Расчет огнестойкости колоны по потере несущей способности

Несущую способность колонны со случайным эксцентриситетом е_а приложения нагрузки при обогреве ее в условиях пожара с 4-х сторон определяется по формуле:

где: Аred – площадь ядра сечения Аred=b_яh_я, м².

A_s,tot – суммараная площадь арматуры, м².

- коэффициент продольного изгиба определяется по таблице.

Коэффициент продольного изгиба для нагретых прямоугольных и круглых колонн следует принимать в зависимости от отношения расчетной длины колонны к приведенной высоте .

Таблица.

#G0	6-12
для тяжелого бетона	0,90	0,80	0,70

Приведенная высота сечения колонны определяется по формуле (8.6).

При четырех стороннем обогреве высота сечения колонны ; (8.6)

Расчетная длина l ₀ внецентренно сжатых бетонных элементов при защемлении одного из концов и возможном смещении опор для многопролетных зданий составляет 1,25 Н, где Н — высота столба (стены) в пределах этажа за вычетом толщины плиты перекрытия или высота свободно стоящей конструкции.

Задаваясь интервалами времени τ₁…. τ_i по ст. 35 Технического регламента о требованиях пожарной безопасности (0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150, 180, 240, 360 минут) определяют несущую способность в каждом интервале. При этом для каждого интервала времени находят величины b_я, h_я:

Определяют θ_x, θ_y, F_ox, F_oy:

Где:

t_x=0,t = 1250 - (1250 - t_н)×q_цx

t_y=0,t = 1250 - (1250 - t_н)×q_цy

где: q_цy, q_цx определяются по таблице

Температура в середине неограниченной пластины

t_b – температура по стандартной температурной кривой,

t=345lg(0,133τ+1)+t_н

где τ - время нагрева, мин;

t_н - начальная температура, °С (принимаем 20⁰С).

Для упрощения принимаем t_b постоянной и равной 1250 ⁰С.

Находим ξ_x, ξ_y по графику:

а_red - приведенный коэффициент температуропроводности.

где

l_{tem, m} - средний коэффициент теплопроводности при t = 450°С, Вт/(м×°С);

С_{tem, m} - средний коэффициент теплоемкости при t = 450°С, Дж/(кг×с);

W_b - начальная весовая влажность бетона, % (принимаем для курсового проекта 3%);

r_0с - средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/м³.

K – коэффициент, зависящий от плотности r_0с сухого бетона и определяется по таблице:

Числовые значения коэффициента (К) в зависимости от объемной массы (средней плотности) (ρoс) бетона

Средняя плотность бетона в сухом состоянии определяется по формуле:

ρ_в – плотность бетона в естественном состоянии (принимаем в курсовом проекте 2400 кг/м³.

Коэффициент теплопроводности тяжелого бетона:

на силикатном заполнителе (принимаем для курсового проекта):

, Вт/(м·°С);

на карбонатном заполнителе:

, Вт/(м·°С);

для конструкционного керамзитобетона:

, Вт/(м·°С);

коэффициент теплоемкости:

для тяжелого бетона на силикатном и карбонатном заполнителях (принимаем для курсового проекта):

, кДж/(кг·°С);

для конструкционного керамзитобетона:

, кДж/(кг·°С).

Температуру стержней для тех же интервалов времени определяют по формуле:

Или

В преобразованном виде температура в стернях по осям определятся по формулам:

где: a_l,x и a_l,y – толщина защитного слоя бетона до центра арматуры соответственно по осям Х и У.

Значение функции ошибки Гауса (erfX) определяют по таблице.

К₁ – коэффициент, учитывающий влияние массы металла стержня на его прогрев в различных бетонах. При плотности бетона более 2000 кг/м³ принимается равным 0,5.

По найденным температурам определяется из таблицы коэффициент γ_s,tem.

Затем строится график снижения несущей способности колонны в условиях пожара и определяется Пф при выполнении условия N_p,tem,τ=N_n.

Предел огнестойкости колонн с косвенным армированием в виде арматурных сварных поперечных сеток, установленных с шагом не более 250 мм, или со спиральной арматурой увеличивается в 1,2 раза.

Таблица значений функции ошибок Гаусса (Крампа) – erfX

Расчетные значения коэффициента γ_s,tem, учитывающего снижение сопротивления арматурных сталей в зависимости от температуры их нагрева в напряженном состоянии

Еa= 2,1х 105МПа

Расчет предела огнестойкости по целостности

Предел огнестойкости по целостности - по образованию сквозных отверстий или сквозных трещин во влажном бетоне при одностороннем нагреве - наступает через 5-20 мин после начала пожара и сопровождается отколами бетона от нагреваемой поверхности.

В тонкостенных железобетонных конструкциях толщиной 40-200 мм это приводит к образованию сквозных отверстий и трещин, например, в стенке двутавровой балки или в плите перекрытия. В конструкциях толщиной более 200 мм это приводит к отколам кусков бетона толщиной до 50-100 мм, что уменьшает поперечное сечение элемента.

Причиной хрупкого разрушения бетона при пожаре является образование трещин в структуре бетона и их переход в неравновесное спонтанное развитие под воздействием внешней нагрузки и неравномерного нагрева и фильтрации пара по толщине сечения элемента.

Во избежание хрупкого разрушения в бетоне напряжения сжатия не должны превышать значений, указанных на рис.9.1, независимо от вида бетона.

Рисунок 9.1 - Зависимость хрупкого разрушения бетона от напряжений сжатия в бетоне и толщины элемента

Для каждого шага расчета по времени определяется напряжение сжатия в бетоне и в зависимости от толщины сжатой зоны (ядра колонны) по рисунку определяется возможность хрупкого разрушения.

Поиск по сайту: