Файл: Ильин, Н. А. Огнестойкость железобетонных и каменных конструкций лекции для студентов специальностей ПГС и СХС.pdf

Рис. 14. Графики прогрева плит:

а — керамзитобетон (Vo= 1450 кг/м*, р в= 3,5%); 6 — тяжелый известняковый бетон; в — схема обогрева и расстановки термопар по сечению плиты.

]____________________________________________________________ 1

грева сечений Железобетонных конструкций [2, 11]. График про­ грева плит, выполненных из керамзитобетона и тяжелого бето­ на, при одностороннем огневом воздействии по нормированному температурному режиму приведен на рис. 14-

6.4. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГНЕСТОЙКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ

Огнестойкость конструкций, рассчитываемая по случаю II, утрачивается в результате потери несущей способности (пол­ ностью или частично) за счет снижения прочности и температур­ ной ползучести арматурной стали и бетона при нагреве или пос­ ле' него. Следовательно, статическим расчетом определяют оста­ точную несущую способность конструкции, подверженной огнево­ му воздействию заданной продолжительности.

Предельное состояние нагруженной железобетонной конст­ рукции, подверженной огневому воздействию, характеризуется

критическими температурами арматуры и бетона или предель­ ным сокращением площади поперечного сечения в результате потери прочности бетона, прогретого до критической темпера­ туры.

Для определения критических температур нагрева материа­ лов (арматуры и бетона) или критическихсечений конструкций составляют условия равновесия внешних сил и внутренних уси­ лий, а также условия деформации, т. е. решают обычную стати­ ческую задачу.

§ 7 . ОЦЕНКА ОГНЕСТОЙКОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Пределы огнестойкости некоторых железобетонных конструк­ ций проведены В СНиП П-А. 5-70 (приложение 2) [4].

Фактическая огнестойкость железобетонных элементов зави­ сит от их напряженного состояния в процессе нагрева, измене­ ния прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры под воздействием температуры, статической схемы работы кон­ струкций, размеров их сечений и скорости прогрева бетона.

Температуры, при которых напряжения в арматуре или в бе­ тоне снижаются до рабочих (действующих), называют критиче­ скими температурами.

При проектировании новых железобетонных конструкций предел огнестойкости можно определить инженерным расчетом. При этом теплотехническая часть расчета может быть выпол­ нена с помощью формул, предложенных докт. техн. наук А. И. Яковлевым, или определена по экспериментальным кривым про­ грева бетона.

В статической части расчета огнестойкости вычисляют оста­ точную несущую способность нагретой конструкции Np.t во вре-

30

мени т. По графику Np.t—т находят предел огнестойкости — от­ резок времени, по истечении которого несущая способность на­ гретой конструкции уменьшится до величины рабочей нагрузки,

т. е. Np. i = N U.

где ya — коэффициент изменения прочности арматурной стали с повышением температуры нагрева (рис. 2).

В случае армирования растянутой зоны элемента сталью од­ ного класса предел огнестойкости статически определимых изги­ баемых элементов наступает в результате нагрева растянутой арматуры до критической температуры. Величину критической температуры определяют по графику уа—t в зависимости от ви­ да арматурной стали. Коэффициент снижения нормативного со­ противления стали при нагреве определяют по формуле

M„ —. изгибающий момент от действующей нагрузки.

Если условия (27) и (29) не выполняются, то площадь сжа­ той арматуры в расчетные формулы (26) и (28) не вводят.

Затем при помощи теплотехнического расчета определяют продолжительность нагревания арматурной стали до величины критической температуры. Для плоских элементов теплотехни­ ческий расчет производят по формуле (14). Для балок (конст­ рукций с двумерным температурным полем по сечению) расчет температур арматуры производят для заданных отрезков вре­ мени огневого воздействия, затем строят кривую увеличения средней температуры арматуры во времени. На пересечении

31

полученной кривой с величиной критической температуры нахо­ дят предел огнестойкости.

2. Статически неопределимые железобетонные элементы. Ог­ нестойкость элементов утрачивается в результате снижения проч­ ности опорных и пролетных сечений.

Предел огнестойкости находят путем построения кривой сни­ жения несущей способности во времени нагрева Mp. t —т.

Несущая способность элемента в нагретом состоянии Мр. t и

Размеры опорных сечений сжатого бетона в результате нагрева до высоких температур уменьшают на толщину слоев, прогретых

7.2. СЖАТЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Предел огнестойкости центрально сжатых колонн наступает при достижении критической температуры в бетоне ядра сечения колонны. Огнестойкость определяют по графику снижения не-'

бетона и арматурной стали с повышением температу­ ры нагрева;

32

Fa — площадь ядра сечения колонны из бетона на извест­ няковом щебне, ограниченного изотермой с критиче­ ской температурой, которую можно определить по формуле '

уменьшают на 20%.

Площадь ядра прямоугольного сечения колонны определяют

определяют в зависимости от отношения площади сечения пусто­ ты F пуст к площади всего сечения Д пл. Для этого вначале вы­ числяют огнестойкость сплошной колонны, а затем результат ум­ ножают на коэффициент, полученный по графику (рис. 15).

Предел огнестойкости внецентрешо сжатых колонн зависит от случая сжатия (в зависимости от эксцентриситета) и вида обогрева колонн (3- или четырехсторонний обогрев). При расче­ те усилий в сечениях колонн действие ветровой и крановых на­ грузок не учитывают-

Внецентренно сжатые колонны работают в стадии разру­ шения по первому случаю (у которых первопричиной исчерпа­ ния несущей способности является достижение напряжений в растянутой арматуре предельных значений), если справедливо условие

где bt — расчетная ширина прогретого сечения; Л0. t— полезная высота расчетного сечения.

Несущую способность нагретых колонн определяют по фор­ муле

33