Файл: Курсовой проект по дисциплине Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре.docx

Показатели пожарной опасности материала, не соответствующие его применению:

- продолжительность самостоятельного горения материалов группы Г4 более 300 секунд;

- температура дымовых газов материалов группы Г4 - более 450℃;

-степень повреждения по длине материалов группы Г4- более 85%;

-степень повреждения по массе материалов группы Г4- более 50%;

- критическая поверхностная плотность теплового потока при котором возникает устойчивое пламенное горение материалов В3 – менее 20 кВт/ ;

- коэффициент дымообразования материалов группы Д3 – более 500 ;

- показатель токсичности при времени экспозиции 5 мин. материалов группы Т4 – более 13 г/ .

5 Расчет пределов огнестойкости строительных конструкций

Определение пределов огнестойкости конструкций производится решением следующих задач:

— теплотехнической — заключается в расчете температур прогрева сечений строительных конструкций при воздействии «стандартного» пожара;

— прочностной (статической) — заключается в расчете несущей способности строительных конструкций при воздействии «стандартного» пожара.
5.1 Расчет пределов огнестойкости железобетонной многопустотной плиты перекрытия

Расчет предела огнестойкости выполняется для железобетонной многопустотной плиты перекрытия, свободно опирающейся по двум сторонам. При расчетах принимается одностороннее воздействие «стандартного» пожара на нижнюю поверхность плиты при условии отсутствия теплообмена с необогреваемой стороны. Расчёт следует выполнять по признакам потери несущей способности «R» и теплоизолирующей способности «I».

Исходные данные для расчета принимаются по таблице 4:

— геометрические характеристики плиты (ширина, толщина, длина рабочего пролета, диаметр пустот);

— характеристики бетона (вид, класс по прочности, значение величины защитного слоя бетона);

— характеристики рабочей арматуры (класс, диаметр, схема армирования);

— нормативные нагрузки на плиту (постоянные нагрузки q и временные нагрузки p).

Таблица 4 — Исходные данные для железобетонной плиты перекрытия

№ варианта	Геометрические характеристики				Характеристика бетона		Характеристики рабочей арматуры		Нормативные нагрузки на плиту
	ширина b, м	толщина h, м	Длина рабочего пролета l, м	Диаметр пустот d, м	Класс прочности	толщина защитного слоя бетона δ, мм	Класс арматуры	Количество стержней, шт. Диаметр, мм		Постоянные q, кН/м2	Временные p, кН/м2
20	1,19	0,3	4,78	0,203	В 30	25	A-V	2Ø12;4Ø14		10,6	2,8
Вид бетона — тяжелый бетон плотностью ρ=2350 кг/м3 с крупным заполнителем из силикатных пород; Все плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт.; Опирание плит — свободное, по двум сторонам; Сопротивление на сжатие Rbn= 22,0 Мпа; Сопротивление на растяжение Rsn= 788,0 МПа.

---

Расчётная схема определения предела огнестойкости приведена в графической части (лист 1), где обозначена схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции.

Определяем коэффициент условий работы при пожаре γ_sT растянутой арматуры железобетонной плиты. Ввиду отсутствия сжатой арматуры в плите, коэффициент γ_sT определяется по формуле 1:

(1)

где М ­ максимальный изгибающий момент в плите, Н∙м;

h₀ — рабочая высота сечения плиты, м;

А_s — площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры, м²;


R_su и R_bu — расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, Па;

b — ширина сечения плиты, м.

Максимальный изгибающий момент в плите М определяется по формуле 2:

(2)

где p – временные нагрузки на плиту, Н/м²;

q – постоянные нагрузки на плиту, Н/м²;

b и l – ширина сечения и длина рабочего пролета плиты, м.



Рабочая высота сечения плиты h₀ определяется по формуле 3:

(3)

где h — высота сечения плиты, м;

— толщина защитного слоя бетона, м;

d — диаметр рабочей растянутой арматуры, м.



Площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры A_s определяется в зависимости от диаметра арматуры по формуле 4:

; (4)

где j — порядковый номер арматурного стержня;

A_{s. j} — площадь поперечного сечения j-го арматурного стержня.



Расчетные сопротивления растяжению арматуры R_su и сжатию бетона R_bu определяются делением соответствующих нормативных сопротивлений R_sn и R_sb на соотве-

тствующие коэффициенты надежности (для арматуры γ_s

---

= 0,9, для бетона γ_b = 0,83). Таким образом, R_su=875,556 МПа, R_bu=26,506 МПа.



В зависимости от коэффициента условий работы при пожаре растянутой арматуры определяется критическая температура прогрева , при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого используются справочные данные, приведённые в таблице 5:

Таблица 5 — Значение коэффициента условий работы при пожаре стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры



Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции.



Решается теплотехническая задача определения предела огнестойкости железобетонной плиты — проводится расчет времени достижения критической температуры

в растянутой арматуре. При этом предел огнестойкости сплошной железобетонной плиты по признаку «R» будет равен времени (в часах) достижения в растянутой арматуре, которое определяется по формуле 5:

(5)

где — приведенный коэффициент температуропроводности прогреваемого бетона плиты, м²/ч, определяемый в зависимости от вида бетона и вида крупного заполнителя по справочным данным, приведённым в таблице 6;

и — поправочные коэффициенты, определяемые в зависимости от плотности бетона по справочным данным, приведённым в таблице 7;

— средняя толщина защитного слоя бетона, м;

— средний диаметр растянутой арматуры, м.

Таблица 6 — Теплотехнические характеристики бетона и арматуры

---

Таблица 7 — Значение коэффициентов φ_1и φ_2 в зависимости от плотности бетона



Средняя толщина защитного слоя бетона и средний диаметр растянутой арматуры определила по формулам 6 и 7:

; (6)

; (7)

где j— порядковый номер арматурного стержня;

— толщина защитного слоя бетона до j -гo арматурного стержня, м;

и — соответственно диаметр, м и площадь поперечного сечения, м² j-гo арматурного стержня.







Определяем предел огнестойкости по признаку «R» для пустотных плит, как для сплошных плит с понижающим коэффициентом 0,9 по формуле 8:

(8)



Принимаем предел огнестойкости по несущей способности для многопустотной плиты R723

Определяется предел огнестойкости по признаку «I» через приведенную толщину. Приведенная толщина плиты определяется по формуле 9:

(9)

где A — площадь сечения плиты, м²;

— площадь пустот в плите, м², определила по формуле 10:

; (10)

где — диаметр пустот, м;

n — количество пустот.

---

В зависимости от приведенной толщины по таблице 8 определяется предел огнестойкости по признаку «I» при условии отсутствия теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты

Таблица 8 ¬ Толщина сплошного бетонного сечения, необходимые для обеспечения соответствующего предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности «I» при одностороннем нагреве и отсутствии теплоотвода с необогреваемой поверхности



Так как приведённая толщина является промежуточным значением, применяем метод линейной интерполяции:



Принимаем предел огнестойкости по теплоизолирующей способности для многопустотной плиты I133.

Предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты принимаем по меньшему из пределов огнестойкости. В данном случае по признаку I133
5.2 Расчёт предела огнестойкости железобетонной колонны

Расчет предела огнестойкости выполняется для центрально нагруженной железобетонной колонны нижнего (первого) этажа здания. При расчёте принимается четырехстороннее воздействие «стандартного» пожара на колонну. Расчет следует выпол-


нять по признаку потери несущей способности «R».

Исходные данные для расчета принимаются по таблице 9:

— геометрические характеристики колонны (размеры сечения, расчетная длина);

— характеристики бетона (вид, класс по прочности, толщина защитного слоя бетона);

— характеристики рабочей арматуры (класс, диаметр, количество стержней);

— нормативная нагрузка на колонну ( ).

Таблица 9 ¬ Исходные данные для железобетонной колонны

№ варианта

Геометрические характеристики

Характеристики бетона

Характеристики рабочей арматуры

Нормативные нагрузки на плиту

Ширина b, м

Толщина h, м

Расчетная длина l0, м

Класс прочности

Толщина защитного слоя бетона δ, мм

Класс арматуры

Количество стержней, шт. Диаметра, мм

Шаг сеток поперечного армирования

Постоянные q, кН/м2

Временные p, кН/м2

1

0,3

0,3

3,15

В40

35

А-V

4Ø22

250

1065

460

Вид бетона — тяжелый бетон с плотностью ρ=2350 кг/м3 с крупным заполнением из силикатных пород (гранит) Сопротивление на сжатие Rbn=29,0 Мпа; Сопротивление на растяжение Rsn= 788,0 МПа.

---