Расчет пределов огнестойкости стен

Определение предела огнестойкости строительных конструкций. Таблица

Пределы огнестойкости строительных конструкций имеют следующие обозначения:

• потеря несущей способности (R);
• потеря целостности (Е);
• потеря теплоизолирующей способности вследствие повышения температуры на необогреваемой поверхности конструкции до предельных значений (I);
• достижение предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (W).

Предел огнестойкости для заполнения проемов в противопожарных преградах наступает:

• при потере целостности (Е),
• теплоизолирующей способности (I),
• достижении предельной величины плотности теплового потока (W) и (или) дымогазонепроницаемости (S).

Внимание: методические материалы для проведения занятий по данной теме по кнопке скачать после статьи!

Степени и пределы

(зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков)

Строительные конструкции бесчердачных покрытий

Строительные конструкции лестничных клеток

Степень огнестойкости зданий, сооружений, строений и пожарных отсеков	Несущие стены, колонны и другие несущие элементы	Наружные ненесущие стены	Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)
				настилы (в том числе с утеплителем)	фермы, балки, прогоны	внутренние стены	марши и площадки лестниц
I	R 120	Е 30	REI 60	RE 30	R 30	REI 120	R 60
II	R 90	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 90	R 60
III	R 45	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 60	R 45
IV	R 15	Е 15	REI 15	RE 15	R 15	REI 45	R 15
V	не нормируется	не нормируется	не нормируется	не нормируется	не нормируется	не нормируется	не нормируется

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:

Низколегированная сталь марки:

Алюминевые сплавы марки:

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.

Деревянных

Испытания на предел огнестойкости

В отличие от металла дерево является горючим материалом, поэтому пределы огнестойкости деревянных конструкций зависят от двух факторов: времени от начала воздействия пожара до воспламенения древесины времени от начала воспламенения древесины до наступления того или иного предельного состояния конструкции.

Традиционным способом повышения огнестойкости деревянных конструкций является нанесение штукатурки. Слой штукатурки толщиной 2 см на деревянной колонне повышает ее предел огнестойкости до R60. Эффективным способом огнезащиты деревянных конструкций являются разнообразные краски вспучивающиеся и невспучивающиеся, а также пропитка антипиренами.

Время от начала теплового воздействия до воспламенения древесины в зависимости от способа огнезащиты приведено в таблице:

Материал конструкции	Tcr, град.С
Сталь углеродистая Ст3, Ст5	470

Способ огнезащиты	Время до воспламенения древесины, мин
Без огнезащиты и пропитке антипиренами	4
При защите: штукатуркой гипсовой толщиной 10…12мм

штукатуркой цементной по металлической сетке толщиной 10…12мм

полужесткой минераловатной плитой толщиной 70мм

асбоцементными плоскими листамитолшиной 10…12мм 30

20 При защите вспучивающимися покрытиями ВПД в 4 слоя или ОФП-9 в 2 слоя 8

Железобетонных

Испытание предела огнестойкости окон

Огнестойкость железобетонных конструкций зависит от многих факторов: конструктивной схемы, геометрии, уровня эксплуатационных нагрузок, толщины защитных слоев бетона, типа арматуры, вида бетона, и его влажности и др.

В условиях пожара предел огнестойкости железобетонных конструкций наступает, как правило:

а) за счет снижения прочности бетона при его нагреве;

б) теплового расширения и температурной ползучести арматуры;

в) возникновения сквозных отверстий или трещин в сечениях конструкций;

г) в результате утраты теплоизолирующей способности.

Наиболее чувствительными к воздействию пожара являются изгибаемые железобетонные конструкции: плиты, балки, ригели, прогоны. Их предел огнестойкости в условиях стандартных испытаний обычно находится в пределах R45-R90. Столь малое значение пределов огнестойкости изгибаемых элементов объясняется тем, что рабочая арматура растянутой зоны этих конструкций, которая вносит основной вклад в их несущую способность, защищена от пожара лишь тонким защитным слоем бетона. Это и определяет быстроту прогрева рабочей арматуры конструкции до критической температуры.

Данные о фактических пределах огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций приведены в таблицах:

Таблица 1.Пределы огнестойкости свободно опертых плит.

Источник

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Бетонные и железобетонные конструкции должны иметь предел огнестойкости не менее требуемого СНиП 2.01.02-85.

Пределы огнестойкости строительных конструкций определяются по стандарту СЭВ 1000-78 «Противопожарные нормы строительного проектирования. Метод испытания строительных конструкций на огнестойкость» как среднее арифметическое результатов испытаний двух одинаковых образцов. Пределы огнестойкости конструкций могут определяться и расчетным путем. Для того, чтобы как и в испытаниях получить средний результат, в расчетах следует использовать средние значения теплотехнических и механических характеристик материалов. Соответственно расчетные сопротивления бетона и арматуры для расчета огнестойкости принимаются выше нормативных сопротивлений, отвечающих наименьшим (контролируемым) значениям.

1.2. Предел огнестойкости бетонной или железобетонной конструкции определяют путем расчета несущей и теплоизолирующей способности при воздействии стандартного температурного режима. Полученные результаты допускается использовать на стадии проектирования конструкции.

1.3. Предел огнестойкости конструкции по несущей способности равен времени t _и от начала огневого воздействия до момента, когда несущей способности конструкции становится недостаточно для восприятия приложенной к ней нормативной нагрузки.

1.4. При расчете предела огнестойкости строительной конструкции по несущей способности допускается рассматривать составляющие ее элементы как статически определимые.

Можно определять предел огнестойкости статически неопределимой конструкции в целом, используя для этой цели различные методы расчета. Полученные результаты в этом случае следует согласовать с НИИЖБом.

1.5. Для определения несущей способности конструкции вначале находят распределение температуры по сечению или в отдельных точках сечения конструкции в момент времени (разд. 4, 5, 6), и затем вычисляют несущую способность конструкции в тот же момент времени с учетом изменения механических свойств прогретых бетона и арматуры (разд. 2).

1.6. Оценка теплоизолирующей способности конструкции, т.е. температуры на ее необогреваемой поверхности в момент времени от начала огневого испытания, производится путем решения теплотехнической задачи прогрева сечения конструкции с учетом условий теплообмена на ее обогреваемых и необогреваемых поверхностях (разд. 3) . Найденная величина температуры необогреваемой поверхности сопоставляется с предельно допустимой.

1.7. Допускается не определять точное значение предела огнестойкости конструкции, ограничиваясь проверкой сохранения конструкцией теплоизолирующей и несущей способности в момент времени t _и (от начала огневого воздействия), равный требуемому пределу огнестойкости.

Если по несущей и теплоизолирующей способности предельное состояние не достигнуто, то допускается указывать, что предел огнестойкости конструкции не меньше значения t _и требуемого от данной конструкции при применении в зданиях определенной степени огнестойкости.

Если в момент времени t _и несущая способность конструкции будет недостаточна для восприятия приложенной нагрузки или температура необогреваемой поверхности превысит допустимые значения, то предел огнестойкости конструкции меньше требуемого от данной конструкции СНиП 2.01.02-85 и необходимо внести изменения в проект конструкции для повышения ее огнестойкости.

1.8. Для определения точного значения предела огнестойкости конструкции следует выбрать моменты времени t ₁ и t ₂ ( t ₁ t ₂ ), в интервале которых находится ожидаемое значение предела огнестойкости. Ожидаемое значение предела огнестойкости конструкции может быть выбрано на основе известных пределов огнестойкости аналогичных конструкций, приведенных в «Пособии по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов» (М., Стройиздат, 1985). Рекомендуется принимать t ₁ и t ₂ такими, чтобы меньшая из величин t ₁ отличалась от большей t ₂ не более чем на 35 %.

Если расчет теплоизолирующей и несущей способности конструкции для моментов времени t ₁ и t ₂ подтвердит, что между ними достигается предельное состояние по несущей или теплоизолирующей способности, то значение предела огнестойкости конструкции допускается определить по линейной интерполяции.

1.9. Предел огнестойкости конструкции по несущей способности зависит от принятых нагрузок. В соответствии со СНиП 2.01.07-85 при расчете конструкций на огнестойкость допускается учитывать лишь нормативные значения, постоянных и длительных нагрузок.

1.10. Нагрузки следует принимать в соответствии с конкретным проектом здания или сооружения, в котором будет применяться конструкция.

1.11. Для несущих конструкций, которые можно использовать в различных проектах (например, для типовых конструкций), следует рассчитывать пределы огнестойкости либо для различных уровней нагрузок, либо для нагрузки, которая приводит к гарантированному (наименьшему) пределу огнестойкости.

1.12. При указании в документах расчетного значения предела огнестойкости несущей конструкции следует привести также значение нагрузки, для которого он определен.

1.13. Если неизвестны нагрузки, под которые спроектирована конструкция, их следует определять следующим образом. Рассчитать несущую способность конструкции R в соответствии со СНиП 2.03.01-84 и, приняв недоиспользование несущей способности конструкции за 5 %, взять в качестве расчетного значения нагрузки 0,95 R . В соответствии со СНиП 2.01.07-85 выбрать значение коэффициента надежности по нагрузке g _f и долю постоянных и длительных нагрузок для ожидаемых для данной конструкции нагрузок. Делением расчетного значения нагрузки 0,95 R на g _f следует определить нормативное значение нагрузки, от которого взять долю, отвечающую постоянным и длительным нагрузкам. Полученную нагрузку необходимо принимать в качестве нормативной при расчетном определении гарантированного предела огнестойкости несущей конструкции.

1.14. Рекомендации нельзя применять к расчету пределов огнестойкости тех бетонных и железобетонных конструкций, в которых при огневом воздействии возникают отколы, уменьшающие размеры сечения или обнажающие арматуру. Как правило, отколы бетона наблюдаются для конструкции лишь непосредственно после изготовления или их эксплуатации в помещениях с высокой относительной влажностью воздуха.

Возможность появления отколов бетона в конструкции можно рассчитать по методике, приведенной в «Рекомендациях по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения» (М., Стройиздат, 1979).

2. РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ОГНЕВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

2.1. При расчете несущей способности бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать изменение механических свойств бетона и арматуры в зависимости от их температуры, определенной теплотехническим расчетом; возможное изменение расчетной схемы предельного равновесия вследствие температурных деформаций самой конструкции.

Допускается не учитывать в расчете самоуравновешенные температурные напряжения в конструкции.

2.2. Расчетные сопротивления сжатию и растяжению бетона R_bu и R_btu и арматуры R_scu и R_su для расчета огнестойкости определяются делением нормативных сопротивлений, приведенных в СНиП 2.03.02-84, на соответствующие коэффициенты надежности — по бетону g _b = 0,83, по арматуре g _s = 0,9. При этом нормативные сопротивления арматуры сжатию при наличии сцепления арматуры с бетоном принимаются равными соответствующим нормативным сопротивлениям арматуры растяжению, но не более 450 МПа.

Расчетные сопротивления бетона и арматуры для расчета огнестойкости снижаются путем умножения соответственно на коэффициенты условий работы бетона g _bt (табл. 2 прил. 1) и арматуры g _st (табл. 3, 4 прил. 1), при этом принимают приведенные в СНиП 2.03.01-84 коэффициенты условий работы бетона g _bt = 1,0 и коэффициенты условий работы арматуры g _st = 1,0.

Модули упругости бетона и арматуры принимаются по СНиП 2.03.01-84 и умножаются соответственно на коэффициенты b _bt (табл. 5 прил. 1) и b _st (табл. 6 прил. 1), учитывающие снижение модуля упругости при нагреве.

Методика расчета несущей способности бетонных и железобетонных неравномерно прогретых конструкций путем разбиения сечения конструкции на части изложена в СНиП 2.03.01-84 и «Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур».

2.4. Допускается принимать для коэффициента условий работы бетона g _bt упрощенную аппроксимацию: g _bt = 1 при t £ t_cr, g _bt = 0 при t > t_cr (значения t_cr даны в табл. 7 прил. 1 ), т.е. принимать, что бетон нагретый до температур не превышающих критическую не снижает своей прочности, а бетон, нагретый до температур выше критической теряет прочность и полностью выключается из работы.

Бетонные и железобетонные конструкции уменьшенного поперечного сечения (без выключенного из работы слоя бетона, прогретого до t > t_cr ) с расчетными сопротивлениями бетона и арматуры для расчета огнестойкости рассчитываются в соответствии со СНиП 2.03.01-84.

Предварительное напряжение арматуры полностью теряется при ее нагреве до 300 °С; при вычислении условной критической силы в формулах (20) и (58) СНиП 2.03.01-84, вместо коэффициента 6, следует принимать 8.

2.6. Температурные поля в сечении конструкции можно определять теплотехническим расчетом (разд. 3) с использованием конечно-разностных или конечно-элементных методов, или принимать по опубликованным результатам теплотехнических расчетов прогрева бетонных сечений. Расчет температуры бетона и арматуры в сплошных сечениях бетонных и железобетонных конструкций приведен в разд. 4; для плоских конструкций также построены графики прогрева (рис. 1 прил. 1).

Толщину слоев бетона, нагретых до t > t_cr , можно для заданных моментов времени определять в соответствии с указаниями, приведенными в разд. 5.

Для сплошной свободно опирающейся по двум противоположным сторонам плиты высоту сжатой зоны бетона при разрушении по нормальному сечению от момента М определяют по формуле

проверив выполнение условия х > 2а ¢ (если оно не выполняется, расчет ведется без учета сжатой арматуры). Критическое значение коэффициента условий работы арматуры составит

(2)

При отсутствии сжатой арматуры значение g _{st , cr} будет

В зависимости от класса арматуры по табл. 3, 4 прил. 1 определяют температуру арматуры t_cr , при которой достигается полученное значение g _{st , cr} . По критической температуре арматуры рассчитывают либо толщину защитного слоя бетона, обеспечивающую требуемый предел огнестойкости (разд. 6), либо при заданной толщине защитного слоя бетона определяют предел огнестойкости конструкции, равный времени достижения в арматуре критической температуры t_cr (разд. 7). Эти же значения могут быть определены по графикам прогрева сплошных бетонных плит (см. рис. 1 прил. 1). Допускается принимать температуру арматурного стержня равной температуре бетона на уровне его центра.

3. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОГРЕВА В СЕЧЕНИЯХ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ОБОГРЕВАЕМЫХ ПО СТАНДАРТНОМУ ТЕМПЕРАТУРНОМУ РЕЖИМУ

3.1. Наиболее точно прогрев конструкции определяется конечно-разностным или конечно-элементным расчетом. Эти методы целесообразно использовать при оценке теплоизолирующей способности конструкций, а также при определении предела огнестойкости по несущей способности, если статический расчет несущей способности прогретой конструкции осуществляется методом конечных элементов или послойным расчетом (п. 2.3). Подобные расчеты следует проводить с использованием ЭВМ.

3.2. При проведении расчетов следует принимать: начальную температуру конструкций 20 °С; температуру обогревающей среды t = 3451 g (480 t + 1) + 20, где t — время, ч, от начала огневого воздействия. Значения t приведены в табл. 1 прил. 1; температура среды у необогреваемых поверхностей — 20 °С.

В качестве обогреваемых следует принимать те поверхности конструкции, которые могут подвергаться воздействию огня при пожаре.

3.3. Полный тепловой поток к единице поверхности конструкции Q (кВт/м 2 ) включает в себя конвективный Q_c и лучистый Q_r тепловые потоки:

Q_c определяется по формуле

где t_e — температура поверхности.

Допускается принимать независимо от их расположения: для обогреваемых поверхностей a_c = 29 кВт/(м 2 × °С) [25 ккал/(ч × м × °С)]; для необогреваемых поверхностей

(6)

Q_r определяется по формуле

(7)

где e _red — приведенная степень черноты системы «среда — поверхность конструкции», равная 1/(1/ e + 1/ e _l — 1).

Для обогревающей среды e = 0,85, для воздушной среды у необогреваемых поверхностей — 1,0.

Для системы «обогревающая среда — бетонная поверхность конструкции» e _red = 0,56; для системы «воздух — необогреваемая бетонная поверхность конструкции» — 0,63.

при свободном теплоотводе в окружающую среду с необогреваемой поверхности — в табл. 8; в прил. 1 даны также графики прогрева по толщине конструкций (см. рис. 1); при отсутствии теплоотвода с необогреваемой поверхности — в табл. 9.

Первый случай относится к перегородкам, стенам, плитам перекрытий без полов или с полами из несгораемых материалов; второй — к плоским конструкциям, необогреваемая поверхность которых покрыта сгораемыми материалами.

Штукатурка, стяжка, засыпка и пол из несгораемых материалов учитываются при определении толщины конструкции.

(8)

где b — ширина плиты.

Если для плиты перекрытия известна нагрузка от собственного веса (кг/м 2 ), то приведенная толщина может быть определена по формуле

где r — плотность бетона (сухого) (кг/м 3 ).

3.7. При расчете следует учитывать, что с изменением температуры изменяются теплотехнические характеристики бетона и арматуры, а также влияние на них влажности бетона.

Коэффициент теплопроводности [Вт/(м × °С)] бетонов и арматуры допускается определять по формуле

Значения коэффициентов А и В принимаются по табл. 10.

Для арматуры допускается принимать температуру одинаковой по ее сечению.

Удельную теплоемкость [кДж/(кг × °С)] бетонов и арматуры допускается принимать по формуле

Значения коэффициентов С и D принимаются по табл. 10.

Допускается принимать, что механически связанная вода в бетоне испаряется при 100 °С и при этом поглощается тепло в количестве 2,26 × 10 3 кДж/кг (539 ккал/кг), т.е. при достижении в точке (элементарном объеме) бетонного сечения температуры 100 °С приток тепла полностью идет на испарение содержавшейся в бетоне воды и дальнейшее повышение температуры будет происходить лишь после полного испарения воды.

3.8. При теплотехнических расчетах, не использующих конечно-разностные или конечно-элементные метопы (разд. 4 — 7), допускается использовать в расчетах приведенный (осредненный) коэффициент температуропроводности a_red , м 2 /ч, определяемый по формуле:

(12)

где l (450); С(450) — коэффициент теплопроводности и удельная теплоемкость бетона, вычисляются по формулам (10), (11) при t = 450 °С; эксплуатационная (массовая) влажность бетона, %, принимаемая по прил. 3 СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника».

Допускается принимать значения w и соответствующие им значения a_red по табл. 10.

4. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ БЕТОНА И АРМАТУРЫ В СПЛОШНЫХ СЕЧЕНИЯХ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Расчет применим для плоских конструкций и конструкций прямоугольного и круглого сечений. Начальная температура конструкций принята равной 20 °С.

4.2. Для определения температуры в бетоне вычисляют

(13)

где x_i — расстояние, м, от рассматриваемой точки сечения до i -й обогреваемой поверхности. Для точек i -й обогреваемой поверхности x_i = 0; j ₁ — коэффициент, ч 1/2 , зависящий от плотности бетона; принимается по табл. 11 прил. 1.

4.3. Для арматуры величина составит:

где y_i — расстояние, м, от i -й обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры; j ₂ — коэффициент, зависящий от плотности бетона, принимаемый по табл. 12 прил. 1; d_s — диаметр арматуры, м.

4.4. Затем определяют относительные расстояния:

r_i = / l £ 1, (15)

где l — толщина, м, начавшего прогреваться слоя бетона;

t — время обогрева конструкции, ч.

4.5. Температуру бетона и арматуру в зависимости от количества обогреваемых поверхностей и их взаимного расположения определяют по формулам:

при одной обогреваемой поверхности

(Формула применима при х₁ £ 0,7 h , где h — расстояние от обогреваемой до противолежащей ей поверхности);

при двух параллельных обогреваемых поверхностях

при двух взаимно перпендикулярных обогреваемых поверхностях

при трехстороннем огневом воздействии, когда первая и вторая обогреваемые поверхности параллельны, а третья им перпендикулярна

при четырехстороннем огневом воздействии на конструкцию (взаимно параллельны первая и вторая, третья и четвертая обогреваемые поверхности)

Если для рассматриваемой точки х _i ³ l , то r_i = 1, [1 — (1 — r_i ) 2 ] = 1, т.е. i -я обогреваемая поверхность не оказывает влияния на температуру в рассматриваемой точке.

В конструкциях круглого сечения, обогреваемых по всему периметру:

5. РАСЧЕТ ТОЛЩИН СЛОЕВ БЕТОНА, ПРОГРЕВАЕМЫХ ДО КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР ЗА ЗАДАННОЕ ВРЕМЯ

5.1. При одной обогреваемой поверхности определяют относительное расстояние r ₁ :

где l определяется по формуле (16). Толщину слоя бетона d , прогретого до температуры t_cr , принимают равной х₁.

5.2. При двух параллельных обогреваемых поверхностях определяют r ₁ по формуле (23) и х₁ по формуле (24). Затем по формуле (18) определяют температуру для точки, находящейся от обогреваемых поверхностей на расстояниях х₁ и х₂ = h — х₁, где h — расстояние между обогреваемыми поверхностями. Если t > t_cr , то рассчитывают температуру t ¢ в точке х ¢ ₁ > х ₁ , х ¢ ₂ = h — х ¢ ₁ . Толщину слоя бетона, прогретого до температуры t_cr , принимают

5.3. При двух взаимно перпендикулярных обогреваемых поверхностях вдоль этих поверхностей толщина прогретого слоя принимается как для одной обогреваемой поверхности, внутри же угла, образованного этими поверхностями, толщина прогретого слоя определяется по формулам:

5.4. При трехстороннем обогреве конструкции прямоугольного сечения (первая и вторая обогреваемые поверхности взаимно параллельны, расстояние между ними b , и перпендикулярны третьей) толщина прогретого слоя у третьей обогреваемой поверхности определяется по формулам:

Толщина прогретого слоя у первой и второй обогреваемой поверхностей принимается как для одной обогреваемой поверхности.

5.5. При четырехстороннем обогреве толщина прогретого слоя у обогреваемых поверхностей принимается по формулам (27).

В углах конструкций прямоугольного сечения при трехстороннем или четырехстороннем обогреве толщина прогретого слоя определяется по формуле (26).

где с = h /2 — d _с [ h — размер квадратного сечения; d _c — толщина слоя, прогретого до t > t_cr у середины боковой поверхности, вычисляется по формуле (27)];

Y = b /с — 0,2, но не более 1;

d _g — толщина слоя, прогретого до t ³ t_cr в углу сечения, вычисляется по формуле (26).

5.7. Для конструкций круглого сечения толщину прогретого слоя определяют следующим образом. Находят r ₁ по формуле (23) и х₁ по формуле (24). Затем по формуле (22) определяют температуру t для точки, находящейся на расстоянии х₁ от обогреваемой поверхности, и температуру t ¢ для точки с х ¢ ₁ = 1,2х₁. Толщину прогретого до температуры t_cr бетона вычисляем по формуле (25).

6. РАСЧЕТ ТОЛЩИН ЗАЩИТНЫХ СЛОЕВ БЕТОНА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ДОСТИЖЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ТЕМПЕРАТУР В АРМАТУРЕ В ЗАДАННОЕ ВРЕМЯ

6.1. Толщина защитного слоя бетона d _s принимается от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры.

Расчет заключается в определении относительных расстояний r_i и затем y_i

где l вычисляют по формуле (16).

При одной обогреваемой поверхности определяют r ₁ по формуле (23), у₁ — по формуле (29) и принимают d _s = у₁.

6.2. При двух параллельных обогреваемых поверхностях находят r ₁ по формуле (24) и y ₁ по формуле (29). Затем по формуле (18) определяют температуру t арматуры, находящейся от обогреваемых поверхностей на расстояниях у₁ и у₂ = h — у₁ — d_s . Если t = t_cr , то принимается d _s = y ₁ . Если t > t_cr , то рассчитывают температуру t ¢ арматуры с у ¢ ₁ > у₁, у ¢ ₂ = h — y ₁ — d_s и принимают

(30)

6.3. При двух взаимно перпендикулярных обогреваемых поверхностях и арматуре, расположенной на биссектрисе прямого угла, определяют r по формуле (26), у по формуле (29) и принимают d _s = у.

В остальных случаях, принимая определенное расположение арматуры, рассчитывают ее температуру и подбирают расположение, обеспечивающее достижение критической температуры в заданное время. Рекомендуется подбирать интерполяцией лишь толщину защитного слоя от ближайшей к арматуре обогреваемой поверхности, выбирая заранее и оставляя неизменным расположение арматуры относительно остальных обогреваемых поверхностей.

7. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ДОСТИЖЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В РАСТЯНУТОЙ АРМАТУРЕ ПЛОСКОЙ ОДНОСТОРОННЕ ОБОГРЕВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ ПРИ ЗАДАННОЙ ТОЛЩИНЕ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ

Толщина защитного слоя бетона d _s принимается от обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края растянутой арматуры.

Для арматуры одного класса, расположенной на одном или нескольких уровнях, находят среднюю толщину защитного слоя бетона и средний диаметр арматуры по формулам:

(31)

(32)

где j — порядковый номер арматурного стержня или проволоки ( j = 1, . n ); d _j — толщина защитного слоя бетона для j -го арматурного стержня; d_j , A_sj — диаметр и площадь поперечного сечения j -го арматурного стержня.

Площадь всей растянутой арматуры составит:

(33)

Искомую величину времени, ч, достижения критической температуры в арматуре вычислим по формуле:

(36)

Приложение 1

В таблицах 2 — 6, 8, 9, 11, 12 допускается интерполяция.

Источник