ALLA QUESTIONE DEL CALCOLO DI LASTRE SENZA TRAVI PER LA RESISTENZA AL FUOCO

ALLA QUESTIONE DEL CALCOLO DI LASTRE SENZA TRAVI PER LA RESISTENZA AL FUOCO

VV Zhukov, V.N. Lavrov

L'articolo è stato pubblicato nella pubblicazione “Calcestruzzo e cemento armato - modalità di sviluppo. Lavori scientifici della 2a conferenza tutta russa (internazionale) sul calcestruzzo e sul cemento armato. 5-9 settembre 2005 Mosca; In 5 volumi. NIIZhB 2005, Volume 2. Rapporti di sezione. Sezione “Strutture di edifici e strutture in cemento armato”, 2005.”

Si consideri il calcolo del limite di resistenza al fuoco di un soffitto senza travi utilizzando un esempio abbastanza comune nella pratica edile. Il solaio in cemento armato senza travi ha uno spessore di 200 mm da calcestruzzo di classe B25 in compressione, armato con una rete a celle di 200x200 mm da armatura di classe A400 con un diametro di 16 mm con uno strato protettivo di 33 mm (al centro della gravità dell'armatura) in corrispondenza della superficie inferiore del solaio e A400 di diametro 12 mm con uno strato protettivo di 28 mm (fino a c.t.) in corrispondenza della superficie superiore. La distanza tra le colonne è di 7 m. Nell'edificio in esame il soffitto è una barriera tagliafuoco di primo tipo secondo e deve avere un limite di resistenza al fuoco per la perdita di capacità termoisolante (I), integrità (E) e portanza (R) REI 150. La valutazione del limite di resistenza al fuoco del soffitto secondo i documenti esistenti può essere determinata mediante calcolo solo dallo spessore dello strato protettivo (R) per una struttura staticamente determinata, dallo spessore del soffitto (I) e, se possibile, dalla frattura fragile in un fuoco (E). Allo stesso tempo, i calcoli di I ed E danno una valutazione abbastanza corretta, e la capacità portante del soffitto in caso di incendio come struttura staticamente indeterminata può essere determinata solo calcolando lo stato sollecitato termicamente, utilizzando la teoria dell'elastico- plasticità del cemento armato durante il riscaldamento o teoria del metodo di equilibrio limite della struttura sotto l'azione dei carichi statici e termici in caso di incendio. Quest'ultima teoria è la più semplice, poiché non richiede la determinazione delle sollecitazioni da un carico statico e dalla temperatura, ma solo le forze (momenti) dall'azione di un carico statico, tenendo conto dei cambiamenti nelle proprietà del calcestruzzo e dell'armatura durante riscaldamento fino a quando i cardini di plastica appaiono in una struttura staticamente indeterminata quando si trasforma in meccanismo. Al riguardo, la valutazione della capacità portante di un solaio senza travi in ​​caso di incendio è stata effettuata secondo il metodo dell'equilibrio limite, ed in unità relative alla capacità portante del solaio in condizioni normali di esercizio. Sono stati rivisti ed analizzati i disegni esecutivi dell'edificio, sono stati calcolati i limiti di resistenza al fuoco di un solaio senza travi in ​​cemento armato all'insorgere di segnali di stati limite normalizzati per tali strutture. Il calcolo dei limiti di resistenza al fuoco per la capacità portante viene effettuato tenendo conto della variazione della temperatura del calcestruzzo e dell'armatura per 2,5 ore di prove standard. Tutte le caratteristiche termodinamiche e fisico-meccaniche dei materiali da costruzione fornite in questo rapporto sono prese sulla base dei dati di VNIIPO, NIIZHB, TsNIISK.

RESISTENZA AL FUOCO LIMITE DI PERDITA DI CAPACITÀ DI ISOLAMENTO TERMICO (I)

In pratica, il riscaldamento delle strutture è determinato da un calcolo alle differenze finite o agli elementi finiti mediante un computer. Quando si risolve il problema della conduttività termica, vengono presi in considerazione i cambiamenti nelle proprietà termofisiche del calcestruzzo e del rinforzo durante il riscaldamento. Il calcolo delle temperature nella struttura in regime di temperatura standard viene effettuato nella condizione iniziale: la temperatura delle strutture e dell'ambiente esterno è di 20°C. La temperatura dell'ambiente tc durante un incendio varia a seconda del tempo secondo . Quando si calcolano le temperature nelle strutture, vengono presi in considerazione i trasferimenti di calore convettivi Qc e Qr radianti tra il mezzo riscaldato e la superficie. Il calcolo delle temperature può essere effettuato utilizzando lo spessore condizionale dello strato di calcestruzzo considerato Xi* dalla superficie riscaldata. Per determinare la temperatura nel calcestruzzo, calcolare

Determiniamo con la formula (5) la distribuzione della temperatura sullo spessore del pavimento dopo 2,5 ore di fuoco. Determiniamo con la formula (6) lo spessore dei pavimenti, necessario per raggiungere una temperatura critica di 220°C sulla sua superficie non riscaldata in 2,5 ore. Questo spessore è di 97 mm. Pertanto, un sormonto di 200 mm di spessore avrà un limite di resistenza al fuoco per la perdita di capacità termoisolante di almeno 2,5 ore.

PERDITA DEL PAVIMENTO LIMITE DI RESISTENZA AL FUOCO (E)

In caso di incendio in edifici e strutture in cui vengono utilizzate strutture in calcestruzzo e cemento armato, è possibile la frattura fragile del calcestruzzo, che porta alla perdita dell'integrità strutturale. La distruzione avviene all'improvviso, rapidamente e quindi è la più pericolosa. La frattura fragile del calcestruzzo inizia, di norma, dopo 5-20 minuti dall'inizio dell'impatto dell'incendio e si manifesta come una scheggiatura dalla superficie riscaldata della struttura dei pezzi di calcestruzzo; di conseguenza, può apparire un foro passante in la struttura, es la struttura può raggiungere una prematura resistenza al fuoco per perdita di integrità (E). La fragile distruzione del calcestruzzo può essere accompagnata da un effetto sonoro sotto forma di un leggero schiocco, un crepitio di varia intensità o un'"esplosione". In caso di frattura fragile del calcestruzzo, frammenti che pesano fino a diversi chilogrammi possono essere sparpagliati su una distanza fino a 10-20 m di filtrazione del vapore attraverso la struttura in calcestruzzo. La frattura fragile del calcestruzzo durante un incendio dipende dalla struttura del calcestruzzo, dalla sua composizione, umidità, temperatura, condizioni al contorno e carico esterno, ad es. dipende sia dal materiale (calcestruzzo) che dal tipo di struttura in calcestruzzo o cemento armato. La valutazione del limite di resistenza al fuoco di un solaio in cemento armato per perdita di integrità può essere effettuata dal valore del criterio di frattura fragile (F), che è determinato dalla formula data in:

PERDITA PERDITA LIMITE DI RESISTENZA AL FUOCO (R)

In base alla capacità portante, anche la resistenza al fuoco del soffitto è determinata dal calcolo, che è consentito. L'ingegneria termica e i problemi statici sono risolti. Nella parte termotecnica del calcolo, la distribuzione della temperatura sullo spessore della lastra è determinata in condizioni di esposizione termica standard. Nella parte statica del calcolo, viene determinata la capacità portante della lastra in caso di incendio della durata di 2,5 ore Le condizioni di carico e supporto sono prese in base al progetto dell'edificio. Sono considerate speciali le combinazioni di carichi per il calcolo del limite di resistenza al fuoco. In questo caso, è consentito non tenere conto dei carichi a breve termine e includere solo carichi standard permanenti e temporanei a lungo termine. I carichi sulla soletta in caso di incendio sono determinati secondo il metodo NIIZhB. Se la capacità portante calcolata della soletta è R in condizioni di esercizio normali, il valore del carico calcolato è P = 0,95 R. Il carico standard in caso di incendio è 0,5 R. Le resistenze di progetto dei materiali per il calcolo dei limiti di resistenza al fuoco sono accettate con un fattore di affidabilità di 0,83 per il calcestruzzo e 0,9 per l'armatura. Il limite di resistenza al fuoco delle solette in cemento armato armato con armatura a barra può verificarsi per ragioni che devono essere prese in considerazione: slittamento dell'armatura su un supporto quando lo strato di contatto di calcestruzzo e armatura viene riscaldato a una temperatura critica; scorrimento e frattura dell'armatura quando l'armatura viene riscaldata a una temperatura critica. Nell'edificio in esame vengono utilizzati solai in cemento armato monolitico e la loro capacità portante in caso di incendio è determinata dal metodo dell'equilibrio limite, tenendo conto delle variazioni delle proprietà fisiche e meccaniche del calcestruzzo e dell'armatura durante il riscaldamento. È necessario fare una piccola digressione sulla possibilità di utilizzare il metodo dell'equilibrio limite per calcolare il limite di resistenza al fuoco delle strutture in cemento armato sotto esposizione termica durante un incendio. Secondo i dati, “finché resta in vigore il metodo dell'equilibrio limite, i limiti della capacità portante sono del tutto indipendenti dalle effettive autosollecitazioni che si manifestano e, di conseguenza, da fattori quali deformazioni termiche, spostamenti degli appoggi, eccetera." Ma allo stesso tempo, è necessario tenere conto del rispetto dei seguenti prerequisiti: gli elementi strutturali non devono essere fragili prima di raggiungere lo stadio limite, le sollecitazioni automatiche non devono influenzare le condizioni limite degli elementi. Nelle strutture in cemento armato vengono mantenuti questi prerequisiti per l'applicabilità del metodo dell'equilibrio limite, ma per questo è necessario che non vi siano slittamenti delle armature nei punti in cui si formano le cerniere plastiche e fragili fratture degli elementi strutturali fino allo stato limite raggiunto. In caso di incendio, il maggior riscaldamento della soletta si osserva dal basso nella zona di momento massimo, dove, di regola, si forma la prima cerniera plastica con sufficiente ancoraggio del rinforzo a trazione con la sua notevole deformabilità da riscaldamento a rotazione nella cerniera e ridistribuire le forze alla zona di supporto. In quest'ultimo, l'aumento della deformabilità della cerniera plastica è facilitato dal calcestruzzo riscaldato. "Se è possibile applicare il metodo dell'equilibrio limite, le sollecitazioni automatiche (disponibili sotto forma di sollecitazioni da temperatura - ndr) non influiscono sul limite interno ed esterno della capacità portante delle strutture". Quando si calcola con il metodo dell'equilibrio limite, si presume, per questo vi sono dati sperimentali corrispondenti, che in un incendio sotto l'azione di un carico la lastra si rompe in collegamenti piatti collegati tra loro lungo le linee di frattura da cerniere plastiche lineari. L'utilizzo di una parte della capacità portante di progetto della struttura in condizioni normali di esercizio come carico in caso di incendio e lo stesso schema di distruzione della soletta in condizioni normali e in caso di incendio consentono di calcolare il limite di resistenza al fuoco della soletta in unità relative, indipendenti dalle caratteristiche geometriche della soletta in pianta. Calcoliamo la resistenza al fuoco di una lastra di calcestruzzo pesante di classe di resistenza alla compressione B25 con una resistenza alla compressione standard di 18,5 MPa a 20 C. Tondo per cemento armato di classe A400 con resistenza alla trazione standard (20°C) 391,3 MPa (4000 kg/cm2). Le variazioni della resistenza del calcestruzzo e del rinforzo durante il riscaldamento sono prese in base a. L'analisi della frattura di una striscia separata di pannelli viene eseguita partendo dal presupposto che nella striscia di pannelli considerata si formano cerniere plastiche lineari parallele all'asse di questa striscia: una cerniera plastica lineare nella campata con apertura a fessura dal basso e una cerniera plastica lineare alle colonne con apertura a fessura dall'alto. Le più pericolose in caso di incendio sono le crepe dal basso, dove il riscaldamento del rinforzo a trazione è molto più alto rispetto alle crepe dall'alto. Il calcolo della capacità portante R del solaio nel suo complesso in caso di incendio viene effettuato secondo la formula:

La temperatura di questo rinforzo dopo 2,5 ore di incendio è 503,5 C. L'altezza della zona compressa nel calcestruzzo della lastra nella cerniera plastica centrale (disponibile senza tenere conto del rinforzo nella zona compressa del calcestruzzo).

Si determini la corrispondente capacità portante calcolata del solaio R3 in condizioni normali di esercizio per un solaio di spessore 200 mm, con altezza della zona compressa per la cerniera mediana a xc = ; la spalla della coppia interna Zc=15,8 cm e l'altezza della zona compressa delle cerniere sinistra e destra Хс = Хn=1,34 cm, la spalla della coppia interna Zx=Zn=16,53 cm La capacità portante di progetto del pavimento R3 20 cm di spessore a 20 C.

In questo caso, ovviamente, devono essere soddisfatti i seguenti requisiti: a) almeno il 20% dell'armatura superiore richiesta sul supporto deve passare al di sopra della metà della campata; b) l'armatura superiore al di sopra degli appoggi estremi del sistema continuo viene iniziata ad una distanza di almeno 0,4 l in direzione della campata dal supporto e poi si stacca gradualmente (l è la lunghezza della campata); c) tutta l'armatura superiore sopra i supporti intermedi deve estendersi alla campata di almeno 0,15 l.

CONCLUSIONI

1. Per valutare il limite di resistenza al fuoco di un solaio in cemento armato senza travi, il calcolo del suo limite di resistenza al fuoco deve essere effettuato secondo tre segni di stati limite: perdita di capacità portante R; perdita di integrità E; perdita di capacità termoisolante I. In questo caso possono essere utilizzati i seguenti metodi: equilibrio limite, riscaldamento e meccanica della cricca.
2. I calcoli hanno evidenziato che per l'oggetto in esame, per tutti e tre gli stati limite, il limite di resistenza al fuoco di una soletta di 200 mm di spessore in calcestruzzo di classe di resistenza alla compressione B25, armato con rete di armatura a celle di 200x200 mm, acciaio A400 con lo spessore dello strato protettivo dell'armatura con un diametro di 16 mm sulla superficie inferiore di 33 mm e un diametro superiore di 12 mm - 28 mm non è inferiore a REI 150.
3. Questo pavimento in cemento armato senza travi può fungere da barriera antincendio, il primo tipo secondo.
4. La valutazione del limite minimo di resistenza al fuoco di un solaio in cemento armato senza travi può essere effettuata utilizzando il metodo dell'equilibrio limite in condizioni di inserimento sufficiente dell'armatura in trazione nei punti in cui si formano cerniere plastiche.

Letteratura

1. Istruzioni per il calcolo dei limiti effettivi di resistenza al fuoco delle strutture edilizie in cemento armato mediante l'utilizzo di computer. – M.: VNIIPO, 1975.
2. GOST 30247.0-94. Strutture edilizie. Metodi di prova per la resistenza al fuoco. M., 1994. - 10 pag.
3. SP 52-101-2003. Strutture in calcestruzzo e cemento armato senza armatura di precompressione. - M.: FSUE TsPP, 2004. -54 p.
4. SNiP-2.03.04-84. Strutture in calcestruzzo e cemento armato progettate per funzionare a temperature elevate e elevate. - M.: CITP Gosstroy dell'URSS, 1985.
5. Raccomandazioni per il calcolo dei limiti di resistenza al fuoco delle strutture in calcestruzzo e cemento armato. – M.: Stroyizdat, 1979. – 38 pag.
6. SNiP-21-01-97* Sicurezza antincendio di edifici e strutture. GUP TsPP, 1997. - 14 pag.
7. Raccomandazioni per la protezione delle strutture in calcestruzzo e cemento armato dalla frattura fragile in caso di incendio. – M.: Stroyizdat, 1979. – 21 p.
8. Raccomandazioni per la progettazione di solai alveolari con la resistenza al fuoco richiesta. – M.: NIIZhB, 1987. – 28 pag.
9. Linee guida per il calcolo delle strutture in cemento armato staticamente indeterminato. – M.: Stroyizdat, 1975. S.98-121.
10. Linee guida per il calcolo della resistenza al fuoco e della sicurezza al fuoco delle strutture in cemento armato (MDS 21-2.000). – M.: NIIZhB, 2000. – 92 pag.
11. Gvozdev A.A. Calcolo della capacità portante delle strutture utilizzando il metodo dell'equilibrio limite. Casa editrice statale di letteratura edilizia. - M., 1949.

Il materiale più comune in
la costruzione è in cemento armato. Combina cemento e rinforzo in acciaio,
razionalmente previsto nel progetto per la percezione di trazione e compressione
sforzi.

Il calcestruzzo ha una buona resistenza alla compressione e
peggio - allungamento. Questa caratteristica del calcestruzzo è sfavorevole per la flessione e
elementi allungati. Gli elementi costruttivi flessibili più comuni
sono lastre e travi.

Per compensare gli avversi
processi concreti, è consuetudine rinforzare le strutture con armature in acciaio. Rafforzare
lastre a rete elettrosaldata, costituite da aste disposte in due tra loro
direzioni perpendicolari. Le griglie sono posate in lastre in modo tale che
le aste del loro rinforzo di lavoro erano poste lungo la campata e percepite
forze di trazione che si formano nelle strutture durante la flessione sotto carico, in
secondo il diagramma dei carichi flettenti.

V
in caso di incendio, le lastre sono esposte ad alte temperature dal basso,
una diminuzione della loro capacità portante si verifica principalmente a causa di una diminuzione della
resistenza del rinforzo a trazione riscaldato. Tipicamente, questi elementi
vengono distrutti a causa della formazione di una cerniera di plastica nella sezione trasversale con
momento flettente massimo riducendo la resistenza alla trazione
rinforzo teso riscaldato al valore delle sollecitazioni operative nella sua sezione trasversale.

Fornire fuoco
la sicurezza degli edifici richiede una maggiore resistenza al fuoco e sicurezza antincendio
strutture in cemento armato. Per questo vengono utilizzate le seguenti tecnologie:

• lastre di rinforzo da produrre
  solo telai lavorati a maglia o saldati e non singole aste sciolte;
• per evitare rigonfiamenti dell'armatura longitudinale quando viene riscaldata durante
  durante un incendio, è necessario fornire rinforzo strutturale con morsetti o
  aste trasversali;
• lo spessore dello strato protettivo inferiore di calcestruzzo del soffitto dovrebbe essere
  sufficiente in modo che si riscaldi non oltre i 500 ° C e dopo un incendio non lo faccia
  influenzato l'ulteriore funzionamento sicuro della struttura.
  Gli studi hanno stabilito che con una resistenza al fuoco standardizzata R = 120, lo spessore
  lo strato protettivo di calcestruzzo deve essere di almeno 45 mm, a R = 180 - almeno 55 mm,
  a R=240 - non inferiore a 70 mm;
• nello strato protettivo di calcestruzzo a una profondità di 15–20 mm dal basso
  la superficie del pavimento deve essere provvista di rete di rinforzo antischeggia
  da un filo con un diametro di 3 mm con una maglia di 50–70 mm, che riduce l'intensità
  distruzione esplosiva del calcestruzzo;
• rinforzo delle sezioni portanti dei soffitti a pareti sottili della trasversale
  raccordi non previsti dal consueto computo;
• aumento della resistenza al fuoco dovuto alla posizione delle piastre,
  sostenuto lungo il contorno;
• applicazione di intonaci speciali (utilizzando amianto e
  perlite, vermiculite). Anche con piccole dimensioni di tali cerotti (1,5 - 2 cm)
  la resistenza al fuoco delle lastre in cemento armato aumenta più volte (2 - 5);
• aumento della resistenza al fuoco dovuto al controsoffitto;
• protezione di nodi e giunti di strutture con uno strato di calcestruzzo con il necessario
  limite di resistenza al fuoco.

Queste misure garantiranno un'adeguata sicurezza antincendio dell'edificio.
La struttura in cemento armato acquisirà la necessaria resistenza al fuoco e
sicurezza antincendio.

Libri usati:
1. Edifici e strutture e loro sostenibilità
in caso di incendio. Accademia dei vigili del fuoco statali EMERCOM della Russia, 2003
2. MDS 21-2.2000.
Linee guida per il calcolo della resistenza al fuoco delle strutture in cemento armato.
- M.: Impresa Unitaria Statale "NIIZhB", 2000. - 92 p.

Tabella 2.18

Densità del calcestruzzo leggero? = 1600 kg/m3 con inerte argillose espanse grossolane, lastre con vuoti tondi, 6 pz., supporto lastre - libero, su entrambi i lati.

1. Determinare lo spessore efficace della lastra alveolare in teff per valutare il limite di resistenza al fuoco in termini di capacità termoisolante secondo il punto 2.27 del Manuale:

dov'è lo spessore della lastra, mm;

• - larghezza lastra, mm;
• - numero di vuoti, pz.;
• - diametro vuoto, mm.
• 2. Determiniamo in base alla tabella. 8 Indennità per la resistenza al fuoco della soletta sulla perdita di capacità di isolamento termico per una soletta di parte in calcestruzzo pesante con spessore effettivo di 140 mm:

Il limite di resistenza al fuoco della lastra per la perdita di capacità termoisolante

3. Determinare la distanza dalla superficie riscaldata della piastra all'asse dell'armatura dell'asta:

dove è lo spessore dello strato protettivo in calcestruzzo, mm;

• - diametro dell'armatura di lavoro, mm.
• 4. Secondo la tabella. 8 Le quote determinano il limite di resistenza al fuoco della soletta per perdita di capacità portante a = 24 mm, per calcestruzzo pesante e quando appoggiata su due lati.

Il limite di resistenza al fuoco desiderato è compreso tra 1 ora e 1,5 ore, lo determiniamo con il metodo dell'interpolazione lineare:

Il limite di resistenza al fuoco della lastra senza fattori di correzione è di 1,25 ore.

• 5. Secondo il punto 2.27 del Manuale, per determinare il limite di resistenza al fuoco delle lastre alveolari viene applicato un fattore di riduzione di 0,9:
• 6. Determiniamo il carico totale sulla soletta come somma dei carichi permanenti e temporanei:
• 7. Determinare il rapporto tra la parte ad azione prolungata del carico e il pieno carico:

8. Fattore di correzione del carico secondo il paragrafo 2.20 del Manuale:

• 9. Secondo la clausola 2.18 (parte 1 a) del Vantaggio, accettiamo il coefficiente? per raccordi A-VI:
• 10. Si determina il limite di resistenza al fuoco della soletta, tenendo conto dei coefficienti per il carico e per l'armatura:

Il limite di resistenza al fuoco della piastra in termini di capacità portante è R 98.

Per il limite di resistenza al fuoco della lastra, prendiamo il minore dei due valori- per la perdita di capacità termoisolante (180 min) e per la perdita di capacità portante (98 min).

Conclusione: il limite di resistenza al fuoco di una soletta in cemento armato è REI 98

Come accennato in precedenza, il limite di resistenza al fuoco delle strutture in cemento armato piegato può verificarsi a causa del riscaldamento a una temperatura critica dell'armatura di lavoro situata nella zona di tensione.

A questo proposito, il calcolo della resistenza al fuoco di un solaio multicava sarà determinato dal tempo di riscaldamento fino alla temperatura critica dell'armatura di lavoro tesa.

La sezione della lastra è mostrata in Figura 3.8.

B P B P B P B P B P

h h 0

UN S

Fig.3.8. Sezione stimata di un solaio alveolare

Per calcolare la soletta, la sua sezione trasversale viene ridotta a T (Fig. 3.9).

B F

X tema ≤h´ F

h F

h h 0

X tema >h' F

UN S

a∑b R

Fig.3.9. Sezione a T di una lastra multicava per il calcolo della resistenza al fuoco

Sequenza

calcolo del limite di resistenza al fuoco di elementi piani flessibili multicavi in ​​cemento armato

3. Se, allora  S , tema è determinato dalla formula

Dove invece B Usato ;

Se
, quindi va ricalcolato secondo la formula:

Secondo 3.1.5 è determinato T S , cr(temperatura critica).

La funzione di errore gaussiano è calcolata dalla formula:

Secondo 3.2.7, si trova l'argomento della funzione gaussiana.

Il limite di resistenza al fuoco P f si calcola con la formula:

Esempio numero 5.

Dato. Solaio alveolare liberamente appoggiato su entrambi i lati. Dimensioni della sezione: B=1200 mm, lunghezza della campata di lavoro l= 6 m, altezza della sezione h= 220 mm, spessore dello strato protettivo un l = 20 mm, rinforzo di trazione classe A-III, 4 tiranti Ø14 mm; calcestruzzo pesante classe B20 su calcare frantumato, contenuto di umidità in peso del calcestruzzo w= 2%, densità media del calcestruzzo secco ρ 0s\u003d 2300 kg / m 3, diametro vuoto D n = 5,5 kN/m.

Definire il limite effettivo di resistenza al fuoco della lastra.

Soluzione:

Per calcestruzzo di classe B20 R mld= 15 MPa (punto 3.2.1.)

R b\u003d R bn / 0,83 \u003d 15 / 0,83 \u003d 18,07 MPa

Per armature di classe A-III R sn = 390 MPa (punto 3.1.2.)

R su= Rsn /0,9 = 390/0,9 = 433,3 MPa

UN S= 615 mm 2 = 61510 -6 m 2

Caratteristiche termofisiche del calcestruzzo:

λ tem \u003d 1,14 - 0,00055450 \u003d 0,89 W / (m ˚С)

con tem = 710 + 0,84450 = 1090 J/(kg ˚C)

K= 37.2 p.3.2.8.

K 1 = 0,5 p.3.2.9. .

Il limite effettivo di resistenza al fuoco è determinato:

Tenendo conto della cavità della lastra, la sua effettiva resistenza al fuoco deve essere moltiplicata per un fattore 0,9 (paragrafo 2.27.).

Letteratura

Shelegov VG, Kuznetsov NA "Edifici, strutture e loro stabilità in caso di incendio". Libro di testo per lo studio della disciplina - Irkutsk.: VSI MIA of Russia, 2002. - 191 p.

Shelegov VG, Kuznetsov NA Costruzione di edifici. Manuale di riferimento per la disciplina "Edifici, strutture e loro stabilità in caso di incendio". - Irkutsk.: Ministero degli Affari Interni della Russia VSI, 2001. - 73 p.

Mosalkov IL e altri Resistenza al fuoco delle strutture edili: M .: CJSC "Spetstechnika", 2001. - 496 p., illustrazione

Yakovlev AI Calcolo della resistenza al fuoco delle strutture edili. - M.: Stroyizdat, 1988.- 143s., Ill.

Shelegov VG, Chernov Yu.L. "Edifici, strutture e loro stabilità in caso di incendio". Una guida per completare un progetto di corso. - Irkutsk.: Ministero degli Affari Interni della Russia VSI, 2002. - 36 p.

Manuale per la determinazione dei limiti di resistenza al fuoco delle strutture, dei limiti di propagazione del fuoco lungo le strutture e dei gruppi di materiali di infiammabilità (secondo SNiP II-2-80), TsNIISK im. Kucherenko. – M.: Stroyizdat, 1985. – 56 pag.

GOST 27772-88: prodotti laminati per la costruzione di strutture in acciaio. Condizioni tecniche generali / Gosstroy dell'URSS. - M., 1989

SNiP 2.01.07-85*. Carichi e impatti / Gosstroy dell'URSS. - M.: CITP Gosstroy URSS, 1987. - 36 pag.

GOST 30247.0 - 94. Strutture edilizie. Metodi di prova per la resistenza al fuoco. Requisiti generali.

SNiP 2.03.01-84*. Strutture in calcestruzzo e cemento armato / Ministero delle Costruzioni della Russia. - M.: GP TsPP, 1995. - 80 p.

1ELLING - una struttura a terra con fondazione inclinata appositamente predisposta ( scivolo), dove viene deposto e costruito lo scafo della nave.

2 Viadotto - un ponte attraverso percorsi terrestri (o su un percorso terrestre) al loro incrocio. Fornisce movimento su di loro a diversi livelli.

3FLASHBACK - una costruzione a forma di ponte per il passaggio di un sentiero su un altro nel punto del loro incrocio, per l'ormeggio di navi, e anche in generale per creare una strada a una certa altezza.

4 SERBATOIO DI STOCCAGGIO - contenitore per liquidi e gas.

5 CONTENITORE DEL GAS– impianto di accettazione, stoccaggio e rilascio del gas alla rete del gas.

6altoforno- forno a tino per la fusione della ghisa dal minerale di ferro.

7Temperatura criticaè la temperatura alla quale la resistenza normativa del metallo R un diminuisce al valore della sollecitazione normativa  n dal carico esterno sulla struttura, cioè in cui si verifica una perdita di capacità portante.

8 Nagel - un'asta di legno o metallo utilizzata per fissare parti di strutture in legno.

Le strutture in cemento armato, grazie alla loro incombustibilità e alla conduttività termica relativamente bassa, resistono abbastanza bene agli effetti dei fattori di fuoco aggressivi. Tuttavia, non possono resistere indefinitamente al fuoco. Le moderne strutture in cemento armato, di regola, sono a pareti sottili, senza una connessione monolitica con altri elementi dell'edificio, il che limita la loro capacità di svolgere le loro funzioni lavorative in caso di incendio a 1 ora, e talvolta meno. Le strutture in cemento armato bagnato hanno un limite di resistenza al fuoco ancora più basso. Se un aumento del contenuto di umidità di una struttura al 3,5% aumenta il limite di resistenza al fuoco, un ulteriore aumento del contenuto di umidità del calcestruzzo con una densità superiore a 1200 kg / m 3 durante un incendio a breve termine può causare un'esplosione di calcestruzzo e una rapida distruzione della struttura.

Il limite di resistenza al fuoco di una struttura in cemento armato dipende dalle dimensioni della sua sezione, dallo spessore dello strato protettivo, dal tipo, quantità e diametro dell'armatura, dalla classe del calcestruzzo e dal tipo di aggregato, dal carico sulla struttura e il suo regime di sostegno.

Il limite di resistenza al fuoco delle strutture di chiusura per il riscaldamento: la superficie opposta al fuoco di 140 ° C (soffitti, pareti, pareti divisorie) dipende dal loro spessore, dal tipo di calcestruzzo e dal suo contenuto di umidità. Con un aumento dello spessore e una diminuzione della densità del calcestruzzo, aumenta la resistenza al fuoco.

Il limite di resistenza al fuoco in base alla perdita di capacità portante dipende dal tipo e dallo schema di supporto statico della struttura. Gli elementi flettenti a campata unica (solai di travi, pannelli e decking di solai, travi, travi) vengono distrutti da un incendio a seguito del riscaldamento dell'armatura longitudinale inferiore di lavoro alla temperatura critica limite. Il limite di resistenza al fuoco di queste strutture dipende dallo spessore dello strato protettivo dell'armatura di lavoro inferiore, dalla classe di armatura, dal carico di lavoro e dalla conducibilità termica del calcestruzzo. Per travi e arcarecci il limite di resistenza al fuoco dipende anche dalla larghezza della sezione.

A parità di parametri di progetto, il limite di resistenza al fuoco delle travi è inferiore a quello delle lastre, poiché in caso di incendio le travi vengono riscaldate da tre lati (dal basso e due facce laterali) e le lastre vengono riscaldate solo dal basso superficie.

Il miglior acciaio per armatura in termini di resistenza al fuoco è di classe A-III grado 25G2S. La temperatura critica di questo acciaio al momento dell'insorgere del limite di resistenza al fuoco di una struttura caricata con un carico standard è di 570°C.

Le pavimentazioni precompresse a largo cavo realizzate in calcestruzzo pesante con strato protettivo di 20 mm e armatura a barre in acciaio di classe A-IV prodotte dagli stabilimenti hanno un limite di resistenza al fuoco di 1 ora, il che rende possibile l'utilizzo di queste pavimentazioni in ambito residenziale edifici.

Lastre e pannelli a sezione piena in cemento armato ordinario con uno strato protettivo di 10 mm hanno limiti di resistenza al fuoco: armatura in acciaio delle classi A-I e A-II - 0,75 h; A-III (classi 25G2S) - 1 ora

In alcuni casi, le strutture flettenti a parete sottile (pannelli e pavimentazioni cave e nervate, traverse e travi con sezione di larghezza pari o inferiore a 160 mm, senza telai verticali agli appoggi) sotto l'azione di un incendio possono essere distrutte prematuramente lungo l'obliquo sezione ai supporti. Questo tipo di distruzione viene impedito installando telai verticali con una lunghezza di almeno 1/4 della campata sulle sezioni portanti di queste strutture.

Le lastre supportate lungo il profilo hanno un limite di resistenza al fuoco notevolmente superiore rispetto ai semplici elementi di flessione. Queste lastre sono rinforzate con armatura funzionante in due direzioni, quindi la loro resistenza al fuoco dipende inoltre dal rapporto tra armatura in campate corte e lunghe. Per lastre quadre aventi tale rapporto pari ad uno, la temperatura critica dell'armatura all'inizio del limite di resistenza al fuoco è di 800°C.

Con un aumento del rapporto tra i lati della piastra, la temperatura critica diminuisce, quindi diminuisce anche il limite di resistenza al fuoco. Con proporzioni superiori a quattro, il limite di resistenza al fuoco è praticamente uguale al limite di resistenza al fuoco delle lastre supportate su due lati.

Travi e solette staticamente indeterminate, quando riscaldate, perdono la loro capacità portante a causa della distruzione delle sezioni di supporto e della campata. Le sezioni della campata vengono distrutte a causa della diminuzione della resistenza dell'armatura longitudinale inferiore e le sezioni di supporto vengono distrutte a causa della perdita di resistenza del calcestruzzo nella zona compressa inferiore, che si riscalda alle alte temperature. La velocità di riscaldamento di questa zona dipende dalle dimensioni della sezione trasversale, quindi la resistenza al fuoco delle lastre di travi staticamente indeterminate dipende dal loro spessore e dalle travi - dalla larghezza e dall'altezza della sezione. In presenza di grandi dimensioni in sezione, il limite di resistenza al fuoco delle strutture in esame è molto superiore a quello delle strutture determinabili staticamente (travi e solai a campata libera) e in alcuni casi (per solai a trave spessa, per travi a forte rinforzo portante superiore) praticamente non dipende dallo spessore dello strato protettivo in corrispondenza del rinforzo longitudinale inferiore.

Colonne. Il limite di resistenza al fuoco delle colonne dipende dal modello di applicazione del carico (centrale, eccentrico), dalle dimensioni della sezione trasversale, dalla percentuale di armatura, dal tipo di aggregato di calcestruzzo di grandi dimensioni e dallo spessore dello strato protettivo in corrispondenza dell'armatura longitudinale.

La distruzione delle colonne durante il riscaldamento si verifica a causa di una diminuzione della resistenza del rinforzo e del calcestruzzo. L'applicazione del carico eccentrico riduce la resistenza al fuoco delle colonne. Se il carico viene applicato con una grande eccentricità, la resistenza al fuoco della colonna dipenderà dallo spessore dello strato protettivo sull'armatura a trazione, ad es. la natura del funzionamento di tali colonne quando riscaldate è la stessa di quella delle travi semplici. La resistenza al fuoco di una colonna con una piccola eccentricità si avvicina alla resistenza al fuoco di colonne compresse centralmente. Le colonne in calcestruzzo su granito frantumato hanno una resistenza al fuoco inferiore (del 20%) rispetto alle colonne su calcare frantumato. Ciò è spiegato dal fatto che il granito inizia a collassare a una temperatura di 573 ° C e il calcare inizia a collassare a una temperatura di inizio della loro cottura di 800 ° C.

Muri. Durante gli incendi, di norma, le pareti vengono riscaldate su un lato e quindi si piegano verso il fuoco o nella direzione opposta. Il muro da una struttura compressa centralmente si trasforma in una parete compressa eccentricamente con un'eccentricità crescente nel tempo. In queste condizioni, la resistenza al fuoco delle pareti portanti dipende in gran parte dal carico e dal loro spessore. All'aumentare del carico e allo spessore della parete diminuisce, la sua resistenza al fuoco diminuisce e viceversa.

Con l'aumento del numero di piani degli edifici, il carico sulle pareti aumenta, pertanto, per garantire la necessaria resistenza al fuoco, si presume che lo spessore delle pareti trasversali portanti negli edifici residenziali sia (mm): in 5 . .. Edifici a 9 piani - 120 edifici a 12 piani - 140 edifici a 16 piani - 160 , in case con un'altezza superiore a 16 piani - 180 o più.

I pannelli per pareti esterne autoportanti a uno, due e tre strati sono esposti a carichi leggeri, quindi la resistenza al fuoco di queste pareti di solito soddisfa i requisiti di protezione antincendio.

La capacità portante delle pareti sotto l'azione dell'alta temperatura è determinata non solo da una variazione delle caratteristiche di resistenza del calcestruzzo e dell'acciaio, ma principalmente dalla deformabilità dell'elemento nel suo insieme. La resistenza al fuoco delle pareti è determinata, di regola, dalla perdita di capacità portante (distruzione) allo stato riscaldato; non è caratteristico il segno di riscaldamento della superficie "fredda" della parete di 140°C. Il limite di resistenza al fuoco dipende dal carico di lavoro (fattore di sicurezza della struttura). La distruzione dei muri per impatto unilaterale avviene secondo uno dei tre schemi:

• 1) con lo sviluppo irreversibile della deflessione verso la superficie riscaldata del muro e la sua distruzione a metà altezza secondo il primo o il secondo caso di compressione eccentrica (lungo armatura riscaldata o calcestruzzo "freddo");
• 2) con la deflessione dell'elemento all'inizio nella direzione del riscaldamento e nella fase finale nella direzione opposta; distruzione - nel mezzo dell'altezza lungo il calcestruzzo riscaldato o lungo il rinforzo "freddo" (stirato);
• 3) con direzione di deflessione variabile, come in schema 1, ma la distruzione del muro avviene nelle zone di appoggio lungo il calcestruzzo della superficie "fredda" o lungo tratti obliqui.

Il primo schema di rottura è tipico per pareti flessibili, il secondo e il terzo - per pareti con minore flessibilità e piattaforma supportata. Se la libertà di rotazione delle sezioni portanti della parete è limitata, come nel caso del supporto della piattaforma, la sua deformabilità diminuisce e quindi aumenta la resistenza al fuoco. Pertanto, il supporto della piattaforma delle pareti (su piani non spostabili) ha aumentato in media di due volte il limite di resistenza al fuoco rispetto al supporto incernierato, indipendentemente dallo schema di distruzione dell'elemento.

Riducendo la percentuale di armatura a parete con supporto incernierato si riduce il limite di resistenza al fuoco; con il supporto della piattaforma, una variazione entro i limiti usuali dell'armatura delle pareti non ha praticamente alcun effetto sulla loro resistenza al fuoco. Quando la parete viene riscaldata contemporaneamente da due lati (pareti interne), non presenta deflessione termica, la struttura continua a lavorare a compressione centrale e quindi il limite di resistenza al fuoco non è inferiore rispetto al caso di riscaldamento unilaterale.

Principi di base per il calcolo della resistenza al fuoco delle strutture in cemento armato

La resistenza al fuoco delle strutture in cemento armato si perde, di norma, a causa di una perdita di capacità portante (collasso) a causa di una diminuzione della resistenza, della dilatazione termica e dello scorrimento termico delle armature e del calcestruzzo quando riscaldate, nonché a causa di riscaldamento della superficie non esposta al fuoco di 140 ° C. Secondo questi indicatori, il limite di resistenza al fuoco delle strutture in cemento armato può essere trovato mediante calcolo.

Nel caso generale, il calcolo si compone di due parti: termica e statica.

Nella parte termotecnica, la temperatura viene determinata sulla sezione trasversale della struttura nel processo di riscaldamento secondo il regime di temperatura standard. Nella parte statica viene calcolata la capacità portante (resistenza) della struttura riscaldata. Quindi costruiscono un grafico (Fig. 3.7) della riduzione della sua capacità portante nel tempo. Secondo questo schema si trova il limite di resistenza al fuoco, cioè tempo di riscaldamento, dopo di che la capacità portante della struttura diminuirà al carico di lavoro, ad es. quando avverrà l'uguaglianza: M pt (N pt) = M n (M n), dove M pt (N pt) è la capacità portante di una struttura flessionale (compressa o compressa eccentricamente);

M n (M n), - momento flettente (forza longitudinale) dal carico normativo o di altro tipo.