RU2674570C1 - Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour - Google Patents

Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour Download PDF

Info

Publication number
RU2674570C1
RU2674570C1 RU2017143316A RU2017143316A RU2674570C1 RU 2674570 C1 RU2674570 C1 RU 2674570C1 RU 2017143316 A RU2017143316 A RU 2017143316A RU 2017143316 A RU2017143316 A RU 2017143316A RU 2674570 C1 RU2674570 C1 RU 2674570C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reinforced concrete
reinforcement
slab
fire
concrete slab
Prior art date
Application number
RU2017143316A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Ильин
Денис Александрович Панфилов
Юрий Викторович Жильцов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority to RU2017143316A priority Critical patent/RU2674570C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674570C1 publication Critical patent/RU2674570C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/50Investigating 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

FIELD: fire safety.SUBSTANCE: invention relates to the field of fire safety of buildings and structures and can be used to classify reinforced concrete slabs with pinched contour. Essence of the invention lies in the fact that the test of reinforced concrete slabs is carried out without destruction, using a complex of individual quality indicators, estimating their value using statistical control. For this purpose, the geometrical dimensions of the reinforced concrete slab, the heating pattern of the design cross section under fire conditions, the placement of the reinforcement in the cross section, the depth of embedding and the degree of its fire protection, the indicator of thermal diffusion of concrete, the value of the test load on a concrete slab with pinching along the contour and the intensity of the stress in the rods of the working reinforcement are determined. Fire resistance limit of reinforced concrete slab is determined by the sign of loss of bearing capacity F, using analytical equation (1). When describing the process of resistance of a reinforced concrete slab to the fire impact of a standard fire, the following parameters are taken into account: the degree of fire protection of the reinforcement C, cm, the intensity of its stress J(within 0.1–1.0) and the index of thermal diffusion of concrete D, mm/min as well as features of the reinforcement of reinforced concrete slabs and static scheme of its operation.EFFECT: providing the possibility of determining the design fire resistance of a reinforced concrete slab without full-scale fire exposure and increasing the reliability of statistical quality control and non-destructive testing.11 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, (далее - зданий). В частности, оно может быть использовано для классификации железобетонных плит с защемлением по контуру по показателям сопротивления их воздействию высоких температур стандартного пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих конструкций с проектным пределом огнестойкости в зданиях, различных по назначению.The invention relates to the field of fire safety of buildings and structures (hereinafter - buildings). In particular, it can be used to classify reinforced concrete slabs with contamination along the contour according to their resistance to high temperatures of a standard fire. This makes it possible to justify the use of existing structures with a design fire resistance limit in buildings of various purposes.

Необходимость оценки показателей огнестойкости 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 железобетонных плит после пожара.The need to assess the fire resistance of reinforced concrete floor slabs arises during the reconstruction of a building, strengthening its structures, bringing the actual fire resistance of building structures in accordance with the requirements of modern standards, during the examination and restoration of reinforced concrete slabs after a fire.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной конструкции по результатам исследования последствий 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 железобетонной 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].A known method for evaluating the fire resistance of a reinforced concrete structure according to the results of a study of the consequences of a natural fire. This method includes determining the position of the beam slab in the building, assessing the condition of the slab by inspecting and measuring, manufacturing control samples of concrete and reinforcement, determining the time of the onset of the ultimate state of the reinforced concrete slab by the loss of the structural bearing capacity, that is, collapse under conditions of power load and high temperature full-scale fire / Ilyin N.A. The consequences of fire on reinforced concrete structures. - M., Stroyizdat, 1979, (see p. 34-35; 90) / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе пределы огнестойкости железобетонной плиты определяют приближенно по результатам исследования прошедшего пожара. Детальное исследование пожара предполагает длительную работу эксперта. При этом невозможно оценить огнестойкость натурных железобетонных плит перекрытий, имеющих другие размеры и другую силовую нагрузку. Невозможно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных железобетонных плит. Поэтому, известный способ дорог, трудоемок и опасен для испытателей.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method, the fire resistance limits of a reinforced concrete slab are determined approximately from the results of a study of a past fire. A detailed investigation of the fire involves the expert’s continued work. At the same time, it is impossible to assess the fire resistance of full-scale reinforced concrete floor slabs having different sizes and different power loads. It is impossible to compare the results with standard fire tests of similar reinforced concrete slabs. Therefore, the known method of roads is laborious and dangerous for testers.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной 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 железобетонных конструкции под нормативной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия / ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции [2].There is a method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete slab of a building by testing, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the slab, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the ultimate state of the reinforced concrete structure under standard load under standard fire exposure / GOST 30247.1-94 . Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures [2].

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 плиты проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до ее разрушения. Размеры образца плиты ограничивают в зависимости от размеров проема стационарной печи. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, не эффективны, не безопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно нагруженных железобетонных плит перекрытий. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия в закреплении концов конструкций, их натурных размеров, фактического армирования и схемы обогрева опасного сечения испытуемой железобетонной плиты в условиях пожара. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж конструкции, транспортирование к месту установки нагревательной печи и на создание в них стандартного теплового режима.The reasons that impede the achievement of the following technical result when using the known method include the fact that in the known method, the tests are carried out on a design sample, which is affected by the design regulatory loads. Plate tests are carried out on special bench equipment in fire furnaces until it is destroyed. The dimensions of the slab sample are limited depending on the dimensions of the opening of the stationary furnace. Therefore, standard fire tests are time-consuming, not effective, not safe, have little technological capabilities for testing various sizes and variously loaded reinforced concrete floor slabs with experience. The results of the fire test are single and do not take into account the diversity in fixing the ends of the structures, their actual dimensions, the actual reinforcement and the heating circuit of the dangerous section of the tested reinforced concrete slab in a fire. The economic costs of testing increase due to the costs of dismantling the structure, transportation to the installation site of the heating furnace and the creation of a standard thermal regime in them.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной плиты с опиранием по контуру, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры плиты, выявление условий ее опирания, выявление предельной (критической) температуры нагрева арматурной стали; определение температур в растянутой арматуре плиты; расчет огнестойкости железобетонной плиты содержит две части: теплотехническую и статическую; решением теплотехнической задачи определяют температурные поля в сечении плиты с использованием степенных алгебраических формул и вспомогательных таблиц: степень нагрева растянутой арматуры определяют в заданные временные промежутки времени стандартного огневого испытания с интервалом 30-60 мин; затем строят график изменения температуры арматуры в заданные промежутки; временя, через которое температура растянутой арматуры (путем интерполирования) будет равна предельной (критической) принимают за предел огнестойкости железобетонной плиты с опиранием по контуру / см. Бушев В.П., Пчелинцев В.А., Яковлев А.И. и др. Огнестойкость зданий. - М.; Стройиздат, 1970. - 261 с. (см. гл. IV Огнестойкость железобетонных конструкций, п. 2 Расчет температур в плоских конструкциях; п. 13 Плиты, опертые по контуру, с. 108-109) [3].There is a method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete slab based on the contour, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the slab, identifying the conditions for its support, identifying the limiting (critical) temperature of heating of reinforcing steel; determination of temperatures in stretched plate reinforcement; The calculation of the fire resistance of a reinforced concrete slab contains two parts: heat engineering and static; the solution of the heat engineering problem determines the temperature field in the cross section of the plate using power algebraic formulas and auxiliary tables: the degree of heating of the tensile reinforcement is determined at specified time intervals of a standard fire test with an interval of 30-60 minutes; then build a graph of changes in temperature of the reinforcement at predetermined intervals; the time through which the temperature of the tensile reinforcement (by interpolation) will be equal to the limit (critical) is taken as the fire resistance of a reinforced concrete slab with a contour bearing / see Bushev V.P., Pchelintsev V.A., Yakovlev A.I. and other Fire resistance of buildings. - M .; Stroyizdat, 1970 .-- 261 p. (see chapter IV Fire resistance of reinforced concrete structures, p. 2 Calculation of temperatures in flat structures; p. 13 Slabs supported along the contour, pp. 108-109) [3].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе не учтены особенности статической работы железобетонной конструкции: монолитные узлы сопряжения между элементами перекрытий; схемы внешних нагрузок, интегральной степени напряжения рабочей арматуры; схемы разрушения монолитной железобетонной плиты, образование пластических шарниров; особенности определения изгибаемых моментов вдоль короткого и длинного пролета плиты; аналитическое уравнение для расчета критической (предельной) температуры нагрева не учитывает класс арматуры и ее основные характеристики по прочности, использование графика изменения температуры нагрева растянутой арматуры во время стандартного огневого испытания увеличивают погрешности расчета огнестойкости плиты; алгоритм расчета (особенно теплотехнический части) требует значительного объема оперативной памяти ЭВМ.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method, the known method does not take into account the features of the static operation of the reinforced concrete structure: monolithic interface nodes between the elements of the floors; schemes of external loads, the integral degree of voltage of the working reinforcement; fracture schemes for a monolithic reinforced concrete slab, the formation of plastic hinges; features for determining bending moments along a short and long span of a slab; the analytical equation for calculating the critical (limiting) heating temperature does not take into account the class of reinforcement and its main strength characteristics; the use of a graph of the change in the heating temperature of tensile reinforcement during a standard fire test increases the errors in calculating the fire resistance of the plate; the calculation algorithm (especially the heat engineering parts) requires a significant amount of computer RAM.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной конструкции 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 железобетонной плиты проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров плиты и ее опасных сечений, определяют число и номинальный диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной плиты, 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 вычисляют фактический предел огнестойкости ее по признаку потери несущей способности /Пат. 2615048 РФ, МПК G01N 25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания./ Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заяв. СГАСУ: 05.11.2015; [4], - принято за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention by the totality of features is a method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete structure by testing, including technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the beam structure, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state of fire resistance, this test of reinforced concrete slab is carried out without destruction according to a set of individual quality indicators, complement technical inspection instrumental measurements of the geometric dimensions of the slab and its dangerous sections, determine the number and nominal diameter of the bars of the working reinforcement, their relative position and the thickness of the protective layer of concrete, identify the shape of the reinforced concrete slab, the heating circuit of the design cross-section in case of fire and the heating conditions of the working reinforcement, establish the depth of the working rods reinforcement and the degree of its fire protection, determine the thermal diffusion of concrete, evaluate the characteristics of concrete to compressive strength and longitudinal working arm resistance to tensile strength, set the standard load on the beam structure and find the intensity of the working reinforcement from it, and using the obtained integral parameters of the beam structure, calculate its actual fire resistance based on the loss of bearing capacity / Pat. 2615048 RF, IPC G01N 25/50. A method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete beam structure of a building. / Ilyin N.A., Panfilov D.A., application. SASAS: 11/05/2015; [4] - taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится недостаточная точность в определении проектной огнестойкости по признаку потери несущей способности неразрезной железобетонной плиты. Не учтены характерные свойства статической работы железобетонной конструкции; не учтены особенности оценки величин изгибающих моментов вдоль короткого и длинного пролетов плиты. Аналитическое уравнение для выявления предельной температуры нагрева рабочей арматуры не учитывают вид арматуры и ее основные характеристики термотекучести ее.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include insufficient accuracy in determining the design fire resistance on the basis of loss of bearing capacity of continuous reinforced concrete slab. The characteristic properties of the static work of the reinforced concrete structure are not taken into account; the features of estimating the values of bending moments along the short and long spans of the plate are not taken into account. The analytical equation for identifying the limiting temperature of heating of the working reinforcement does not take into account the type of reinforcement and its main characteristics of its thermal fluidity.

Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности перекрытий здания в части гарантированной длительности сопротивления железобетонной плиты с жестким опиранием по контуру в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости железобетонной плиты здания по признаку потери несущей способности FU(R), мин.The essence of the invention is to establish indicators of fire safety of the floors of the building in terms of the guaranteed duration of the resistance of the reinforced concrete slab with a rigid bearing on the contour in a fire; in determining the actual fire resistance limits of a reinforced concrete slab of a building based on the loss of bearing capacity F U (R) , min.

Технический результат - снижение трудоемкости оценки огнестойкости железобетонной плиты; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных плит любых размеров по признакам потери несущей способности; возможность проведения испытания плит перекрытия на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и испытании плиты; упрощение условий и сокращение сроков испытания плиты на огнестойкость; повышение точности и экспрессивности испытания; определение реального ресурса железобетонной конструкции по огнестойкости; повышение достоверности определения степени огнезащиты продольной рабочей арматуры плиты, глубины залегания и условий ее обогрева; упрощение учета влияния на предел огнестойкости плиты особенностей статической схемы ее работы; определение проектного предела огнестойкости железобетонной плиты с защемлением по контуру в зависимости от конструктивных параметров по признаку потери несущей способности.The technical result is a decrease in the complexity of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete slab; expanding the technological capabilities of determining the actual fire resistance of variously loaded plates of any sizes by signs of loss of bearing capacity; the ability to test floor slabs for fire resistance without disturbing the functional process in the building; reduction in economic costs of testing; maintaining the serviceability of the building during the inspection and testing of the slab; simplification of conditions and reduction of the test time of the slab for fire resistance; increased accuracy and expressiveness of the test; determination of the real resource of reinforced concrete structures for fire resistance; increasing the reliability of determining the degree of fire protection of the longitudinal working reinforcement of the plate, the depth and conditions of its heating; simplification of taking into account the influence on the fire resistance limit of the slab of the features of the static scheme of its operation; determination of the design limit of fire resistance of a reinforced concrete slab with pinching along the contour depending on the design parameters on the basis of loss of bearing capacity.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости железобетонной конструкции, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, испытание железобетонной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, инструментальные измерения геометрических размеров железобетонной конструкции и ее расчетного сечения, определяющие число и диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляющие формы железобетонной конструкции, схемы обогрева расчетного сечения при пожаре и условий нагревания рабочей арматуры, установление глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени их огнезащиты, установление величины показателя термодиффузии бетона защитного слоя, определение характеристик бетона сопротивлению на сжатие и рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, установление величины испытательной нагрузки на железобетонную конструкцию и величины максимальных пролетных и опорных моментов, особенностью является то, что в качестве железобетонной конструкции принимают железобетонную плиту с защемлением по контуру, при этом проектный предел огнестойкости железобетонной плиты по признаку потери несущей способности (FU(R), мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete structure, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete structure, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of occurrence of the ultimate state of fire resistance, testing the reinforced concrete structure without destruction of a set of individual quality indicators, instrumental measurements of the geometric dimensions of the iron ton structure and its design section, determining the number and diameter of the bars of the working reinforcement, their relative position and the thickness of the concrete protective layer, revealing the forms of the reinforced concrete structure, heating schemes of the calculated section in case of fire and heating conditions of the working reinforcement, establishing the depth of the working reinforcement rods and their degree fire protection, setting the value of the thermal diffusion index of concrete of the protective layer, determining the characteristics of concrete to compressive strength and reinforcing resistance to traction, establishing the value of the test load on the reinforced concrete structure and the values of the maximum span and supporting moments, the peculiarity is that the reinforced concrete structure is adopted reinforced concrete slab with contraction along the contour, while the design limit of fire resistance of the reinforced concrete slab on the basis of loss of bearing capacity (F U ( R) , min) is determined using the analytical equation (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где е - натуральное число (е=2,718), Jσs интенсивность напряжения рабочей арматуры железобетонной плиты; n - показатель термотекучести рабочей арматуры; ts,u - предельная температура (°C) нагрева рабочей арматуры, С - степень огнезащиты бетоном рабочей арматуры; k0 - показатель неразрезности железобетонной плиты.where e is a natural number (e = 2.718), J σs is the stress intensity of the working reinforcement of the reinforced concrete slab; n is the indicator of thermal fluidity of the working reinforcement; t s, u - limit temperature (° C) of heating of the working reinforcement, C - degree of fire protection with concrete of the working reinforcement; k 0 - an indicator of continuity of a reinforced concrete slab.

Степень огнезащиты бетоном рабочей арматуры (С) вычисляют по уравнению (2):The degree of fire protection of concrete working reinforcement (C) is calculated according to equation (2):

Figure 00000002
Figure 00000002

где a min - глубина залегания рабочей арматуры, мм;

Figure 00000003
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.where a min - the depth of the working reinforcement, mm;
Figure 00000003
- indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min.

Показатели термотекучести рабочей арматуры (n и ts,cr, °С) железобетонной плиты принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:The thermal fluidity of the working reinforcement (n and t s, cr , ° С) of the reinforced concrete slab is taken depending on the class of reinforcement with the following values:

Figure 00000004
Figure 00000004

Показатель термодиффузии бетона защитного слоя

Figure 00000005
, мм2/мин, определяют при температуре
Figure 00000006
по аналитическому выражению (3):Thermal diffusion index of concrete protective layer
Figure 00000005
mm 2 / min, determined at temperature
Figure 00000006
according to the analytical expression (3):

Figure 00000007
Figure 00000007

где λ0 и

Figure 00000008
- эмпирические числа для определения показателя теплопроводности бетона, Вт/(м⋅°С); С0 и d - эмпирические числа для определения удельной теплоемости, кДж/(кг⋅°С); ρс - плотность сухого бетона, кг/м3; ω - влажность бетона массовая, %.where λ 0 and
Figure 00000008
- empirical numbers for determining the thermal conductivity of concrete, W / (m⋅ ° С); С 0 and d are empirical numbers for determining specific heat, kJ / (kg⋅ ° С); ρ s is the density of dry concrete, kg / m 3 ; ω - concrete moisture mass,%.

Интенсивность силовых напряжений в сечении рабочей арматуре (Jσs≤1) железобетонной плиты вычисляют по аналитическому уравнению (4):The intensity of the stresses in the cross section of the working reinforcement (J σs ≤1) of the reinforced concrete slab is calculated by the analytical equation (4):

Figure 00000009
Figure 00000009

где ts,cr и ts,u - соответственно критическая и предельная температура нагрева арматурной стали, °С; n - показатель термотекучести арматурной стали.where t s, cr and t s, u are the critical and limiting heating temperatures of reinforcing steel, ° C, respectively; n is an indicator of thermal fluidity of reinforcing steel.

Предельную температуру нагрева (ts,u, °С) растянутой арматуры железобетонной плиты вычисляют по аналитическому уравнению (5):The maximum heating temperature (t s, u , ° С) of the stretched reinforcement of a reinforced concrete slab is calculated by the analytical equation (5):

Figure 00000010
Figure 00000010

где ts,cr критическая температура нагрева растянутой арматуры,°С; ƒ а - отношение площадей рабочей арматуры в пролете плиты Ак; Ак и А - соответственно проектные площади рабочей арматуры, расположенной по короткому и длинному пролету плиты, мм2.where t s, cr is the critical heating temperature of the tensile reinforcement, ° C; ƒ a is the ratio of the areas of the working reinforcement in the span of the plate A to / A ; And to and And - respectively, the design area of the working reinforcement located along the short and long span of the plate, mm 2 .

Величину максимальных пролетных (М, кН⋅м) и опорных (

Figure 00000011
; кН⋅м) моментов для расчетной полосы железобетонной плиты определяют, используя уравнения (6) и (7):The value of the maximum span (M, kN⋅m) and reference (
Figure 00000011
; kN⋅m) of moments for the calculated strip of the reinforced concrete slab is determined using equations (6) and (7):

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где

Figure 00000014
; αi и -βi - расчетные коэффициенты для определения соответственно пролетных и опорных изгибаемых моментов;
Figure 00000015
- общая нагрузка на расчетную полосу плиты, кН/м2; Lk и L - соответственно длина короткого и длинного пролета плиты, м.Where
Figure 00000014
; α i and -β i are the calculated coefficients for determining the span and reference bending moments, respectively;
Figure 00000015
- total load on the design strip of the plate, kN / m 2 ; L k and L - respectively, the length of the short and long span of the plate, m

Значения коэффициентов (αк) для определения максимальных пролетных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении коротких сторон плиты, выявляют, используя аналитическое выражение (8):The values of the coefficients (α k ) for determining the maximum span bending moments of a reinforced concrete slab acting in the direction of the short sides of the slab are identified using the analytical expression (8):

Figure 00000016
Figure 00000016

где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ).

Значения коэффициентов (α) для определения максимальных пролетных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении длинных сторон плиты, находят, используя аналитическое выражение (9):The values of the coefficients (α ) for determining the maximum span bending moments of a reinforced concrete slab acting in the direction of the long sides of the slab are found using the analytical expression (9):

Figure 00000017
Figure 00000017

где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ).

Значения коэффициентов (βк) для определения максимальных опорных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении коротких сторон плиты, находят используя аналитическое выражение (10):The values of the coefficients (β k ) for determining the maximum reference bending moments of a reinforced concrete slab acting in the direction of the short sides of the slab are found using the analytical expression (10):

Figure 00000018
Figure 00000018

где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ).

Значения коэффициентов (β) для определения максимальных опорных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении длинных сторон плиты, находят используя аналитическое выражение (11):The values of the coefficients (β ) for determining the maximum reference bending moments of a reinforced concrete slab acting in the direction of the long sides of the slab are found using the analytical expression (11):

Figure 00000019
Figure 00000019

где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ).

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

Исключение огневых испытаний железобетонной плиты и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления проектной огнестойкости различно нагруженных плит любых размеров, дает возможность проведения испытания железобетонной плиты 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 железобетонных плит перекрытия в процессе испытания. Следовательно, условия испытания железобетонной плиты на огнестойкость значительно упрощены.The exclusion of fire tests of a reinforced concrete slab and their replacement with non-destructive tests reduces the complexity of evaluating their fire resistance, expands the technological capabilities for detecting design fire resistance of variously loaded slabs of any size, makes it possible to test a reinforced concrete slab for fire resistance without disturbing the functional process of the building under examination, as well as comparing the results obtained with standard tests of similar plates and maintaining the serviceability of the subject buildings without disturbing the bearing capacity of its reinforced concrete floor slabs during the test. Therefore, the conditions for testing the reinforced concrete slab for fire resistance are greatly simplified.

Снижение экономических затрат на проведение испытания предусматривают за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца железобетонной плиты.Reducing the economic costs of testing include reducing the cost of dismantling, transportation and fire tests of a sample of reinforced concrete slabs.

Применение математического описания процесса сопротивления железобетонной плиты с жестким опиранием воздействию высокой температуры и использование построенных аналитических выражений (1)-(5) повышает точность и экспрессивность оценки ее огнестойкости по признаку потери несущей способности.The use of a mathematical description of the process of resistance of a reinforced concrete slab with a rigid support to high temperatures and the use of the constructed analytical expressions (1) - (5) increase the accuracy and expressiveness of the estimation of its fire resistance based on the loss of bearing capacity.

Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: степени огнезащиты рабочей арматуры, интенсивности силового напряжения и показателя термодиффузии бетона упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженной железобетонной плиты с защемлением высокотемпературному воздействию.The use of integral structural parameters, such as: the degree of fire protection of the working reinforcement, the intensity of the power voltage and the thermal diffusion index of concrete, simplifies the mathematical description of the resistance process of a loaded reinforced concrete slab with pinching to high temperature effects.

Оценка огнестойкости железобетонной плиты только по одному показателю качества, например, по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке ее проектного 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 железобетонной плиты с защемлением по потере несущей способности предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей ее качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс проектной огнестойкости железобетонной плиты перекрытия.Assessment of the fire resistance of a reinforced concrete slab by only one quality indicator, for example, by the thickness of the concrete protective layer, leads, as a rule, to underestimation of its design fire resistance limit, since variations in individual quality indicators have different signs on it, and a decrease in the fire resistance due to one indicator can be compensated by others. As a result, in the proposed method, the evaluation of the fire resistance of a reinforced concrete slab with jamming by loss of bearing capacity is provided for not by one indicator, but by a set of individual indicators of its quality. This allows you to more accurately take into account the real life of the design fire resistance of a reinforced concrete floor slab.

Упрощен учет особенностей статической схемы работы железобетонной плиты, армирования расчетного сечения, предельной температуры нагрева рабочей арматуры и неразрезности железобетонной плиты на величину предела огнестойкости.Simplified features of the static scheme of the reinforced concrete slab, reinforcement of the design section, the maximum temperature of heating of the working reinforcement and the continuity of the reinforced concrete slab by the value of the fire resistance.

На фиг. 1 изображена схема к расчету огнестойкости железобетонных плит с защемлением по контуру; пунктиром показаны линии излома плиты; Lk и L - расчетные пролеты плиты (расстояние в свету между несущими балками), м; ϕ - угол поворота звеньев плиты, град; Mk и М - максимальные пролетные изгибающие моменты, действующие в направлении коротких и длинных сторон плиты, кН⋅м;

Figure 00000020
и
Figure 00000021
- тоже, максимальные опорные изгибаемые моменты, кН/м2.In FIG. 1 shows a diagram for calculating the fire resistance of reinforced concrete slabs with pinching along the contour; the dashed line shows the fracture lines of the slab; L k and L - design spans of the plate (distance in the light between the bearing beams), m; ϕ is the angle of rotation of the links of the plate, deg; M k and M are the maximum flying bending moments acting in the direction of the short and long sides of the plate, kN⋅m;
Figure 00000020
and
Figure 00000021
- also, the maximum reference bending moments, kN / m 2 .

На фиг. 2 изображены изгибающие моменты Mk и М - максимальные пролетные изгибающие моменты, действующие в направлении коротких и длинных сторон плиты, кН⋅м;

Figure 00000022
и
Figure 00000023
- тоже, максимальные опорные изгибаемые моменты, кН/м2; Lk и L - расчетные пролеты плиты (расстояние в свету между несущими балками).In FIG. 2 shows bending moments M k and M - maximum span bending moments acting in the direction of the short and long sides of the plate, kN⋅m;
Figure 00000022
and
Figure 00000023
- also, the maximum reference bending moments, kN / m 2 ; L k and L - design spans of the plate (the distance in the light between the bearing beams).

На фиг. 3 изображена конструкция арматурной сетки с рабочей арматурой в обоих направлениях; (к примеру расчета): 1 - продольная арматура

Figure 00000024
класса А240, шаг стержней 200 мм; 2 - поперечная арматура
Figure 00000025
класса А240, шаг стержней 200 мм;
Figure 00000026
и
Figure 00000027
- длина и ширина арматурной сетки, мм.In FIG. 3 shows the design of the reinforcing mesh with working reinforcement in both directions; (for example, calculation): 1 - longitudinal reinforcement
Figure 00000024
A240 class, pitch of rods 200 mm; 2 - transverse reinforcement
Figure 00000025
A240 class, pitch of rods 200 mm;
Figure 00000026
and
Figure 00000027
- the length and width of the reinforcing mesh, mm.

На фиг. 4 изображены эпюры изгибающих моментов железобетонной плиты: Mk и М - максимальные пролетные изгибающие моменты, действующие в направленных коротких и длинных сторон плиты, кН⋅м;

Figure 00000028
и
Figure 00000029
- тоже, максимальные опорные изгибаемые моменты, кН/м2.In FIG. 4 shows diagrams of bending moments of a reinforced concrete slab: M k and M — maximum span bending moments acting in the directed short and long sides of the slab, kN⋅m;
Figure 00000028
and
Figure 00000029
- also, the maximum reference bending moments, kN / m 2 .

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

Способ оценки огнестойкости железобетонной плиты осуществляют в следующей последовательности. Сначала проводят визуальный осмотр здания. Назначают комплекс единичных показателей качества железобетонной плиты, влияющих на ее фактическую огнестойкость. Выявляют условия опирания, закрепления концов железобетонной плиты и ее расчетные сечения. Затем оценивают единичные показатели качества железобетонной плиты и ее интегральные параметры, и по ним оценивают предел огнестойкости испытуемой железобетонной плиты с защемлением.The method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete slab is carried out in the following sequence. First, a visual inspection of the building is carried out. Assign a set of individual quality indicators for reinforced concrete slabs affecting its actual fire resistance. The conditions of abutment, fixing the ends of the reinforced concrete slab and its design section are revealed. Then, individual quality indicators of the reinforced concrete slab and its integral parameters are evaluated, and the fire resistance limit of the tested reinforced concrete slab with pinching is estimated from them.

Под визуальным осмотром понимают проверку состояния железобетонной плиты, включающую выявление условий опирания плиты, определение вида и класса прочности бетона, толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления рабочей арматуры с бетоном, наличие коррозии арматурной стали.Visual inspection means checking the condition of a reinforced concrete slab, including identifying the conditions of support of the slab, determining the type and strength class of concrete, the thickness of its protective layer, the presence of cracks and spalls, breaking the adhesion of working reinforcement to concrete, and the presence of corrosion of reinforcing steel.

Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества железобетонной плиты, определяют так. В железобетонной плите, имеющей одно расчетное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении. В железобетонной плите, имеющей несколько расчетных сечений, контрольные участки назначают с обязательным расположением части контрольных участков в расчетном сечении.The number and location of the control plots in which the quality indicators of the reinforced concrete slab are determined are determined as follows. In a reinforced concrete slab having one design section, control sections are placed only in this section. In a reinforced concrete slab having several design sections, control sections are assigned with the obligatory arrangement of part of the control sections in the design section.

К основным единичным показателям качества железобетонной плиты с защемлением, обеспечивающим проектную огнестойкость, относят: геометрические размеры железобетонной плиты и высоту расчетного сечения; глубину залегания, класс по прочности, номинальный диаметр, интенсивность силового напряжения и предел текучести рабочей арматуры; прочность бетона на сжатие, влажность и плотность его в естественных условиях; толщину защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.The main single quality indicators of reinforced concrete slabs with pinching, providing design fire resistance, include: the geometric dimensions of the reinforced concrete slab and the height of the design section; occurrence depth, strength class, nominal diameter, intensity of power voltage and yield strength of working reinforcement; concrete compressive strength, moisture and its density in natural conditions; the thickness of the protective layer and the rate of thermal diffusion of concrete.

Для статически неопределимой железобетонной плиты с защемлением расчетные сечения назначают в пролетах и на опорах. Расчетное сечение при этом находят по наибольшей ординате огибающей эпюры моментов.For statically indefinable reinforced concrete slabs with jamming, design sections are assigned in spans and on supports. The calculated cross section is then found by the largest ordinate of the envelope of the moment diagram.

Размеры железобетонной плиты с защемлением проверяют с точностью до 1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.The dimensions of the reinforced concrete slab with pinching are checked with an accuracy of 1 mm; crack width - with an accuracy of 0.05 mm.

Под глубиной залегания рабочей арматуры понимают расстояние по нормали между поверхностью бетона железобетонной плиты с защемлением и продольной осью рабочей арматуры.By the depth of the working reinforcement is understood the normal distance between the concrete surface of the reinforced concrete slab with pinching and the longitudinal axis of the working reinforcement.

Для сплошной плиты, армированной сетками или отдельными стержнями, при одностороннем их обогреве (m0=1), глубину залегания продольной рабочей арматуры (a min, мм), в поперечном сечении определяют по алгебраическому выражению (13):For a continuous plate reinforced with nets or individual rods, with their unilateral heating (m 0 = 1), the depth of the longitudinal working reinforcement ( a min , mm) in the cross section is determined by the algebraic expression (13):

Figure 00000030
Figure 00000030

где

Figure 00000031
- толщина защитного слоя бетона, мм; d - номинальный диаметр стержня, мм.Where
Figure 00000031
- thickness of the protective layer of concrete, mm; d is the nominal diameter of the rod, mm

Интенсивность силовых напряжений (Jσs) в растянутой арматуре в расчетном сечении и плиты определяют по уравнению (4):The intensity of the stresses (J σs ) in the tensile reinforcement in the design section and slab is determined by equation (4):

Figure 00000032
.
Figure 00000032
.

Предельную температуру нагрева (ts,u,°С) растянутой арматуры железобетонной плиты вычисляют по аналитическому уравнению (5):The maximum heating temperature (t s, u , ° С) of the stretched reinforcement of a reinforced concrete slab is calculated by the analytical equation (5):

Figure 00000033
Figure 00000033

где ts,cr критическая температура нагрева растянутой арматуры,°С; ƒ a - отношение площадей рабочей арматуры в пролете плиты Ак; здесь Ак и А - соответственно проектные площади рабочей арматуры, расположенной по короткому и длинному пролету плиты, мм2.where t s, cr is the critical heating temperature of the tensile reinforcement, ° C; ƒ a is the ratio of the areas of the working reinforcement in the span of the plate A to / A ; here A to and A are, respectively, the design areas of the working reinforcement located along the short and long span of the plate, mm 2 .

Пример. Дано: железобетонная плита с защемлением по контуру; толщина плиты h=140 мм; размеры плиты в плане L=7,6 м; Lk=5,8 м.Example. Given: reinforced concrete slab with pinched contour; plate thickness h = 140 mm; plate dimensions in terms of L = 7.6 m; L k = 5.8 m.

Данные расчета: шаг колонн 6×8 м; временная нормативная нагрузка на перекрытие - 9 кН/м2; постоянная нормативная нагрузка от массы пола - 1,0 кН/м2; класс бетона В25 (плотность ρ=25 кН/м3, расчетное сопротивление Rb=14,5 МПа); уровень ответственности здания - нормальный (γn=1,0).Calculation data: column pitch 6 × 8 m; temporary standard load on the ceiling - 9 kN / m 2 ; constant normative load from the mass of the floor - 1.0 kN / m 2 ; concrete class B25 (density ρ = 25 kN / m 3 , rated resistance R b = 14.5 MPa); the level of responsibility of the building is normal (γ n = 1,0).

Расчетная нагрузка: постоянная

Figure 00000034
(γ=1,1); временная
Figure 00000035
(γ=1,2); общая нагрузка
Figure 00000036
.Estimated load: constant
Figure 00000034
(γ = 1,1); temporary
Figure 00000035
(γ = 1,2); total load
Figure 00000036
.

Бетон тяжелый класса В15; (

Figure 00000037
,
Figure 00000038
), показатель термодиффузии бетона
Figure 00000039
.Heavy concrete class B15; (
Figure 00000037
,
Figure 00000038
), an indicator of thermal diffusion of concrete
Figure 00000039
.

Арматура класса А240 (Rsn,=240 МПа, Rs=210 МПа); критическая температура ts,cr=510°C; (п=2,8). Схема к расчету огнестойкости железобетонной плиты с защемлением изображена на фиг. 1.Armature class A240 (R sn , = 240 MPa, R s = 210 MPa); critical temperature t s, cr = 510 ° C; (n = 2.8). A diagram for calculating the fire resistance of a reinforced concrete slab with pinching is shown in FIG. one.

Требуется установить проектный предел огнестойкости железобетонной плиты с защемлением по контуру.It is required to set the design limit of fire resistance of a reinforced concrete slab with pinching along the contour.

Решение: 1) Соотношение пролетов железобетонной плиты:Solution: 1) The ratio of spans of reinforced concrete slabs:

n0=L/Lk=7,6/5,8=1,31n 0 = L / L k = 7.6 / 5.8 = 1.31

где Lk и L - расчетные пролеты плиты (расстояние в свету между несущими балками.where L k and L are the calculated spans of the slab (the distance in the light between the supporting beams.

2) Расчетные коэффициенты для определения максимального пролетного изгибаемого момента железобетонной плиты, действующего в направление коротких сторон плит (αк), вычисляют по уравнению (8):2) The calculated coefficients for determining the maximum passing bending moment of a reinforced concrete slab, acting in the direction of the short sides of the slabs (α k ), are calculated according to equation (8):

Figure 00000040
Figure 00000040

где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ).

тоже, коэффициент (α) для максимального момента, действующего в направлении длинных сторон плиты, вычисляют по уравнению (9):also, the coefficient (α ) for the maximum moment acting in the direction of the long sides of the plate is calculated by equation (9):

Figure 00000041
Figure 00000041

3) Расчетный коэффициент для определения максимального опорного изгибаемого момента железобетонной плиты, действующего в направлении коротких сторон плиты (βк), вычисляют по уравнению (10):3) The calculated coefficient for determining the maximum reference bending moment of a reinforced concrete slab, acting in the direction of the short sides of the slab (β k ), is calculated according to equation (10):

βк=(5+n0)/100⋅n0=(5+1,31)/100⋅1,31=6,31/131=0,048;β k = (5 + n 0 ) / 100⋅n 0 = (5 + 1.31) / 100⋅1.31 = 6.31 / 131 = 0.048;

тоже, коэффициенты (β) для момента, действующего в направлении длинных сторон плиты, вычисляют по уравнению (11):also, the coefficients (β ) for the moment acting in the direction of the long sides of the plate are calculated by equation (11):

Figure 00000042
;
Figure 00000042
;

4) величины max пролетных и опорных моментов для полосы плиты шириной 1 м (при

Figure 00000043
) вычисляют по уравнениям (6) и (7):4) the values of max passing and supporting moments for a strip of a slab 1 m wide (at
Figure 00000043
) are calculated according to equations (6) and (7):

Mкк⋅Q=0,022⋅535,57=11,78 кН⋅м;M k = α to ⋅Q = 0.022-535.57 = 11.78 kN⋅m;

M⋅Q=0,0125⋅535,57=6,695 кН⋅мM = α ⋅Q = 0.0125⋅535.57 = 6.695 kN⋅m

Figure 00000044
;
Figure 00000044
;

Figure 00000045
.
Figure 00000045
.

Эпюры изгибаемых моментов представлены на фиг. 2.Bending moment diagrams are shown in FIG. 2.

5) Расчет на прочность нормального сечения железобетонной плиты в пролете5) Strength calculation of the normal section of a reinforced concrete slab in the span

В коротком направленииIn the short direction

Определяют относительный статистический момент сжатой зоны бетона:The relative statistical moment of the compressed zone of concrete is determined:

Figure 00000046
Figure 00000046

где b=1000 мм - ширина расчетной полосы; h0=h-a min=140-20=120 мм - рабочая высота сечения; h - толщина плиты перекрытия; a min=20 мм - расстояние от равнодействующей усилия в растянутой арматуре до ближайшей грани сечения с учетом расположения принятой арматуры в коротком направлении; Mk - расчетный изгибающий момент в коротком направлении плиты; Rb - расчетное сопротивление бетона сжатию.where b = 1000 mm is the width of the calculated strip; h 0 = h- a min = 140-20 = 120 mm - working section height; h is the thickness of the floor slab; a min = 20 mm is the distance from the resultant force in the stretched reinforcement to the nearest section edge, taking into account the location of the adopted reinforcement in the short direction; M k - calculated bending moment in the short direction of the plate; R b is the calculated concrete compressive strength.

Площадь арматуры для полосы шириной 1 м равнаThe reinforcement area for a strip 1 m wide is

Figure 00000047
.
Figure 00000047
.

где Rs - расчетное сопротивление арматуры растяжению.where R s is the calculated tensile strength of the reinforcement.

Принимают

Figure 00000048
А240 (A-I), фактическая площадь арматуры As=565 мм2, шаг стержней 200 мм.Accept
Figure 00000048
A240 (AI), the actual area of reinforcement A s = 565 mm 2 , the pitch of the rods 200 mm.

В длинном направленииIn the long direction

Определяют относительный статистический момент сжатой зоны бетона:The relative statistical moment of the compressed zone of concrete is determined:

Figure 00000049
Figure 00000049

где b=1000 мм - ширина расчетной полосы; h0=h-a min=140-32=108 мм - рабочая высота сечения; a min=32 мм - расстояние от равнодействующей усилия в растянутой арматуре до ближайшей грани сечения с учетом расположения принятой арматуры в коротком направлении.where b = 1000 mm is the width of the calculated strip; h 0 = h- a min = 140-32 = 108 mm - working section height; a min = 32 mm is the distance from the resultant force in the stretched reinforcement to the nearest section edge, taking into account the location of the adopted reinforcement in the short direction.

Площадь арматуры для полосы шириной 1 м равнаThe reinforcement area for a strip 1 m wide is

Figure 00000050
.
Figure 00000050
.

Принимают

Figure 00000051
А240 (A-I), фактическая площадь арматуры As=393 мм2, шаг стержней 200 мм.Accept
Figure 00000051
A240 (AI), the actual area of the reinforcement is A s = 393 mm 2 , the pitch of the rods is 200 mm.

Из расчетных стержней короткого и длинного направления конструируют сварную сетку (фиг. 3) и устанавливают ее в нижней части железобетонной конструкции.From the design rods of the short and long directions, a welded mesh is constructed (Fig. 3) and installed in the lower part of the reinforced concrete structure.

6) Соотношение проектных площадей арматуры (ƒ a ) в пролете железобетонной плиты:6) The ratio of the design area of reinforcement (ƒ a ) in the span of a reinforced concrete slab:

ƒ a =Ak=565/393=1,438;ƒ a = A k / A = 565/393 = 1,438;

здесь Ak - проектная площадь рабочей арматуры

Figure 00000052
А240, установленная по короткому пролету; А - тоже
Figure 00000053
А240, установленная по длинному пролету плиты.here A k is the design area of the working reinforcement
Figure 00000052
A240, installed on a short span; And is also
Figure 00000053
A240 installed over a long span of the slab.

7) Предельную температуру нагрева (ts,u°C) растянутой арматуры (при k0=1,2) выявляют, используя уравнение (5):7) The maximum heating temperature (t s, u ° C) of the tensile reinforcement (at k 0 = 1.2) is determined using equation (5):

ts,u=ts.cr+[(350/ƒ a )+150]/ƒ a ⋅k0==510+[(350/1,438)+150]/1,438⋅1,2=653<800°С,t s , u = t s.cr + [(350 / ƒ a ) +150] / ƒ a ⋅k 0 == 510 + [(350 / 1,438) +150] / 1,438⋅1,2 = 653 <800 ° FROM,

где ts,cr критическая температура нагрева растянутой арматуры,°С; ƒ a - отношение площадей рабочей арматуры в пролете плиты Ak; здесь Ak и А - соответственно проектные площади рабочей арматуры, расположенной по короткому и длинному пролету плиты, мм2.where t s, cr is the critical heating temperature of the tensile reinforcement, ° C; ƒ a is the ratio of the areas of the working reinforcement in the span of the slab A k / А ; here A k and A are the design areas of the working reinforcement located along the short and long span of the plate, mm 2 , respectively.

8) Степень огнезащиты бетоном арматуры короткого пролета плиты вычисляют по уравнению (2):8) The degree of fire protection of concrete reinforcement short span slab is calculated according to equation (2):

Figure 00000054
;
Figure 00000054
;

тоже длинного пролета плиты:also a long span of the slab:

Figure 00000055
,
Figure 00000055
,

где a mjn - глубина залегания рабочей арматуры, мм;

Figure 00000056
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.where a mjn is the depth of the working reinforcement, mm;
Figure 00000056
- indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min.

9) Интенсивность напряжений в рабочей арматуре железобетонной плиты вычисляют по уравнению (4):9) The stress intensity in the working reinforcement of a reinforced concrete slab is calculated by equation (4):

Figure 00000057
.
Figure 00000057
.

10) Предел огнестойкости железобетонной плиты по признаку потери несущей способности (FU(R), мин) короткого пролета плиты (при k0=1,2) определяют по уравнению (1)10) The fire resistance of a reinforced concrete slab on the basis of loss of bearing capacity (F U (R) , min) of a short span of the slab (at k 0 = 1.2) is determined by equation (1)

Figure 00000058
.
Figure 00000058
.

тоже для длинного пролета плиты:also for a long span of the slab:

Figure 00000059
,
Figure 00000059
,

где е - натуральное число (е=2,718), Jσs - интенсивность напряжения рабочей арматуры железобетонной плиты; n - показатель термотекучести класса рабочей арматуры; ts,u - предельная температура (°С) нагрева рабочей арматуры, С - степень огнезащиты бетоном рабочей арматуры.where e is a natural number (e = 2.718), J σs is the voltage intensity of the working reinforcement of a reinforced concrete slab; n is the index of thermal fluidity of the class of working reinforcement; t s, u is the limiting temperature (° С) of heating of the working reinforcement, C is the degree of fire protection with concrete of the working reinforcement.

Следовательно, наиболее слабый в тепловом отношении является сечение железобетонной плиты в направлении короткого пролета; и проектный по признаку потери несущей способности предел огнестойкости железобетонной конструкции равен FU(J)=365 мин.Therefore, the weakest in terms of heat is the section of the reinforced concrete slab in the direction of a short span; and design, on the basis of loss of bearing capacity, the fire resistance of a reinforced concrete structure is F U (J) = 365 min.

Предел огнестойкости железобетонной плиты по признаку потери теплоизолирующей способности (FU(J), мин) вычисляют по степенной функции:The fire resistance of a reinforced concrete slab based on the loss of heat-insulating ability (F U (J) , min) is calculated by the power function:

Figure 00000060
,
Figure 00000060
,

где h - толщина плиты перекрытия, мм;

Figure 00000061
- показатель термодиффузии бетонаwhere h is the thickness of the slab, mm;
Figure 00000061
- indicator of thermal diffusion of concrete

Предложенный способ применен при натурном осмотре железобетонных плит покрытия здания в г. Самаре. Результаты неразрушающих испытаний железобетонных плит с защемлением по контуру размером 5,8×7,6×0,14 м, бетон тяжелый класса В 35 (

Figure 00000061
), арматура класса В500, показали пределы огнестойкости, FU(R)=360 мин, FU(J)=235 мин. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".The proposed method was applied during field inspection of reinforced concrete slabs covering the building in Samara. The results of non-destructive tests of reinforced concrete slabs with contamination along the contour of 5.8 × 7.6 × 0.14 m in size, heavy concrete, class B 35 (
Figure 00000061
), valves of class B500, showed fire resistance limits, F U (R) = 360 min, F U (J) = 235 min. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

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

2. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.2. GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures.

3. Бушев В.П., Пчелинцев В.А., Яковлев А.И. и др. Огнестойкость зданий. - М., Стройиздат, 1970. - 261 с.) (см. гл. IV. Огнестойкость железобетонных конструкций; п. 2. Расчет температур в плоских конструкциях; п. 13. Плиты (панели), опертые по контуру, с. 108-109).3. Bushev V.P., Pchelintsev V.A., Yakovlev A.I. and other Fire resistance of buildings. - M., Stroyizdat, 1970. - 261 p.) (See chap. IV. Fire resistance of reinforced concrete structures; p. 2. Calculation of temperatures in flat structures; p. 13. Plates (panels) supported along the contour, p. 108 -109).

4. Пат. 2615048 РФ, МПК G01N 25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания/ Ильин Н.А., Панфилов Д.А., СГАСУ: 05.11.2015.4. Pat. 2615048 RF, IPC G01N 25/50. A method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete beam structure of a building / Ilyin N.A., Panfilov D.A., Sgasu: 11/05/2015.

Claims (33)

1. Способ оценки огнестойкости железобетонной конструкции, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, испытание железобетонной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, инструментальные измерения геометрических размеров железобетонной конструкции и ее расчетного сечения, определяющие число и диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляющие формы железобетонной конструкции, схемы обогрева расчетного сечения при пожаре и условий нагревания рабочей арматуры, установление глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени их огнезащиты, установление величины показателя термодиффузии бетона защитного слоя, определение характеристик бетона сопротивлению на сжатие и рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, установление величины испытательной нагрузки на железобетонную конструкцию и величины максимальных пролетных и опорных моментов, отличающийся тем, что в качестве железобетонной конструкции принимают железобетонную плиту с защемлением по контуру, при этом проектный предел огнестойкости железобетонной плиты по признаку потери несущей способности (FU(R), мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):1. A method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete structure, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete structure, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state of fire resistance, testing the reinforced concrete structure without destruction by a set of individual quality indicators, instrumental measurements of geometric the dimensions of the reinforced concrete structure and its design section, determining the number and diameter of the rods of the working arm Ura, their relative position and thickness of the protective layer of concrete, revealing the shape of the reinforced concrete structure, heating scheme of the design cross-section in case of fire and the conditions of heating of the working reinforcement, establishing the depth of the rods of the working reinforcement and the degree of their fire protection, establishing the value of the thermal diffusion coefficient of concrete of the protective layer, determining the characteristics of concrete compressive strength and working reinforcement tensile strength, establishing the magnitude of the test load on the reinforced concrete structure and the values maximum span and support moments, characterized in that the concrete structure receiving concrete slab with a pinching along the contour, the design limit of the fire resistance of concrete slab on the ground bearing capacity loss (F U (R), min) is determined using an analytical equation (1 ):
Figure 00000062
Figure 00000062
где е - натуральное число (е=2,718), Jos - интенсивность напряжения рабочей арматуры железобетонной плиты; n - показатель термотекучести рабочей арматуры; ts,u - предельная температура (°С) нагрева рабочей арматуры, С - степень огнезащиты бетоном рабочей арматуры; k0 - показатель неразрезности железобетонной плиты.where e is a natural number (e = 2.718), J os is the voltage intensity of the working reinforcement of a reinforced concrete slab; n is the indicator of thermal fluidity of the working reinforcement; t s, u is the limiting temperature (° С) of heating of the working reinforcement, C is the degree of fire protection with concrete of the working reinforcement; k 0 - an indicator of continuity of a reinforced concrete slab. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень огнезащиты бетоном рабочей арматуры (С) вычисляют по уравнению (2):2. The method according to p. 1, characterized in that the degree of fire protection with concrete of the working reinforcement (C) is calculated according to equation (2):
Figure 00000063
Figure 00000063
где a min - глубина залегания рабочей арматуры, мм;
Figure 00000064
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.
where a min - the depth of the working reinforcement, mm;
Figure 00000064
- indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатели термотекучести рабочей арматуры (n и ts,cr °C) железобетонной плиты принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:3. The method according to p. 1, characterized in that the thermal fluidity of the working reinforcement (n and t s, cr ° C) of the reinforced concrete slab is taken depending on the class of reinforcement with the following values:
Figure 00000065
Figure 00000065
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель термодиффузии бетона защитного слоя
Figure 00000066
, мм /мин, определяют при температуре
Figure 00000067
по аналитическому выражению (3):
4. The method according to p. 1, characterized in that the thermal diffusion index of the concrete protective layer
Figure 00000066
mm / min, determined at temperature
Figure 00000067
according to the analytical expression (3):
Figure 00000068
Figure 00000068
где λ0 и в - эмпирические числа для определения показателя теплопроводности бетона, Вт/(м⋅°С ); С0 и d - эмпирические числа для определения удельной теплоемкости, кДж/(кг⋅°С); ρc - плотность сухого бетона, кг/м3; ω - влажность бетона массовая, %.where λ 0 and in are empirical numbers for determining the thermal conductivity of concrete, W / (m⋅ ° С); С 0 and d are empirical numbers for determining specific heat, kJ / (kg⋅ ° С); ρ c is the density of dry concrete, kg / m 3 ; ω - concrete moisture mass,%. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силовых напряжений в сечении рабочей арматуре (Jσs≤1) железобетонной плиты вычисляют по аналитическому уравнению (4):5. The method according to p. 1, characterized in that the intensity of the power stresses in the cross section of the working reinforcement (J σs ≤1) of the reinforced concrete slab is calculated by the analytical equation (4):
Figure 00000069
Figure 00000069
где ts,cr и ts,u - соответственно критическая и предельная температуры нагрева арматурной стали, °C; n - показатель термотекучести арматурной стали.where t s, cr and t s, u are the critical and limiting heating temperatures of reinforcing steel, respectively, ° C; n is an indicator of thermal fluidity of reinforcing steel. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предельную температуру нагрева (ts,u, °C) растянутой арматуры железобетонной плиты вычисляют по аналитическому уравнению (5):6. The method according to p. 1, characterized in that the limiting heating temperature (t s, u , ° C) of the tensile reinforcement of the reinforced concrete slab is calculated by the analytical equation (5): ts,u=ts,cr+[(350/ƒ a )+150]/ƒ a ,t s, u = t s, cr + [(350 / ƒ a ) +150] / ƒ a , где ts,cr критическая температура нагрева растянутой арматуры, °С; ƒ а - отношение площадей рабочей арматуры в пролете плиты Ак; Ак и А - соответственно проектные площади рабочей арматуры, расположенной по короткому и длинному пролету плиты, мм2.where t s, cr is the critical heating temperature of the tensile reinforcement, ° C; ƒ a is the ratio of the areas of the working reinforcement in the span of the plate A to / A ; And to and And - respectively, the design area of the working reinforcement located along the short and long span of the plate, mm 2 . 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину максимальных пролетных (М, кН⋅м) и опорных (
Figure 00000070
; кН⋅м) моментов для расчетной полосы железобетонной плиты определяют, используя уравнения (6) и (7):
7. The method according to p. 1, characterized in that the maximum span (M, kN⋅m) and reference (
Figure 00000070
; kN⋅m) of moments for the calculated strip of the reinforced concrete slab is determined using equations (6) and (7):
M=αi⋅Q;M = α i ⋅ Q;
Figure 00000071
Figure 00000071
где Q=g⋅Lk⋅L; αi и -βi - расчетные коэффициенты для определения соответственно пролетных и опорных изгибаемых моментов; g - общая нагрузка на расчетную полосу плиты, кН/м2; Lk и L - соответственно длина короткого и длинного пролетов плиты, м.where Q = g⋅L k ⋅L ; α i and -β i are the calculated coefficients for determining the span and reference bending moments, respectively; g is the total load on the design strip of the plate, kN / m 2 ; L k and L - respectively, the length of the short and long spans of the plate, m 8. Способ по п. 1 или 7, отличающийся тем, что значения коэффициентов (αк) для определения максимальных пролетных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении коротких сторон плиты, выявляют, используя аналитическое выражение (8):8. The method according to p. 1 or 7, characterized in that the values of the coefficients (α k ) for determining the maximum span bending moments of a reinforced concrete slab acting in the direction of the short sides of the slab are identified using the analytical expression (8):
Figure 00000072
Figure 00000072
где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ). 9. Способ по п. 1 или 7, отличающийся тем, что значения коэффициентов (α) для определения максимальных пролетных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении длинных сторон плиты, находят, используя аналитическое выражение (9):9. The method according to p. 1 or 7, characterized in that the values of the coefficients (α ) for determining the maximum span bending moments of a reinforced concrete slab acting in the direction of the long sides of the slab are found using the analytical expression (9):
Figure 00000073
Figure 00000073
где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ). 10. Способ по п. 1 или 7, отличающийся тем, что значения коэффициентов (βк) для определения максимальных опорных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении коротких сторон плиты, находят, используя аналитическое выражение (10):10. The method according to p. 1 or 7, characterized in that the values of the coefficients (β k ) for determining the maximum reference bending moments of the reinforced concrete slab, acting in the direction of the short sides of the slab, are found using the analytical expression (10):
Figure 00000074
Figure 00000074
где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ). 11. Способ по п. 1 или 7, отличающийся тем, что значения коэффициентов (β) для определения максимальных опорных изгибаемых моментов железобетонной плиты, действующих в направлении длинных сторон плиты, находят, используя аналитическое выражение (11):11. The method according to p. 1 or 7, characterized in that the values of the coefficients (β ) for determining the maximum reference bending moments of the reinforced concrete slab, acting in the direction of the long sides of the slab, are found using the analytical expression (11):
Figure 00000075
Figure 00000075
где n0 - соотношение пролетов плиты (L/Lk).where n 0 is the ratio of the spans of the plate (L / L k ).
RU2017143316A 2017-12-11 2017-12-11 Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour RU2674570C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143316A RU2674570C1 (en) 2017-12-11 2017-12-11 Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143316A RU2674570C1 (en) 2017-12-11 2017-12-11 Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674570C1 true RU2674570C1 (en) 2018-12-11

Family

ID=64753328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143316A RU2674570C1 (en) 2017-12-11 2017-12-11 Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674570C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113868924A (en) * 2021-10-12 2021-12-31 上海建工集团股份有限公司 Fire-resistant design method for light wood structure wall
RU2805388C1 (en) * 2023-04-26 2023-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for ensuring load-bearing capacity of reinforced concrete ribbed floor panels of building in conditions of prolonged fire

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161793C2 (en) * 1999-02-22 2001-01-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2281482C2 (en) * 2004-09-06 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
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
RU2615048C1 (en) * 2015-11-02 2017-04-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161793C2 (en) * 1999-02-22 2001-01-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2281482C2 (en) * 2004-09-06 2006-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
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
RU2615048C1 (en) * 2015-11-02 2017-04-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building

Non-Patent Citations (1)

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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113868924A (en) * 2021-10-12 2021-12-31 上海建工集团股份有限公司 Fire-resistant design method for light wood structure wall
RU2805388C1 (en) * 2023-04-26 2023-10-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for ensuring load-bearing capacity of reinforced concrete ribbed floor panels of building in conditions of prolonged fire
RU2818658C1 (en) * 2023-10-31 2024-05-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for assessing fire resistance of a reinforced concrete column with a high percentage of reinforcement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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
RU2604820C1 (en) Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
Finozzi et al. Structural response of reinforcing bars affected by pitting corrosion: experimental evaluation
RU2650704C1 (en) Method for evaluating fire resistance of beam structure
RU2350933C1 (en) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
Ye et al. Fatigue crack growth and interaction of bridge wire with multiple surface cracks
Cavaco et al. Effects of corrosion on the behaviour of precast concrete floor systems
RU2281482C2 (en) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2322663C1 (en) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2674418C1 (en) Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings
RU2674570C1 (en) Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour
Frappa et al. Experimental tests for the assessment of residual strength of rc structures after fire–Case study
Jakubowski et al. Data-driven approach to structural analysis of shaft steelwork under corrosion
RU2161793C2 (en) Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2604478C1 (en) Method for assessing fire resistance of steel frame of a building
RU2320982C1 (en) Method to determine steel building beam fire resistance
RU2695344C1 (en) Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
RU2634569C1 (en) Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall
RU2357245C2 (en) Method of determining flame resistance of building brick piers
RU2671910C1 (en) Method of estimation of fire resistance of multi-hollow prestressed reinforced concrete slab
RU2564010C1 (en) Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder
RU2678780C1 (en) Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section
RU2657328C1 (en) Method of the building enclosing structure fire resistance estimation by the criterion of thermal insulating ability
RU2564009C1 (en) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket

Legal Events

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

Effective date: 20201212