Огнестойкость бетона: воздействие высоких температур на горизонтально расположенные бетонные конструкции, колонны. жароупорные бетоны

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия

Расчет фактического предела огнестойкости железобетонных конструкций

Как правило, предел огнестойкости железобетонной конструкции достигается в результате потери ею несущей способности (обрушения) за счет снижения прочности (температурной ползучести) арматурной стали и бетона при нагревании — достижения первого предельного состояния по огнестойкости , либо вследствие потери (утраты) теплоизолирующей способности (прогрева конструкции выше допустимой температуры) — второе предельное состояние конструкции; по огнестойкости, а также в результате потери (утраты) сплошности (целостности, плотности ) ограждающей конструкции — третье предельное состояние конструкции по огнестойкости.

Для самонесущих и несущих железобетонных конструкций (конструкций наружных стен, плит покрытия, балок, ферм, колонн) пределы огнестойкости определяют по потере несущей способности.

При определений пределов огнестойкости строительных конструкций в общем случае необходимо решить две части задачи: теплотехническую и статическую. Теплотехническая часть имеет целью определить температуры по сечению конструкции во время воздействия на нее стандартного температурного режима.

В статической части вычисляют изменение несущей способности (прочности) нагретой конструкции с учетом изменения свойств бетона и арматуры при высоких температурах — общая расчетная схема. Затем строят график изменения несущей способности конструкции во времени. Время нагрева конструкции, по истечение которого несущая способность снизится до величины нормативной (рабочей) нагрузки, является пределом ее огнестойкости.

Для решения статической части задачи форму поперечного сечения железобетонной плиты перекрытия с круглыми пустотами (прил. 2 рис. 6.) приводим к расчетной тавровой.

Определим изгибающий момент в середине пролета от действия нормативной нагрузки и собственного веса плиты:

где q / _n – нормативная нагрузка на 1 погонный метр плиты, равная:

Расстояние от нижней (обогреваемой) поверхности панели до оси рабочей арматуры составит:

где d – диаметр арматурных стержней, мм.

Среднее расстояние составит:

где А – площадь поперечного сечения арматурного стержня (п. 3.1.1. ), мм 2 .

Определим основные размеры расчетного таврового поперечного сечения панели:

— высота : h_f = 0,5 (h — ÆП) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 мм;

— расстояние от не обогреваемой поверхности конструкции до оси арматурного стержня h_o = h – a = 220 – 15 = 205 мм.

Определяем прочностные и теплофизические характеристики бетона:

— нормативное сопротивление по пределу прочности R_bn = 11.0 МПа (табл. 12 или п. 3.2.1 для бетона класса В15);

— коэффициент надежности g_b = 0,83 ;

— расчетное сопротивление бетона по пределу прочности R_bu = R_bn /g_b = 11.0 / 0,83 = 13.3 МПа;

— коэффициент теплопроводности l_t = 1,2 – 0,00035 Т_ср = 1,2 – 0,00035 723 = 0.95 Вт м -1 К -1 (п. 3.2.3. ),

где Т_ср – средняя температура при пожаре, равная 723 К;

— удельная теплоемкость С_t = 710 + 0,84 Т_ср = 710 + 0,84 · 723 = 1317.32 Дж кг -1 К -1 (п. 3.2.3. );

— приведенный коэффициент температуропроводности:

— коэффициенты, зависящие от средней плотности бетона К = 39 с 0,5 и К₁ = 0,5 (п.3.2.8, п.3.2.9. ).

Определяем высоту сжатой зоны плиты:

Определяем напряжение в растянутой арматуре от внешней нагрузки:

так как х_t = 1 мм 2 (п. 3.1.1. ).

Определим критическое значение коэффициента изменения прочности арматурной стали:

где R_su – расчетное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное:

R_su = R_sn / g_s = 590 / 0,9 = 665.56 МПа (здесь g_s – коэффициент надежности для арматуры, принимаемый равным 0,9 );

R_sn – нормативное сопротивление арматуры по пределу прочности, равное 590 МПа (табл. 19 или п. 3.1.2 ).

По таблице п. 3.1.5. с помощью линейной интерполяции определяем, что для арматуры класса А-IV, марки стали 14 Г2 и g_stcr = 0,65

Время прогрева арматуры до критической температуры для плиты сплошного поперечного сечения будет являться фактическим пределом огнестойкости.

где Х – аргумент функции ошибок Гаусса (Крампа), равный 0,64 (п.3.2.7. ) в зависимости от величины функции ошибок Гаусса (Крампа), равной:

(здесь t_н – температура конструкции до пожара, принимаем равной 20°С).

Фактический предел огнестойкости плиты перекрытия с круглыми пустотами составит:

П_ф = t × 0,9 = 0,78 × 0,9 = 0,702 ч,

где 0,9 – коэффициент, учитывающий наличие в плите пустот.

Так как бетон – негорючий материал, то, очевидно, фактический класс пожарной опасности конструкции К0.

188.64.169.166 studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)очень нужно

Железобетонные элементы строений

На показатель огнестойкости железобетонных конструкций существенное влияние оказывает целый ряд факторов. Это и тип и марка цементного состава, используемого для приготовления бетона, и наличие вяжущих и специальных наполнителей, и класс металла, используемого при изготовлении усиливающей арматуры. Особое значение имеет конфигурация и размеры несущих элементов строений.

Для железобетонных сооружений также важен учёт условий, в которых происходит его нагрев при пожаре (величина нагрузки на опорные элементы и влажность самого бетона).

Типичным примером конструкций из железобетона являются ленточные и столбчатые фундаменты возводимых зданий и строений; перемычки, балки и прогоны, используемые в сборных конструкциях; плиты перекрытий самого различного типа.

Из железобетона делают цокольные части зданий, крылечки и козырьки, поры ограждений, мачты, столбы и другие опорные элементы.

Самыми уязвимыми с точки зрения огнестойкости материалами являются подверженные деформации на изгиб железобетонные элементы конструкций (ригеля, прогоны, балки и бетонные перекрытия)

Именно им должно уделяться особое внимание при выборе способов увеличения предельной величины этого параметра

Нужно отметить, что для оценки и сравнения показателей огнестойкости зданий и сооружений с нормируемыми величинами потребуются специальные таблицы.

Они приводятся в большом количестве тематических источников, связанных со строительством и определением огнестойкости, и позволяют сравнивать требуемые и фактические показатели этих характеристик.

Этапы проведения огнезащиты бетона и её долговечность

Для действительно эффективного обеспечения огнезащиты зданий из бетона и железобетона нужно соблюдать определённый порядок действий.

Огнезащитные краски

• Подготовить поверхность: подразумевает очистку от грязи, пыли, сколов и других лишних элементов.
• Нанести краску.
• Проконтролировать качество: включает осмотр непрокрашенных частей.

Долговечность: 10-15 лет.

Области применения: здания с лёгкой воспламеняемостью; металлические несущие конструкции; воздуховоды и системы кондиционирования; битумные материалы.

Штукатурный материал

• Очистить от пыли и грязи.
• Нанести грунт. Делается это для того, чтобы не расходовать огнестойкий состав.
• Окрасить огнезащитным материалом.
• Проверить на качество.

Долговечность: 10-20 лет.

Области применения: создание ровных и гладких стен с уменьшенным пылеобразованием; защита от сырости; сопротивляемость теплоотдаче; снижение звукопроводимости; приведение здания в подобающий вид.

Композиционные плиты

• Подготовить поверхность.
• Установить анкерные элементы (крепёж).
• Провести декоративную отделку
• Проверить на качество.

Долговечность: 5-10 лет.

Области применения: авто- и вагоностроение; приборостроение; производство мебели и предметов интерьера; промышленное и жилищное строительство и другое.

Каменная вата

• Подготовить поверхность.
• Нарезать плиту каменной ваты.
• Подготовить отверстия.
• Установить анкерные элементы.
• Провести декоративную отделку.
• Проверить качество.

Долговечность: до 50 лет.

Области применения: утепление саун, бассейнов, бань; теплоизоляция трубопроводных систем; укладка колодцев и вентилируемых фасадов, поддержание зданий с большой нагрузкой и другое.

Также все работы по огнезащите требуется задокументировать и обратиться к органам МЧС (или другим организациям, имеющим соответствующую аккредитацию) для проверки качества.

Источники информации:

• СНиП 21-01-97 (введено 01.01.1998).
• Статья 35 ФЗ РФ №123 от 22.07.2008 (обновлено 27.12.2018).
• Статья 30 ФЗ РФ №123 от 22.07.2008 (обновлено 27.12.2018).

• Bio
• Latest Posts

О себе: Специалист широкого профиля. Опыт работы редактором и автором статей в должности журналиста более 12 лет. Закончил филологический факультет Белорусский государственного университета (Отделение русского языка и литературы) и получил диплом по специальности «Филология. Преподаватель русского языка и литературы».

• Замедлители схватывания бетона — 28.08.2020
• Ускорители твердения бетона — 23.08.2020
• Прочность бетона на сжатие — 18.08.2020

Огнестойкость строительных объектов

Каждый строящийся объект должен соответствовать требованиям пожаробезопасности с учетом его назначения и применяемых материалов. Степень огнестойкости сооружений определяется в соответствии с Федеральным Законом ФЗ-123 — ст 30:

здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций (І, ІІ, ІІІ, ІV, V).

Показателем огнестойкости является предел огнестойкости конструкции, который в соответствии с ГОСТ 30247 устанавливается в минутах до наступления одного из предельных состояний:

• R — потеря несущей способности;
• E — потеря целостности;
• I — потеря теплоизолирующей способности.

Класс конструктивной пожарной опасности здания определяется степенью участия строительных конструкций в развитии пожара и образовании его опасных факторов (С0, С1, С2, С3).

Класс конструктивной опасности С устанавливается в зависимости от этажности , площади отсеков, функциональной опасности.

Класс функциональной пожарной опасности здания и его частей определяется их назначением (Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5).

Класс пожарной опасности строительных конструкций К0, К1 К2 К3 должен соответствовать принятому классу конструктивной опасности зданий:

• КО — непожароопасные;
• К1— малопожароопасные;
• К2 — умеренно пожароопасные;
• К3— пожароопасные.

Если показатель огнестойкости и класса пожароопасности вновь проектируемого объекта строительства ниже требуемого, необходимо выполнить комплекс мер по улучшению огнестойкости, чтобы была возможность оперативно эвакуировать людей из сооружения и сделать несущие балки максимально устойчивыми к огню. т.е выполнить их защиту от огня. Эти меры должны выполняться с применением сертифицированных материалов, одними из которых являются производимые нами материалы для огнезащиты ФЕРУМ.

Металлических

Испытание предела огнестойкости дверей

Пределы огнестойкости большинства незащищенных металлических конструкций очень малы и находятся в пределах: (R10 – R15) для стальных конструкций; (R6 – R8) для алюминиевых конструкций. Исключение составляют колонны массивного сплошного сечения, у которых предел огнестойкости без огнезащиты может достигать R 45, но применение таких конструкций в строительной практике встречается крайне редко.

В случаях, когда минимальный требуемый предел огнестойкости конструкции (за исключением конструкций в составе противопожарных преград) указан R15 (RE15, REI15), допускается применять незащищенные стальные конструкции независимо от их фактического предела огнестойкости, за исключением случаев, когда предел огнестойкости несущих элементов здания по результатам испытаний составляет менее R8 (СП 2.13130.2012).

Причина столь быстрого исчерпания незащищенными металлическими конструкциями способности сопротивляться воздействию пожара заключается в больших значениях теплопроводности и малых значениях теплоемкости. Высокая теплопроводность металла практически не вызывает температурного градиента внутри сечения металлической конструкции. Это приводит к тому, что при пожаре температура незащищенных металлических конструкций быстро достигает критических температур прогрева металла, при которых происходит снижение прочностных свойств материала до такой величины, что конструкция становится неспособной выдерживать приложенную к ней внешнюю нагрузку, в результате чего наступает предельное состояние конструкции по признаку потере несущей способности (R).

Значения критической температуры Tcr прогрева различных металлических конструкций при нормативной эксплуатационной нагрузке приведены в таблице:

Материал конструкции	Tcr, град.С
Сталь углеродистая Ст3, Ст5	470
Низколегированная сталь марки: 25Г2С 30ХГ2С	…. 550 500
Алюминевые сплавы марки: АМг-6, АВ-Т1Д1Т, Д16ТВ92Т	…. 225 250 165

Как видно из таблицы критические температуры для алюминиевых конструкций в 2-3 раза ниже, чем у стальных элементов. Если возникает необходимость обеспечить огнестойкость металлических конструкций зданий выше, чем R15, то применяют различные способы повышения огнестойкости этих конструкций: облицовка несгораемыми материалами, нанесение на поверхность специальных огнезащитных покрытий (красок и обмазок), наполнение полых конструкций водой постоянным или аварийным, с естественной или принудительной циркуляцией.

Требования к противопожарным стенам

Если Вы запланировали строительство или составление проекта собственного грядущего дома собственными руками, вам не будет мешать познакомиться с списком норм строительства, относящиеся к возведению противопожарных стен. Конечно, с точки зрения домовладельца единственный здоровый вариант — когда их функцию выполняют внутренние перегородки между комнатами.

Основная часть норм не необходима для домов для жилья: например, строительство противопожарной стены, полностью делящей все этажи от фундамента до крыши, в приватном домостроительстве просто нереально.

Мы подберём лишь те советы, которые могут быть полезны при строительстве перегородок в обычном коттедже.

Огнеупорные стены обязаны полностью производиться из несгораемых материалов. Привет хозяевам фанерных перегородок на каркасе из бруска!

Во время пожара эта перегородка лишь послужит появлению огня.

Уточнение: напомним, мы говорим о домах из кирпича. В строении из бревен или бруса строительство несгораемых перегородок не очень-то осмыслено: при возгорании дома они не остановят пламени. Более того и цена применяющихся материалов на фоне дерева, и проблематичность строительства стены из кирпича или камня на полу из досок не располагают к экспериментам в данной области.

• Основание противопожарной стены должно покоиться на несгораемом материале. Говоря просто, нижнюю часть каркаса перегородки из гипсокартона лучше крепить не к доскам чернового настила на полу, а конкретно к перекрытию из бетона. Конечно, там, где перекрытия бетонные.
• Если в середине перегородки размещён вентканал, предел стойкости к огню стены со всех сторон от него должен быть не менее 2,5 часов. С практической стороны это значит строительство 2-ух стен толщиной в половину кирпича с их связкой арматурой, заложенной между горизонтальными рядами.

Свое мнение: автору в настоящий момент видится недоуменное пожатие плеч читателя. К чему столь параноидальные меры? А дело все в том, что при реальном пожаре вентканалы ускоряют распространение пламени в пару раз. К слову, с точки зрения пожарной безопасности в вентиляции не будет мешать наличие ручных или автоматизированных противопожарных клапанов, останавливающих воздушную циркуляцию при возгорании.

При срабатывании пожарной сигнализации клапан закрывает подачу воздуха.

• Огнеупорные стены обязаны хранить собственные функции даже в случае одностороннего обрушения примыкающих к ним конструкций. Легче? Кирпичная внутренняя перегородка должна быть усилена, также над проемом дверей. Если одна из примыкающих к ней внешних стен обвалится, она должна устоять.
• Вся площадь проемов в противопожарных преградах не должна быть больше 25 процентов их площади; при этом проемы должны перекрываться материалами, преграждающими пускай появлению огня. Если перевести фразу на обычный русский язык, инструкция будет звучать так: Простая распахивающаяся или купейная дверь во время пожара спасет вам жизнь с куда большей вероятностью, чем арка.
• Двери лучше делать несгораемыми и закрывающимися если есть возможность плотно. Чем меньше просветы — тем побольше времени дверь сдержит распространение огня и дыма.

С эстетической точки зрения, арка — идеальное решение; но препятствием для пожара она откровенно не станет.

Мы изучили определенную часть советов по безопасности против пожара строений жилого типа. Не стоит переносить полученные знания на помещения для производственных нужд: для них работают свои правила, связанные с перевозкой горючих жидкостей и аэрозолей, работой станков, электрического оборудования большой мощности и т.д.

Успехов в строительстве!

Плиты покрытия железобетонные ребристые (ПР, ПКЖ)

Плиты покрытия железобетонные ребристые (ПР)

Ребристая плита для промышленных зданий ( ПР) железобетонная мелкоразмерная плита, применяемая для покрытия одноэтажных зданий индустриального назначения. Такие перекрытия из мелкоразмерных элементов традиционно применяются в малоэтажном строительстве. Стандарты и нормы выпуска плит покрытий закреплены ГОСТ 28042-89, проектные чертежи содержит серия 1.465.1-19.

Ненапряженнаяребристая плита данной серии наиболее популярный материал для строительства одноэтажных объектов. Ввиду того, что такая плита покрытия за счет выступающих вниз балок имеет П-образную форму поперечного сечения, их применение при постройке жилых зданий ограничено и чаще они применяются при строительстве промышленных зданий.

Плита состоит из полки толщиной 25-30 мм и продольных ребер с технологическим уклоном. Наличие продольных ребер позволяет плите лучше работать на изгиб и выдерживать большие временные нагрузки, нежели плоская плита.

Для подъема и монтажа плита имеет строповочные отверстия или монтажные петли. Ребристые плиты ПР укладывают на стальные или железобетонные прогоны, шаг которых 1, 5 и 3 метра. При этом опора плиты покрытия на прогонные балки должна происходить не менее чем на 50-65 мм. Упрочнению изделия способствует не только сама конструкция, но и материал тяжелый бетон марки М200. Он традиционно используется для производства конструкций с несущей функцией. Такой бетон прочен, противостоит растрескиванию, имеет значительную водонепроницаемость. Так как в промышленных условиях нередки негативные воздействия химических сред, то выпускаются отдельные изделия, обладающие повышенной плотностью бетона. Бетон ЖБИ для промышленных зданий часто предварительно подготавливается особыми присадками и гидрофобной защитой. Класс бетона по водонепроницаемости возрастает до W6. Такие плиты не склонны к коррозии и могут выдерживать долговременное воздействие химических разрушающих факторов. Эти изделия имеют утолщенный бетонный слой, поэтому толщина полки увеличена до 30 мм, а высота ребер до 145 мм. Запас прочности плите придает не только бетон, но и качественное армирование. В конструкцию плиты заложены сварные сетки из стержневой ненапряженной арматуры стали класса A-III и проволоки класса Вр-I. Усиление происходит за счет того, что сетка закладывается в нижнюю поверхность плиты, благодаря чему улучшается работа на изгиб. Мелкоразмерные плиты отличаются средней сейсмической устойчивостью, рядовые плиты лежат в пределах 6-8 баллов расчетной сейсмичности объекта. Отпускная прочность бетона плиты ПР не менее 70% проектной прочности, а в зимнее время все 100%. Огнестойкость такой плиты в пределах получаса. Покрытия из ребристых плит ПР 3-1 не подвергаются таким резким перепадам температур, как плиты внешнего пояса зданий. Поэтому их морозостойкость лежит в пределах F50-100. Маркировка изделия Условное обозначение плиты состоит типоразмера плиты, индекса несущей способность и дополнительных особенностей эксплуатации (проницаемость бетона, наличие дополнительных закладных деталей). Плотность бетона для плит агрессивных сред П-повышенная, такая плита для среднеагрессивных сред, а Н нормальная для слабоагрессивных. В марке плиты с нестандартными размерами после несущей способности ставится буква «а». В качестве примера маркировки рассмотрим ребристую плиту ПР 3-1 П (2990х495х140 мм), где:

• ПР-плита ребристая;
• 3— типоразмер плиты;
• 1- индекс несущей способности;
• П-повышенная плотность бетона.

Плиты покрытия железобетонные ребристые (ПКЖ)

Ребристая плита ПКЖ железобетонная плита для покрытия промышленных зданий без чердаков. Такая крупнопанельная плита получила повсеместно широкое распространение в индустриальных объектах и сложных инженерных конструкциях. Плита выпускается четырехугольной, П-образного поперечного сечения; такая плита надежнее и долговечнее обычных плоских армированных плит. Ребра жесткости, с которыми запроектирована плита, позволяют ей выдерживать значительно большие нагрузки, нежели могут выдержать ее плоские аналоги. Ребристым плитам под силу расчетная нагрузка (с учетом собственного веса) до 780 кг/м2. Нижние кромки ребер могут быть как острыми, так и закругленными, для дополнительной безопасности.

Сооружения из металла

К особенностям металлоконструкций следует отнести быстрое разрушение под воздействием открытого огня. В связи с этим норма предела огнестойкости по EI, например, не превышает значений порядка 10-20 минут. Такой же эффект наблюдается и при оценке пределов, связанных с другими характеристическими показателями.

Образцами современных металлоконструкций, подлежащих оценке на огнестойкость по описанным выше критериям, являются одноэтажные сооружения, имеющие один или несколько пролётов, нагруженные каркасные основания многоэтажных домов и лифтовые шахты.

Оцениваются здания и сооружения коллективного пользования (выставки, спортивные арены, а также зрелищные и культурные объекты), строения, выполняющие особые функции (эллинги, ангары, цеха авиационной сборки).

Должен быть определен предел огнестойкости для радио и телевизионных мачт, а также вышек специального назначения, пролетов мостов, эстакад и современных путепроводов. Обязательно указывают прочностные характеристики для стальных дверей с пределом огнестойкости EI-60.

Перечень образцов конструкций этой категории может быть дополнен сварными сооружениями, изготавливаемыми из металлопроката (газгольдеры, доменные печи и резервуары.).

Стандартные размеры

П-образные плиты перекрытия измеряются тремя составляющими габаритов:

По принятым производственным стандартам высота плит равна 22 см. В редких случаях по специальному заказу на заводах изготавливают конструкции с меньшей толщиной (16 см). Разница этих двух образцов состоит в уровне шумовой изоляции и диаметре технологических отверстий.

Стандартное значение длины варьируется в диапазоне от 2 до 12 м. На момент проектирования постройки в большинстве случаев планируют применение перекрытий, длина которых составляет от 3,6 до 7,2 м включительно. Если по каким либо причинам не получается уложиться в заданные параметры, будь они меньше или больше, придется доплачивать за специальный заказ партии товара. В таком случае размеры будут изменены производителем.

Ширина ребристых конструкций согласно стандартам составляет 1 м, 1,2 м, 1,5 м, 1,8 м. Квадратные плиты (ширина равна длине) встречаются редко и стоят на порядок дороже стандартных. В техническую проектную документацию часто вносят несущие элементы с метровой шириной.

Если руководствоваться ГОСТом, то можно отметить такие стандартные размеры плит (м):

• 3х12;
• 3х6;
• 3х18;
• 1,5х6.

Так как у материала могут быть абсолютно разные габариты, то вполне естественно, что они имеют разную нагрузку. Учитывая этот фактор, в строительстве обычно задействуют панели с весом от 770 до 820 кг/м². Если предусмотрена большая нагрузка, то и плиты нужно приобретать тяжелые (2500 кг/м²).