Динамика и устойчивость сооружений

Ф(τ) – несущая способность конструкции на момент времени τ воздействия пожара, Н.

 

Ф(τ = 1) = φ·(R_s,u · γ_s,T · A_s,tot + R_b,u · A) = 0.96(433 · 1 · 3,14 · 0.02² + 22 · 0.126)·10⁶ = 4.47·10⁶ Н.

 

2.2.3 Решение теплотехнической задачи для средних арматур

 

1 Решаем теплотехническую задачу огнестойкости, применительно к рассматриваемой конструкции – проводим расчет температур прогрев арматуры и бетона колонны в заданный момент времени воздействия стандартного пожара.

В силу симметричности сечения колонны  и воздействия пожара на нее (рисунок 3), рассмотрим один из арматурных стержней, расположенный в середине колонны.

 

                                  

Рисунок 3 Расчетная схема 2

 

2 Определяем  температуру прогрева  арматуры Т_s колонны в первый расчетный момент времени воздействия пожара τ = 0.5 ч.

Определяем толщину начавшего прогреваться слоя бетона:

 

l =

,

 

l =

= 0.089 м.

Определяем параметр, который определяется при определении температуры  прогрева арматуры:

 

= Y_i + ,

 

= (100 + 50) · 10^-3 + = 0.213 м;

 = (400  - 100 – 50 +20) · 10^-3 + = 0.273 м;

= (400 - 50 – 20) · 10^-3 + = 0.373 м.

= (50 – 20) · 10^-3 + = 0.073 м.

Определяем значение параметра  r:

 

r_i =

/ l ≤ 1,

 

r₁ = 0.213 / 0.089 = 3.06 > 1, то принимает r₁ = r₂ =1

r₂ = 0.273 / 0.089 = 2.39 > 1, то принимает r₁ = r₂ =1

r₃ = 0.373 / 0.089 = 4.19 > 1, то принимаем r₃ = 1.

r₄ = 0.073 / 0.089 = 0.82

Определяем значение температуры  прогрева арматуры Т_s при τ = 0,5 ч:

 

Т_s(τ =1) = 1220 - 1200·[1 – (1 - r₁ )² – (1 – r₂ )²]·[1 – (1 – r₃ )² – (1 – r₄ )²],

 

Т_s(τ=1) =1220–1200·[1–(1–1)² – (1–1)²]·[1–(1–1)² – (1–0.82)²] =  154ºC.

 

Расчеты получаются аналогичные, что и для крайних арматурных стержней, поэтому данные сведем в таблицу 1, также расчеты для несущей способности Ф(τ = 1.5) колонны в момент времени воздействия пожара               τ = 1.5 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц  а 1 – Расчетные данные для колонны КСР - 442-34

Время воздействия пожара
Значения	τ = 0,5 ч	τ = 1.5 ч
l, м	0.089	0.15
Тs ,ºC	96	599
r	2.51	1.49
w	1	1
r3	0.373	0.372
, м	0.031	0.031
С	0.1908	0.168
rу	0.52	0.52
, м	0.022	0.054
b, м	0.177	0.146
ψ	0.87	0.669
А, м2	0.126	0.075
φ	0.96	0.91
γs,T	1,0	0.45
Ф(τ), 106Н	4,74	2,34

                Рисунок 4 - Зависимость несущей способности исходной центрально сжатой железобетонной колонны от времени

 

Cогласно расчетам железобетонная колонна КСР - 442-52 не соответствует требованиям СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» [4] (степень огнестойкости здания ІII, R45), поскольку нормативное время воздействия пожара на колонну составляет 45 мин, а расчетное 30 мин. Следовательно, необходимо рассчитать предел огнестойкости колонны в соответствии с требованиями.

 

2.3 Создание новой колонны в соответствии с требованиями СНиП 21-01-97*

 

В целях соответствия новой колонны  требованиям СНиП 21-01-97* и увеличения предела ее огнестойкости, повышаем класс бетона с заданного В15 до В50.

 

Дано:

Железобетонная колонна КСР - 442-34, сечением 0.4×0.4 м, расчетная длина колонны l_р = 3.2, нормативная нагрузка на колонну N_H = 340 т.

Бетон: класса В50, R_bu = 32 МПа.

Арматура: класса А-III, R_su = 433 МПа.

 

α_red = 0.00133 м²/ч, φ₁ = 0.65; φ₂ = 0.5 при ρ = 2350 кг/м³, = 500 ºC.

 

Решение:

Cхема температурного воздействия пожара на колонну и расчетные моменты времени его воздействия τ = 0.5 и τ = 1.5.

Принимаем четырехстороннее воздействие пожара на колонну       (рисунок 5).

 

 

                                     

 

Рисунок 5 - Расчетная схема 3: 1, 2, 3, 4 – номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны

 

Аналогично п. 2.3 проводим расчеты предела огнестойкости колонны для крайних и средних арматурных стержней, полученные результаты сведем в таблицу 2.

Т а б л и ц  а 2 – Расчетные данные для новой колонны КСР - 442-34

Время воздействия пожара
1	2	3
Значения	τ = 1 ч	τ = 1.5 ч
l, м	0.089	0.15
= , м	0.073	0.073
= , м	0.41	0.41
Тs ,ºC	96	599
r	2.51	1.49
w	1	1
r3	0.372	0.372
, м	0.091	0.031
С	0.1908	0.168
rу	0.519	0.519
Продолжение таблицы 2
1	2	3
, м	0.022	0.054
b, м	0.177	0.146
ψ	0.87	0.6
А, м2	0.126	0.075
φ	0.96	0.91
γs,T	1.0	0.45
Ф(τ),·106 Н	5.95	3.01

 

 

Рисунок 6 - Зависимость несущей способности новой центрально сжатой железобетонной колонны от времени

 

 

 

 

Железобетонная колонна  КСР-442-34 изготовленная из бетона марки Б50 будет соответствовать пределу огнестойкости R45 для зданий и сооружений имеюших степень огнестойкости III

 

 

 

Заключение

В данном курсовом проекте была проведена работа по расчету пределов огнестойкости железобетонных конструкций: панели перекрытия  ПК 8 – 58.12 по потере несущей способности (R), и колонны среднего ряда  КСР – 442 – 34 по потере несущей способности (R).

Для каждого из элементов  были рассчитаны две задачи теплотехническая и прочностная. В ходе решения  этих задач было установлено: панель перекрытия имеет предел огнестойкости R72, что соответствует требованиям СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и подлежит эксплуатации.

Предел огнестойкости  колонны среднего ряда при заданных параметрах получился равным R30 при установленном R45 для данного типа колонн, что говорит о ее непригодности к эксплуатации и несоответствии с требованиями СНиП 21-01-97*. Были приняты меры по выполнению нормы предела огнестойкости 45 мин, для чего потребовалось изменить класс бетона при изготовлении колонны до В50 при ранее заданном В15. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              

 

 

    Список литературы:

 

1. Демехин В.Н., Мосалков И.Л., Плюснина Г.Ф. и др. Сооружения, здания и их устойчивость при пожаре. Учебное издание – М.: 2003. – 656 с.;
2. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. – М.: Пожарная безопасность и наука, 2001. – 382 с.;
3. СНиП 2.03.01-84^* Бетонные и железобетонные конструкции;
4. СНиП 21.01-97^* Пожарная безопасность зданий и сооружений;
5. Венедиктов Г.С. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1998. - 760с.
6. Кнорозов Б. В. и др. Технология металлов. М.: Металлургия, 1977.

647 с.

 

					1602.232015.000 ПЗ	Лист
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата

 

					1602.232015.000 ПЗ
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата	Расчет  предела огнестойкости	Литер.			Лист	Листов
Выполнил		.					У			31
Руководитель						УГАТУ ПБ-305к
Н. Контр.
Утверд.