Плиты балочные свободно опертые

5.4. Железобетонные плиты балочные свободно опертые по двум противоположным сторонам при одностороннем нагреве снизу разрушаются в результате образования пластического шарнира в середине пролета из-за снижения нормативного сопротивления арматуры растяжению до критического значения напряжения от нормативной нагрузки (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси железобетонной балочной плиты в пролете, обогреваемой при пожаре с нижней стороны

Во многих случаях можно пренебречь прогревом бетона сжатой зоны и сжатой арматуры, так как они нагреваются незначительно.

Высота сжатой зоны определяется по формуле

x = (R_sntA_s - R_scA'_s)/ R_bnb. (5.9)

Прочность сечения проверяют по формуле

М = R_bn bx (h₀ - 0,5х) + R_sc A'_s(h₀ - a'). (5.10)

Если температура сжатой зоны бетона и сжатой арматуры высокая, то в формулы (5.9) и (5.10) вводят нормативное сопротивление бетона сжатию R_bnt, вычисленное по формуле (2.1), и сопротивление сжатию арматуры R_sct, определенное по формуле (2.8).

В сильноармированных плитах при ξ < ξ_R допускается их прочность определять по формуле:

М = R_snt A_s(h₀ - 0,5x) + R_sct A'_s(0,5x - a'). (5.11)

Высоту сжатой зоны определяют по формуле (5.9).

Если значения моментов, вычисленные по формулам (5.10) и (5.11), равны или больше нормативного момента до пожара, то принятая в проекте конструкция плиты обеспечивает требуемый предел огнестойкости R.

5.5. Для того чтобы установить предел огнестойкости плиты R, можно найти критическое значение коэффициента условия работы растянутой арматуры.

Критическое значение коэффициента условий работы растянутой арматуры, когда ξ < ξ_R вычисляют по формулам:

при одиночном армировании

γ_st,cr = M_n/R_sn A_s(h₀ - 0,5x), (5.12)

при двойном армировании

γ_st,cr = [M_n - R_sct A'_s(0,5x - a')]/R_sn A_s (h₀ - 0,5x), (5.13)

где М_п - момент от нормативной нагрузки.

Высоту сжатой зоны определяют по формуле (5.9).

Зная критическое значение коэффициента условий работы арматуры γ_st,cr, в зависимости от класса арматуры по табл. 2.8 определяют критическую температуру нагрева арматуры t_s,cr, при которой наступает предел огнестойкости R по потере несущей способности.

Время наступления предела огнестойкости находят по кривым прогрева бетона плит (приложение А), принимая критическую температуру нагрева арматуры t_s,cr равной температуре бетона на уровне ее оси.

Многопустотные плиты

5.6. В многопустотных плитах предел огнестойкости может наступить при действии изгибающего момента от нормативной равномерно распределенной нагрузки в пролете и в опасном наклонном сечении от момента и проскальзывания арматуры на опоре при нагреве контактного слоя бетона и арматуры до критической температуры.

Расчет огнестойкости при действии изгибающего момента в опасном наклонном сечении и момента, воспринимаемого продольной арматурой, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, определяют из условия (5.14).

Расчет огнестойкости при действии изгибающего момента в пролете производят по формулам (5.10) и (5.11) и в опасном наклонном сечении из условия

М = 0,9N_sh₀ + 0,5R_swt A_swc²/s_w. (5.14)

Усилие N_s в формуле (5.14), воспринимаемое анкерующим стержнем арматуры при d_s ≤ 32 мм в зоне анкеровки, определяют по формуле

N_s = (η₁R_btnt l_s u_s /α) < R_snt A_s. (5.15)

В формулах (5.14) и (5.15):

R_swt - сопротивление в поперечной арматуре, определяют по формуле (2.9), в которой γ_st принимают по табл. 2.8 для максимальной температуры нагрева хомутов;

A_sw - площадь поперечной арматуры на единицу длины плиты;

с - длина проекции наклонной трещины, принимаемая от h₀ до 2h₀;

s_w - расстояние между хомутами;

R_snt - нормативное сопротивление растяжению, которое определяют по формуле (2.7), принимая γ_st, по табл. 2.8 для температуры анкерующего стержня;

η₁ - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным: 1,5 - для арматуры класса А240; 2,0 - для арматуры класса В500; 2,5 - для арматуры классов А300, А400 и А500;

R_btnt - нормативное сопротивление бетона осевому растяжению, определяемое по формуле (2.4), в которой коэффициент условия работы бетона на растяжение γ_tt принимают по табл. 2.2 в зависимости от температуры бетона, равной температуре анкерующего стержня на опоре. Температуру арматуры в зоне анкеровки при опирании плиты на железобетонный ригель или стену принимают равной 0,8t_s и при опирании на металлическую балку - t_s;

l_s - расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого поперечного сечения плиты, принимаемое в качестве длины анкеровки (не менее 15d_s и 200 мм), требуемой для передачи усилия в арматуре N_s на бетон;

u_s - периметр поперечного сечения анкеруемого стержня, определяемый по его номинальному диаметру;

α - коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки на длину анкеровки. При анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами или гладкой арматурой с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств принимают равным: для растянутых стержней 1,0 и для сжатых 0,75.

За предел огнестойкости принимается минимальное значение из пределов огнестойкости: при образовании пластического шарнира в середине пролета и у края наклонной трещины, умноженное на коэффициент 0,9.

Для определения огнестойкости момент при образовании пластического шарнира в середине пролета определяют по формулам (5.9) и (5.10), в которых вместо b - ширины ребра подставляют b'_f - ширину сжатой полки.