RU2678780C1 - Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section - Google Patents

Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section Download PDF

Info

Publication number
RU2678780C1
RU2678780C1 RU2018107095A RU2018107095A RU2678780C1 RU 2678780 C1 RU2678780 C1 RU 2678780C1 RU 2018107095 A RU2018107095 A RU 2018107095A RU 2018107095 A RU2018107095 A RU 2018107095A RU 2678780 C1 RU2678780 C1 RU 2678780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reinforced concrete
section
reinforcement
concrete
column
Prior art date
Application number
RU2018107095A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Ильин
Сергей Сергеевич Мордовский
Валерия Николаевна Таланова
Рустам Исмагильевич Давликамов
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 RU2018107095A priority Critical patent/RU2678780C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2678780C1 publication Critical patent/RU2678780C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/50—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating flash-point; by investigating explosibility
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: fire safety.SUBSTANCE: invention relates to the field of fire safety of buildings. Carry out technical inspections, establish the type of concrete and reinforcement of a concrete element, identifying the conditions of its support and fastening, determining the time of occurrence of the limit state on the basis of the loss of the carrying capacity of the reinforced concrete element under test load under conditions of standard heat exposure, conducting non-failure evaluation tests on a set of individual indicators of the quality of a reinforced concrete element, in which a technical inspection is accompanied by instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete element and its dangerous sections, the areas of concrete and reinforcement are established in the dangerous section. Indicators of thermal diffusion of concrete, stiffness and critical force of a reinforced concrete column, humidity and density of concrete are determined. Limit resistances of concrete and reinforcement for compression, the degree of reinforcement of the dangerous section of the reinforced concrete element and the magnitude of the intensity of the power stresses in the dangerous section are found. As a reinforced concrete element take reinforced concrete column of circular cross section and additionally determine the reliability of reinforced concrete circular column of the purpose, reveal the continuity of her body in a dangerous section, the actual limit of fire resistance from the beginning of the standard fire impact to the loss of carrying capacity (F, min), which is determined using the analytical equation.EFFECT: ability to determine the fire resistance of a reinforced concrete column of circular cross section without full-scale fire impact, increasing the reliability of statistical quality control and non-destructive tests, reducing economic costs.7 cl, 3 dwg

Description

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

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры конструкции, выявление условия их опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности конструкции под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия /ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции/ [1].There is a method of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column of a building by testing, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the structure, identifying the conditions for their support and fastening, determining the time of the onset of the ultimate state based on the loss of the bearing capacity of the structure under test load under standard thermal exposure / GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце железобетонной колонны, на который воздействуют только постоянные и длительные нагрузки в их расчетных значениях с коэффициентом надежности равным единице.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, tests are carried out on a sample of a reinforced concrete column, which is affected only by constant and continuous loads in their calculated values with a reliability coefficient equal to unity.

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

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонного сжатого элемента здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонной конструкции под испытательной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия. Испытание железобетонной конструкции проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной конструкции и ее опасного сечения, устанавливают площади бетона и рабочей арматуры в опасном сечении, выявляют схему его обогрева при пожаре, определяют показатели плотности бетона и его влажности в естественном состоянии и величину показателя термодиффузии бетона, находят предельные сопротивления бетона и арматуры на сжатие, степень армирования опасного сечения колонны, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную колонну и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, и, используя полученные интегральные параметры железобетонной колонны, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости Fur, мин; | Патент №2281482 RU МПК G01N 25/50. Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания /Ильин Н.А., Бутенко С.А., Эсмонт С.В.; заяв. СГАСУ: 06.09.04; опубл. 18.02.06. Бюл. №22/ [2].The closest method of the same purpose to the claimed invention according to the totality of features is a method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete compressed element of a building by testing, 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 according to the attribute loss of bearing capacity of a reinforced concrete structure under test load under standard fire exposure Twia. The test of the reinforced concrete structure is carried out without destruction according to a set of individual quality indicators, the technical inspection is supplemented with instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete structure and its dangerous section, the concrete and working reinforcement areas are installed in a dangerous section, the pattern of its heating in case of fire is identified, the density of concrete and its moisture are determined in the natural state and the value of the thermal diffusion index of concrete, find the ultimate resistance of concrete and reinforcement to compression, st the degree of reinforcement of the dangerous section of the column, set the test load on the reinforced concrete column and the value of the intensity of the power stresses in the dangerous section, and using the obtained integral parameters of the reinforced concrete column, the actual fire resistance limit F ur , min; | Patent No. 2281482 RU IPC G01N 25/50. A method for determining the fire resistance of compressed elements of reinforced concrete structures of a building / Ilyin N.A., Butenko S.A., Esmont S.V .; application SASAS: 09/06/04; publ. 02/18/06. Bull. No. 22 / [2].

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

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

Технический результат - исключение огневых испытаний при определении огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения в здании или его фрагменте; снижение трудоемкости оценки огнестойкости железобетонной колонны, расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных железобетонных колонн любых размеров и возможность сопоставления полученных результатов с результатами испытаний аналогичных колонн здания; возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и проведении неразрушающих испытаний железобетонной колонны; упрощение условий и сокращение сроков испытания колонн на огнестойкость; повышение точности показателей огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения и оперативности их определения.EFFECT: exclusion of fire tests when determining fire resistance of a circular reinforced concrete column in a building or its fragment; reducing the complexity of evaluating the fire resistance of a reinforced concrete column, expanding the technological capabilities of determining the actual fire resistance of variously loaded reinforced concrete columns of any size and the possibility of comparing the results with the test results of similar building columns; the ability to test structures for fire resistance without disturbing the functional process in the building; reduction in economic costs; maintaining the serviceability of the building during the inspection and non-destructive testing of reinforced concrete columns; simplification of conditions and shortening of the test period of columns for fire resistance; improving the accuracy of fire resistance indicators of reinforced concrete columns of circular cross section and the efficiency of their determination.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости сжатого железобетонного элемента конструкции здания, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонного элемента, выявление условий его опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонного элемента под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества железобетонного элемента, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонного элемента и его опасных сечений, устанавливают площади бетона и арматуры в опасном сечении, определяют показатели термодиффузии бетона, жесткость и критическую силу железобетонной колонны, влажность и плотность бетона, находят предельные сопротивления бетона и арматуры на сжатие, степень армирования опасного сечения железобетонного элемента и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, особенностью является то, что в качестве железобетонного элемента принимают железобетонную колонну круглого сечения и дополнительно определяют надежность железобетонной колонны круглого сечения по назначению, выявляют сплошность ее тела в опасном сечении и фактический предел огнестойкости от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (Fur, мин), который 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 compressed reinforced concrete element of a building structure, including technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete element, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the limiting state based on the loss of carrier the ability of a reinforced concrete element under a test load under standard heat exposure, price tests without destruction according to a set of individual quality indicators of a reinforced concrete element, in which technical inspection is accompanied by instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete element and its dangerous sections, the area of concrete and reinforcement in a dangerous section is determined, the thermal diffusion of concrete is determined, the stiffness and critical strength of the reinforced concrete column, humidity and density of concrete, find the ultimate resistance of concrete and reinforcement to compression, the degree of reinforcement of the dangerous section I of a reinforced concrete element and the magnitude of the intensity of power stresses in a dangerous section, a feature is that a reinforced concrete column of circular cross section is taken as a reinforced concrete element and additionally determine the reliability of a reinforced concrete column of circular cross section for its intended purpose, reveal the continuity of its body in a dangerous section and the actual fire resistance limit from the beginning standard fire exposure until the loss of bearing capacity (F ur , min), which is determined using the analytical equation (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где Dcir - диаметр железобетонной колонны, мм;where D cir is the diameter of the reinforced concrete column, mm;

Jσ0 - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень армирования опасного сечения железобетонной колонны;

Figure 00000002
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин, Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа, γn - коэффициент надежности железобетонной колонны по назначению; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны.J σ0 is the intensity of power stresses in a dangerous section; α μs is the degree of reinforcement of the dangerous section of the reinforced concrete column;
Figure 00000002
- indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min, R bn - standard resistance of concrete to axial compression, MPa, γ n - reliability coefficient of reinforced concrete columns for the purpose; k a - an indicator of the depth of the longitudinal reinforcement of a reinforced concrete column.

Показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны (k a ) определяют из уравнения (2):The depth indicator of the longitudinal reinforcement of the reinforced concrete column (k a ) is determined from equation (2):

Figure 00000003
Figure 00000003

где а н и а - нормативное и соответственно фактическое расстояние от грани колонны до радиуса окружности rs, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры, мм.where a n and a are the normative and, accordingly, the actual distance from the edge of the column to the radius of the circle r s passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement, mm

Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении железобетонной колонны (Jσ0≤1) находят по уравнению (3):The intensity of power stresses in a dangerous section of a reinforced concrete column (J σ0 ≤1) is found by equation (3):

Figure 00000004
Figure 00000004

где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба железобетонной колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность опасного сечения, кН⋅м.where M ξ and M ss is the bending moment from the calculated longitudinal force, taking into account the deflection of the reinforced concrete column and, accordingly, the bending moment characterizing the strength of the dangerous section, kN⋅m.

Степень армирования опасного сечения железобетонной колонны (αμs) вычисляют по уравнению (4):The reinforcement degree of the dangerous section of the reinforced concrete column (α μs ) is calculated according to equation (4):

Figure 00000005
Figure 00000005

где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона железобетонной колонны в поперечном сечении, мм2; Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A s, tot and A are the cross-sectional area of the entire longitudinal reinforcement and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete of the reinforced concrete column in cross section, mm 2 ; R sn and R bn - the standard value of tensile strength of reinforcement and, accordingly, the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

Критическую силу (Ncr, кН), воспринимаемую колонной круглого сечения, вычисляют по уравнению (5):The critical force (N cr , kN), perceived by the column of circular cross section, is calculated according to equation (5):

Figure 00000006
Figure 00000006

где Ж0 - жесткость железобетонной колонны круглого сечения, кН⋅м2;where W 0 - the stiffness of the reinforced concrete columns of circular cross section, kN⋅m 2 ;

Figure 00000007
- расчетная длина колонны, м; π=3,14.
Figure 00000007
- estimated column length, m; π = 3.14.

Жесткость железобетонной колонны круглого сечения (Ж0, кН⋅м2) вычисляют по уравнению (6):The stiffness of a reinforced concrete column of circular cross section (W 0 , kN⋅m 2 ) is calculated according to equation (6):

Figure 00000008
Figure 00000008

где Es и Eb - модуль упругости арматуры и соответственно начальный модуль упругости бетона, МПа; Js и Jb - момент инерции арматуры и соответственно бетонного сечения относительно центра тяжести бетонного сечения, мм4;

Figure 00000009
- коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки на прогиб железобетонной колонны; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силыwhere E s and E b - modulus of elasticity of reinforcement and, accordingly, the initial modulus of elasticity of concrete, MPa; J s and J b - moment of inertia of the reinforcement and, accordingly, the concrete section relative to the center of gravity of the concrete section, mm 4 ;
Figure 00000009
- coefficient taking into account the duration of the load on the deflection of the reinforced concrete columns; δ e - the relative value of the eccentricity of the longitudinal force

δe=e0/Dcir≥0,15;δ e = e 0 / D cir ≥ 0.15;

где Dcir - диаметр железобетонной колонны, мм; e0 - эксцентриситет продольной силы, мм.where D cir is the diameter of the reinforced concrete column, mm; e 0 is the eccentricity of the longitudinal force, mm.

За единичные показатели качества железобетонной колонны круглого сечения, влияющие на предел огнестойкости, принимают: геометрические размеры, условия закрепления и жесткость железобетонной колонны круглого сечения, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, модуль упругости арматуры и начальный модуль упругости бетона.For the individual quality indicators of a circular reinforced concrete column affecting the fire resistance limit, take: geometric dimensions, fixing conditions and stiffness of a circular reinforced concrete column, axial compression strength of concrete, compressive strength of reinforcing bars, stress intensity in a dangerous section, humidity and density of concrete in natural state, thermal diffusion index of concrete, elastic modulus of reinforcement and initial modulus of elasticity of concrete.

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 колонны существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки ее огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактического предела огнестойкости различно нагруженных колонн любых размеров, дает возможность проведения испытания колонн на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов с результатами стандартных испытаний аналогичных колонн и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его конструкций в процессе испытания. Следовательно, условия испытания железобетонной колонны здания на огнестойкость значительно упрощены. Снижение экономических затрат на проведение испытания достигается за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца железобетонной колонны.The exclusion of fire tests of a reinforced concrete column of an existing building and their replacement with non-destructive tests reduces the complexity of evaluating its fire resistance, extends the technological capabilities of identifying the actual fire resistance limit of variously loaded columns of any size, makes it possible to test the columns for fire resistance without disturbing the functional process of the building under examination, as well as comparing the results obtained results with standard test results for similar columns and maintenance translational fitness inspected the building without disturbing the bearing capacity of its structures during the test. Therefore, the test conditions of the reinforced concrete columns of the building for fire resistance are greatly simplified. Reducing the economic costs of the test is achieved by reducing the cost of dismantling, transportation and fire tests of a sample of reinforced concrete columns.

Применение математического описания процесса сопротивления нагруженной железобетонной колонны стандартному огневому испытанию и использование построенного полипараметрического уравнения (1) повышает точность и оперативность оценки проектной огнестойкости.The use of a mathematical description of the process of resistance of a loaded reinforced concrete column to a standard fire test and the use of the constructed polyparametric equation (1) increases the accuracy and efficiency of the design fire resistance assessment.

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

Оценка огнестойкости железобетонной колонны только по одному показателю качества, например, по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке их фактической огнестойкости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества имеют различные знаки, и снижение огнестойкости за счет одного показателя может быть компенсировано другими. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости железобетонной колонны предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Использование в предложенном способе интегральных конструктивных параметров для определения огнестойкости железобетонной колонны и упрощение математического описания процесса термического сопротивления нагруженной железобетонной колонны; учет реального ресурса конструкции на величину огнестойкости использованием комплекса единичных показателей их качеств; учет влияния на предел огнестойкости показателей надежности железобетонной колонны по назначению, условий обогрева опасного сечения колонны, глубины залегания продольной арматуры, сплошности тела колонн и продольного прогиба железобетонной колонны круглого сечения позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения.Evaluation of the fire resistance of a reinforced concrete column by only one quality indicator, for example, by the thickness of the concrete protective layer, leads, as a rule, to underestimation of their actual fire resistance, since variations in individual quality indicators have different signs on it, and a decrease in fire resistance due to one indicator can be offset by others. As a result, in the proposed method, the fire resistance of a reinforced concrete column is assessed not by one indicator, but by a set of individual indicators of their quality. The use of the integrated method in the proposed method for determining the fire resistance of a reinforced concrete column and simplifying the mathematical description of the process of thermal resistance of a loaded reinforced concrete column; taking into account the real life of the structure for the value of fire resistance using a complex of individual indicators of their qualities; taking into account the influence on the fire resistance limit of reliability indicators of a reinforced concrete column according to its purpose, the conditions for heating a dangerous section of a column, the depth of longitudinal reinforcement, the continuity of the body of the columns and the longitudinal deflection of a circular reinforced concrete column allows one to more accurately take into account the real fire resistance of a circular reinforced concrete column.

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

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

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

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

На фиг. 1 и 2 изображена схема расчета на огнестойкость железобетонной колонны круглого сечения: продольное сечение (фиг. 1) и поперечное сечение (фиг. 2): 1 - продольная растянутая арматура, 1' - продольная сжатая арматура, 2 - бетон; N - продольная сила, кН; е0 - эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения, мм; Dcir - диаметр железобетонной колонны, мм; rs - радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры, мм; а - расстояние от грани колонны до радиуса окружности rs, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры, мм; As - площадь сечения продольной растянутой арматуры 1, мм2; As' - площадь сечения продольной сжатой арматуры 1', мм2; ξcir - относительная площадь сжатой зоны бетона; tcm - температура стандартного пожара, °C.In FIG. 1 and 2 show a calculation scheme for fire resistance of a reinforced concrete column of circular cross section: longitudinal section (Fig. 1) and cross section (Fig. 2): 1 - longitudinal tensile reinforcement, 1 '- longitudinal compressed reinforcement, 2 - concrete; N is the longitudinal force, kN; e 0 is the eccentricity of the longitudinal force relative to the center of gravity of the reduced section, mm; D cir is the diameter of the reinforced concrete column, mm; r s is the radius of the circle passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement, mm; and - the distance from the edge of the column to the radius of the circle r s passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement, mm; A s - sectional area of longitudinal tensile reinforcement 1, mm 2 ; A s ' - sectional area of longitudinal compressed reinforcement 1', mm 2 ; ξ cir is the relative area of the compressed zone of concrete; t cm - temperature of a standard fire, ° C.

На фиг. 3 изображены графики несущей способности внецентренно сжатой железобетонной колонны круглого сечения:In FIG. 3 shows graphs of the bearing capacity of an eccentrically compressed reinforced concrete column of circular cross section:

αm - показатель изгибающего момента, равный N⋅e0/(Rb⋅А⋅r);α m is the bending moment index equal to N⋅e 0 / (R b ⋅А⋅r);

αn - показатель продольной силы, равный N/(Rb⋅А);α n - the longitudinal force index equal to N / (R b ⋅А);

αs - показатель армирования бетона колонны, равный Rs⋅As,tot/(Rb⋅А).α s is the reinforcement index of the concrete column equal to R s ⋅ A s, tot / (R b ⋅ A).

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

К основным единичным показателям качества железобетонной колонны круглого сечения, обеспечивающих огнестойкость, относятся: геометрические размеры, условия закрепления и жесткость железобетонной колонны круглого сечения, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, модуль упругости арматуры и начальный модуль упругости бетона.The main single quality indicators of a circular reinforced concrete column ensuring fire resistance include: geometric dimensions, fixing conditions and stiffness of a circular reinforced concrete column, axial compression strength of concrete, compressive strength of reinforcement, stress intensity in a dangerous section, concrete moisture and density in natural condition, thermal diffusion index of concrete, elastic modulus of reinforcement and initial modulus of elasticity of concrete.

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

k a =1-(а н-а)/10⋅а н;k a = 1- ( a n - a ) / 10⋅ a n ;

где а и а н - нормативное и соответственно фактическое расстояние от грани колонны до радиуса окружности rs, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры, мм.where a and a n are the normative and, accordingly, the actual distance from the edge of the column to the radius of the circle r s passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement, mm

Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении железобетонной колонны от испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из условия (3):The intensity of power stresses in a dangerous section of a reinforced concrete column from the test load on fire resistance is determined from the condition (3):

Jσ0=Mξ/Mcc;J σ0 = M ξ / M cc ;

где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы сwhere M ξ and M ss is the bending moment from the calculated longitudinal force with

учетом прогиба железобетонной колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность опасного сечения, кН⋅м.taking into account the deflection of the reinforced concrete column and, accordingly, the bending moment characterizing the strength of the dangerous section, kN⋅m.

Степень армирования опасного сечения железобетонной колонны (αμs) вычисляют по уравнению (4):The reinforcement degree of the dangerous section of the reinforced concrete column (α μs ) is calculated according to equation (4):

αμs=(As,tot/A)⋅(Rsn/Rbn);α μs = (A s, tot / A) ⋅ (R sn / R bn );

где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона колонны в поперечном сечении железобетонной колонны, мм2;where A s, tot and A are the cross-sectional area of the entire longitudinal reinforcement and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete columns in the cross section of the reinforced concrete columns, mm 2 ;

Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.R sn and R bn - standard value of tensile strength of reinforcing bars and standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

Пример.Example.

Дано: железобетонная колонна круглого сечения диаметром Dcir=400 мм; а н=30 мм; а=35 мм; бетон класса В25 (Eb=3⋅104 МПа, Rbn=18,5 МПа); продольная арматура класса А400 (Rsn=400 МПа); площадь ее сечения As,tot=3140 мм2 (10∅20); продольные силы и изгибающие моменты: от постоянных и длительных нагрузок

Figure 00000010
от всех нагрузок N=350 кН, М=80 кН⋅м; расчетная длина колонны
Figure 00000011
снеговая, ветровая и кратковременные вертикальные нагрузки в расчете огнестойкости колонны не принимают.Given: reinforced concrete column of circular cross section with a diameter of D cir = 400 mm; and n = 30 mm; a = 35 mm; class B25 concrete (E b = 3⋅10 4 MPa, R bn = 18.5 MPa); class 400 longitudinal reinforcement (R sn = 400 MPa); its cross-sectional area A s, tot = 3140 mm 2 (10∅20); longitudinal forces and bending moments: from constant and continuous loads
Figure 00000010
from all loads N = 350 kN, M = 80 kN⋅m; estimated column length
Figure 00000011
snow, wind and short-term vertical loads in the calculation of fire resistance of the column do not accept.

Требуется выявить интенсивность силовых напряжений и вычислить проектный предел огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения.It is required to identify the intensity of power stresses and calculate the design limit of fire resistance of a reinforced concrete column of circular cross section.

Расчет.Payment.

1) Расчетная длина колонны равна

Figure 00000012
усилия от всех нагрузок равны:1) The estimated column length is
Figure 00000012
forces from all loads are equal:

М=80 кН⋅м; N=350 кН; e0 = M / N = 80/350 = 0,229 м = 229 мм; Тогда момент от постоянных и длительных нагрузок:

Figure 00000013
M = 80 kN⋅m; N = 350 kN; e 0 = M / N = 80/350 = 0.229 m = 229 mm; Then the moment from constant and prolonged loads:
Figure 00000013

2) Для определения жесткости Ж0 колонны вычисляют:2) To determine the stiffness W 0 columns calculate:

радиус сечения железобетонной колонны: r=Dcir/2=400/2=200 мм;radius of the cross section of the reinforced concrete column: r = D cir / 2 = 400/2 = 200 mm;

радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры: rs=r-а=200-35=165 мм;radius of a circle passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement: r s = r- a = 200-35 = 165 mm;

М1 и

Figure 00000014
- моменты внешних сил относительно оси, нормальной плоскости изгиба и проходящей через центр наиболее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия всех нагрузок и от действия постоянных и длительных нагрузок:M 1 and
Figure 00000014
- moments of external forces relative to the axis, the normal plane of bending and passing through the center of the most extended or least compressed (with a completely compressed section) reinforcement bar, respectively, from the action of all loads and from the action of constant and continuous loads:

М1=M+N⋅rs=80+350⋅0,165=137,75 кН⋅м;M 1 = M + N⋅r s = 80 + 350⋅0.165 = 137.75 kN⋅m;

Figure 00000015
Figure 00000015

коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:coefficient taking into account the effect of a long-term load on the deflection of the element:

Figure 00000016
Figure 00000016

относительное значение эксцентриситета продольной силы δe=e0/Dcir=228,571/400=0,571>0,15 и не превышает 1,5, поэтому принимают δе=0,571.the relative value of the eccentricity of the longitudinal force δ e = e 0 / D cir = 228.571 / 400 = 0.571> 0.15 and does not exceed 1.5, therefore, take δ e = 0.571.

3) Моменты инерции бетонного сечения и всей арматуры соответственно равны:3) The moments of inertia of the concrete section and the entire reinforcement are respectively equal to:

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

4) Значения коэффициентов для определения жесткости железобетонной колонны:4) Values of the coefficients for determining the stiffness of a reinforced concrete column:

ks=0,7;k s = 0.7;

Figure 00000019
Figure 00000019

Тогда непосредственно жесткость железобетонной колонны круглого сечения (Ж0) по [3] равна:Then directly the stiffness of the reinforced concrete column of circular cross section (W 0 ) according to [3] is equal to:

Ж0=kb⋅Eb⋅Jb+ks⋅Es⋅Js=0,1⋅3⋅104⋅1257⋅106++0,7⋅2⋅105⋅42,74⋅106=9769,417 кН⋅м2 Ж 0 = k b ⋅E b ⋅J b + k s ⋅E s ⋅J s = 0.1⋅3⋅10 4 ⋅1257⋅10 6 ++ 0.7⋅2⋅10 5 ⋅42.74⋅10 6 = 9769,417 kN⋅m 2

5) Условная критическая сила равна:5) Conditional critical force is equal to:

Figure 00000020
Figure 00000020

Значение коэффициента η при расчете колонны по недеформированной схеме определяют по формуле:The value of the coefficient η when calculating the column according to the undeformed scheme is determined by the formula:

η=1/(1-N/Ncr)=1/(1-350/6026,267)=1,062.η = 1 / (1-N / N cr ) = 1 / (1-350 / 6026,267) = 1,062.

6) Расчетный момент с учетом влияния прогиба железобетонной колонны равен:6) The calculated moment, taking into account the influence of the deflection of the reinforced concrete column, is equal to:

Mξ=N⋅е0⋅η=350⋅0,229⋅1,062=84,933 кН⋅м ≈ 85 кН⋅м.M ξ = N⋅е 0 ⋅η = 350⋅0.229⋅1.062 = 84.933 kN⋅m ≈ 85 kN⋅m.

Прочность сечения проверяем с помощью графика на фиг. 3 [4].The strength of the cross section is checked using the graph in FIG. 3 [4].

Определим площадь сечения бетона железобетонной колонныDefine the cross-sectional area of concrete reinforced concrete columns

Figure 00000021
Figure 00000021

По значениям

Figure 00000022
By values
Figure 00000022

Figure 00000023
и
Figure 00000024
Figure 00000023
and
Figure 00000024

на графике находим a m=0,387.on the graph we find a m = 0.387.

Расчетный момент с учетом прогиба колонны равен:The calculated moment, taking into account the deflection of the column is equal to:

Mcc=a m⋅Rbn⋅A⋅r=0,387⋅18,5⋅103⋅125664⋅10-6⋅0,2=180 кН⋅м;M cc = a m ⋅R bn ⋅A⋅r = 0.387⋅18.5⋅10 3 ⋅125664⋅10 -6 ⋅0.2 = 180 kN⋅m;

Мсс=180 кН⋅м > Мξ=85 кН⋅м; прочность сечения обеспечена.M ss = 180 kN⋅m> M ξ = 85 kN⋅m; section strength ensured.

7) Величину интенсивности силовых напряжений (Jσ0) в сечении железобетонной колонны круглого сечения вычисляют по уравнению (3):7) The value of the intensity of power stresses (J σ0 ) in the cross section of a reinforced concrete column of circular cross section is calculated by equation (3):

Jσ0=Мξ/Мсс=85 /180=0,472,J σ0 = Mξ / M ss = 85/180 = 0.472,

где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба железобетонной колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность опасного сечения колонны, кН⋅м.where M ξ and M ss is the bending moment from the calculated longitudinal force taking into account the deflection of the reinforced concrete column and, accordingly, the bending moment characterizing the strength of the dangerous section of the column, kN⋅m.

8) Степень армирования опасного сечения (αμs) железобетонной колонны вычисляют по уравнению (4):8) The degree of reinforcement of the dangerous section (α μs ) of the reinforced concrete column is calculated according to equation (4):

αμs=(As/A)⋅(Rsn/Rbn)=(3140/125664)⋅(400/18,5)=0,54,α μs = (A s / A) ⋅ (R sn / R bn ) = (3140/125664) ⋅ (400 / 18.5) = 0.54,

где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона железобетонной колонны в поперечном сечении, мм2; Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A s, tot and A are the cross-sectional area of the entire longitudinal reinforcement and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete of the reinforced concrete column in cross section, mm 2 ; R sn and R bn - the standard value of tensile strength of reinforcement and, accordingly, the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

9) Показатель глубины залегания арматуры (k a ) вычисляют по уравнению (2):9) The depth indicator of the reinforcement (k a ) is calculated according to equation (2):

k a =1-(а н-a)/10⋅а н=1-(30-35)/10⋅30=1+0,017=1,017,k a = 1- ( a n - a ) / 10⋅ a n = 1- (30-35) / 10⋅30 = 1 + 0.017 = 1.017,

где а н и а - нормативное и соответственно фактическое расстояние от грани колонны до радиуса окружности rs, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры, мм.where a n and a are the normative and, accordingly, the actual distance from the edge of the column to the radius of the circle r s passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement, mm

10) Проектный предел огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения по потере несущей способности (Fur, мин) вычисляют по уравнению (1):10) The design limit of fire resistance of a reinforced concrete column of a circular cross section for loss of bearing capacity (F ur , min) is calculated according to equation (1):

Figure 00000025
Figure 00000025

где Dcir - диаметр железобетонной колонны, мм;where D cir is the diameter of the reinforced concrete column, mm;

Jσ0 - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень армирования опасного сечения железобетонной колонны; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны;

Figure 00000002
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин, Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа, γn - коэффициент надежности железобетонной колонны по назначению здания.J σ0 is the intensity of power stresses in a dangerous section; α μs is the degree of reinforcement of the dangerous section of the reinforced concrete column; k a - an indicator of the depth of the longitudinal reinforcement of a reinforced concrete column;
Figure 00000002
is the thermal diffusion index of concrete, mm 2 / min, R bn is the standard axial compression resistance of concrete, MPa, γ n is the reliability coefficient of the reinforced concrete column for the purpose of the building.

Предложенное аналитическое выражение (1) использовано для оценки огнестойкости железобетонных колонн круглого сечения для безбалочного перекрытия многоэтажного здания (г. Тольятти, распределительный холодильник на 10 тыс. тонн).The proposed analytical expression (1) was used to evaluate the fire resistance of circular reinforced concrete columns for a bezel-less ceiling of a multi-storey building (Togliatti, distribution refrigerator for 10 thousand tons).

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ 3Q247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.1. GOST 3Q247.1-94. Building constructions. Test methods for fire resistance. Bearing and enclosing structures.

2. Патент №2281482 RU МПК G01N 25/50. Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания / Ильин Н.А., Бутенко С.А., Эсмонт С.В.; заяв. СГАСУ: 06.09.04; опубл. 18.02.06. Бюл. №22.2. Patent No. 2281482 RU IPC G01N 25/50. A method for determining the fire resistance of compressed elements of reinforced concrete structures of a building / Ilyin N.A., Butenko S.A., Esmont S.V .; application SASAS: 09/06/04; publ. 02/18/06. Bull. Number 22.

3. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 - М.: ФАУ «ФЦС», 2012. - 156 с.3. SP 63.13330.2012. Concrete and reinforced concrete structures. The main provisions. Updated version of SNiP 52-01-2003 - M .: FAA "FCS", 2012. - 156 p.

4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. - М.; - 2005.4. A guide for the design of concrete and reinforced concrete structures made of heavy concrete without prestressing reinforcement (to SP 52-101-2003). Central Research Institute of Industrial Buildings, NIIIZhB. - M .; - 2005.

Claims (23)

1. Способ определения огнестойкости сжатого железобетонного элемента конструкции здания, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонного элемента, выявление условий его опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонного элемента под испытательной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества железобетонного элемента, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонного элемента и его опасных сечений, устанавливают площади бетона и арматуры в опасном сечении, определяют показатели термодиффузии бетона, жесткость и критическую силу железобетонной колонны, влажность и плотность бетона, находят предельные сопротивления бетона и арматуры на сжатие, степень армирования опасного сечения железобетонного элемента и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, отличающийся тем, что в качестве железобетонного элемента принимают железобетонную колонну круглого сечения и дополнительно определяют надежность железобетонной колонны круглого сечения по назначению, выявляют сплошность ее тела в опасном сечении, фактический предел огнестойкости от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (Fur, мин), который определяют, используя аналитическое уравнение (1):1. A method for determining the fire resistance of a compressed reinforced concrete structural element of a building, including technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete element, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the ultimate state on the basis of loss of bearing capacity of the reinforced concrete element under test load under standard thermal impact, assessment tests without destruction on a set of individual quality indicators of reinforced concrete of a particular element, during which technical inspection is accompanied by instrumental measurements of the geometric dimensions of the reinforced concrete element and its dangerous sections, the areas of concrete and reinforcement in a dangerous section are established, the thermal diffusion of the concrete, the stiffness and critical strength of the reinforced concrete column, the moisture and density of concrete are determined, the ultimate resistance of concrete and reinforcement for compression, the degree of reinforcement of a dangerous section of a reinforced concrete element and the magnitude of the intensity of power stresses in a dangerous section , characterized in that a reinforced concrete column of circular cross section is adopted as a reinforced concrete element and additionally determine the reliability of a reinforced concrete column of circular cross section for its intended purpose, the continuity of its body in a dangerous section is revealed, the actual fire resistance limit from the beginning of standard fire exposure to loss of bearing capacity (F ur , min ), which is determined using the analytical equation (1):
Figure 00000026
Figure 00000026
 где Dcir - диаметр железобетонной колонны, мм;where D cir is the diameter of the reinforced concrete column, mm; Jσ0 - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень армирования опасного сечения железобетонной колонны;
Figure 00000027
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин, Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа, γn - коэффициент надежности железобетонной колонны по назначению; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны.J σ0 is the intensity of power stresses in a dangerous section; α μs is the degree of reinforcement of the dangerous section of the reinforced concrete column;
Figure 00000027
- indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min, R bn - standard resistance of concrete to axial compression, MPa, γ n - reliability coefficient of reinforced concrete columns for the purpose; k a - an indicator of the depth of the longitudinal reinforcement of a reinforced concrete column. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонной колонны (k a ) определяют из уравнения (2):2. The method according to p. 1, characterized in that the depth indicator of the longitudinal reinforcement of the reinforced concrete column (k a ) is determined from equation (2): k a =1-0,1⋅(а н-a)/а н;k a = 1-0.1⋅ ( a n - a ) / a n ; где а н и а - нормативное и соответственно фактическое расстояние от грани колонны до радиуса окружности rs, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры, мм.where a n and a are the normative and, accordingly, the actual distance from the edge of the column to the radius of the circle r s passing through the centers of gravity of the rods of longitudinal reinforcement, mm 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силовых напряжений в опасном сечении железобетонной колонны (Jσ0≤1) находят по уравнению (3):3. The method according to p. 1, characterized in that the intensity of the power voltage in the dangerous section of the reinforced concrete columns (J σ0 ≤1) is found by equation (3): Jσ0=Mξ/Mcc;J σ0 = M ξ / M cc ; где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба железобетонной колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность опасного сечения, кН⋅м.where M ξ and M ss is the bending moment from the calculated longitudinal force, taking into account the deflection of the reinforced concrete column and, accordingly, the bending moment characterizing the strength of the dangerous section, kN⋅m. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень армирования опасного сечения железобетонной колонны (αμs) вычисляют по уравнению (4):4. The method according to p. 1, characterized in that the degree of reinforcement of the dangerous section of the reinforced concrete column (α μs ) is calculated according to equation (4): αμs=(As,tot/A)⋅(Rsn/Rbn);α μs = (A s, tot / A) ⋅ (R sn / R bn ); где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона железобетонной колонны в поперечном сечении, мм2; Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A s, tot and A are the cross-sectional area of the entire longitudinal reinforcement and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete of the reinforced concrete column in cross section, mm 2 ; R sn and R bn - the standard value of tensile strength of reinforcement and, accordingly, the standard resistance of concrete to axial compression, MPa. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что критическую силу (Ncr, кН), воспринимаемую колонной круглого сечения, вычисляют по уравнению (5):5. The method according to p. 1, characterized in that the critical force (N cr , kN), perceived by the column of circular cross section, is calculated by equation (5):
Figure 00000028
Figure 00000028
 где Ж0 - жесткость железобетонной колонны круглого сечения, к⋅Нм2;where W 0 - the stiffness of the reinforced concrete columns of circular cross section, k⋅Nm 2 ;
Figure 00000029
- расчетная длина колонны, м; π=3,14.
Figure 00000029
- estimated column length, m; π = 3.14. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жесткость железобетонной колонны круглого сечения (Ж0, кН⋅м2) вычисляют по уравнению (6):6. The method according to p. 1, characterized in that the stiffness of the reinforced concrete columns of circular cross section (W 0 , kN⋅m 2 ) is calculated according to equation (6):
Figure 00000030
Figure 00000030
 где Es и Eb - модуль упругости арматуры и соответственно начальный модуль упругости бетона, МПа; Js и Jb - момент инерции арматуры и соответственно бетонного сечения относительно центра тяжести бетонного сечения, мм4;
Figure 00000031
- коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки на прогиб железобетонной колонны; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силыwhere E s and E b - modulus of elasticity of reinforcement and, accordingly, the initial modulus of elasticity of concrete, MPa; J s and J b - moment of inertia of the reinforcement and, accordingly, the concrete section relative to the center of gravity of the concrete section, mm 4 ;
Figure 00000031
- coefficient taking into account the duration of the load on the deflection of the reinforced concrete columns; δ e - the relative value of the eccentricity of the longitudinal force δe=e0/Dcir≥0,15;δ e = e 0 / D cir ≥ 0.15; где Dcir - диаметр железобетонной колонны, мм; e0 - эксцентриситет продольной силы, мм.where D cir is the diameter of the reinforced concrete column, mm; e 0 is the eccentricity of the longitudinal force, mm. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что за единичные показатели качества железобетонной колонны круглого сечения, влияющие на предел огнестойкости, принимают: геометрические размеры, условия закрепления и жесткость железобетонной колонны круглого сечения, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, модуль упругости арматуры и начальный модуль упругости бетона.7. The method according to p. 1, characterized in that for the individual quality indicators of reinforced concrete columns of circular cross section, affecting the fire resistance limit, take: geometric dimensions, fixing conditions and stiffness of the reinforced concrete columns of circular cross section, the strength of concrete for axial compression, the resistance of reinforcement to compression, the intensity of power stresses in a dangerous section, the moisture and density of concrete in its natural state, the thermal diffusion of concrete, the elastic modulus of reinforcement and the initial elastic modulus of concrete.
RU2018107095A 2018-02-26 2018-02-26 Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section RU2678780C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107095A RU2678780C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018107095A RU2678780C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2678780C1 true RU2678780C1 (en) 2019-02-01

Family

ID=65273637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018107095A RU2678780C1 (en) 2018-02-26 2018-02-26 Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2678780C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112348329A (en) * 2020-10-27 2021-02-09 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 Method for evaluating ultrahigh-strength prestressed anchor backing plate and spiral rib
RU2787335C1 (en) * 2022-03-17 2023-01-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Method for determining the temperature of fire exposure by changing the hardness and coercive force of steel structures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN104677940A (en) * 2015-01-30 2015-06-03 中国矿业大学 Reinforced concrete shell fire resistance testing system
RU2604820C1 (en) * 2015-08-25 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
RU2650704C1 (en) * 2017-03-07 2018-04-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for evaluating fire resistance of beam structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN104677940A (en) * 2015-01-30 2015-06-03 中国矿业大学 Reinforced concrete shell fire resistance testing system
RU2604820C1 (en) * 2015-08-25 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
RU2650704C1 (en) * 2017-03-07 2018-04-17 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for evaluating fire resistance of beam structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112348329A (en) * 2020-10-27 2021-02-09 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 Method for evaluating ultrahigh-strength prestressed anchor backing plate and spiral rib
CN112348329B (en) * 2020-10-27 2023-01-17 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 Method for evaluating ultrahigh-strength prestressed anchor backing plate and spiral rib
RU2787335C1 (en) * 2022-03-17 2023-01-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) Method for determining the temperature of fire exposure by changing the hardness and coercive force of steel structures
RU2808423C1 (en) * 2023-05-29 2023-11-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Method for determining fire resistance of compressed pipe-concrete building element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2615047C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building
RU2615048C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building
Sykora et al. Uncertainties in resistance models for sound and corrosion-damaged RC structures according to EN 1992-1-1
Appuhamy et al. Prediction of residual strength of corroded tensile steel plates
RU2350933C1 (en) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
RU2650704C1 (en) Method for evaluating fire resistance of beam structure
RU2604820C1 (en) Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
Nziengui et al. Notched-beam creep of Douglas fir and white fir in outdoor conditions: Experimental study
RU2281482C2 (en) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2322663C1 (en) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2678780C1 (en) Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section
Vegera et al. Development methodology of determinating residual carrying capacity of reinforced concrete beams with damages tensile reinforcement which occurred during loading
RU2695344C1 (en) Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
RU2604478C1 (en) Method for assessing fire resistance of steel frame of a building
RU2678781C1 (en) Method for determining the fire resistance of reinforced concrete compressed element of the annular section
RU2161793C2 (en) Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2320982C1 (en) Method to determine steel building beam fire resistance
RU2698572C1 (en) Method for assessing fire resistance of a wooden bent element
Siriwardane et al. Structural appraisal-based different approach to estimate the remaining fatigue life of railway bridges
RU2671910C1 (en) Method of estimation of fire resistance of multi-hollow prestressed reinforced concrete slab
RU2674418C1 (en) Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings
RU2564009C1 (en) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket
RU2634569C1 (en) Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall
RU2564010C1 (en) Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder
RU2674570C1 (en) Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour

Legal Events

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

Effective date: 20210227