Огнестойкость многопустотных плит перекрытия

Увеличение предела огнестойкости железобетонной многопустотной плиты до R90

Технология и организация строительства

Сообщение от иваниваныч:
насчет защитного слоя не очень понятно — плита-то уже готовая

Видел в одном проекте вот такое примечание:»при изготовлении железобетонных плит перекрытий увеличить защитный слой бетона до оси арматуры 35 мм, для предела огнестойкости R90″
Но ведь уменьшается несущая способность плиты?!

Сообщение от Алек.:
плиты перекрытия участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре, соответственно предел огнестойкости плит требуется R90.

То есть, Вы хотите сказать, что при разрушении плит при пожаре сразу же валятся и стены? Есть куча кирпичных зданий со сборными перекрытиями R60 и существующих, и проектируемых — подобных вопросов не возникает, т.к. не считают, что плиты участвуют в обеспечении общей устойчивости. Они-то, конечно, участвуют, но не в той степени, в какой трактуют пожарные нормы.
P.S. Покрытие вермитом (неоспреем и т.д.) теоретически нормально, но требуются подвесные потолки, т.к. поверхность будет бугристой.

Сообщение от иваниваныч:
То есть, Вы хотите сказать, что при разрушении плит при пожаре сразу же валятся и стены?

Расчет производился как для здание с жесткой конструктивной схемой
Подскажите, а оштукатуривание по сетке в данном случае будет грамотным решением? Или данный вид огнезащиты на практике уже не применяют ввиду трудоемкости?

Сообщение от Алек.:
Расчет производился как для здание с жесткой конструктивной схемой

Расчёт чего? Если расчёт конструкций, тогда Ваши вопросы обоснованны. Но первый раз встречаюсь с такой схемой в кирпичной пятиэтажке (как уже говорил выше, для огромного количества кирпичных зданий это неактуально). А если речь идет о расчёте пожарных рисков, например, — то изначально выбраны неверные исходные данные. Вообще, надо знать назначение здания.

Назначение здания — больница

Сообщение от иваниваныч:
как уже говорил выше, для огромного количества кирпичных зданий это неактуально

Не могли бы вы пояснить, почему не актуально? Небольшая высота здания!?

Сообщение от Алек.:
Не могли бы вы пояснить, почему не актуально?

Потому, что как я уже выше писал, не считают, что плиты участвуют в обеспечении общей устойчивости здания. И это сразу снимает все проблемы.
Offtop: Вы, вообще-то, каким разделом проекта занимаетесь? И что говорит по поводу конструктивной схемы этого здания расчётчик?

Сообщение от Алек.:
е могли бы вы пояснить, почему не актуально?

В вашем случае предел огнестойкости R60. В кирпичном здании,(если там действительно несущие кирпичные стены, а не каркасное здание с заполнением или приставными наружными стенами), диск перекрытия не несет той функции обеспечения пространственной жесткости здания, как это было бы в каркасном здании. Поэтому план выложите, или эскиз хотя бы для дальнейшего разговора.

Сообщение от иваниваныч:
Потому, что как я уже выше писал, не считают, что плиты участвуют в обеспечении общей устойчивости здания

Тогда подскажите, как вы понимаете пункт 7.4 пособия к СНиП II-22-81: “К зданиям с жесткой конструктивной схемой относят здания, имеющие жесткие (неподвижные) горизонтальные опоры в виде перекрытий, опирающиеся на поперечные стены или другие конструкции, удовлетворяющие требованиям п.(6.7а, б, в)”

п.(6.7а, б, в): За жесткие опоры следует принимать:
б) покрытия и междуэтажные перекрытия при расстоянии между поперечными, жесткими конструкциями не более указанных в табл. 27;

Расчет предела 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 выполняется по признакам потери несущей способности «R» и теплоизолирующей способности «I», исходные данные указаны в таблице 2.1.2.1

Данные для расчета пределов огнестойкости железобетонных конструкций

Вид бетона: легкий, плотностью ρ = 1600 кг/ с крупным заполнителем из керамзита, плиты с круглыми пустотами количеством 6 шт.

1) Приводится расчетная схема определения предела огнестойкости, где обозначается схема воздействия пожара на плиту, геометрические характеристики конструкции и кривая изменения температуры в толще плиты.

Рис. 2.1. Схема к расчету предела огнестойкости железобетонной, многопустотной плиты перекрытия:

А) поперечное сечение плиты

Б) расчетная схема определения предела огнестойкости плиты

2) Определяем максимальный изгибающий момент в плите , по формуле:

где p – временные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

q – постоянные нагрузки на плиту, Н/м 2 ;

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

Подставляя исходные данные получим:

М = Н м.

3) Определяем рабочую высоту сечения плиты на сжатие по формуле:

где h – высота сечения плиты, м;

δ – толщина защитного слоя бетона, м;

d – диаметр рабочей растянутой арматуры, м.

h = = 0,196 м.

4) Определяется площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры по формуле:

где – порядковый номер арматурного стержня;

– площадь поперечного сечения j-гo арматурного стержня.

А_S = .

5) Определяем расчетные сопротивления растяжению (R_su) и сжатию (R_bu) бетона делением соответствующих нормативных сопротивлений (таблицы 2.1.2.2; 2.1.2.3) на соответствующие коэффициенты надежности:

— для арматуры γs = 0,9:

— для бетона γb = 0,83.

Нормативные сопротивления на растяжение Rsu для основных видов стержневой арматуры

Нормативные сопротивления бетона R_bu на осевое сжатие

в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие

R_su= ;

R_bu = ;

6) Определяем коэффициент условий работы при пожаре γ_st растянутой арматуры по формуле:

где М – максимальный изгибающий момент в плите, Н·м;

— h – рабочая высота сечения плиты, м;

— А_s – площадь поперечного сечения всей растянутой арматуры, м 2 ;

— и – расчетные сопротивления растяжению арматуры и сжатию бетона, Па;

— b – ширина сечения плиты, м.

γ_st =

7) Определяем критическую температура прогрева , при которой теряется прочность растянутой арматуры плиты. Для этого используем справочные данные, приведённые в табл. 2.1.1.4 Для промежуточных значений применяется метод линейной интерполяции.

Значения коэффициента условий работы при пожаре γ_st стержневой арматуры различных классов в зависимости от температуры арматуры

Огнестойкость многопустотных плит перекрытия

Статья опубликована в издании «Бетон и железобетон – пути развития. Научные труды 2-ой Всероссийской (Международной) крнференции по бетону и железобетону. 5-9 сентября 2005 г. Москва; В 5 томах. НИИЖБ 2005, Том 2. Секционные доклады. Секция «Железобетонные конструкции зданий и сооружений»., 2005.»

Рассмотрим расчет предела огнестойкости безбалочного перекрытия на примере, который достаточно часто встречается в практике строительства. Безбалочное железобетонное перекрытие имеет толщину 200 мм из бетона класса при сжатии В25, армированного сеткой с ячейками 200х200 мм из арматуры класса А400 диаметром 16 мм с защитным слоем 33 мм (до центра тяжести арматуры) у нижней поверхности перекрытия и А400 диаметром 12 мм с защитным слоем 28 мм (до ц. т.) у верхней поверхности. Расстояние между колоннами 7м. В рассматриваемом здании перекрытие является противопожарной преградой первого типа по [6] и должно иметь предел огнестойкости по потере теплоизолирующей способности (I), целостности (Е) и несущей способности (R) REI 150. Оценку предела огнестойкости перекрытия по существующим документам можно определить расчетным путем только по толщине защитного слоя (R) для статически определимой конструкции, по толщине перекрытия (I) и по возможности хрупкого разрушения при пожаре (Е). При этом достаточно правильную оценку дают расчеты I и Е, а несущую способность перекрытия при пожаре как статически неопределимой конструкции можно определить только расчетом термонапряженного состояния, используя теорию упруго-пластичности железобетона при нагреве или теорию метода предельного равновесия конструкции при действии статической и тепловой нагрузки при пожаре. Последняя теория является наиболее простой, так как она не требует определения напряжений от статической нагрузки и температуры, а только усилий (моментов) от действия статической нагрузки с учетом изменения свойств бетона и арматуры при нагреве до появления в статически неопределимой конструкции пластических шарниров при превращении ее в механизм. В связи с этим оценка несущей способности безбалочного перекрытия при пожаре сделана по методу предельного равновесия, причем в относительных единицах к несущей способности перекрытия в обычных условиях эксплуатации. Были рассмотрены и проанализированы рабочие чертежи здания, выполнены расчеты пределов огнестойкости железобетонного безбалочного перекрытия по наступлению нормируемых для данных конструкций признаков предельных состояний [6]. Расчет пределов огнестойкости по несущей способности выполнен с учетом изменения температуры бетона и арматуры за 2,5 часа стандартных испытаний. Все термодинамические и физико-механические характеристики материалов конструкции, приведенные в настоящем докладе приняты на основании данных ВНИИПО, НИИЖБ, ЦНИИСК [1, 3-5].

ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ПОТЕРЕ ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ (I)

ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙ ПО ПОТЕРЕ ЦЕЛОСТНОСТИ (E)

ПРЕДЕЛ ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЕРЕКРЫТИЯ ПО ПОТЕРЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ (R)

ВЫВОДЫ

1. Для оценки предела огнестойкости безбалочного железобетонного перекрытия должны быть выполнены расчеты его предела огнестойкости по трем признакам предельных состояний: потери несущей способности R; потери целостности E; потери теплоизолирующей способности I. При этом можно использовать следующие методы: предельного равновесия, прогрева и механики трещин.
2. Расчеты показали, что для рассматриваемого объекта по всем трем предельным состояниям предел огнестойкости перекрытия толщиной 200 мм из бетона класса по прочности при сжатии В25, армированного арматурной сеткой с ячейками 200х200 мм сталью А400 с толщиной защитного слоя арматуры диаметром 16 мм у нижней поверхности 33 мм и верхней диаметром 12 мм — 28 мм составляет не менее REI 150.
3. Данное безбалочное железобетонное перекрытие может выполнять роль противопожарной преграды, первого типа по [6].
4. Оценку минимального предела огнестойкости безбалочного железобетонного перекрытия можно выполнять по методу предельного равновесия при условиях достаточной заделки растянутой арматуры в местах образования пластических шарниров.

Литература

1. Инструкция по расчету фактических пределов огнестойкости железобетонного строительных конструкций на основе применения ЭВМ. – М.: ВНИИПО, 1975.
2. ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. М., 1994. – 10 с.
3. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. – М.: ФГУП ЦПП, 2004. –54 с.
4. СНиП-2.03.04-84. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях действия повышенных и высоких температур. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.
5. Рекомендации по расчету пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1979. – 38 с.
6. СНиП-21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений. ГУП ЦПП, 1997. – 14 с.
7. Рекомендаций по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре. – М.: Стройиздат, 1979. – 21 с.
8. Рекомендации по проектированию многопустотных плит перекрытий с требуемой огнестойкостью. – М.: НИИЖБ, 1987. – 28 с.
9. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. – М.: Стройиздат, 1975. С.98-121.
10. Методические рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций (МДС 21-2.000). – М.: НИИЖБ, 2000. – 92 с.
11. Гвоздев А.А.. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. Гос.издательство строительной литературы. – М., 1949.

Расчет предела огнестойкости железобетонной панели перекрытия ПК 6 — 58.12

Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия:

а) по признаку «R» — потере несущей способности;

Железобетонная плита перекрытия ПК 6-58.12, многопустотная свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: b = 1.19 м, длина рабочего пролета l = 5.7 м; высота сечения h = 0.22 м; толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры д = 0.02 м, диаметр пустот d_П = 0.18 м.

Бетон: тяжелый, R_bu = 22 МПа.

Арматура: растянутая класса А-IV, R_su = 883 МПа.

Решение теплотехнической задачи

1 Определяем значение максимального изгибающего момента в плите:

где b — ширина сечения ПК, м;

qp — нагрузка на ПК, Н/м.

М = = = 24.16 · 103 Нм.

2 Определяем рабочую высоту сечения плиты:

где h — высота сечения ПК, м;

r_s — радиус растянутой арматуры плиты, м;

д — толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры, м.

h = h — r_s — д = 0.22 — 0.0057 — 0.02 = 0.194 м.

3 Определяем коэффициент условий работы при пожаре г_s,T растянутой арматуры:

где A_s — суммарная площадь арматур, м 2 ;

R_su — сопротивление арматуры, МПа;

R_bu — сопротивление бетона, МПа.

4 Определяем значение критической температуры прогрева T cr растянутой арматуры плиты:

Согласно таблица 9.3.7, разд. 9.3 [2] для стали класса А-IV при г_s,T = 0.3, методом интерполяции получаем:

T cr = 550 + = 563 єС.

5 Определяем значение среднего диаметра растянутой арматуры плиты:

где A_s,j — площадь j — ой арматуры, м 2 .

Решение прочностной задачи

1 Определяем значение предела огнестойкости сплошной железобетонной плиты по признаку «R» — потере несущей способности:

где б_red — приведенный коэффициент температуропроводности;

ц₁, ц₂ — коэффициенты, учитывающие длительность загружения, гибкость и характер армирования.

фf.r = ()2 = =()2 = 1.93 = R115.

Согласно таблица 9.3.2 и таблица 9.3.3 [2], при с = 2350 кг/м 3 имеем:

б_red = 0.00133 м 2 /ч;

2 Определяем искомое значение предела огнестойкости заданной многопустотной плиты по признаку «R» — потере несущей способности:

3 Определяем искомое значение предела огнестойкости заданной пустотной плиты по признаку «I» — потере теплоизолирующей способности:

Определяем приведенную толщину плиты:

где А_П — площадь пустот в плите, м 2 .

Определяем искомое значение предела огнестойкости теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты, согласно таблица 9.3.10 [2] получаем:

Окончательно принимаем наименьшее из двух полученных значений «R»: REI100.

Вывод: Панель перекрытия ПК 4.5-58.12 соответствует установленному пределу огнестойкости REI45 для зданий и сооружений имеющих степень огнестойкости II.