4. Определение предела огнестойкости плит, стен по потере теплоизолирующей способности

4.1. Температура на необогреваемой поверхности конструкции при одностороннем действии огня зависит от условий теплообмена на этой поверхности, который характеризуется коэффициентом теплоотдачи.

В расчет вводится среднее арифметическое из начального и конечного значений коэффициентов теплоотдачи. Начальное значение находят при повышении температуры на 1 °С на необогреваемой поверхности. Конечное значение определяют при повышении температуры на необогреваемой поверхности на 160 °С, т.е. при наступлении предела огнестойкости конструкции по потере теплоизолирующей способности. Затем теплотехническим расчетом находят время достижения предела огнестойкости по потере теплоизолирующей способности.

4.2. Предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности I при одностороннем нагреве плит, стен из тяжелого бетона на силикатном и карбонатном заполнителях при длительности огневого воздействия до 300 мин указан на рис. 4.1. Для многопустотных плит предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности следует умножать на 0,65.

Рис. 4.1. Предел огнестойкости по теплоизолирующей способности плит (стен) при одностороннем нагреве бетона от стандартного пожара

1 - тяжелого бетона на силикатном заполнителе; 2 - то же, на карбонатном

5. Расчет предела огнестойкости по потере несущей способности Основные условия

5.1. Расчет предела огнестойкости по потере несущей способности R железобетонных элементов следует производить на основе нелинейной деформационной модели согласно пп. 8.1-8.8.

Расчет огнестойкости по потере прочности железобетонных элементов допускается выполнять по предельным усилиям (предельные состояния первой группы) до полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности.

Расчет огнестойкости по потере несущей способности железобетонных элементов при огневом воздействии производится в следующей последовательности.

1. Для принятого по проекту размера сечения, вида бетона и требуемого предела огнестойкости R по приложениям А и Б находят распределение температуры в бетоне сечения элемента и температуру нагрева арматуры от стандартного пожара длительностью, равной пределу огнестойкости.

2. Если принимают коэффициент γ_bt, зависящий от температуры сжатого бетона, то сначала определяют R_bnt по формуле (2.1) для каждой части сжатого сечения и его значения подставляют в формулы прочности нормальных и наклонных сечений с действительными размерами.

Среднюю температуру бетона сжатой зоны при ξ ≤ ξ_R допускается принимать для плит по температуре бетона, расположенного на расстоянии 0,1h₀, для других элементов - на расстоянии 0,2 h_0t от сжатой нагреваемой грани сечения; при х = ξ_Rh₀ и х = h₀ - на расстоянии, равном 0,5x от сжатой грани сечения. При расчете по приведенным сечениям h₀ заменяют на h_0t.

Если сжатая зона сечения расположена у ненагреваемой грани сечения, то средняя температура бетона сжатой зоны в балках, нагреваемых с трех других сторон, определяется по рис. 5.1.

Рис. 5.1. Средняя температура бетона сжатой зоны, расположенной у ненагреваемой грани балки, нагреваемой с других трех сторон; 30 - 240 - длительность стандартного огневого воздействия, мин

3. Когда коэффициенту γ_bt принимают равным 1, то определяют глубину прогрева бетона a_t до критической температуры (рис. 5.2 и 5.3). Устанавливают приведенные размеры сечения по формулам (5.1)-(5.8) и в формулах прочности нормальных и наклонных сечений используют R_bn, R_btn, b_t, h_t, b'_ft, h'_ft, А_red и h_0r

Рис. 5.2. Глубина прогрева a_t до критической температуры t_b,cr в балке от нагреваемой грани сечения

1 - тяжелый бетон на силикатном заполнителе; 2 - то же, на карбонатном; 30-240 - время прогрева в минутах от стандартного пожара

4. Определяют прочность сечения железобетонного элемента от действия нормативной нагрузки при требуемом пределе огнестойкости. Если вычисленная прочность больше или равна прочности сечения от нормативной нагрузки до пожара, то требуемый предел огнестойкости обеспечен или для требуемого предела огнестойкости R определяют расчетом необходимую площадь растянутой и сжатой арматуры.

Рис. 5.3. Глубина прогрева a_t до критической температуры тяжелого бетона в колонне

1 - на силикатном заполнителе; 2 - на карбонатном заполнителе в зависимости от ширины b квадратной колонны при воздействии температуры стандартного пожара

5.2. При расчете железобетонных элементов приведенные размеры сечений принимают равными:

при трехстороннем нагреве:

ширина балки, колонны

b_t = b - 2a_t; (5.1)

ширина полки

b'_ft = b'_f - 2a_t; (5.2)

высота полки

h'_ft = h'_f - a_t; (5.3)

высота сечения балки, колонны

h_t = h - 2a_t; (5.4)

площадь балки

A_red = 0,95 (b - 2a_t) (h - 2a_t); (5.5)

При четырехстороннем нагреве:

высота сечения колонны

h_t = h - 2a_t; (5.6)

площадь сечения колонны

A_red = 0,95 (b - 2a_t) (h - 2a_t); (5.7)

рабочая высота сечения при нагреве со стороны сжатой зоны:

h_0t = h₀ - 2a_t; (5.8)

Глубина прогрева бетона a_t до критической температуры в балках от нижней нагреваемой грани сечения дана на рис. 5.2.

Глубина прогрева бетона a_t до критической температуры в колоннах при четырехстороннем огневом воздействии показана на рис. 5.3.

5.3. Расчет предела огнестойкости по потере несущей способности нормальных сечений следует производить в зависимости от соотношения между значениями относительной высоты сжатой зоны бетона ξ = x/h₀, определяемыми из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны ξ_R, при которой предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного нормативному сопротивлению R_snt.

Значение ξ_R определяют в зависимости от класса арматуры по табл. 5.1.

Таблица 5.1

Класс арматуры	А240	А300	А400	А500	В500	А540	А600	А800	А1000	Вр1200 Вр1300	Вр1400	Вр1500	К1400 К1500
Значения ξR	0,61	0,58	0,53	0,49	0,50	0,62	0,43	0,41	0,39	0,37	0,36	0,30	0,33