Файл: Проверяемое задание Определение противопожарных разрывов между объектами различного назначения.docx

Проверяемое задание 7. Расчет огнестойкости железобетонных колонн

Тема 2.2. Строительные конструкции, здания и их поведение в условиях пожара

Задание: произвести расчет предела огнестойкости железобетонных колонн.
Алгоритм выполнения задания

1. 
   Изучить методику и пример расчета огнестойкости железобетонных колонн (образец выполнения задания 7).
   
2. 
   Выбрать вариант заданий к работе (табл. 1.1, 7.1).
   
3. 
   На основе изученного материала решить поставленную задачу, построить график снижения несущей способности железобетонной колонны и определить предел ее огнестойкости.
   
4. 
   Оформить отчет о работе аналогично образцу выполнения задания 7.
   

Таблица 7.1

Исходные данные для расчёта фактических пределов огнестойкости железобетонных колонн

Номер варианта	Расчетная нагрузка Np, кН	Расчетная длина l0, мм	Сечение элемента b×h, мм	Класс бетона	Средняя плотность бетона ρос, кг/м3	Количество, диаметр и класс арматуры (новая маркировка)	Весовая влажность бетона ω0, %	Толщина защитного слоя до края арматуры a1, мм	Вид крупного заполнителя
	1200	3800	300×300	В15	2330	4 Ø16 AIII (А400)	2	40	Гранит
	1500	3800	300×300	В25	2330	4 Ø 20 АIII (А400)	2	40	Гранит
	1800	3800	300×300	В25	2330	4 Ø 22 АIII (А400)	2	40	Гранит
	2400	3800	300×300	ВЗО	2250	4 Ø 28 АIII (А400)	2	40	Известняк
	1800	5700	500×500	В15	2330	4 Ø 16 АIII (А400)	2	40	Гранит
	2400	5700	500x500	В15	2250	4 Ø 18 АIII (А400)	2	40	Известняк
	3300	5700	500×500	В20	2330	4 Ø 18 АIII (А400)	2	40	Гранит
	3800	5700	500×500	В20	2330	4 Ø 20 AIII (А400)	2	40	Гранит
	4200	5700	500×500	В25	2250	4 Ø 20 AIII (А400)	2	40	Известняк
	4500	5700	500×500	В25	2330	4 Ø 22 AIII (А400)	2	40	Г ранит
	1000	6200	300×300	В15	2250	4 Ø 16 АIII (А400)	2	45	Гранит
	1100	6200	300×300	В15	2330	4 Ø 16 АIII (А400)	2	45	Гранит
	1500	6200	300×300	В20	2250	4 Ø 18 АIII (А400)	2	45	Известняк
	1800	6200	300×300	В20	2250	4 Ø 20 AIII (А400)	2	45	Известняк
	1800	6900	400×400	В15	2250	4 Ø 16 AIII (А400)	2,5	40	Известняк
	2400	6900	400×400	В20	2330	4 Ø 16 AIII (А400)	2	40	Гранит
	3300	6900	400x400	В20	2250	4 Ø 18 AIII (А400)	2,5	40	Гранит
	3500	6900	400x400	В25	2330	4 Ø 18 АIII (А400)	2	40	Гранит
	1500	7500	400×400	В15	2250	4 Ø 16 AIII (А400)	2	40	Известняк
	1800	7500	400×400	В15	2330	4 Ø 18 AIII (А400)	2,5	40	Гранит
	2100	7500	400×400	В15	2330	4 Ø 20 AIII (А400)	2,5	40	Известняк
	2400	7500	400×400	В20	2330	4 Ø 20 AIII (А400)	2,5	40	Гранит
	2800	7500	400×400	В25	2250	4 Ø 22 АIII (А400)	2,4	40	Известняк
	1500	8100	400×400	В15	2250	4 Ø 16 АIII (А400)	2,1	40	Известняк
	1800	8100	400×400	В15	2330	4 Ø 18 АIII (А400)	2,1	40	Известняк
	2100	8100	400×400	В20	2250	4 Ø 18 АIII (А400)	2,2	40	Гранит
	2500	8100	400×400	В20	2330	4 Ø 20 АIII (А400)	2,1	40	Гранит
	2800	8100	400×400	В25	2330	4 Ø 20 AIV (А600)	2,3	45	Гранит
	3100	8100	400x400	В25	2250	4 Ø 22 AIV (А600)	2,3	45	Известняк
	3500	8100	400×400	В30	2330	4 Ø 25 AIV (А600)	2,4	45	Гранит
	2500	5700	500×500	В15	2330	4 Ø 16 AIV (А600)	2	40	Известняк
	3100	5700	500×500	В15	2250	4 Ø 18 AIV (А600)	2	40	Известняк
	3800	5700	500×500	В20	2330	4 Ø 20 AIV (А600)	2,1	40	Гранит
	4200	5700	500×500	В25	2330	4 Ø 18 AIV (А600)	2,2	40	Гранит
	4500	5700	500×500	В25	2250	4 Ø 20 AIV (А600)	2,3	40	Известняк
	1100	6200	300×300	В15	2330	4 Ø 22 AIV (А600)	2	45	Гранит
	1500	6200	300×300	В20	2250	4 Ø 18 AIV (А600)	2,5	45	Известняк
	1800	6200	300×300	В25	2330	4 Ø 18 AIV (А600)	2,5	45	Гранит
	1100	6900	400×400	В15	2330	4 Ø 16 AIV (А600)	2,4	45	Гранит
	1500	6900	400×400	В20	2250	4 Ø 18AIV (А600)	2	40	Известняк
	1800	6900	400×400	В25	2250	4 Ø 20 AIV (А600)	2,3	45	Известняк
	2400	6900	400×400	В20	2330	4 Ø 22 AIV (А600)	2	40	Гранит
	1500	7500	400×400	В15	2250	4 Ø 16 AIV (А600)	2,1	40	Гранит
	1800	7500	400×400	В15	2250	4 Ø 18 AIV (А600)	2,2	40	Известняк
	2300	7500	400×400	В20	2330	4 Ø 16 AIV (А600)	2,3	45	Гранит
	1200	8100	400×400	В15	2330	4 Ø 16 AIV (А600)	2	40	Гранит
	1500	8100	400×400	В20	2250	4 Ø18 AIV (А600)	2	40	Известняк
	1800	8100	400×400	В20	2330	4 Ø 18 AIV (А600)	2,2	40	Гранит
	2200	8100	400×400	В25	2250	4 Ø 20 AIV (А600)	2	40	Известняк
	2500	8100	400×400	В25	2330	4 Ø 20 AIV (А600)	2,2	40	Гранит

---

---

Образец выполнения задания 7

Пример и методика расчета

Дано². Железобетонная колонна (рис. 7.1), расчетная длина 1₀ = 7,98 м, размер сечения 300×300мм, бетон класса В25, средняя плотность бетона в сухом состоянии на гранитном щебне составляет ρ =2330 кг/м³. Весовая влажность – ω = 2 %. Арматура – 4 стержня класса А-III диаметром 25 мм. Толщина защитного слоя бетона до края арматуры – a = 30 мм. Расчетная нагрузка N_p= 110 т.


Рис. 7.1. Схема обогрева сечения железобетонной колонны
Определяем нормативную нагрузку:

,

где1,2 – усредненный коэффициент надежности по нагрузке.

По прил. А для арматуры класса A-III определяем нормативное сопротивление растяжению R_sn= 390 МПа.

Определяем расчетное сопротивление арматурных стержней:

мм,

гдеγ_S– соответствующий коэффициент надежности по арматуре.

Определяем суммарную площадь сечения арматурных стержней (прил. Б) A_S,tot= 1964 мм².

Для бетона класса В25 по прил. В определяем нормативное сопротивление сжатию бетона: R_bn=18,5 МПа.

Определяем расчетное сопротивление бетона:



где – коэффициент надежности по бетону.

Определяем теплофизические характеристики бетона на гранитном щебне:

Вт/(м °С),

Дж/(кг °С).

Следует обратить внимание, что теплофизические характеристики бетона на известняке отличаются:

λ_tem=1,14 – 0,00055t_т = 1,14 – 0,00055 ∙ 450 = 0,89 Вт/(м ∙°С);

Дж/(кг °С).

Определяем приведенный коэффициент температуропроводности бетона:

---

Для дальнейших расчётов задаёмся интервалами времени τ_п, равными τ₁ = 0; τ₂ = 1 ч; τ₃ = 2 ч.

Для = 0 несущая способность колонны будет равна

где φ_tem= 0,67 – коэффициент продольного изгиба, учитывающий длительность нагружения и гибкость бетона, принят методом интерполяции по табл. 7.2 в зависимости от отношения .
Таблица 7.2

Коэффициент продольного изгиба φ_tет для нагретых колонн

	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30	32	34	36
φtет	1,0	0,98	0,96	0,93	0,89	0,85	0,81	0,77	0,73	0,68	0,64	0,59	0,54	0,49	0,44

Для τ₂ = 1 ч= 3600 сопределяем критерий Фурье:

,

где К = 37,56 с^0,5 – коэффициент, зависящий от средней плотности бетона (табл. 7.3).
Таблица 7.3

Значение коэффициента К₁ в зависимости от средней плотности сухого бетона ρ_ос

ρос, кг/м3	≤ 500	800	1100	1400	1700	≥ 2000
К1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,7	0,5

---

Далее определяем аргумент функции ошибок:

,

где x = y = 0,5h – a_l – 0,5d = 0,5∙0,3 – 0,03 – 0,5∙0,025 = 0,108 м – расстояние от центра конструкции до расчетной точки.

Из прил. Г находим относительную избыточную температуру в неограниченной пластине θ_х = θ_у = 0,68.

Определяем температуру в расчетной точке:

= 1250 – (1250 – t_H)θ_x= 1250 – (1250 – 20)∙0,68 = 413,6 °С.

Температура арматурных стержней при обогреве колонны с четырех сторон будет равна



где t_B= 945 °С – верхнее значение изменения температуры при стандартном температурном режиме пожара – определяется по формуле

t_B = 345lg(0,133τ + 1) + t_H = 345lg(0,133 ∙ 3600 +1) + 20 = 945 °С.

По прил. Д при температуре 636,02 ⁰С методом интерполяции находим значение коэффициента снижения прочности арматуры класса А-III – γ = 0,345.

Для определения размеров ядра бетонного сечения необходимо найти значение , для чего найдем

.

Величина θ_ц – температура в средней части неограниченной пластины находится по критерию Фурье из прил. Е:



=1250 – (1250 – 20)∙0,9982 = 22 °С.

При критической температуре бетона на гранитном щебне = 650 °С находим относительную избыточную температуру в неограниченной пластине:



Критическая температура бетона на известняковом щебне:

t_{B, cr}= 750 °С.

Из прил. Г при F_ox = 0,0452 и = 0,49 находим

---