RU2695344C1 - Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building - Google Patents

Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building Download PDF

Info

Publication number
RU2695344C1
RU2695344C1 RU2018108965A RU2018108965A RU2695344C1 RU 2695344 C1 RU2695344 C1 RU 2695344C1 RU 2018108965 A RU2018108965 A RU 2018108965A RU 2018108965 A RU2018108965 A RU 2018108965A RU 2695344 C1 RU2695344 C1 RU 2695344C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
pipe
column
metal
resistance
Prior art date
Application number
RU2018108965A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Ильин
Надежда Владимировна Кондратьева
Валерия Николаевна Таланова
Ирина Сергеевна Трошкина
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 RU2018108965A priority Critical patent/RU2695344C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695344C1 publication Critical patent/RU2695344C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Abstract

FIELD: rescue service; fire fighting means.
SUBSTANCE: invention relates to the field of fire safety of buildings with reference to the classification of pipe-concrete columns based on their resistance to fire. Method comprises performance of technical inspection, establishment of type of concrete column, identification of conditions for its support and attachment, determining the time limit state on the basis of the loss of bearing capacity of the column under the test load under conditions of standard fire action, performance of evaluation tests without destruction by a set of single quality indicators of the string, in which technical inspection is accompanied by instrumental measurements of geometric dimensions of the column and its hazardous section, concrete and steel areas in dangerous section are installed, humidity and density of concrete in natural state, determining the concrete thermal diffusion indices, determining compression concrete ultimate resistance, intensity value of the stresses in the dangerous section, wherein determining the fire resistance of a pipe concrete column made from a metal pipe filled with concrete, wherein additionally determining the level of responsibility of the column for the purpose, determining critical force, rigidity of pipe concrete column and effect of column deflection on bending moment of longitudinal force, degree of reinforcement of column cross-section by metal pipe, determining resistance limit of compression of pipe metal, reduced thickness of pipe metal and time of resistance to fire action of metal pipe, unfilled with concrete, calculating duration of fire protection of concrete pipe metal and fire resistance of pipe concrete string from beginning of standard fire action to loss of bearing capacity (Fur, min), which is determined using a given analytical expression.
EFFECT: enabling determination of the pipe concrete column fire resistance without natural fire action and high reliability of statistical quality control and non-destructive tests.
9 cl, 1 ex, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. В частности, оно может быть использовано для классификации трубобетонных колонн 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 concrete pipes 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 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].A known method of evaluating the fire resistance of a building column 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 the test load under standard heat 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, недооценивает пригодность эксплуатации колонны 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, их фактических размеров, фактического армирования и схемы обогрева опасного сечения испытуемой конструкции 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, and 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, underestimates the suitability of the column in a building with a given degree of fire resistance. By a small number of tested samples (2-3 pcs.) 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 columns, their actual sizes, actual reinforcement and the heating circuit of the dangerous section of the test structure in a fire.

Известен способ определения огнестойкости трубобетонной колонны путем выявления распределения температур по ее сечению и определения в величины предельной несущей способности колонны в процессе пожара, сравнивая ее с испытательной нагрузкой / Бартелеми Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций / перевод с фран. - М., Стройиздат, 1985. - 216 с. (см. гл. 5 п. 5.2 Колонны замкнутого сечения, заполненные бетоном, с. 169-175) [2]A known method for determining the fire resistance of a concrete pipe by identifying the temperature distribution over its cross section and determining the maximum load-bearing capacity of the column in a fire, comparing it with the test load / Barthelemy B., Kruppa J. Fire resistance of building structures / translation from French - M., Stroyizdat, 1985 .-- 216 p. (see Ch. 5 p. 5.2 Closed-section columns filled with concrete, p. 169-175) [2]

Недостаток известного способа заключается в сложности и неточности результатов проведения теплотехнического и прочностного расчетов потери несущей способности трубобетонной колонны в условиях пожара.The disadvantage of this method lies in the complexity and inaccuracy of the results of thermotechnical and strength calculations of the loss of bearing capacity of a concrete column in a fire.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной колонны здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной колонны, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности железобетонной колонны под испытательной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия. Испытание железобетонной колонны проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной колонны и ее опасного сечения, устанавливают площади бетона и рабочей арматуры в опасном сечении, 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 расчетного сечения колонны, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную колонну и величину интенсивности силовых напряжений в расчетном сечении, и, используя полученные интегральные параметры железобетонной колонны по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости

Figure 00000001
, 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 /[3].The closest method of the same purpose to the claimed invention by the totality of features is a method for assessing the fire resistance of a reinforced concrete column of a building by testing, including technical inspection, establishing the type of concrete and reinforcement of the reinforced concrete column, determining the time of the onset of the ultimate state by the sign of loss of bearing capacity of the reinforced concrete column under test load under standard fire exposure. The reinforced concrete column is tested 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 column and its dangerous section, the area of concrete and working reinforcement in a dangerous section is established, the density of concrete and its moisture content in the natural state and the value of the thermal diffusion index are determined concrete, find the ultimate resistance of concrete and reinforcement to compression, the degree of reinforcement of the design section of the column, tanavlivayut magnitude of the test load on the reinforced concrete column and a power value of the stress intensity in a predetermined section, and integral parameters obtained using concrete columns nomogram calculated actual fire limit
Figure 00000001
, 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 / [3].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что использование номограммы для определения фактической огнестойкости железобетонной колонны 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), не учтено влияние прогиба внецентренно сжатого сечения колонны на несущую способность.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 column 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 for the purpose (level of responsibility) are not taken into account, the effect of deflection of an eccentrically compressed section of the column on the bearing capacity is not taken into account.

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

Технический результат - исключение огневых испытаний при определении огнестойкости трубобетонной колонны здания; снижение трудоемкости оценки огнестойкости трубобетонной колонны, расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных трубобетонных 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 неразрушающих испытаниях трубобетонной колонны; упрощение условий и сокращение сроков испытания колонн на огнестойкость; повышение точности и оперативности определения огнестойкости трубобетонной колонны.The technical result is the exclusion of fire tests in determining the fire resistance of a pipe concrete column of a building; reducing the complexity of evaluating the fire resistance of a concrete pipe column, expanding the technological capabilities of determining the actual fire resistance of variously loaded concrete columns of any size and the ability to compare 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 inspection and non-destructive testing of a concrete pipe string; simplification of conditions and shortening of the test period of columns for fire resistance; improving the accuracy and efficiency of determining the fire resistance of a concrete pipe.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе определения огнестойкости колонны здания, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона колонны, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности колонны под испытательной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества колонны, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров колонны и ее опасного сечения, устанавливают площади бетона и стали в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, определяют показатели термодиффузии бетона, находят предельные сопротивления бетона на сжатие и величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, особенностью является то, что определяют огнестойкость трубобетонной колонны, выполненной из металлической трубы, заполненной бетоном, при этом дополнительно выявляют уровень ответственности колонны по назначению, определяют критическую силу, жесткость трубобетонной колонны и влияние ее прогиба на изгибающий момент продольной силы, степень армирования сечения колонны металлом трубы, выявляют предел сопротивления сжатию металла трубы, определяют приведенную толщину металла трубы и время сопротивления огневому воздействию металлической трубы, незаполненной бетоном, вычисляют длительность огнезащиты бетона металлом трубы и предел огнестойкости трубобетонной колонны 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 for determining the fire resistance of a building column, including technical inspection, establishing the type of concrete of the column, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the limiting state based on the loss of the bearing capacity of the column under test load in conditions of standard fire exposure, conducting assessment tests without destruction on a set of individual quality indicators to columns, during which technical inspection is accompanied by instrumental measurements of the geometric dimensions of the column and its dangerous section, the concrete and steel areas in the dangerous section, the moisture and density of the concrete in the natural state are determined, the thermal diffusion of the concrete is determined, the ultimate compressive resistance of the concrete and the magnitude of the stress intensity are determined in a dangerous section, a feature is that they determine the fire resistance of a concrete pipe column made of a metal pipe filled with concrete ohm, at the same time, the responsibility level of the column is additionally identified for the purpose, the critical strength, the rigidity of the concrete pipe and the influence of its deflection on the bending moment of the longitudinal force, the degree of reinforcement of the cross section of the column by the pipe metal are determined, the compression resistance of the pipe metal is determined, the reduced thickness of the pipe metal and time are determined resistance to fire exposure of a metal pipe unfilled with concrete, calculate the duration of fire protection of concrete with the metal of the pipe and the fire resistance of the concrete pipe bows from the start of the standard fire exposure to the loss of bearing capacity (F ur , min), which is determined using the analytical equation (1):

Figure 00000002
Figure 00000002

где db - диаметр бетонного сечения колонны, мм; Jσo - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении колонны, Jσo≤1; αмт - степень армирования сечения колонны металлом трубы, αмт≤1,66; γn - коэффициент уровня ответственности по назначению: пониженный - γn=0,8; нормальный - γn=1,0; повышенный - γn=1,2; Dвт - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин; τи.озс - длительность огнезащиты бетона металлом трубы, мин; Rвп - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where d b is the diameter of the concrete section of the column, mm; J σo is the intensity of power stresses in the dangerous section of the column, J σo ≤1; α mt is the degree of reinforcement of the cross section of the column with pipe metal, α mt ≤1.66; γ n - coefficient of the level of responsibility for the intended purpose: low - γ n = 0.8; normal - γ n = 1,0; increased - γ n = 1,2; D W - indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min; τ i.ozs - duration of fire protection of concrete with pipe metal, min; R VP - the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

Интенсивность силовых напряжений в опасном сечении трубобетонной колонны Iσо находят, используя уравнение (2):The intensity of the power stresses in the dangerous section of the concrete column I σо is found using equation (2):

Figure 00000003
Figure 00000003

где Мξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий предельную несущую способность 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 column and, accordingly, the bending moment characterizing the ultimate bearing capacity of the column, kN⋅m.

Площадь сечения металла трубы Ар, мм2 вычисляют по уравнению (3):The cross-sectional area of the pipe metal A r , mm 2 is calculated according to equation (3):

Figure 00000004
Figure 00000004

где dмт и db - наружный диаметр металлической трубы и соответственно диаметр бетонного сечения колонны, мм.where d mt and d b - the outer diameter of the metal pipe and, accordingly, the diameter of the concrete section of the column, mm

Степень армирования сечения колонны металлом трубы αмт вычисляют по уравнению (4):The degree of reinforcement of the cross section of the column with the metal of the pipe α mt is calculated according to equation (4):

Figure 00000005
Figure 00000005

где Ар и Аb - площадь сечения металлической трубы и соответственно площадь сечения бетона колонны, мм2; Rип и Rвп - предельное сопротивление металла трубы и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A p and A b - the cross-sectional area of the metal pipe and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete columns, mm 2 ; R IP and R VP - ultimate resistance of the pipe metal and, accordingly, the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

Приведенную толщину металла трубы (θsr, мм) определяют по уравнению (5):The reduced thickness of the pipe metal (θ sr , mm) is determined by equation (5):

Figure 00000006
Figure 00000006

где δмт - толщина металла трубы, мм; dмт - наружный диаметр металлической трубы, мм.where δ mt is the thickness of the pipe metal, mm; d mt is the outer diameter of the metal pipe, mm

Время сопротивления огневому воздействию металлической трубы, незаполненной бетоном (τи,мт) определяют по уравнению (6):The time of resistance to the fire effect of a metal pipe unfilled with concrete (τ and, mt ) is determined by equation (6):

Figure 00000007
Figure 00000007

где Jσо - интенсивность начальных напряжений от испытательной нагрузки в опасном сечении колонны, Jσo≤1; θsr - приведенная толщина металла трубы, мм.where J σo is the intensity of the initial stresses from the test load in the dangerous section of the column, J σo ≤1; θ sr is the reduced thickness of the pipe metal, mm.

Критическую силу Ncr, кН, воспринимаемую трубобетонной колонной вычисляют по уравнению (7):The critical force N cr , kN perceived by the concrete pipe column is calculated according to equation (7):

Figure 00000008
Figure 00000008

где Ж0 - жесткость трубобетонной колонны;

Figure 00000009
- расчетная длина колонны, м; π=3,14.where W 0 is the stiffness of the concrete column;
Figure 00000009
- estimated column length, m; π = 3.14.

Жесткость трубобетонной колонны (Ж0) вычисляют по уравнению (8):The stiffness of the concrete column (W 0 ) is calculated according to equation (8):

Figure 00000010
Figure 00000010

где Ер и Еb1 - модуль упругости арматуры и соответственно модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки, МПа; Iр и I - момент инерции арматуры и соответственно бетонного сечения относительно центра тяжести бетонного сечения, мм4;

Figure 00000009
- расчетная длина колонны, м; π=3,14; Rpc - нормативное сопротивление металла трубы при сжатии в составе трубобетонной колонны, МПа; Ар - площадь сечения металла трубы; kb, ks - коэффициенты для расчета жесткости бетона и стали соответственно: ks=0,7;where E p and E b1 - modulus of elasticity of reinforcement and, accordingly, the modulus of deformation of compressed concrete with prolonged action of the load, MPa; I p and I - the 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
- estimated column length, m; π = 3.14; R pc is the standard resistance of the pipe metal during compression in the composition of the concrete column, MPa; And p is the cross-sectional area of the pipe metal; k b , k s are the coefficients for calculating the stiffness of concrete and steel, respectively: k s = 0.7;

Figure 00000011
Figure 00000011

где

Figure 00000012
- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силы, определяемое из соотношения (10):Where
Figure 00000012
- coefficient taking into account the effect of the duration of the load; δ e - the relative value of the eccentricity of the longitudinal force, determined from the relation (10):

Figure 00000013
Figure 00000013

где dмт - наружный диаметр металлической трубы, мм;where d mt is the outer diameter of the metal pipe, mm;

е0 - эксцентриситет продольной силы, мм;e 0 is the eccentricity of the longitudinal force, mm;

Rpc - нормативное сопротивление металла трубы, вычисляемое по уравнению (11):R pc - the standard resistance of the pipe metal, calculated by the equation (11):

Figure 00000014
Figure 00000014

где Rип - предельное сопротивление металла трубы, МПа;where R un - ultimate resistance of the pipe metal, MPa;

е - эксцентриситет приложенной силы с учетом случайного эксцентриситета, мм; δмт - толщина металла трубы, мм; dмт - наружный диаметр металлической трубы, мм.e - eccentricity of the applied force, taking into account random eccentricity, mm; δ mt - pipe metal thickness, mm; d mt is the outer diameter of the metal pipe, mm

За единичные показатели качества трубобетонной колонны, влияющие на предел огнестойкости, принимают: геометрические размеры металлической трубы и ее бетонного сечения, жесткость трубобетонной колонны, прочность бетона на осевое сжатие, степень армирования сечения колонны металлом трубы, сопротивление металла трубы при сжатии, модуль упругости металла трубы и модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, длительность огнезащиты бетона металлом трубы.For the individual quality indicators of a concrete pipe column affecting the fire resistance limit, take: the geometric dimensions of the metal pipe and its concrete section, the rigidity of the concrete pipe, the axial compression strength of concrete, the degree of reinforcement of the column section of the pipe metal pipe, the pipe metal resistance to compression, the elastic modulus of the pipe metal and the modulus of deformation of compressed concrete under continuous load, the intensity of power stresses in a dangerous section, the moisture and density of concrete in a natural state and figure concrete thermal diffusion length fireproofing concrete pipe metal.

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 трубобетонной 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 трубобетонных колонн на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов с результатами стандартных испытаний аналогичных трубобетонных колонн, сохраняя эксплуатационную пригодность обследуемого здания без нарушения несущей способности его конструкций в процессе испытания. Следовательно, условия испытания трубобетонной колонны здания на огнестойкость значительно упрощены. Снижение экономических затрат на проведение испытания достигается за счет исключения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца трубобетонной колонны.The exclusion of fire tests of a concrete pipe 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 pipe concrete columns for fire resistance without disturbing the functional process of the building under examination, as well as comparing the results obtained with the results of standard tests of similar concrete pipes to the column, while maintaining the operational suitability of the building under examination without disturbing the bearing capacity of its structures during the test. Therefore, the test conditions of the pipe concrete columns of the building for fire resistance are greatly simplified. Reducing the economic costs of the test is achieved by eliminating the cost of dismantling, transportation and fire tests of a sample of concrete pipe.

Применение математического описания процесса сопротивления нагруженной трубобетонной 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 concrete pipe 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 армирования сечения колонны металлом трубы и показателя термодиффузии бетона упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженной трубобетонной колонны огневому воздействию.The use of integral structural parameters, such as: the degree of reinforcement of the cross section of the column with pipe metal and the thermal diffusion index of concrete, simplifies the mathematical description of the process of resistance of a loaded pipe-concrete column to fire exposure.

Оценка огнестойкости трубобетонной колонны только по одному показателю качества, например, по толщине металла трубы, приводит, как правило, к недооценке ее фактической огнестойкости, поскольку влияние на нее 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 трубобетонной колонны проводят не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей ее качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс огнестойкости трубобетонной колонны.Evaluation of the fire resistance of a concrete pipe column based on only one quality indicator, for example, on the thickness of the pipe metal, leads, as a rule, to underestimation of its actual fire resistance, since the influence of variations of individual quality indicators on it has different signs, and a decrease in fire resistance due to one indicator can be compensated by others. As a result, in the proposed method, the fire resistance of a concrete pipe string is evaluated not by one indicator, but by a set of individual indicators of its quality. This allows you to more accurately take into account the real resource of fire resistance of the concrete pipe.

Уточнен комплекс единичных показателей качества трубобетонной колонны, влияющих на огнестойкость, определяемых неразрушающими испытаниями.A set of unit quality indicators of a concrete pipe string, affecting fire resistance, determined by non-destructive tests, has been clarified.

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

Способ оценки фактической огнестойкости трубобетонной колонны здания проводят в следующей последовательности. Сначала проводят визуальный осмотр конструкций здания. Затем определяют группу однотипных трубобетонных колонн и их общее число в нем. Вычисляют величину выборки однотипных колонн. Назначают комплекс единичных показателей качества трубобетонных колонн, влияющих на огнестойкость. Выявляют условия закрепления концов и опасные сечения трубобетонных колонн. Вычисляют число испытаний единичного показателя качества трубобетонной колонны в зависимости от его статистической изменчивости. Затем оценивают единичные показатели качества трубобетонной колонны и ее интегральные параметры, и по ним находят проектный предел огнестойкости испытуемой колонны.A method for assessing the actual fire resistance of a concrete pipe 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 concrete columns 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 concrete columns affecting fire resistance. The conditions for fixing the ends and dangerous sections of the concrete columns are revealed. The number of tests of a single quality indicator of a concrete pipe column is calculated depending on its statistical variability. Then, individual quality indicators of the concrete pipe string and its integral parameters are evaluated, and the design fire resistance limit of the tested string is found from them.

Изобретение поясняется чертежом, где стрелками показано направление действия высокой температуры стандартного пожара

Figure 00000015
, °С.The invention is illustrated in the drawing, where the arrows show the direction of action of the high temperature of a standard fire
Figure 00000015
, ° C.

На чертеже изображена схема расчета на огнестойкость трубобетонной колонны: продольное сечение (фиг. 1) и поперечное сечение (фиг. 2), где приняты следующие обозначения: 1 - металлическая труба, 2 - бетон; N - продольная сила, кН; е0 - эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения, мм; Dcir - диаметр трубобетонной колонны, мм; rb, rs - радиусы бетонного сечения и металлической трубы, мм;

Figure 00000015
, - температура стандартного пожара, °С.The drawing shows a calculation scheme for the fire resistance of a concrete pipe: a longitudinal section (Fig. 1) and a cross section (Fig. 2), where the following notation is used: 1 - metal pipe, 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 concrete pipe, mm; r b , r s are the radii of the concrete section and the metal pipe, mm;
Figure 00000015
, - temperature of a standard fire, ° С.

К основным единичным показателям качества трубобетонной колонны, обеспечивающих огнестойкость, относятся: геометрические размеры металлической трубы и ее бетонного сечения, жесткость трубобетонной колонны, прочность бетона на осевое сжатие, степень армирования сечения колонны металлом трубы, сопротивление металла трубы сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, модуль упругости металла трубы и модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки, длительность огнезащиты бетона металлом трубы.The main single quality indicators of a pipe concrete column providing fire resistance include: geometric dimensions of a metal pipe and its concrete section, pipe concrete column stiffness, axial compression strength of concrete, degree of reinforcement of the pipe section of the column with pipe metal, pipe metal resistance to compression, power stress intensity in a dangerous section , moisture and density of concrete in its natural state, the thermal diffusion of concrete, the elastic modulus of the pipe metal and the deformation modulus of compressed concrete During prolonged exposure to load, the duration of fire protection of concrete with metal pipes.

Проверяемыми геометрическими размерами являются: диаметр опасного сечения трубобетонной колонны. 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 concrete column. The dimensions of the structure are checked with an accuracy of ± 1 mm; crack width accurate to 0.05 mm.

Предложенный способ позволяет учитывать реальный ресурс трубобетонной колонны по огнестойкости благодаря использованию комплекса единичных показателей ее качества, а также благодаря учету показателей надежности трубобетонной колонны по назначению и показателей ее продольного прогиба.The proposed method allows you to take into account the real life of the concrete pipe columns in terms of fire resistance through the use of a set of individual indicators of its quality, as well as by taking into account the reliability indicators of the concrete columns for their intended purpose and indicators of its longitudinal deflection.

Пример.Example.

Дано: трубобетонная колонна нижнего этажа рамного каркаса длиной 4,8 м; бетонного сечения диаметром db=400 мм; бетон класса В25 (Eb=3⋅104 МПа, Rb=14,5 МПа;

Figure 00000016
=18,5 МПа;
Figure 00000017
=25,3 мм2/мин); толщина трубы
Figure 00000018
=3,5 мм; марка стали трубы ВСт3КП (
Figure 00000019
=370 Н/мм2); площадь сечения металлической трубы Ар=4437 мм2 (
Figure 00000020
=407 мм); продольные силы и моменты в верхнем опорном сечении: от вертикальных нагрузок Nν=1500 кН; Mν=30 кН⋅м; ветровая и кратковременные вертикальные нагрузки отсутствуют.Given: pipe-concrete column of the lower floor of the frame frame 4.8 m long; concrete section with a diameter d b = 400 mm; class B25 concrete (E b = 3⋅10 4 MPa, R b = 14.5 MPa;
Figure 00000016
= 18.5 MPa;
Figure 00000017
= 25.3 mm 2 / min); pipe thickness
Figure 00000018
= 3.5 mm; steel grade of the pipe ВСт3КП (
Figure 00000019
= 370 N / mm 2 ); the cross-sectional area of the metal pipe And p = 4437 mm 2 (
Figure 00000020
= 407 mm); longitudinal forces and moments in the upper support section: from vertical loads N ν = 1500 kN; M ν = 30 kN⋅m; wind and short-term vertical loads are absent.

Требуется выявить интенсивность силовых напряжений верхнего опорного сечения и вычислить проектный предел огнестойкости трубобетонной колонны.It is required to identify the intensity of the power stresses of the upper reference section and to calculate the design limit of fire resistance of the concrete pipe.

Расчет.Payment.

1) Рассматриваемое сечение расположено у податливой заделки, следовательно ην=1,0. Определяем коэффициент ηh. При этом расчетную длину принимаем равной

Figure 00000021
. Усилия от нагрузок равны:1) The section under consideration is located at a compliant termination, therefore η ν = 1,0. We determine the coefficient η h . In this case, the estimated length is taken equal
Figure 00000021
. The efforts from the loads are equal to:

M=Mν=30 кН⋅м; N=Nν=1500 кН;M = M ν = 30 kN⋅m; N = N ν = 1500 kN;

е0=M/N=30/1500=0.02=20 мм;e 0 = M / N = 30/1500 = 0.02 = 20 mm;

где М, Mν - приложенный момент кН⋅м; N, Nν - приложенная сила кН⋅м; е0 - эксцентриситет продольной силы, мм.where M, M ν is the applied moment kN⋅m; N, N ν - applied force kN⋅m; e 0 is the eccentricity of the longitudinal force, mm.

е - эксцентриситет приложенной силы с учетом случайного эксцентриситета, мм;e - eccentricity of the applied force, taking into account random eccentricity, mm;

е=е0 а =20+13,5=33,5 мм;e = e 0 + e a = 20 + 13.5 = 33.5 mm;

где е0 - эксцентриситет приложенной силы, мм; е а - случайный эксцентриситет, мм, принимаемый по СП 266.13258000.2016 п. 7.1.1.5, 7.1.1.6/ [5]where e 0 is the eccentricity of the applied force, mm; e a - random eccentricity, mm, adopted by SP 266.13258000.2016 p. 7.1.1.5, 7.1.1.6/ [5]

2) Определяем жесткость Ж0 колонны.2) Determine the stiffness W 0 columns.

Для этого вычисляем коэффициент для расчета жесткости бетона kb:To do this, we calculate the coefficient for calculating the stiffness of concrete k b :

Figure 00000022
Figure 00000022

где

Figure 00000023
- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силы.Where
Figure 00000023
- coefficient taking into account the effect of the duration of the load; δ e is the relative value of the eccentricity of the longitudinal force.

В связи с отсутствием вертикальных кратковременных нагрузок

Figure 00000024
, коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки будет равен:Due to the lack of vertical short-term loads
Figure 00000024
, the coefficient taking into account the influence of the duration of the load will be equal to:

Figure 00000025
Figure 00000025

ПосколькуInsofar as

0,15≤δe≤1,5;0.15≤δ e ≤1.5;

где δе - относительное значение эксцентриситета продольной силы.where δ e is the relative value of the eccentricity of the longitudinal force.

δe=e0/h=33,5/407=0,08 мм ⇒ принимаем δе=0,15δ e = e 0 / h = 33.5 / 407 = 0.08 mm ⇒ take δ e = 0.15

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 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

где Ip и I - момент инерции арматуры и соответственно бетонного сечения, мм4; π=3,14;

Figure 00000028
и db - наружный диаметр металлической трубы и соответственно диаметр бетонного сечения колонны, мм;
Figure 00000018
- толщина металла трубы, мм.where I p and I - the moment of inertia of the reinforcement and, accordingly, the concrete section, mm 4 ; π = 3.14;
Figure 00000028
and d b is the outer diameter of the metal pipe and, accordingly, the diameter of the concrete section of the column, mm;
Figure 00000018
- pipe metal thickness, mm.

4) Тогда жесткость трубобетонной колонны (Ж0, кН⋅м2) принимается из условия:4) Then the stiffness of the pipe-concrete column (W 0 , kN⋅m 2 ) is taken from the condition:

Figure 00000029
Figure 00000029

где ks=0,7 - коэффициент для расчета жесткости стали; kb - коэффициент для расчета жесткости бетона;

Figure 00000030
- расчетная длина колонны, м; π=3,14; Ар - площадь сечения металлической трубы, мм2; Ер - модуль упругости арматуры, МПа; Ip и I - момент инерции арматуры и соответственно бетонного сечения, мм4;where k s = 0.7 is a coefficient for calculating the stiffness of steel; k b - coefficient for calculating the stiffness of concrete;
Figure 00000030
- estimated column length, m; π = 3.14; And p is the cross-sectional area of the metal pipe, mm 2 ; E p - modulus of elasticity of the reinforcement, MPa; I p and I - the moment of inertia of the reinforcement and, accordingly, the concrete section, mm 4 ;

Eb1=Eb/(1+ϕb,cr)=3⋅104/(1+2,5)=8571,5 МПа - модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки;E b1 = E b / (1 + ϕ b, cr ) = 3⋅10 4 / (1 + 2.5) = 8571.5 MPa - deformation modulus of compressed concrete with prolonged load;

ϕb,cr=2,5 - коэффициент ползучести бетона, принимаемый по таблице 6.12 СП 63.13330.2012/[4];ϕ b, cr = 2.5 - creep coefficient of concrete, taken according to table 6.12 SP 63.13330.2012 / [4];

Rpc - нормативное сопротивление металла трубы при сжатии в составе трубобетонной колонны, МПа;R pc is the standard resistance of the pipe metal during compression in the composition of the concrete column, MPa;

Figure 00000031
Figure 00000031

где

Figure 00000032
;
Figure 00000033
- предельное сопротивление металла трубы, МПа; е - эксцентриситет приложенной силы с учетом случайного эксцентриситета, мм;
Figure 00000018
- толщина металла трубы, мм;
Figure 00000028
- наружный диаметр металлической трубы, мм.Where
Figure 00000032
;
Figure 00000033
- ultimate resistance of the pipe metal, MPa; e - eccentricity of the applied force, taking into account random eccentricity, mm;
Figure 00000018
- thickness of the pipe metal, mm;
Figure 00000028
- the outer diameter of the metal pipe, mm

Ж01=kbEb1I+ksEpIp=0,167⋅8571,5⋅1256⋅106+0,7⋅2⋅105⋅90,25⋅106=14,44⋅103 кН⋅м2;W 01 = k b E b1 I + k s E p I p = 0.167⋅8571.5⋅1256⋅10 6 + 0.7⋅2⋅10 5 ⋅90.25⋅10 6 = 14.44⋅10 3 kN ⋅m 2 ;

Figure 00000034
Figure 00000034

где Ер и Eb1 - модуль упругости арматуры и соответственно модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки, МПа; l0 - расчетная длина колонны, м; π=3,14; Rpc - нормативное сопротивление металла трубы при сжатии в составе трубобетонной колонны, МПа; Ар - площадь сечения металла трубы; kb, ks - коэффициенты для расчета жесткости бетона и стали.where E p and E b1 - modulus of elasticity of reinforcement and, accordingly, the modulus of deformation of compressed concrete with prolonged action of the load, MPa; l 0 - the estimated length of the column, m; π = 3.14; R pc is the standard resistance of the pipe metal during compression in the composition of the concrete column, MPa; And p is the cross-sectional area of the pipe metal; k b , k s - coefficients for calculating the stiffness of concrete and steel.

Принимаем минимальное значение жесткости Ж0=5,27⋅103 кН⋅м2 We accept the minimum value of stiffness W 0 = 5.27⋅10 3 kN⋅m 2

Figure 00000035
;
Figure 00000035
;

где Ncr - критическая нагрузка, кН; Ж0 - жесткость трубобетонной колонны, кН⋅м2;

Figure 00000030
- расчетная длина колонны, м; π=3,14.where N cr is the critical load, kN; W 0 - the stiffness of the concrete column, kN⋅m 2 ;
Figure 00000030
- estimated column length, m; π = 3.14.

ηh=1/(1-N/Ncr)=1/(1-1500/2258)=2,979;η h = 1 / (1-N / N cr ) = 1 / (1-1500 / 2258) = 2.979;

где N и Ncr - вертикальная сила и критическая нагрузка, кН.where N and N cr - vertical force and critical load, kN.

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

М=Mν⋅ηh=30⋅2,979=89,37 кНмM = M ν ⋅η h = 30⋅2.979 = 89.37 kNm

Изгибающий момент, характеризующий предельную несущую способность колонны (Мсс, кН⋅м) находится по формуле:The bending moment characterizing the ultimate bearing capacity of the column (M ss , kN⋅m) is found by the formula:

Figure 00000036
Figure 00000036

где rb - радиус бетонного сечения, мм; rp - радиус срединной поверхности трубы, мм;

Figure 00000037
- нормативное сопротивление бетона при сжатии в составе трубобетонной колонны, МПа; π=3,14; Ар - площадь сечения металлической трубы, мм2;
Figure 00000038
- предельное сопротивление металла трубы, МПа; Rpc - нормативное сопротивление металла трубы при сжатии в составе трубобетонного элемента, МПа;where r b is the radius of the concrete section, mm; r p is the radius of the middle surface of the pipe, mm;
Figure 00000037
- normative resistance of concrete during compression as a part of a pipe-concrete column, MPa; π = 3.14; And p is the cross-sectional area of the metal pipe, mm 2 ;
Figure 00000038
- ultimate resistance of the pipe metal, MPa; R pc is the normative resistance of the pipe metal during compression in the composition of the concrete element, MPa;

Figure 00000039
Figure 00000039

где

Figure 00000028
- наружный диаметр металлической трубы, мм;
Figure 00000018
- толщина металла трубы, мм.Where
Figure 00000028
- the outer diameter of the metal pipe, mm;
Figure 00000018
- pipe metal thickness, mm.

Figure 00000040
- нормативное сопротивление бетона при сжатии в составе трубобетонной колонны;
Figure 00000040
- normative resistance of concrete during compression in the composition of the concrete column;

Figure 00000041
Figure 00000041

где

Figure 00000042
- площадь сечения бетона колонны; е - эксцентриситет приложенной силы с учетом случайного эксцентриситета, мм; а, b, с - постоянные определяемые по СП 266.13258000.2016/ [5];
Figure 00000043
- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа;
Figure 00000018
- толщина металла трубы, мм;
Figure 00000028
- наружный диаметр металлической трубы, мм.Where
Figure 00000042
- cross-sectional area of concrete columns; e - eccentricity of the applied force, taking into account random eccentricity, mm; a , b, c - constants determined by SP 266.13258000.2016 / [5];
Figure 00000043
- standard resistance of concrete to axial compression, MPa;
Figure 00000018
- thickness of the pipe metal, mm;
Figure 00000028
- the outer diameter of the metal pipe, mm

Угол α находится в соответствии с СП 266.13258000.2016/ [5].The angle α is in accordance with SP 266.13258000.2016 / [5].

7) Величину интенсивности силовых напряжений (Jσo) в сечении трубобетонной колонны вычисляют по уравнению (2):7) The value of the intensity of power stresses (J σo ) in the cross section of the concrete pipe column is calculated according to equation (2):

Jσo=Mξ/Mcc=89,37/179,73=0,5;J σo = M ξ / M cc = 89.37 / 179.73 = 0.5;

где Mξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий прочность круглого 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 column and, accordingly, the bending moment characterizing the strength of the circular cross section, kN⋅m.

8) Степень армирования сечения колонны металлом трубы (

Figure 00000044
) трубобетонной колонны вычисляют по уравнению (4):8) The degree of reinforcement of the cross section of the column with metal pipes (
Figure 00000044
) pipe-concrete columns are calculated according to equation (4):

Figure 00000045
Figure 00000045

где Ар и Ab - площадь сечения металла трубы и соответственно площадь сечения бетона колонны, мм2;

Figure 00000046
и
Figure 00000047
- предельное сопротивление металла трубы сжатию и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A p and A b - the cross-sectional area of the pipe metal and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete columns, mm 2 ;
Figure 00000046
and
Figure 00000047
- ultimate resistance of the pipe metal to compression and, accordingly, the standard resistance of concrete to axial compression, MPa.

9) Время сопротивления огневому воздействию металла трубы, незаполненной бетоном, вычисляют по уравнению (6):9) The time of resistance to the fire effect of the metal of the pipe, unfilled with concrete, is calculated according to equation (6):

Figure 00000048
Figure 00000048

Figure 00000049
Figure 00000049

где Jσo - интенсивность начальных напряжений от испытательной нагрузки в опасном сечении колонны (Jσo≤1);

Figure 00000050
- приведенная толщина металла трубы, мм.where J σo is the intensity of the initial stresses from the test load in the dangerous section of the column (J σo ≤1);
Figure 00000050
- reduced thickness of the pipe metal, mm.

10) Длительность огнезащиты бетона металлом трубы вычисляют по уравнению (7):10) The duration of fire protection of concrete with metal pipes is calculated according to equation (7):

Figure 00000051
Figure 00000051

где

Figure 00000052
- показатель условий нагрева металла трубы (
Figure 00000052
=1/3);
Figure 00000053
- время сопротивления огневому воздействию металла трубы, незаполненной бетоном, мин.Where
Figure 00000052
- an indicator of the heating conditions of the pipe metal (
Figure 00000052
= 1/3);
Figure 00000053
- time of resistance to fire exposure of the metal pipe, unfilled with concrete, min.

11) Проектный предел огнестойкости трубобетонной колонны по потере несущей способности (Fur, мин) вычисляют по уравнению (1):11) The design limit of fire resistance of a concrete pipe by the loss of bearing capacity (F ur , min) is calculated according to equation (1):

Figure 00000054
Figure 00000054

где db - диаметр бетонного сечения колонны, мм; Jσo - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении колонны (Jσо≤1);

Figure 00000044
- степень армирования сечения колонны металлом трубы (
Figure 00000044
≤1,66);
Figure 00000055
- коэффициент уровня ответственности по назначению (пониженный -
Figure 00000055
=0,8; нормальный -
Figure 00000055
=1,0; повышенный -
Figure 00000055
=1,2);
Figure 00000056
- показатель термодиффузии бетона, мм2/мин;
Figure 00000057
- нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа;
Figure 00000058
- длительность огнезащиты бетона металлом трубы, мин.where d b is the diameter of the concrete section of the column, mm; J σo is the intensity of power stresses in the dangerous section of the column (J σо ≤1);
Figure 00000044
- the degree of reinforcement of the cross section of the column with metal pipes (
Figure 00000044
≤1.66);
Figure 00000055
- coefficient of the level of responsibility for the intended purpose (low -
Figure 00000055
= 0.8; normal -
Figure 00000055
= 1.0; increased -
Figure 00000055
= 1,2);
Figure 00000056
- indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min;
Figure 00000057
- standard resistance of concrete to axial compression, MPa;
Figure 00000058
- the duration of the fire protection of concrete with metal pipes, min

Исследуемой колонне можно присвоить III степень огнестойкости, что соответствует 45 мин [6].The studied column can be assigned the III degree of fire resistance, which corresponds to 45 min [6].

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.1. GOST 30247.1-94. Building constructions. Test methods for fire resistance. Bearing and enclosing structures.

2. Бартелеми Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций/перев. с франц. - М., Стройиздат, 1985. - 216 с. (гл. 5, п. 5.2 Колонны замкнутого сечения, заполненные бетоном, с. 169-175).2. Barthelemy B., Kruppa J. Fire resistance of building structures / trans. with french - M., Stroyizdat, 1985 .-- 216 p. (Ch. 5, p. 5.2 Closed section columns filled with concrete, p. 169-175).

3. 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. 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.

4. СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».4. SP 63.13330.2012 SNiP 52-01-2003. Concrete and reinforced concrete structures. Key Points. ”

5. СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования.5. SP 266.1325800.2016 Steel-reinforced concrete structures. Design rules.

6. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». ФЗ №123 - 2008 г., с испр. 2012, 2013 гг.6. "Technical regulation on fire safety requirements." Federal Law No. 123 - 2008, with rev. 2012, 2013

Claims (33)

1. Способ определения огнестойкости колонны здания, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона колонны, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности колонны под испытательной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия, проведение оценочных испытаний без разрушения по комплексу единичных показателей качества колонны, при котором технический осмотр сопровождают инструментальными измерениями геометрических размеров колонны и ее опасного сечения, устанавливают площади бетона и стали в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, определяют показатели термодиффузии бетона, находят предельное сопротивление бетона на сжатие, величину интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, отличающийся тем, что определяют огнестойкость трубобетонной колонны, изготовленной из металлической трубы, заполненной бетоном, при этом дополнительно выявляют уровень ответственности колонны по назначению, определяют критическую силу, жесткость трубобетонной колонны и влияние прогиба колонны на изгибающий момент продольной силы, степень армирования сечения колонны металлом трубы, выявляют предел сопротивления сжатию металла трубы, определяют приведенную толщину металла трубы и время сопротивления огневому воздействию металлической трубы, незаполненной бетоном, вычисляют длительность огнезащиты бетона металлом трубы и предел огнестойкости трубобетонной колонны от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности (
Figure 00000059
, мин), который определяют, используя аналитическое уравнение (1)
1. A method for determining the fire resistance of a column of a building, including conducting a technical inspection, establishing the type of concrete of the column, identifying the conditions for its support and fastening, determining the time of the onset of the limiting state on the basis of loss of bearing capacity of the column under test load under standard fire exposure, conducting evaluation tests without destruction according to a set of individual indicators of the quality of the column, in which the technical inspection is accompanied by instrumental measurements of geometric their sizes of the column and its dangerous section, establish the area of concrete and steel in a dangerous section, the moisture and density of concrete in a natural state, determine the thermal diffusion of concrete, find the ultimate compressive resistance of concrete, the value of the intensity of power stresses in a dangerous section, characterized in that fire resistance of a concrete pipe column made of a metal pipe filled with concrete, while additionally identify the level of responsibility of the column for the purpose, determine the critical The strength, stiffness of the pipe-concrete column and the influence of the deflection of the column on the bending moment of longitudinal force, the degree of reinforcement of the cross-section of the column by the pipe metal, the limit of compression resistance of the pipe metal is determined, the reduced thickness of the pipe metal and the time of resistance to the fire effect of the metal pipe unfilled with concrete are calculated, the duration of concrete fire protection is calculated metal pipes and the fire resistance of the concrete pipe from the beginning of the standard fire exposure to the loss of bearing capacity (
Figure 00000059
, min), which is determined using the analytical equation (1)
Figure 00000060
;
Figure 00000060
;
где db - диаметр бетонного сечения колонны, мм; Jσo - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении колонны, Jσo≤1; αмт - степень армирования сечения колонны металлом трубы, αмт≤1,66; γn - коэффициент уровня ответственности по назначению: пониженный - γn=0,8; нормальный - γn=1,0; повышенный - γn=1,2; Dвт - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин; Rвп - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа; τм.озс - длительность огнезащиты бетона металлом трубы, мин.where d b is the diameter of the concrete section of the column, mm; J σo is the intensity of power stresses in the dangerous section of the column, J σo ≤1; α mt is the degree of reinforcement of the cross section of the column with pipe metal, α mt ≤1.66; γ n - coefficient of the level of responsibility for the intended purpose: low - γ n = 0.8; normal - γ n = 1,0; increased - γ n = 1,2; D W - indicator of thermal diffusion of concrete, mm 2 / min; R VP - the standard resistance of concrete to axial compression, MPa; τ m.ozs - duration of fire protection of concrete with pipe metal, min. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силовых напряжений в опасном сечении трубобетонной колонны, Jσo≤1 находят, используя уравнение (2)2. The method according to p. 1, characterized in that the intensity of the power voltage in the dangerous section of the concrete pipe, J σo ≤1 is found using equation (2)
Figure 00000061
Figure 00000061
где Мξ и Мсс - изгибающий момент от расчетной продольной силы с учетом прогиба колонны и соответственно изгибающий момент, характеризующий предельную несущую способность 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 column and, accordingly, the bending moment characterizing the ultimate bearing capacity of the column, kN⋅m. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь сечения металла трубы Ар, мм2, вычисляют по уравнению (3)3. The method according to p. 1, characterized in that the cross-sectional area of the pipe metal A r , mm 2 , is calculated according to equation (3)
Figure 00000062
Figure 00000062
где dмт и db - наружный диаметр металлической трубы и соответственно диаметр бетонного сечения колонны, мм.where d mt and d b - the outer diameter of the metal pipe and, accordingly, the diameter of the concrete section of the column, mm 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень армирования сечения колонны металлом трубы αмт вычисляют по уравнению (4)4. The method according to p. 1, characterized in that the degree of reinforcement of the cross section of the column with the metal of the pipe α mt is calculated according to equation (4)
Figure 00000063
Figure 00000063
где Ар и Аb - площадь сечения металлической трубы и соответственно площадь сечения бетона колонны, мм2; Rип и Rвп - предельное сопротивление металла трубы и соответственно нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа.where A p and A b - the cross-sectional area of the metal pipe and, accordingly, the cross-sectional area of the concrete columns, mm 2 ; R IP and R VP - ultimate resistance of the pipe metal and, accordingly, the standard resistance of concrete to axial compression, MPa. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что приведенную толщину металла трубы θsr, мм, определяют по уравнению (5)5. The method according to p. 1, characterized in that the reduced thickness of the pipe metal θ sr , mm, is determined by equation (5)
Figure 00000064
Figure 00000064
где δмт - толщина металла трубы, мм; dмт - наружный диаметр металлической трубы, мм.where δ mt is the thickness of the pipe metal, mm; d mt is the outer diameter of the metal pipe, mm 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что время сопротивления огневому воздействию металлической трубы, незаполненной бетоном τи,мт, определяют по уравнению (6)6. The method according to p. 1, characterized in that the time of resistance to fire effect of a metal pipe, unfilled with concrete τ and, mt , is determined by equation (6)
Figure 00000065
Figure 00000065
где Jσо - интенсивность начальных напряжений от испытательной нагрузки в опасном сечении колонны, Jσо≤1; θsr - приведенная толщина металла трубы, мм.where J σо is the intensity of the initial stresses from the test load in the dangerous section of the column, J σо ≤1; θ sr is the reduced thickness of the pipe metal, mm. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что критическую силу Ncr, кН, воспринимаемую трубобетонной колонной, вычисляют по уравнению (7)7. The method according to p. 1, characterized in that the critical force N cr , kN, perceived by the concrete pipe, is calculated according to equation (7)
Figure 00000066
Figure 00000066
где Ж0 - жесткость трубобетонной колонны;
Figure 00000067
- расчетная длина колонны, м; π=3,14.
where W 0 is the stiffness of the concrete column;
Figure 00000067
- estimated column length, m; π = 3.14.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жесткость трубобетонной колонны Ж0 вычисляют по уравнению (8)8. The method according to p. 1, characterized in that the stiffness of the concrete column Zh 0 is calculated according to equation (8)
Figure 00000068
Figure 00000068
где Ер и Еb1 - модуль упругости арматуры и соответственно модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки, МПа; Iр и I - момент инерции арматуры и соответственно бетонного сечения относительно центра тяжести бетонного сечения, мм4;
Figure 00000069
- расчетная длина колонны, м; π=3,14; Rpc - нормативное сопротивление металла трубы при сжатии в составе трубобетонной колонны, МПа; Ар - площадь сечения металла трубы; kb, ks - коэффициенты для расчета жесткости бетона и стали соответственно: ks=0,7;
where E p and E b1 - modulus of elasticity of reinforcement and, accordingly, the modulus of deformation of compressed concrete with prolonged action of the load, MPa; I p and I - the moment of inertia of the reinforcement and, accordingly, the concrete section relative to the center of gravity of the concrete section, mm 4 ;
Figure 00000069
- estimated column length, m; π = 3.14; R pc is the standard resistance of the pipe metal during compression in the composition of the concrete column, MPa; And p is the cross-sectional area of the pipe metal; k b , k s are the coefficients for calculating the stiffness of concrete and steel, respectively: k s = 0.7;
Figure 00000070
Figure 00000070
где
Figure 00000071
- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки; δе - относительное значение эксцентриситета продольной силы, определяемое из соотношения (10):
Where
Figure 00000071
- coefficient taking into account the effect of the duration of the load; δ e - the relative value of the eccentricity of the longitudinal force, determined from the relation (10):
Figure 00000072
Figure 00000072
где dмт - наружный диаметр металлической трубы, мм; е0 - эксцентриситет продольной силы, мм;where d mt is the outer diameter of the metal pipe, mm; e 0 is the eccentricity of the longitudinal force, mm; Rрс - нормативное сопротивление металла трубы, вычисляемое по уравнению (11)R pc - the standard resistance of the pipe metal, calculated by the equation (11)
Figure 00000073
Figure 00000073
где Rип - предельное сопротивление металла трубы, МПа;where R un - ultimate resistance of the pipe metal, MPa; е - эксцентриситет приложенной силы с учетом случайного эксцентриситета, мм; δмт - толщина металла трубы, мм; dмт - наружный диаметр металлической трубы, мм.e - eccentricity of the applied force, taking into account random eccentricity, mm; δ mt - pipe metal thickness, mm; d mt is the outer diameter of the metal pipe, mm 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что за единичные показатели качества трубобетонной колонны, влияющие на предел огнестойкости, принимают: геометрические размеры металлической трубы и ее бетонного сечения, жесткость трубобетонной колонны, прочность бетона на осевое сжатие, степень армирования сечения колонны металлом трубы, сопротивление металла трубы сжатию, интенсивность силовых напряжений в опасном сечении, влажность и плотность бетона в естественном состоянии, показатель термодиффузии бетона, модуль упругости металла трубы и модуль деформации сжатого бетона при продолжительном действии нагрузки, длительность огнезащиты бетона металлом трубы.9. The method according to p. 1, characterized in that for the individual quality indicators of the concrete column affecting the fire resistance limit, they take: the geometric dimensions of the metal pipe and its concrete section, the rigidity of the concrete column, the axial compression strength of concrete, the degree of reinforcement of the section of the column with metal pipes, pipe metal resistance to compression, intensity of power stresses in a dangerous section, moisture and density of concrete in its natural state, concrete thermal diffusion index, elastic modulus of pipe metal and mod l compressed concrete deformation upon prolonged loading action, the duration of fire protection concrete pipe metal.
RU2018108965A 2018-03-12 2018-03-12 Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building RU2695344C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108965A RU2695344C1 (en) 2018-03-12 2018-03-12 Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108965A RU2695344C1 (en) 2018-03-12 2018-03-12 Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2695344C1 true RU2695344C1 (en) 2019-07-23

Family

ID=67512379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018108965A RU2695344C1 (en) 2018-03-12 2018-03-12 Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2695344C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110569570A (en) * 2019-08-21 2019-12-13 中国石油天然气集团有限公司 Annular pressure calculation method based on compression efficiency of threaded joint
CN115288289A (en) * 2022-07-16 2022-11-04 中信建筑设计研究总院有限公司 Large eccentric beam column reinforcing node without armpit and design method
RU2795798C1 (en) * 2022-07-04 2023-05-11 Сергей Михайлович Анпилов Method for determining the fire resistance of a monolithic steel-reinforced concrete floor slab of a building

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2032728C1 (en) * 1993-03-04 1995-04-10 Акционерное общество "Кристалл" Composition of ingredients for semisweet liqueur
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
RU2367246C1 (en) * 2008-03-17 2009-09-20 Олег Иванович Квасенков "hazel grouse rissoles with garnish and fat" preserves preparation method
CN102680517A (en) * 2011-03-09 2012-09-19 同济大学 Method for testing oxygen index of flame-retardant modified asphalt
RU2564010C1 (en) * 2014-05-06 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder
RU2564009C1 (en) * 2014-05-05 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket
RU2615047C1 (en) * 2015-11-02 2017-04-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2032728C1 (en) * 1993-03-04 1995-04-10 Акционерное общество "Кристалл" Composition of ingredients for semisweet liqueur
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
RU2367246C1 (en) * 2008-03-17 2009-09-20 Олег Иванович Квасенков "hazel grouse rissoles with garnish and fat" preserves preparation method
CN102680517A (en) * 2011-03-09 2012-09-19 同济大学 Method for testing oxygen index of flame-retardant modified asphalt
RU2564009C1 (en) * 2014-05-05 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket
RU2564010C1 (en) * 2014-05-06 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder
RU2615047C1 (en) * 2015-11-02 2017-04-03 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110569570A (en) * 2019-08-21 2019-12-13 中国石油天然气集团有限公司 Annular pressure calculation method based on compression efficiency of threaded joint
CN110569570B (en) * 2019-08-21 2023-09-26 中国石油天然气集团有限公司 Annular pressure calculation method based on compression efficiency of threaded joint
RU2795798C1 (en) * 2022-07-04 2023-05-11 Сергей Михайлович Анпилов Method for determining the fire resistance of a monolithic steel-reinforced concrete floor slab of a building
CN115288289A (en) * 2022-07-16 2022-11-04 中信建筑设计研究总院有限公司 Large eccentric beam column reinforcing node without armpit and design method
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
Ranawaka et al. Distortional buckling tests of cold-formed steel compression members at elevated temperatures
Arrayago et al. Experimental study on ferritic stainless steel RHS and SHS beam-columns
RU2650704C1 (en) Method for evaluating fire resistance of beam structure
RU2604820C1 (en) Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
Wang et al. Evaluation of crack propagation and fatigue strength of rib-to-deck welds based on effective notch stress method
RU2695344C1 (en) Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
RU2350933C1 (en) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
Moshtaghin et al. Experimental characterization of longitudinal mechanical properties of clear timber: Random spatial variability and size effects
Bonopera et al. Feasibility study of prestress force prediction for concrete beams using second-order deflections
RU2322663C1 (en) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2281482C2 (en) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2698572C1 (en) Method for assessing fire resistance of a wooden bent element
RU2604478C1 (en) Method for assessing fire resistance of steel frame of a building
RU2634569C1 (en) Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall
RU2161793C2 (en) Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2678781C1 (en) Method for determining the fire resistance of reinforced concrete compressed element of the annular section
Lehner et al. Stochastic service life prediction of existing steel structure loaded by overhead cranes
RU2678780C1 (en) Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section
RU2320982C1 (en) Method to determine steel building beam fire resistance
RU2275622C1 (en) Method for fire stability determination in compressed timber structure members
RU2671910C1 (en) Method of estimation of fire resistance of multi-hollow prestressed reinforced concrete slab
RU2564009C1 (en) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket

Legal Events

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

Effective date: 20210313