнестойкости (n и tcr, °С) монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, армированной различными видами стали, принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень огнезащиты продольной рабочей арматуры (С, см) при одностороннем подводе тепла находят по степенной функции (3):
где a min - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры в поперечном сечении, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силовых напряжений (Jσs) в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия определяют по уравнению (4):
где gн,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН⋅м; As и As,тр - площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм2; Rs и Rsu - расчетное и предельное сопротивление арматуры, МПа.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия (km) определяют по уравнению (5):
km=1+0,5⋅(Aоп/A)1,5;
где Аоп и А - соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142480A RU2674418C1 (ru) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142480A RU2674418C1 (ru) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2674418C1 true RU2674418C1 (ru) | 2018-12-07 |
Family
ID=64603731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017142480A RU2674418C1 (ru) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2674418C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111103162A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-05 | 中南大学 | 基于热力耦合的钢交错桁架结构抗火分析装置 |
| CN115098831A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-09-23 | 广州市吉华勘测股份有限公司 | 一种减损检测鉴定梁抗弯承载力的方法 |
| RU2795798C1 (ru) * | 2022-07-04 | 2023-05-11 | Сергей Михайлович Анпилов | Способ определения огнестойкости монолитной сталежелезобетонной плиты перекрытия здания |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161793C2 (ru) * | 1999-02-22 | 2001-01-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания |
| RU2281482C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания |
| CN104677940A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 中国矿业大学 | 一种钢筋混凝土壳抗火试验系统 |
| RU2615048C1 (ru) * | 2015-11-02 | 2017-04-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания |
-
2017
- 2017-12-05 RU RU2017142480A patent/RU2674418C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161793C2 (ru) * | 1999-02-22 | 2001-01-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания |
| RU2281482C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания |
| CN104677940A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 中国矿业大学 | 一种钢筋混凝土壳抗火试验系统 |
| RU2615048C1 (ru) * | 2015-11-02 | 2017-04-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции, С.2-6. * |
| 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. * |
| ГОСТ Р 53309-2009. ЗДАНИЯ И ФРАГМЕНТЫ ЗДАНИЙ. МЕТОД НАТУРНЫХ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, С. 6-12. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111103162A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-05 | 中南大学 | 基于热力耦合的钢交错桁架结构抗火分析装置 |
| RU2795798C1 (ru) * | 2022-07-04 | 2023-05-11 | Сергей Михайлович Анпилов | Способ определения огнестойкости монолитной сталежелезобетонной плиты перекрытия здания |
| CN115098831A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-09-23 | 广州市吉华勘测股份有限公司 | 一种减损检测鉴定梁抗弯承载力的方法 |
| CN115098831B (zh) * | 2022-07-18 | 2023-10-24 | 广州市吉华勘测股份有限公司 | 一种减损检测鉴定梁抗弯承载力的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2615048C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания | |
| RU2615047C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания | |
| RU2650704C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости балочной конструкции | |
| RU2350933C1 (ru) | Способ определения огнестойкости бетонных и железобетонных стен здания | |
| Finozzi et al. | Structural response of reinforcing bars affected by pitting corrosion: experimental evaluation | |
| RU2604820C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания | |
| RU2674418C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания | |
| Cavaco et al. | Effects of corrosion on the behaviour of precast concrete floor systems | |
| Kadhum | Fire resistance of reinforced concrete rigid beams | |
| RU2322663C1 (ru) | Способ определения огнестойкости металлических балок здания | |
| RU2281482C2 (ru) | Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания | |
| Frappa et al. | Experimental tests for the assessment of residual strength of rc structures after fire–Case study | |
| RU2320982C1 (ru) | Способ определения огнестойкости стальных огнезащищенных балок здания | |
| RU2161793C2 (ru) | Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания | |
| RU2357245C2 (ru) | Способ определения огнестойкости кирпичных столбов здания | |
| RU2604478C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости стальной фермы здания | |
| RU2634569C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости стальной балки с гофростенкой | |
| RU2695344C1 (ru) | Способ определения огнестойкости трубобетонной колонны здания | |
| RU2674570C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной плиты с защемлением по контуру | |
| RU2671910C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости многопустотной преднапряженной железобетонной плиты | |
| RU2564009C1 (ru) | Способ определения огнестойкости каменных столбов со стальной обоймой | |
| RU2564010C1 (ru) | Способ определения огнестойкости кирпичных столбов с железобетонной обоймой | |
| Bazán et al. | Study of mechanical properties of corroded steels embedded concrete with the modified surface length | |
| RU2678780C1 (ru) | Способ определения огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения | |
| RU2275622C1 (ru) | Способ определения пожарной устойчивости сжатых элементов деревянных конструкций здания |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201206 |