RU2678781C1 - Способ определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения - Google Patents
Способ определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678781C1 RU2678781C1 RU2018107200A RU2018107200A RU2678781C1 RU 2678781 C1 RU2678781 C1 RU 2678781C1 RU 2018107200 A RU2018107200 A RU 2018107200A RU 2018107200 A RU2018107200 A RU 2018107200A RU 2678781 C1 RU2678781 C1 RU 2678781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reinforced concrete
- section
- concrete element
- reinforcement
- compressed
- Prior art date
Links
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 157
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 68
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 62
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 9
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002872 Statistical quality control Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009435 building construction Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/50—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating flash-point; by investigating explosibility
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. Оно может быть использовано для классификации железобетонных сжатых элементов кольцевого сечения по показателям сопротивления их воздействию пожара. Заявлен способ определения огнестойкости сжатого железобетонного элемента конструкции здания, согласно которому испытание железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, оценивая их величину с помощью статистического контроля. Для этого определяют геометрические размеры железобетонного элемента, степень армирования бетона и условия крепления элемента; плотность, влажность и показатель термодиффузии бетона; интенсивность напряжения кольцевого сечения элемента, показатель надежности железобетонного элемента по назначению (уровню ответственности), показатель сплошности тела железобетонного элемента кольцевого сечения и его гибкости. Описание процесса сопротивления железобетонного элемента огневому воздействию представляют математической зависимостью, которая учитывает размеры поперечного сечения элемента, степень армирования αμs, интенсивность силовых напряжений Jσ0, нормативное сопротивление бетона осевому сжатию Rbn и показатель термодиффузии бетона, Dвт, а также величину интегрального показателя безопасности железобетонного элемента кольцевого сечения. Предел огнестойкости железобетонного элемента определяют, используя аналитическое выражение. Технический результат – обеспечение определения огнестойкости железобетонного элемента кольцевого сечения без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статистического контроля качества. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. В частности, оно может быть использовано для классификации железобетонных колонн кольцевого сечения по показателям сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих железобетонных конструкций с фактическим пределом огнестойкости в зданиях различных классов по их пожароопасности.
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].
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.
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.
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 железобетонного сжатого элемента, выявление условий его опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонного сжатого элемента под испытательной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия. Испытание железобетонного сжатого элемента проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонного сжатого элемента и его 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 железобетонного сжатого элемента 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].
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 железобетонного сжатого элемента по назначению (уровню ответственности), особенности условий обогрева опасного сечения элемента, глубина залегания продольной арматуры, сплошность тела железобетонного элемента и коэффициент его продольного изгиба.
Сущность изобретения заключается в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления железобетонного сжатого элемента в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости железобетонного сжатого элемента при проектировании, строительстве и эксплуатации здания; в снижении экономических затрат при испытании железобетонного сжатого элемента на огнестойкость.
Технический результат - исключение огневых испытаний при определении огнестойкости железобетонного сжатого элемента в здании или его фрагменте; снижение трудоемкости оценки огнестойкости железобетонного сжатого элемента, расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных железобетонных элементов любых размеров и возможность сопоставления полученных результатов с результатами испытаний аналогичных элементов здания; возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат при определении огнестойкости железобетонного элемента; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и проведении неразрушающих испытаний железобетонного сжатого элемента; упрощение условий и сокращение сроков испытания элементов на огнестойкость; повышение точности и оперативности испытания.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости сжатого железобетонного элемента 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 железобетонного элемента, 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 определяют огнестойкость сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения, при этом дополнительно определяют его надежность по назначению, выявляют показатель сплошности железобетонного элемента в опасном сечении и фактический предел огнестойкости железобетонного элемента от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (Fur, мин), который определяют используя аналитическое уравнение (1):
где r1 и r2 - соответственно внутренний и наружный радиусы окружностей железобетонного элемента кольцевого сечения, мм; Jσ0 - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень насыщения продольной арматурой бетона железобетонного элемента; K - интегральный показатель безопасности железобетонного элемента; Dвт - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин, Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
Величину интегрального показателя безопасности железобетонного элемента определяют, используя аналитическое уравнение (2):
где γn - коэффициент надежности железобетонного элемента по назначению; kcn - показатель сплошности тела железобетонного элемента; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонного элемента. При этом показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонного элемента (k a ) определяют из уравнения (3):
где а н и а - нормативная и соответственно фактическая глубина залегания продольной арматуры железобетонного элемента, мм.
Показатель сплошности тела железобетонного элемента кольцевого сечения (kсп≤1) вычисляют по аналитическому выражению (4):
где r1 и r2 - внутренний и соответственно наружный радиусы окружностей кольца железобетонного элемента кольцевого сечения, мм.
Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении сжатого железобетонного элемента (Jσ0≤1) находят, используя уравнение (5):
где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба сжатого железобетонного элемента и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность сечения, кН⋅м.
Степень насыщения продольной арматурой бетона сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения (αμs) вычисляют по уравнению (6):
где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона в поперечном сечении железобетонного элемента, мм2; Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
Критическую силу (Ncr, кН), воспринимаемую сжатым железобетонным элементом кольцевого сечения, вычисляют по уравнению (7):
где Ж0 - жесткость железобетонного элемента кольцевого сечения, кН⋅м2; 
- расчетная длина железобетонного элемента, м; π=3,14.
Жесткость железобетонного элемента кольцевого сечения (Ж0, кН⋅м2) вычисляют по уравнению (8):
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; 
- коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки на прогиб железобетонного элемента; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силы
δe=e0/Dcir≥0,15;
где Dcir - диаметр кольцевого сечения железобетонного элемента, мм; e0 - эксцентриситет продольной силы, мм.
За единичные показатели качества железобетонного элемента кольцевого сечения, влияющие на предел его огнестойкости, принимают: геометрические размеры опасного сечения, условия закрепления сжатого железобетонного элемента, степень насыщения арматурой бетона сжатого элемента, жесткость железобетонного элемента, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, показатель сплошности тела железобетонного элемента кольцевого сечения, модуль упругости арматуры, начальный модуль упругости бетона.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.
Исключение огневых испытаний железобетонного элемента кольцевого сечения существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки его огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактической огнестойкости различно нагруженных конструкций любых размеров, дает возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов с результатами стандартных испытаний аналогичных конструкций и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его конструкций в процессе испытания. Следовательно, условия испытания железобетонного элемента здания на огнестойкость значительно упрощены. Снижение экономических затрат на проведение испытания достигается за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца железобетонного элемента.
Применение математического описания процесса сопротивления нагруженного железобетонного элемента стандартному огневому испытанию и использование построенного полипараметрического уравнения (1) повышает точность и оперативность оценки огнестойкости.
Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: степени напряжения арматуры, показателя термодиффузии бетона, и показателя безопасности сжатого элемента упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженного железобетонного элемента огневому воздействию.
Оценка огнестойкости железобетонного элемента 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 железобетонного элемента предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Использование интегральных конструктивных параметров для определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента и упрощение математического описания процесса термического сопротивления нагруженного железобетонного элемента, а также учет реального ресурса конструкции на величину огнестойкости использованием комплекса единичных показателей их качеств; учет влияния на предел огнестойкости показателей надежности железобетонного элемента по назначению, глубины залегания продольной арматуры, сплошности тела и продольного прогиба железобетонного элемента позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости железобетонного элемента кольцевого сечения.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, с получением указанного выше технического результата.
Способ определения огнестойкости железобетонного элемента кольцевого сечения здания осуществляют в следующей последовательности. Сначала проводят визуальный осмотр здания. Затем определяют группу однотипных железобетонных элементов и их общее число в нем. Вычисляют величину выборки однотипных элементов. Назначают комплекс единичных показателей качества железобетонных элементов, влияющих на огнестойкость. Выявляют условия закрепления концов и опасные сечения железобетонных элементов. Вычисляют число испытаний единичного показателя качества конструкции в зависимости от его статистической изменчивости. Затем оценивают единичные показатели качества железобетонного элемента и его интегральные параметры, и по ним находят предел огнестойкости.
Под визуальным осмотром понимают проверку состояния железобетонных элементов кольцевого сечения, включающую выявление условий обогрева и закрепления концов железобетонных элементов, определение вида бетона и толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления арматуры с бетоном, наличие коррозии арматурной стали и других показателей безопасности железобетонных элементов кольцевого сечения.
В процессе осмотра определяют группы однотипных элементов. Под группой элементов в здании понимают однотипные железобетонные элементы кольцевого сечения, изготовленные и возведенные в сходных технологических условиях и находящихся в подобных условиях эксплуатации.
Изобретение поясняется чертежом, где стрелками показано направление действия высокой температуры стандартного пожара tст, °С.
На рисунке изображена схема расчета на огнестойкость сжатого элемента кольцевого сечения: продольное сечения (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; r1 - внутренний радиус кольцевого сечения, мм; r2 - наружный радиус кольцевого сечения, 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; tст - температура стандартного пожара, °С.
Число и место расположения участков, в которых определяют показатели качества конструкций, определяют так: в сжатых элементах конструкции, имеющих одно опасное сечение, участки располагают только в этом сечении; в сжатых элементах конструкций, имеющих несколько опасных сечений, испытуемые участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части участков в опасных сечениях.
К основным единичным показателям качества сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения, обеспечивающим огнестойкость, относятся: геометрические размеры опасного сечения, условия закрепления сжатого железобетонного элемента, степень насыщения арматурой бетона сжатого элемента, жесткость железобетонного элемента, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, показатель сплошности тела железобетонного элемента кольцевого сечения, модуль упругости арматуры, начальный модуль упругости бетона.
Проверяемыми геометрическими размерами являются: ширина и высота опасного кольцевого сечения железобетонного элемента. Опасные сечения железобетонного элемента 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.
Интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения определяют, используя аналитическое уравнение (2):
где γn - коэффициент надежности железобетонного элемента по назначению; kcn - показатель сплошности тела железобетонного элемента;
k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонного элемента определяют, используя уравнение (3):
k a =1-0,1⋅(а н-а)/а н;
где а и а н- нормативная и соответственно фактическая глубина залегания продольной арматуры железобетонного элемента, мм.
Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения от испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из условия (5):
Jσ0=Mξ/Mcc;
где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба сжатого железобетонного элемента и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность сечения, кН⋅м.
Степень насыщения арматурой сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения (αμs) вычисляют по алгебраическому выражению (6):
αμs=(As,tot/A)⋅(Rsn/Rbn);
где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона колонны в поперечном сечении железобетонного элемента, мм2;
Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
Пример.
Дано: железобетонный элемент - консольная стойка кольцевого сечения высотой Н=6 м, сечение с внутренним радиусом r1=150 мм, наружным - r2=250 мм; бетон класса В25 (Eb=3⋅104 МПа, Rbn=18,5 МПа, Dbm=22,5 мм2/мин); продольная арматура класса А400 (Rsn=400 МПа) располагается посредине толщины кольца (а=50 мм, а н=26 мм), площадь ее сечения As,tot=1470 мм2 (13∅12); продольная сила и момент в заделке: от вертикальных нагрузок: Nv=120 кН, Mv=40 кН⋅м; (кратковременную, а также нагрузки от ветра и снега при оценке огнестойкости элемента в расчете не принимают!)
Требуется выявить интенсивность силовых напряжений и вычислить предел огнестойкости сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения (γн=1).
Расчет.
1) Внутренний и наружный диаметры равны D1=2⋅r1=300 мм, D2=Dcir=2⋅r2=500 мм; М=Mv=40 кН⋅м. Расчетная длина стойки равна 
.
Усилия от всех нагрузок равны: N=120 кН; М=40 кН⋅м; е0=М/N=40/120=0,333=333 мм.
2) Для определения жесткости (Ж0) вычисляем:
радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры: rs=rm=(r1+r2)/2=(150+250)/2=200 мм;
М1 и 
- 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:
M1=M+N⋅rs=40+120⋅0,2=64 кНм;
коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента:
Относительное значение эксцентриситета продольной силы: δе=е0/Dcir=333/500=0,667>0,15 и менее 1,5.
3) Моменты инерции бетонного сечения и всей арматуры соответственно равны
4) Значения коэффициентов для бетона и арматуры при определении жесткости консольной стойки:
ks=0,7
Тогда непосредственно жесткость консольной стойки кольцевого сечения (Ж0) по [3] равна:
Ж0=kb⋅Eb⋅Jb+ks⋅Es⋅Js=0,078⋅3⋅104⋅2,67⋅109+0,7⋅2⋅105⋅2,94⋅107=10331,479 кН⋅м2
5) Определим значение условной критической силы
Значение коэффициента, учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольной силы:
η=1/(1-N/Ncr)=1/(1-120/708,108)=1,204.
6) Изгибающий момент с учетом влияния прогиба равен
Mξ=Mv⋅η=40⋅1,204=48,162 кН⋅м,
Площадь кольцевого сечения равна
7) Вычисляем относительную площадь сжатой зоны бетона железобетонного элемента по формуле:
8) Так как 0,15<ξcir<0,6, прочность сечения сжатого железобетонного элемента равна:
9) Величина интенсивности силовых напряжений (Jσ0) в сечении сжатого железобетонного элемента: Jσ0=Mξ/Мсс=48,162/135,273=0,356.
10) Степень армирования железобетонного элемента кольцевого сечения вычисляем по уравнению:
αμs=(As/А)⋅(Rsn/Rbn)=(1470/125664)⋅(400/18,5)=0,253.
11) Показатель сплошности сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения (kcn) и показатель глубины заложения арматуры (k a ) вычисляют соответственно по уравнениям:
kcn=1-(r1/r2)3=1-(15/25)3=1-0,216=0,784;
k a =(1-0,1(a n-a)/a n)=(1-0,1(26-50)/26)=1+0,067=1,067.
12) Интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного элемента: k=γn⋅kcn⋅k a =1⋅0,784⋅1,067=0,836.
13) Проектный предел огнестойкости сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения по потере несущей способности (Fur, мин) вычисляют по уравнению (1):
Следовательно, конструкция консольной стойки кольцевого сечения подходит для зданий 1 степени огнестойкости (табл. 21 [5]).
Источники информации
1. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.
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.
3. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 - М.: ФАУ «ФЦС», 2012.- 156 с.
4. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003). ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. - М.; - 2005.
5. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: ФЗ №123-2018 (табл. 21).
Claims (26)
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 железобетонного элемента, 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 определяют огнестойкость сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения, при этом дополнительно определяют его надежность по назначению, выявляют показатель сплошности железобетонного элемента в опасном сечении и фактический предел огнестойкости железобетонного элемента от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (Fur, мин), который определяют, используя аналитическое уравнение (1):
где r1 и r2 - соответственно внутренний и наружный радиусы окружностей железобетонного элемента кольцевого сечения, мм; Jσ0 - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении; αμs - степень насыщения продольной арматурой бетона железобетонного элемента; K - интегральный показатель безопасности железобетонного элемента; 
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин, Rbn - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину интегрального показателя безопасности железобетонного элемента определяют, используя аналитическое уравнение (2):
где γn - коэффициент надежности железобетонного элемента по назначению; 
- показатель сплошности тела железобетонного элемента; k a - показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонного элемента, при этом показатель глубины залегания продольной арматуры железобетонного элемента (k a ) определяют из уравнения (3):
где а н и а - нормативная и соответственно фактическая глубина залегания продольной арматуры железобетонного элемента, мм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель сплошности тела железобетонного элемента кольцевого сечения (kсп≤1) вычисляют по аналитическому выражению (4):
где r1 и r2 - внутренний и соответственно наружный радиусы окружностей кольца железобетонного элемента кольцевого сечения, мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силовых напряжений в опасном сечении сжатого железобетонного элемента (Jσ0≤1) находят, используя уравнение (5):
где Mξ и Mcc - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба сжатого железобетонного элемента и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность сечения, кН⋅м.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень насыщения продольной арматурой бетона сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения (αμs) вычисляют по уравнению (6):
где As,tot и А - площадь сечения всей продольной арматуры и соответственно площадь сечения бетона в поперечном сечении железобетонного элемента, мм2; Rsn и Rbn - нормативное значение сопротивления растяжению арматуры и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что критическую силу (Ncr, кН), воспринимаемую сжатым железобетонным элементом кольцевого сечения, вычисляют по уравнению (7):
где Ж0 - жесткость железобетонного элемента кольцевого сечения, кН⋅м2; 
- расчетная длина железобетонного элемента, м; π=3,14.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жесткость железобетонного элемента кольцевого сечения (Ж0, кН⋅м2) вычисляют по уравнению (8):
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; ϕl - коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки на прогиб железобетонного элемента; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силы
где Dcir - диаметр кольцевого сечения железобетонного элемента, мм; e0 - эксцентриситет продольной силы, мм.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что за единичные показатели качества железобетонного элемента кольцевого сечения, влияющие на предел его огнестойкости, принимают: геометрические размеры опасного сечения, условия закрепления сжатого железобетонного элемента, степень насыщения арматурой бетона сжатого элемента, жесткость железобетонного элемента, прочность бетона на осевое сжатие, сопротивление арматуры сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, показатель сплошности тела железобетонного элемента кольцевого сечения, модуль упругости арматуры, начальный модуль упругости бетона.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107200A RU2678781C1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Способ определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018107200A RU2678781C1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Способ определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2678781C1 true RU2678781C1 (ru) | 2019-02-01 |
Family
ID=65273809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018107200A RU2678781C1 (ru) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Способ определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678781C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2730131C1 (ru) * | 2019-10-22 | 2020-08-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Способ определения прочности внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161793C2 (ru) * | 1999-02-22 | 2001-01-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания |
| RU2281482C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания |
| RU2322663C1 (ru) * | 2006-07-04 | 2008-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости металлических балок здания |
| RU2350933C1 (ru) * | 2007-07-31 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости бетонных и железобетонных стен здания |
| CN104677940A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 中国矿业大学 | 一种钢筋混凝土壳抗火试验系统 |
-
2018
- 2018-02-26 RU RU2018107200A patent/RU2678781C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161793C2 (ru) * | 1999-02-22 | 2001-01-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания |
| RU2281482C2 (ru) * | 2004-09-06 | 2006-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания |
| RU2322663C1 (ru) * | 2006-07-04 | 2008-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости металлических балок здания |
| RU2350933C1 (ru) * | 2007-07-31 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Способ определения огнестойкости бетонных и железобетонных стен здания |
| CN104677940A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-06-03 | 中国矿业大学 | 一种钢筋混凝土壳抗火试验系统 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Издательство стандартов. * |
| ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Издательство стандартов. ГОСТ Р 53309-2009. ЗДАНИЯ И ФРАГМЕНТЫ ЗДАНИЙ. МЕТОД НАТУРНЫХ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, с.6-12. * |
| ГОСТ Р 53309-2009. ЗДАНИЯ И ФРАГМЕНТЫ ЗДАНИЙ. МЕТОД НАТУРНЫХ ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, с.6-12. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2730131C1 (ru) * | 2019-10-22 | 2020-08-17 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" | Способ определения прочности внецентренно сжатого железобетонного элемента кольцевого сечения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2615047C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания | |
| Ghafoori et al. | Determination of minimum CFRP pre-stress levels for fatigue crack prevention in retrofitted metallic beams | |
| Sykora et al. | Uncertainties in resistance models for sound and corrosion-damaged RC structures according to EN 1992-1-1 | |
| RU2615048C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания | |
| Ranawaka et al. | Distortional buckling tests of cold-formed steel compression members at elevated temperatures | |
| El-Sayed et al. | Influence of stirrup corrosion on shear strength of reinforced concrete slender beams | |
| Finozzi et al. | Structural response of reinforcing bars affected by pitting corrosion: experimental evaluation | |
| RU2650704C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости балочной конструкции | |
| RU2604820C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания | |
| RU2350933C1 (ru) | Способ определения огнестойкости бетонных и железобетонных стен здания | |
| Jung et al. | Experimental Study on the Structural Performance Degradation of Corrosion‐Damaged Reinforced Concrete Beams | |
| RU2322663C1 (ru) | Способ определения огнестойкости металлических балок здания | |
| RU2281482C2 (ru) | Способ определения огнестойкости сжатых элементов железобетонных конструкций здания | |
| RU2678781C1 (ru) | Способ определения огнестойкости железобетонного сжатого элемента кольцевого сечения | |
| RU2695344C1 (ru) | Способ определения огнестойкости трубобетонной колонны здания | |
| RU2678780C1 (ru) | Способ определения огнестойкости железобетонной колонны круглого сечения | |
| RU2604478C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости стальной фермы здания | |
| RU2674418C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания | |
| RU2161793C2 (ru) | Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания | |
| RU2634569C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости стальной балки с гофростенкой | |
| RU2671910C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости многопустотной преднапряженной железобетонной плиты | |
| RU2674570C1 (ru) | Способ оценки огнестойкости железобетонной плиты с защемлением по контуру | |
| RU2564009C1 (ru) | Способ определения огнестойкости каменных столбов со стальной обоймой | |
| Al-Nasra et al. | Shear failure investigation of reinforced concrete beams with swimmer bars | |
| RU2564010C1 (ru) | Способ определения огнестойкости кирпичных столбов с железобетонной обоймой |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210227 |