Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны КСР — 442-29

Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны по признаку «R» — потере несущей способности.

Дано:

Железобетонная колонна КСР — 442−29, сечением 0.4Ч0.4 м, расчетная длина колонны l_р = 4.2, нормативная нагрузка на колонну N_H = 290 т.

Бетон: класса В15, R_bu = 22 МПа.

Арматура: класса А-III, R_su = 433 МПа.

б_red = 0.133 м²/ч, ц₁ = 0.65; ц₂ = 0.5 при с = 2350 кг/м³, = 500 єC.

РЕШЕНИЕ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ

1 Выбираем схему температурного воздействия пожара на колонну и расчетные моменты времени его воздействия.

Принимаем четырехстороннее воздействие пожара на колонну (рисунок 2) и рассмотрим его воздействие в момент времени ф₁ = 1 ч.

Рисунок 2 — Расчетная схема 1: 1; 2; 3; 4 — номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны.

2. Определяем температуру прогрева арматуры Тs колонны в первый расчетный момент времени воздействия пожара ф = 1 ч.

В силу симметричности сечения колонны и воздействия пожара на нее (рисунок 2), рассмотрим один из четырех крайних арматурных стержней, расположенный между обогреваемыми поверхностями «1» и «4».

Определяем толщину начавшего прогреваться слоя бетона;м:

l = ,.

где б_red - приведенный коэффициент температуропроводности, ф — время:

l == 0.126 м.

Определяем параметр, который определяется при определении температуры прогрева арматуры:

= Y_i + ,.

где Y_i — расстояние от i — ой обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, м;

d_s - диаметр арматуры, м;

б_red - приведенный коэффициент температуропроводности;

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

==Y_i + =(50 -20)· 10^-3 += =0.073 м,.

==Y_i+=.

= (400−50−20)· 10^-3+ =0.373 м.

Определяем значение параметра r:

r_i = / l? 1,.

r₁ = r₄ = 0.073 / 0.126 = 0.58,.

r₂ = r₃ = 0.373 / 0.126 = 2.96 > 1, то принимаем r₂ = r₄= 1.

Определяем значение температуры прогрева арматуры Т_s при ф = 1 ч:

Т_s(ф =1) = 1220 — 1200· [1 — (1 — r₁)² — (1 — r₂)²]· [1 — (1 — r₃)² — (1 — r₄)²],.

Т_s(ф=1) =1220−1200· [1-(1−0.58)² — (1−1)²]· [1-(1−0.1)² — (1−0.58)²] =.

=406 єC.

Определяем значение коэффициента условий работы при пожаре г_{s, T} арматуры колонны при ф = 1 ч.

Согласно таблица 9.3.7 [2], для стали класса, А — III имеем:

при Т_s(ф = 1) = 406 єC. г_{s, T} = 1.0.

3. Определяем площадь бетона колонны, сохраняющего свою прочность в первый расчетный момент времени воздействия пожара ф = 1 ч.

Определяем значение параметра r для середины обогреваемой поверхности:

r = (h / 2 +) / l,

r = (0.2 + 0.024) / 0.126 = 1.7.

Так как r > 1, то принимаем r = 1 и, соответственно, параметр w = 1.

Определяем значение параметра r₃:

r₃ = 1 — ,.

где — критическая температура прогрева бетона колонны, єС.

r₃ = 1 — = 1 — = 0.373.

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности:

= r₃ · l — ,.

= 0.373· 0.126 — 0.024 = 0.025 м.

Определяем значение С:

С = h / 2 — ,.

С = 0.2 — 0.025 = 0.175.

Определяем значение параметра r в углу колонны:

r_у = 1 — ,.

r_у = 1 — = 0.52.

Определяем значение в углу колонны:

= r · l — ,.

= 0.52· 0.126 — 0.024 = 0.044 м, и соответственно определяем значение b:

b = h / 2 — ,.

b = 0.2 — 0.044 = 0.156 м.

Определяем значение поправки ш:

Ш = b / C — 0.2,.

где ш — поправка на дополнительное увеличение толщины прогретого слоя материала в углах сечения.

Ш = b / C — 0.2 = 0.156 / 0.175 — 0.2 = 0.69,.

Тогда рабочая площадь бетона колонны на момент времени воздействия пожара ф = 0.5 ч будет равна:

А = ш · (2 · C)2,.

А = 0.69· (2·0.175)²= 0.084 м²,.

а сторона рабочего сечения бетона будет равна:

h_b(ф = 1) = ,.

h_b(ф = 1) = 0.28 м.