Berekening van de brandweerstandslimiet van een monolithische vloerplaat. Hoe de brandwerendheid van coatings en plafonds van gewapend beton verhogen? Bepaling van de brandwerendheidsgrenzen van kolommen van gewapend beton

16.06.2019

Tabel 2.18

Lichtgewicht betondichtheid? = 1600 kg/m3 met grof geëxpandeerd kleigranulaat, platen met ronde holten, 6 stuks, plaatondersteuning - gratis, aan beide zijden.

1. Bepaal de effectieve dikte holle kernplaat teff om de brandweerstandslimiet in termen van warmte-isolerend vermogen te beoordelen in overeenstemming met clausule 2.27 van het Handboek:

waar is de plaatdikte, mm;

- plaatbreedte, mm;
- aantal holtes, stuks;
- diameter van de holle ruimte, mm.
2. We bepalen volgens de tabel. 8 Toeslagen voor de brandwerendheid van de plaat bij verlies aan thermisch isolatievermogen voor een plaat van zwaar betondeel met een effectieve dikte van 140 mm:

De brandweerstandslimiet van de plaat voor het verlies van warmte-isolerend vermogen

3. Bepaal de afstand van het verwarmde oppervlak van de plaat tot de as van de staafversterking:

waar is de dikte van de betonnen beschermlaag, mm;

- diameter van de werkwapening, mm.
4. Volgens de tabel. 8 Toeslagen bepalen de brandwerendheidsgrens van de plaat door het verlies aan draagvermogen bij a = 24 mm, voor zwaar beton en wanneer deze aan twee zijden wordt ondersteund.

De gewenste brandwerendheidslimiet ligt tussen 1 uur en 1,5 uur, we bepalen deze via de methode van lineaire interpolatie:

De brandwerendheidsgrens van de plaat zonder correctiefactoren bedraagt 1,25 uur.

5. Volgens paragraaf 2.27 van het Handboek voor het bepalen van de brandwerendheidsgrens holle kernplaten er wordt een reductiefactor van 0,9 toegepast:
6. We bepalen de totale belasting op de plaat als de som van permanente en tijdelijke belastingen:
7. Bepaal de verhouding tussen het langwerkende deel van de belasting en de volledige belasting:

8. Correctiefactor voor belasting volgens paragraaf 2.20 van het handboek:

9. Accepteren wij de coëfficiënt volgens clausule 2.18 (deel 1 a) van de uitkering? voor fittingen A-VI:
10. We bepalen de brandweerstandslimiet van de plaat, rekening houdend met de coëfficiënten voor de belasting en voor de wapening:

De brandwerendheidsgrens van de plaat in termen van draagvermogen is R 98.

Voor de brandweerstandslimiet van de plaat nemen we de kleinste van de twee waarden: voor het verlies van warmte-isolerend vermogen (180 min) en voor het verlies van draagvermogen (98 min).

Conclusie: brandwerendheidslimiet gewapende betonplaat bedraagt REI 98

OP DE VRAAG VAN DE BEREKENING VAN BALKVRIJE PLATEN VOOR BRANDWEERSTAND

V.V. Zjoekov, V.N. Lavrov

Het artikel is gepubliceerd in de publicatie “Beton en gewapend beton - manieren van ontwikkeling. Wetenschappelijke werken 2e All-Russische (internationale) conferentie over beton en gewapend beton. 5-9 september 2005 Moskou; In 5 delen. NIIZhB 2005, deel 2. Sectierapporten. Sectie "Gewapend betonconstructies van gebouwen en constructies", 2005."

Beschouw de berekening van de brandweerstandslimiet van een balkenloos plafond aan de hand van een voorbeeld dat vrij gebruikelijk is in de bouwpraktijk. Balkloze gewapende betonvloer heeft een dikte van 200 mm uit beton van klasse B25 onder druk, gaas versterkt met cellen 200x200 mm gemaakt van wapeningsklasse A400 met een diameter van 16 mm met een beschermlaag van 33 mm (tot het zwaartepunt van de wapening) bodemoppervlak overlappingen en A400 met een diameter van 12 mm met een beschermlaag van 28 mm (tot ct) aan de bovenzijde. De afstand tussen de kolommen bedraagt 7 meter. In het betreffende gebouw is het plafond een brandwering van het eerste type volgens en moet een brandwerendheidsgrens hebben voor het verlies aan warmte-isolerend vermogen (I), integriteit (E) en draagvermogen (R) REI 150. De beoordeling van de brandwerendheidsgrens van het plafond volgens bestaande documenten kan door berekening alleen worden bepaald op basis van de dikte beschermlaag (R) voor een statisch bepaalde constructie, de dikte van het plafond (I) en, indien mogelijk, brosse breuk in een vuur (E). Tegelijkertijd geven de berekeningen van I en E een redelijk correcte beoordeling, en het draagvermogen van het plafond in geval van brand als een statisch onbepaalde constructie kan alleen worden bepaald door de thermisch belaste toestand te berekenen, met behulp van de theorie van elastische- plasticiteit van gewapend beton tijdens verwarming of de theorie van de methode van limietevenwicht van de constructie onder invloed van statische en thermische belastingen in geval van brand. Deze laatste theorie is de eenvoudigste, omdat deze niet de bepaling van spanningen uit een statische belasting en temperatuur vereist, maar alleen de krachten (momenten) uit de werking van een statische belasting, waarbij rekening wordt gehouden met veranderingen in de eigenschappen van beton en wapening tijdens verhitten totdat plastic scharnieren verschijnen in een statisch onbepaalde structuur wanneer deze in een mechanisme verandert. In dit opzicht werd de beoordeling van het draagvermogen van een balkloze vloer in geval van brand uitgevoerd volgens de methode van limietevenwicht, en in relatieve eenheden ten opzichte van het draagvermogen van de vloer in normale omstandigheden operatie. De werktekeningen van het gebouw werden beoordeeld en geanalyseerd, er werden berekeningen gemaakt voor de brandwerendheidsgrenzen van een balkenloos plafond van gewapend beton bij het optreden van tekenen van grenstoestanden die voor deze constructies genormaliseerd waren. Bij de berekening van de brandweerstandslimieten voor het draagvermogen wordt rekening gehouden met de verandering in de temperatuur van beton en wapening gedurende 2,5 uur standaardtests. Alle thermodynamische en fysisch-mechanische kenmerken van bouwmaterialen die in dit rapport worden gegeven, zijn gebaseerd op gegevens van VNIIPO, NIIZHB, TsNIISK.

BRANDWEERSTANDSLIMIET VAN HET VERLIES VAN THERMISCHE ISOLATIEVERMOGENS (I)

In de praktijk wordt de verwarming van constructies bepaald door een eindige-verschil- of eindige-elementenberekening met behulp van een computer. Bij het oplossen van het probleem van thermische geleidbaarheid wordt rekening gehouden met veranderingen in de thermofysische eigenschappen van beton en wapening tijdens verwarming. De berekening van temperaturen in de constructie onder standaard temperatuuromstandigheden wordt uitgevoerd op begintoestand: temperatuur van constructies en omgeving 20C. De temperatuur van de omgeving tc tijdens een brand varieert afhankelijk van de tijd. Bij het berekenen van temperaturen in constructies wordt rekening gehouden met convectieve Qc en stralingswarmteoverdracht Qr tussen het verwarmde medium en het oppervlak. De temperatuurberekening kan worden uitgevoerd met behulp van de voorwaardelijke dikte van de beschouwde betonlaag Xi* vanaf het verwarmde oppervlak. Om de temperatuur in beton te bepalen, moet u berekenen

Laten we met formule (5) de temperatuurverdeling over de dikte van de vloer bepalen na 2,5 uur branden. Laten we met formule (6) de dikte van de vloeren bepalen, die nodig is om in 2,5 uur een kritische temperatuur van 220C op het onverwarmde oppervlak te bereiken. Deze dikte bedraagt 97 mm. Daarom heeft een overlap van 200 mm dikte een brandwerendheidsgrens voor het verlies aan warmte-isolerend vermogen van minimaal 2,5 uur.

VLOERPLAATVERLIES BRANDWERENDHEIDSLIMIET (E)

Bij brand in gebouwen en constructies waarin beton en gewapend betonconstructies worden gebruikt, is brosse breuk van beton mogelijk, wat leidt tot verlies van structurele integriteit. Vernietiging vindt plotseling en snel plaats en is daarom het gevaarlijkst. De brosse breuk van beton begint in de regel binnen 5-20 minuten vanaf het begin van de brandinslag en manifesteert zich als een spatsel van het verwarmde oppervlak van de structuur van stukken beton, met als gevolg dat er een doorgaand gat in kan verschijnen de structuur, d.w.z. de constructie kan voortijdige brandwerendheid bereiken door integriteitsverlies (E). De broze vernietiging van beton kan gepaard gaan met een geluidseffect in de vorm van een lichte knal, knetteren van variërende intensiteit of een "explosie". In het geval van brosse breuk van beton kunnen stukken met een gewicht tot enkele kilo's worden verspreid over een afstand van maximaal 10-20 m. stoomfiltratie door de betonconstructie. De brosse breuk van beton tijdens een brand is afhankelijk van de structuur van beton, de samenstelling, vochtigheid, temperatuur, randvoorwaarden en externe belasting, d.w.z. het hangt zowel af van het materiaal (beton) als van het type beton of gewapende betonconstructie. brandwerendheidsklasse gewapende betonvloer integriteitsverlies kan worden veroorzaakt door de waarde van het brosse breukcriterium (F), dat wordt bepaald door de formule in:

VERLIES VERLIES BRANDWEERSTAND LIMIET (R)

Afhankelijk van het draagvermogen wordt ook de brandwerendheid van het plafond bepaald door berekening, wat is toegestaan. Thermische engineering en statische problemen zijn opgelost. In het thermotechnische deel van de berekening wordt de temperatuurverdeling over de dikte van de plaat bepaald bij standaard thermische blootstelling. In het statische deel van de berekening wordt het draagvermogen van de plaat bepaald bij een brand met een duur van 2,5 uur, waarbij de belasting- en ondersteuningscondities worden genomen in overeenstemming met het ontwerp van het gebouw. Combinaties van belastingen voor het berekenen van de brandwerendheidsgrens worden als bijzonder beschouwd. In dit geval is het toegestaan om geen rekening te houden met kortetermijnbelastingen en alleen permanente en tijdelijke standaardbelastingen op lange termijn op te nemen. De belastingen op de plaat bij brand worden bepaald volgens de NIIZhB-methode. Als het berekende draagvermogen van de plaat R is onder normale bedrijfsomstandigheden, dan is de berekende belastingswaarde P = 0,95 R. De standaardbelasting bij brand is 0,5R. De ontwerpweerstanden van materialen voor het berekenen van de brandwerendheidsgrenzen worden geaccepteerd met een betrouwbaarheidsfactor van 0,83 voor beton en 0,9 voor wapening. De brandweerstandslimiet van vloerplaten van gewapend beton versterkt met staafwapening kan optreden om redenen waarmee rekening moet worden gehouden: het slippen van de wapening op een steun wanneer de contactlaag van beton en wapening wordt verwarmd tot een kritische temperatuur; kruip en breuk van wapening wanneer de wapening tot een kritische temperatuur wordt verwarmd. In het beschouwde gebouw worden monolithische vloeren van gewapend beton gebruikt en hun draagvermogen in geval van brand wordt bepaald door de limietevenwichtsmethode, waarbij rekening wordt gehouden met veranderingen in de fysische en mechanische eigenschappen van beton en wapening tijdens verwarming. Het is noodzakelijk om een kleine uitweiding te maken over de mogelijkheid om de limietevenwichtsmethode te gebruiken om de brandweerstandslimiet te berekenen gewapende betonconstructies met blootstelling aan hitte tijdens een brand. Volgens de gegevens zijn “zolang de limietevenwichtsmethode van kracht blijft, de grenzen van het draagvermogen volledig onafhankelijk van de daadwerkelijke zelfspanningen die optreden, en bijgevolg van factoren zoals temperatuurvervormingen, verplaatsingen van steunen, enz." Maar tegelijkertijd is het noodzakelijk om rekening te houden met de vervulling van de volgende voorwaarden: structurele elementen mogen niet broos zijn voordat ze de beperkende fase bereiken, zelfspanningen mogen de beperkende omstandigheden van de elementen niet beïnvloeden. In constructies van gewapend beton blijven deze voorwaarden voor de toepasbaarheid van de limietevenwichtsmethode behouden, maar hiervoor is het noodzakelijk dat er geen slip van de wapening plaatsvindt op de plaatsen waar zich plastische scharnieren vormen en brosse breuk van structurele elementen totdat de grenstoestand is bereikt. bereikt. In geval van brand wordt de grootste verwarming van de vloerplaat van onderaf waargenomen in de zone met het maximale moment, waar in de regel het eerste plastic scharnier wordt gevormd met voldoende verankering van de trekwapening met zijn aanzienlijke vervormbaarheid door verwarming tot roteren in het scharnier en herverdeelt de krachten naar de steunzone. In het laatste geval wordt de toename van de vervormbaarheid van het kunststofscharnier vergemakkelijkt door verwarmd beton. "Als de limietevenwichtsmethode kan worden toegepast, hebben zelfspanningen (beschikbaar in de vorm van spanningen door temperatuur - nota van de auteur) geen invloed op de interne en externe limieten van het draagvermogen van constructies." Bij het berekenen met de limietevenwichtsmethode wordt aangenomen, hiervoor zijn er overeenkomstige experimentele gegevens, dat bij brand onder invloed van een belasting de plaat breekt in platte schakels die langs de breuklijnen met elkaar zijn verbonden door lineaire plastic scharnieren. Het gebruik van een deel van het berekende draagvermogen van de constructie onder normale bedrijfsomstandigheden als belasting in geval van brand en hetzelfde schema van vernietiging van de plaat onder normale omstandigheden en in geval van brand maken het mogelijk om de brandweerstandslimiet te berekenen van de plaat in relatieve eenheden, onafhankelijk van de geometrische kenmerken van de plaat in bovenaanzicht. Bereken de brandwerendheid van een zware betonplaat met druksterkteklasse B25 met een standaard druksterkte van 18,5 MPa bij 20 C. Wapening van klasse A400 met standaard treksterkte (20C) 391,3 MPa (4000 kg/cm2). Veranderingen in de sterkte van beton en wapening tijdens verwarming worden genomen volgens. Breukanalyse van een afzonderlijke strook panelen wordt uitgevoerd in de veronderstelling dat in de beschouwde strook panelen lineaire kunststof scharnieren zijn gevormd evenwijdig aan de as van deze strook: één lineair kunststof scharnier in de overspanning met scheuropening van onderaf en één lineair kunststof scharnier bij de kolommen met scheuropening van bovenaf. Het gevaarlijkst bij brand zijn scheuren van onderaf, waarbij de verwarming van trekwapening veel hoger is dan bij scheuren van bovenaf. De berekening van het draagvermogen R van de vloer als geheel in geval van brand wordt uitgevoerd volgens de formule:

De temperatuur van deze wapening na 2,5 uur brand bedraagt 503,5 C. De hoogte van de samengedrukte zone in het beton van de plaat in het middelste kunststofscharnier (op voorraad zonder rekening te houden met de wapening in de samengedrukte zone van beton).

Laten we het overeenkomstige berekende draagvermogen van de vloer R3 onder normale bedrijfsomstandigheden bepalen voor een vloer met een dikte van 200 mm, waarbij de hoogte van de samengedrukte zone voor het middelste scharnier op xc = ; de schouder van het binnenpaar Zc=15,8 cm en de hoogte van de samengedrukte zone van de linker en rechter scharnieren Хс = Хn=1,34 cm, de schouder van het binnenpaar Zx=Zn=16,53 cm Het berekende draagvermogen van de vloer R3 20 cm dik bij 20 C.

In dit geval moet uiteraard aan de volgende eisen worden voldaan: a) minimaal 20% van de benodigde topwapening op de steun moet over het midden van de overspanning gaan; b) de bovenste wapening boven de uiterste steunen van het doorlopende systeem wordt gestart op een afstand van minimaal 0,4 l in de richting van de overspanning vanaf de steun en breekt vervolgens geleidelijk af (l is de overspanningslengte); c) alle bovenste wapening boven de tussensteunen moet minimaal 0,15 l over de overspanning reiken.

CONCLUSIES

Om de brandweerstandsgrens van een balkloze vloer van gewapend beton te beoordelen, moeten berekeningen van de brandweerstandsgrens worden uitgevoerd op basis van drie tekenen van grenstoestanden: verlies van draagvermogen R; verlies van integriteit E; verlies van warmte-isolerend vermogen I. In dit geval kunnen de volgende methoden worden gebruikt: limietevenwicht, verwarming en scheurmechanica.
Uit berekeningen is gebleken dat voor het beschouwde object voor alle drie de grenstoestanden de brandwerendheidsgrens van een plaat van 200 mm dik uit beton met druksterkteklasse B25, gewapend met een wapeningsnet met cellen van 200x200 mm, staal A400 met een dikte van de beschermlaag van de wapening met een diameter van 16 mm aan de onderkant van 33 mm en een bovendiameter van 12 mm - 28 mm is niet minder dan REI 150.
Deze balkloze gewapende betonvloer kan dienen als brandwering, het eerste type volgens.
De beoordeling van de minimale brandwerendheidsgrens van een balkloze gewapende betonvloer kan worden uitgevoerd met behulp van de limietevenwichtsmethode onder omstandigheden van voldoende inbedding van trekwapening op plaatsen waar plastische scharnieren worden gevormd.

Literatuur

Instructies voor het berekenen van de werkelijke brandwerendheidsgrenzen van gewapend beton constructies bouwen gebaseerd op het gebruik van computers. – M.: VNIIPO, 1975.
GOST 30247.0-94. Constructies bouwen. Testmethoden voor brandwerendheid. M., 1994. - 10 p.
SP52-101-2003. Beton- en gewapende betonconstructies zonder voorspanwapening. - M.: FSUE TsPP, 2004. -54 p.
SNiP-2.03.04-84. Beton- en gewapende betonconstructies ontworpen om te werken bij hoge en hoge temperaturen. - M.: CITP Gosstroy van de USSR, 1985.
Aanbevelingen voor het berekenen van de brandwerendheidsgrenzen van beton- en gewapende betonconstructies. – M.: Stroyizdat, 1979. – 38 p.
SNiP-21-01-97* Brandveiligheid gebouwen en constructies. GUP TsPP, 1997. - 14 p.
Aanbevelingen voor de bescherming van beton- en gewapende betonconstructies tegen brosse breuk bij brand. – M.: Stroyizdat, 1979. – 21 p.
Aanbevelingen voor het ontwerp van kanaalplaatvloeren met de vereiste brandwerendheid. – M.: NIIZhB, 1987. – 28 p.
Richtlijnen voor de berekening van statisch onbepaalde gewapende betonconstructies. – M.: Stroyizdat, 1975. S.98-121.
Richtlijnen voor de berekening van de brandwerendheid en brandveiligheid van gewapende betonconstructies (MDS 21-2.000). – M.: NIIZhB, 2000. – 92 p.
Gvozdev A.A. Berekening van het draagvermogen van constructies met behulp van de methode van limietevenwicht. Staatsuitgeverij van bouwliteratuur. - M., 1949.

Gewapende betonconstructies zijn, vanwege hun onbrandbaarheid en relatief lage thermische geleidbaarheid, vrij goed bestand tegen de effecten van agressieve brandfactoren. Ze kunnen echter niet voor onbepaalde tijd weerstand bieden aan vuur. Moderne constructies van gewapend beton zijn in de regel dunwandig gemaakt, zonder een monolithische verbinding met andere elementen van het gebouw, wat hun vermogen om hun werkfuncties bij brand uit te voeren beperkt tot 1 uur, en soms minder. Natte gewapende betonconstructies hebben een nog lagere brandweerstandsgrens. Als een verhoging van het vochtgehalte van een constructie tot 3,5% de brandwerendheidsgrens verhoogt, dan kan een verdere verhoging van het vochtgehalte van beton met een dichtheid van meer dan 1200 kg / m 3 tijdens een kortdurende brand een explosie veroorzaken van beton en een snelle vernietiging van de constructie.

De brandweerstandslimiet van een constructie van gewapend beton hangt af van de grootte van de doorsnede, de dikte van de beschermlaag, het type, de hoeveelheid en de diameter van de wapening, de betonklasse en het type toeslagmateriaal, de belasting op de constructie en zijn steunregeling.

De brandweerstandslimiet van omhullende constructies voor verwarming - het oppervlak tegenover 140 ° C tegenover vuur (plafonds, muren, scheidingswanden) hangt af van hun dikte, type beton en het vochtgehalte ervan. Met een toename van de dikte en een afname van de dichtheid van beton neemt de brandwerendheid toe.

De brandwerendheidsgrens op basis van het verlies aan draagvermogen is afhankelijk van het type en het statische draagschema van de constructie. Vrij ondersteunde buigelementen met één overspanning (balkplaten, panelen en vloeren, balken, liggers) worden door brand vernietigd als gevolg van verwarming van de onderste longitudinale werkwapening tot de kritische grenstemperatuur. De brandweerstandslimiet van deze constructies hangt af van de dikte van de beschermlaag van de onderste werkwapening, de wapeningsklasse, werkdruk en thermische geleidbaarheid van beton. Bij balken en gordingen is de brandwerendheidsgrens tevens afhankelijk van de breedte van het profiel.

Met dezelfde ontwerpparameters is de brandweerstandslimiet van balken kleiner dan die van platen, omdat in geval van brand de balken vanaf drie zijden worden verwarmd (vanaf de onderkant en twee zijvlakken) en de platen alleen vanaf de onderkant worden verwarmd. oppervlak.

Het beste wapeningsstaal qua brandwerendheid is klasse A-III klasse 25G2S. De kritische temperatuur van dit staal op het moment van het bereiken van de brandwerendheidsgrens van een constructie belast met een standaardbelasting bedraagt 570°C.

De grote holle voorgespannen vloeren van zwaar beton met een beschermlaag van 20 mm en staafversterking van klasse A-IV staal, geproduceerd door de fabrieken, hebben een brandwerendheidsgrens van 1 uur, wat het gebruik van deze vloeren mogelijk maakt in residentiële gebouwen.

Platen en panelen met massief profiel gemaakt van gewoon gewapend beton met beschermende laag 10 mm hebben brandwerendheidsgrenzen: stalen wapening klassen A-I en A-II - 0,75 uur; A-III (graad 25G2S) - 1 uur

In sommige gevallen kunnen dunwandige buigconstructies (holle en geribbelde panelen en vloeren, dwarsbalken en balken met een sectiebreedte van 160 mm of minder, zonder verticale frames aan de steunen) onder invloed van een brand voortijdig worden vernietigd langs de schuine kant. gedeelte aan de steunen. Dit type vernieling wordt voorkomen door verticale frames met een lengte van minimaal 1/4 van de overspanning op de ondersteunende delen van deze constructies te plaatsen.

Platen die langs de contour worden ondersteund, hebben een brandweerstandslimiet die aanzienlijk hoger is dan eenvoudige buigelementen. Deze platen zijn versterkt met werkwapening in twee richtingen, waardoor hun brandwerendheid bovendien afhangt van de wapeningsverhouding in korte en lange overspanningen. Voor vierkante platen met deze verhouding gelijk aan één, is de kritische temperatuur van de wapening bij het begin van de brandweerstandsgrens 800 ° C.

Met een toename van de verhouding van de zijkanten van de plaat neemt de kritische temperatuur af, daarom neemt ook de brandweerstandslimiet af. Bij aspectverhoudingen van meer dan vier is de brandwerendheidsgrens vrijwel gelijk aan de brandwerendheidsgrens van aan twee zijden ondersteunde platen.

Statisch onbepaalde balken en balkenplaten verliezen bij verhitting hun draagvermogen als gevolg van de vernietiging van de ondersteunende en overspanningssecties. De secties in de overspanning worden vernietigd als gevolg van een afname van de sterkte van de onderste langswapening, en de ondersteunende secties worden vernietigd als gevolg van het verlies aan betonsterkte in de lagere samengedrukte zone, die opwarmt tot hoge temperaturen. De verwarmingssnelheid van deze zone hangt af van de grootte van de dwarsdoorsnede, dus de brandwerendheid van statisch onbepaalde liggerplaten hangt af van hun dikte, en balken - van de breedte en hoogte van de sectie. Bij grote dwarsdoorsnede-afmetingen is de brandwerendheidsgrens van de beschouwde constructies veel hoger dan die van statisch bepaalbare constructies (vrij ondersteunde balken en platen met één overspanning), en in sommige gevallen (voor dikke balkenplaten, voor balken met sterke bovenste ondersteunende wapening) is praktisch niet afhankelijk van de dikte van de beschermlaag ter plaatse van de longitudinale onderste wapening.

Kolommen. De brandweerstandslimiet van kolommen hangt af van het belastingsschema (centraal, excentrisch), afmetingen van de dwarsdoorsnede, percentage wapening, type groot betonaggregaat en dikte van de beschermlaag ter hoogte van de langswapening.

De vernietiging van kolommen tijdens verwarming vindt plaats als gevolg van een afname van de sterkte van wapening en beton. Excentrische belasting vermindert de brandwerendheid van de kolommen. Als de belasting met een grote excentriciteit wordt uitgeoefend, zal de brandwerendheid van de kolom afhangen van de dikte van de beschermlaag ter hoogte van de trekwapening, d.w.z. de aard van de werking van dergelijke kolommen bij verwarming is dezelfde als die van eenvoudige balken. De brandwerendheid van een kolom met een kleine excentriciteit benadert de brandwerendheid van centraal samengedrukte kolommen. Betonkolommen op gebroken graniet hebben een lagere brandwerendheid (20%) dan kolommen op gebroken kalksteen. Dit wordt verklaard door het feit dat graniet begint in te storten bij een temperatuur van 573 ° C, en kalksteen begint in te storten bij een temperatuur van het begin van het bakken van 800 ° C.

Muren. Bij brand worden de wanden in de regel aan één kant verwarmd en buigen daardoor naar het vuur toe of in de tegenovergestelde richting. De muur van een centraal samengedrukte structuur verandert in een excentrisch samengedrukte structuur met een excentriciteit die in de loop van de tijd toeneemt. Onder deze omstandigheden brandwerendheid dragende muren hangt grotendeels af van de belasting en van hun dikte. Naarmate de belasting toeneemt en de wanddikte afneemt, neemt de brandwerendheid af, en omgekeerd.

Met een toename van het aantal verdiepingen van gebouwen neemt de belasting op de wanden toe. Om de noodzakelijke brandwerendheid te garanderen, wordt daarom aangenomen dat de dikte van de dragende dwarswanden in woongebouwen (mm): in 5 is. .. Gebouwen met 9 verdiepingen - 120, gebouwen met 12 verdiepingen - 140, gebouwen met 16 verdiepingen - 160 , in huizen met een hoogte van meer dan 16 verdiepingen - 180 of meer.

Enkellaagse, dubbellaagse en drielaagse zelfdragende panelen van buitenmuren worden blootgesteld aan lichte belastingen, waardoor de brandwerendheid van deze wanden doorgaans voldoet aan de brandveiligheidseisen.

Draagvermogen van muren in actie hoge temperatuur wordt niet alleen bepaald door een verandering in de sterkte-eigenschappen van beton en staal, maar vooral door de vervormbaarheid van het element als geheel. De brandwerendheid van muren wordt in de regel bepaald door het verlies van draagvermogen (vernietiging) in verwarmde toestand; het teken van het verwarmen van het "koude" oppervlak van de muur met 140 ° C is niet karakteristiek. De brandwerendheidsgrens is afhankelijk van de werkbelasting (veiligheidsfactor van de constructie). De vernietiging van muren door eenzijdige impact vindt plaats volgens een van de drie schema's:

1) met de onomkeerbare ontwikkeling van doorbuiging naar het verwarmde oppervlak van de muur en de vernietiging ervan in het midden van de hoogte volgens het eerste of tweede geval van excentrische compressie (langs verwarmde wapening of "koud" beton);
2) met de afbuiging van het element aan het begin in de verwarmingsrichting en in de laatste fase in de tegenovergestelde richting; vernietiging - in het midden van de hoogte langs verwarmd beton of langs "koude" (uitgerekte) wapening;
3) met een variabele doorbuigingsrichting, zoals in schema 1, maar de vernietiging van de muur vindt plaats in de steunzones langs het beton van het "koude" oppervlak of langs schuine delen.

Het eerste faalschema is typisch voor flexibele wanden, het tweede en derde voor wanden met minder flexibiliteit en platformondersteuning. Als de rotatievrijheid van de ondersteunende delen van de muur beperkt is, zoals het geval is bij platformondersteuning, neemt de vervormbaarheid ervan af en dus de brandwerendheid. Zo verhoogde de platformondersteuning van de wanden (op niet-verplaatsbare vlakken) de brandweerstandslimiet gemiddeld met een factor twee in vergelijking met de scharnierende ondersteuning, ongeacht het vernietigingsschema van de elementen.

Het verminderen van het percentage muurversterking bij scharnierende steunen verlaagt de brandwerendheidsgrens; bij platformondersteuning heeft een verandering binnen de gebruikelijke grenzen van muurversterking vrijwel geen effect op de brandwerendheid. Wanneer de muur van twee kanten tegelijkertijd wordt verwarmd (binnenmuren), heeft deze geen thermische doorbuiging, blijft de constructie op centrale druk werken en is de brandwerendheidsgrens dus niet lager dan bij eenzijdige verwarming.

Basisprincipes voor het berekenen van de brandwerendheid van gewapende betonconstructies

De brandwerendheid van constructies van gewapend beton gaat in de regel verloren als gevolg van verlies van draagvermogen (instorting) als gevolg van een afname van de sterkte, thermische expansie en temperatuurkruip van wapening en beton bij verhitting, evenals als gevolg van verwarming van het oppervlak dat niet naar het vuur is gericht met 140 ° C. Op basis van deze indicatoren kan de brandweerstandslimiet van gewapende betonconstructies worden gevonden door berekening.

In het algemene geval bestaat de berekening uit twee delen: thermisch en statisch.

In het warmtetechniekgedeelte wordt de temperatuur bepaald over de dwarsdoorsnede van de constructie tijdens het verwarmen ervan volgens de norm temperatuur regime. In het statische deel wordt het draagvermogen (sterkte) van de verwarmde constructie berekend. Vervolgens maken ze een grafiek (Fig. 3.7) van de vermindering van het draagvermogen in de loop van de tijd. Volgens dit schema wordt de brandwerendheidsgrens gevonden, d.w.z. verwarmingstijd, waarna het draagvermogen van de constructie zal afnemen tot de werkbelasting, d.w.z. wanneer de gelijkheid zal plaatsvinden: M pt (N pt) = M n (M n), waarbij M pt (N pt) het draagvermogen is van een buigende (gecomprimeerde of excentrisch gecomprimeerde) constructie;

M n (M n), - buigmoment (longitudinale kracht) van de normatieve of andere werkbelasting.

Bepaling van de brandwerendheidsgrenzen van bouwconstructies

Bepaling van de brandweerstandslimiet van gewapende betonconstructies

De initiële gegevens voor een vloerplaat van gewapend beton zijn weergegeven in Tabel 1.2.1.1

Soort beton - lichtgewicht beton dichtheid с = 1600 kg/m3 met grote geëxpandeerde kleivuller; platen zijn meervoudig hol, met ronde holtes, het aantal holtes is 6 stuks, de platen worden aan twee zijden ondersteund.

1) De effectieve dikte van een kanaalplaat-teff voor het beoordelen van de brandwerendheidsgrens in termen van warmte-isolerend vermogen in overeenstemming met paragraaf 2.27 van het Handboek voor SNiP II-2-80 (Brandwerendheid):

2) We bepalen volgens de tabel. 8 Toeslagen voor de brandwerendheid van de plaat bij verlies aan thermisch isolatievermogen voor een plaat van lichtgewicht beton met een effectieve dikte van 140 mm:

De brandwerendheidsgrens van de plaat bedraagt 180 min.

3) Bepaal de afstand van het verwarmde oppervlak van de plaat tot de as van de staafversterking:

4) Volgens Tabel 1.2.1.2 (Tabel 8 van het Handboek) bepalen we de brandweerstandslimiet van de plaat op basis van het verlies aan draagvermogen bij a = 40 mm, voor lichtgewicht beton wanneer het aan twee zijden wordt ondersteund.

Tabel 1.2.1.2

Brandweerstandslimieten van gewapende betonplaten

De gewenste brandwerendheidsgrens is 2 uur of 120 minuten.

5) Volgens artikel 2.27 van het Handboek wordt voor het bepalen van de brandwerendheidsgrens van kanaalplaten een reductiefactor van 0,9 toegepast:

6) We bepalen de totale belasting op de platen als de som van permanente en tijdelijke belastingen:

7) Bepaal de verhouding tussen het langwerkende deel van de belasting en de volledige belasting:

8) Correctiefactor voor belasting volgens paragraaf 2.20 van het handboek:

9) Volgens clausule 2.18 (deel 1 b) van de uitkering accepteren we de wapeningscoëfficiënt

10) We bepalen de brandweerstandslimiet van de plaat, rekening houdend met de coëfficiënten voor de belasting en voor de wapening:

De brandwerendheidsgrens van de plaat in termen van draagvermogen is

Op basis van de resultaten verkregen tijdens de berekeningen hebben we vastgesteld dat de brandweerstandslimiet van een plaat van gewapend beton in termen van draagvermogen 139 minuten is, en in termen van warmte-isolerend vermogen 180 minuten. Het is noodzakelijk om de kleinste brandweerstandslimiet te nemen.

Conclusie: brandweerstandslimiet van gewapende betonplaat REI 139.

Bepaling van de brandwerendheidsgrenzen van kolommen van gewapend beton

Soort beton - zwaar beton dichtheid c = 2350 kg/m3 met grove vulstof van carbonaatgesteenten (kalksteen);

Tabel 1.2.2.1 (Tabel 2 van het Handboek) toont de waarden van de werkelijke brandwerendheidsgrenzen (POf) van kolommen van gewapend beton met verschillende kenmerken. In dit geval wordt POf niet bepaald door de dikte van de beschermende laag beton, maar door de afstand van het oppervlak van de constructie tot de as van de werkas. wapening(), die naast de dikte van de beschermlaag ook de helft van de diameter van de werkende wapeningsstaaf omvat.

1) Bepaal de afstand van het verwarmde oppervlak van de kolom tot de as van de staafwapening met de formule:

2) Volgens clausule 2.15 van het Handboek voor constructies gemaakt van beton met carbonaataggregaat, kan de doorsnedegrootte met 10% worden verminderd met dezelfde brandweerstandslimiet. Vervolgens wordt de breedte van de kolom bepaald door de formule:

3) Volgens Tabel 1.2.2.2 (Tabel 2 van het Handboek) bepalen we de brandwerendheidsgrens voor een lichtgewicht betonkolom met de parameters: b = 444 mm, a = 37 mm wanneer de kolom van alle kanten wordt verwarmd.

Tabel 1.2.2.2

Brandweerstandslimieten van kolommen van gewapend beton

De gewenste brandwerendheidsgrens ligt tussen de 1,5 uur en 3 uur.Voor het bepalen van de brandwerendheidsgrens gebruiken wij de lineaire interpolatiemethode. Gegevens worden gegeven in tabel 1.2.2.3

Om het statische deel van het probleem op te lossen, reduceren we de vorm van de dwarsdoorsnede van een vloerplaat van gewapend beton met ronde holtes (Bijlage 2, Afb. 6) tot het berekende T-stuk.

Laten we het buigmoment in het midden van de overspanning bepalen op basis van de werking van de standaardbelasting en het eigen gewicht van de plaat:

Waar Q / N- standaardbelasting per 1 strekkende meter plaat, gelijk aan:

De afstand van het onderste (verwarmde) oppervlak van het paneel tot de as van de werkwapening is:

mm,

Waar D– diameter van wapeningsstaven, mm.

De gemiddelde afstand zal zijn:

mm,

Waar A- dwarsdoorsnede van de wapeningsstaaf (clausule 3.1.1.), mm 2.

Laten we de hoofdafmetingen van de berekende T-doorsnede van het paneel bepalen:

Breedte: B F = B= 1,49 meter;

Hoogte: H F = 0,5 (H-P) = 0,5 (220 - 159) = 30,5 mm;

Afstand van het onverwarmde oppervlak van de constructie tot de as van de wapeningsstaaf H O = H – A= 220 - 21 = 199mm.

We bepalen de sterkte en thermische eigenschappen van beton:

Normatieve weerstand tegen treksterkte R miljard= 18,5 MPa (Tabel 12 of clausule 3.2.1 voor klasse B25 beton);

Betrouwbaarheidsfactor  B = 0,83 ;

Ontwerpweerstand van beton volgens treksterkte R bu = R miljard /  B= 18,5 / 0,83 = 22,29 MPa;

Coëfficiënt van thermische geleidbaarheid  T = 1,3 – 0,00035T wo\u003d 1,3 - 0,00035 723 \u003d 1,05 W m -1 K -1 (clausule 3.2.3. ),

Waar T wo- de gemiddelde temperatuur tijdens een brand, gelijk aan 723 K;

Specifieke hitte MET T = 481 + 0,84T wo\u003d 481 + 0,84 723 \u003d 1088,32 J kg -1 K -1 (clausule 3.2.3.);

Verminderde thermische diffusiecoëfficiënt:

Coëfficiënten afhankelijk van de gemiddelde dichtheid van beton NAAR= 39 met 0,5 en NAAR 1 = 0,5 (clausule 3.2.8, clausule 3.2.9.).

Bepaal de hoogte van de samengedrukte zone van de plaat:

De spanning in de trekwapening bepalen we uit de externe belasting volgens adj. 4:

omdat X T= 8,27 mm H F= 30,5 mm dus

Waar Als- het totale dwarsdoorsnedeoppervlak van de wapeningsstaven in de gespannen zone van de dwarsdoorsnede van de constructie, gelijk aan 5 staven 12 mm 563 mm 2 (clausule 3.1.1.).

Laten we de kritische waarde van de veranderingscoëfficiënt in de sterkte van wapeningsstaal bepalen:

Waar R zo- ontwerpweerstand van wapening in termen van treksterkte, gelijk aan:

R zo = R sn /  S= 390 / 0,9 = 433,33 MPa (hier  S- betrouwbaarheidscoëfficiënt voor wapening, gelijk gesteld aan 0,9);

R sn- standaardweerstand van wapening in termen van treksterkte, gelijk aan 390 MPa (Tabel 19 of paragraaf 3.1.2).

Heb het  st1. Dit betekent dat de spanningen van de externe belasting in de trekwapening de normatieve weerstand van de wapening overschrijden. Daarom is het noodzakelijk om de spanning van de externe belasting in het anker te verminderen. Om dit te doen, zullen we het aantal wapeningsstaven van het paneel vergroten12 mm naar 6. Vervolgens A S= 679 10 -6 (clausule 3.1.1.).

MPa

Laten we de kritische verwarmingstemperatuur van de ondersteunende wapening in de trekzone bepalen.

Volgens de tabel in artikel 3.1.5. met behulp van lineaire interpolatie bepalen we dat voor klasse A-III wapening staalsoort 35 GS en  st = 0,93.

T st= 475C.

De verwarmingstijd van de wapening tot de kritische temperatuur voor een plaat met een massieve doorsnede zal de werkelijke brandweerstandslimiet zijn.

c = 0,96 uur,

Waar X– argument van de Gaussiaanse (Krump) foutfunctie, gelijk aan 0,64 (p.3.2.7. ) afhankelijk van de waarde van de Gaussiaanse (Krump) foutfunctie, gelijk aan: