^o.fi гнучкість колони під час пожежі
oc fi напруження стиску в бетоні під час пожежі
оsj напруження арматури під час пожежі
0 температура, °С
0Cf критична температура, °С
Нижні індекси fi значення під час пожежі
t залежність від часу
0 залежність від температури
5 ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ
Вимоги
Загальні положення
Залізобетонні колони проектують і конструюють таким чином, щоб вони зберігали несучу здатність протягом визначеного вогневого впливу.
Критерій деформації застосовують, якщо засоби захисту потребують врахування деформацій колон.
Для оцінки ефективності вогнезахисних покриттів і облицювань (див. 7.5) деформації колон не враховують.
Номінальний вогневий вплив
Для стандартного температурного режиму колони мають відповідати граничному стану з вогнестійкості за ознакою втрати несучої здатності (критерій R).
Граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати несучої здатності R вважається забезпеченим, якщо забезпечена несуча здатність колони протягом визначеного часу в умовах вогневого впливу.
Для температурного режиму зовнішньої пожежі (ДСТУ Б В.1.1-4) застосовують такий самий граничний стан R, але посилання на цю криву ідентифікується літерами "еГ.
Для температурного режиму вуглеводневої пожежі (ДСТУ Б В. 1.1-4) застосовують такий самий граничний стан R, але посилання на цю криву ідентифікується літерами "НС".
Параметричний вогневий вплив
Несуча здатність має бути забезпечена протягом всієї пожежі, включаючи фазу затухання, або визначеного проміжку часу.
Впливи
Теплові і механічні впливи приймають відповідно до вимог ДБН В.1.1-7 (додаток В), ДБН В. 1.2-7, ДБН В. 1.2-2.
Розрахунок на вогнестійкість базується на проектних сценаріях пожежі (ДБН В.1.2-7-2008) і враховує моделі зростання температури в межах конструкції та моделі механічної роботи конструкції за підвищеної температури.
Якщо це допустимо, для визначених матеріалів та методів оцінки:
теплові моделі можуть базуватись на припущенні, що в межах поперечного перерізу та вздовж окремих конструкцій температура або однорідна або неоднорідна;
конструктивні моделі можуть бути обмежені розрахунком окремих конструкцій або можуть враховувати взаємодію між окремими конструкціями у разі виникнення пожежі.
Моделі механічної роботи колон за підвищених температур мають бути нелінійними.
Значення ступеня чорноти бетонної поверхні рекомендовано приймати 0,7.
Розрахункові значення властивостей матеріалів
Розрахункові значення механічних властивостей матеріалів (міцність та деформація) Xdfj визначають за формулою:
Xd,fi =k9XkfrM'„. (5.1)
де Хк - характеристичне значення міцності або деформативності (зазвичай fk або для розрахунку за нормальних температур згідно з ДБН В.2.6-98, ДСТУ Б В.2.6-154 та ДСТУ БВ.2.6-156;
/се - коефіцієнт зниження міцності або деформативності (Хк е/Хк) залежно від температури матеріалу (6.2);
7м.л~ коефіцієнт надійності для відповідних властивостей матеріалу під час пожежі.
Розрахункові значення теплофізичних властивостей матеріалу Xdfl визначають за формулою (5.2а) або (5.26):
збільшення значень властивостей в цілях безпеки:
Xd.fi /їм,fi'< (5-2а)
зменшення значень властивостей в цілях безпеки:
Xd.fi = Ум.п Хків, (5.2 б)
де Хк е - значення властивостей матеріалу для розрахунків на вогнестійкість, залежних від температури матеріалу (розділ 6);
7м.п ~ коефіцієнт надійності відповідних властивостей матеріалу під час пожежі.
Примітка 1. Рекомендовані значення ум
-для теплофізичних властивостей бетону, ненапруженоїта попередньо напруженої арматури ум = 1,0;
- для механічних властивостей бетону, ненапруженої та попередньо напруженої арматури ум Гі = 1,0.
Примітка 2. Якщо рекомендовані значення змінюються, відповідні табличні дані потребують зміни.
5.4 Методи перевірки
Загальні положення
Модель колони, що прийнята для розрахунку за цим стандартом, відображає очікувану роботу колони під час пожежі.
Вплив пожежі на визначеному проміжку часу t перевіряють за такою умовою:
Ed.fi Rd,t,fi - (5-3)
де Ed fj - розрахунковий навантажувальний ефект під час пожежі, що визначається згідно з додатком В ДБН В.1.1-7, ДБН В.1.2-7 та 5.2.1 цього стандарту, і включає результат від теплового розширення та деформації;
Rd.t.fi - розрахункова несуча здатність конструкції під час пожежі.
Розрахунок колон під час пожежі виконують згідно з 5.2.1 цього стандарту.
Примітка. Для перевірки відповідності вимогам нормованої вогнестійкості достатньо провести аналіз окремої конструкції (колони).
Табличні дані, що наведені в розділі 8, базуються на стандартному температурному режимі.
Як альтернатива проектуванню згідно з розрахунком оцінка вогнестійкості може базуватися на результатах вогневих випробувань (ДСТУ Б В.1.1-14) або на поєднанні результатів вогневих випробувань і розрахунків.
Аналіз конструкції
Навантаження на окрему конструкцію приймають як для розрахунку за нормальних температур, якщо є ймовірність їх дії під час пожежі. Навантаження на колону під час пожежі визначають згідно з ДБН В. 1.2-2, ДБН В. 1.2-14 і ДБН В. 1.1-7.
К
(5.4)
оефіцієнт зниження, що визначає рівень навантаження під час пожежі, визначають за формулою:Л/7 — Edfj jEd, де Ed - розрахунковий навантажувальний ефект за нормальних температур;
Edл- розрахунковий навантажувальний ефект під час пожежі.
Враховують лише вплив теплових деформацій, що виникають в результаті температурних градієнтів поперечного перерізу.
Граничні умови на опорах і кінцях окремої конструкції, які приймають для моменту часу t = 0, вважаються незмінними протягом пожежі.
Табличні дані, спрощені або уточнені методи розрахунку, що наведені у розділі 8, 7.2 та 7.3 цього стандарту відповідно, застосовують для перевірки окремих конструкцій (колон) під час пожежі.
Аналіз частини конструктивної системи
Застосовують вимогу 5.4.2.1.
Як альтернатива загальному розрахунку конструктивної системи під час пожежі в момент часу t = 0 опорні реакції, внутрішні зусилля і моменти на межі частини конструктивної системи можна отримати з розрахунку конструкцій за нормальних температур, як наведено в 5.4.2.
Частину конструктивної системи, що розраховується, визначають на основі ймовірного розповсюдження тепла і температурних деформацій так, щоб її взаємодія з іншими частинами конструктивної системи протягом вогневого впливу була представлена незалежними від часу опорними та граничними умовами.
У межах розрахованої частини конструктивної системи враховують характерний вид руйнування внаслідок пожежі, залежні від температури властивості матеріалу та жорсткості конструкцій, вплив температурних розширень і деформацій (непрямий вплив пожежі).
Граничні умови на опорах, зусилля і моменти на межі частини конструктивної системи у момент часу t = 0 вважають незмінними протягом пожежі.
Загальний розрахунок конструктивної системи
Загальний розрахунок конструктивної системи враховує характерний вид руйнування внаслідок пожежі, залежні від температури властивості матеріалу та жорсткості конструкцій, вплив температурних розширень і деформацій (непрямий вплив пожежі).
6 ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛІВ
Загальні положення
Значення властивостей матеріалів, що наведені в цьому розділі, приймаються як характеристичні (див. 5.3.1).
Ці значення використовують у спрощеному (див. 7.2) й уточненому методах розрахунку (див. 7.3).
Можна застосовувати альтернативні закони зміни властивостей матеріалу за умови, що вони не суперечать експериментальним даним.
Механічні властивості бетону, ненапруженої і попередньо напруженої арматури за нормальної температури (20 °С) приймаються як для розрахунку згідно з ДБН В.2.6-98, ДСТУ Б В.2.6-154, ДСТУ Б В.2.6-156, ДСТУ 3760 та ГОСТ 10884.
Значення властивостей матеріалів, що наведені у цьому розділі, рекомендовано використовувати за достатнього обґрунтування або після їх експериментального підтвердження. Звіт за результатами обґрунтування властивостей матеріалів або протоколи випробувань передають до профільних базових організацій з науково-технічної діяльності у сферах будівництва, промисловості будівельних матеріалів, архітектури і містобудування для можливості формування національного банку даних. Перевірка властивостей матеріалів можлива також на стадії виготовлення продукції.
Міцність і деформативність матеріалів за підвищених температур
Загальні положення
Числові значення міцності та деформативності, що наведені в цьому розділі, базуються як на стаціонарному, так і на нестаціонарному режимах випробувань матеріалів або на поєднанні обох режимів. Оскільки ефект повзучості не враховують, моделі матеріалів застосовують для швидкості нагрівання від 2 К/хв до 50 К/хв. Надійність прийнятих значень міцності й деформативності матеріалів для швидкостей нагрівання поза визначеними межами має бути однозначно доведена.
Бетон
Бетон при стиску
Міцність та деформативність для одновісного напруженого стану бетону за підвищених температур визначають за діаграмою" напруження-деформація", яка наведена на рисунку 6.1.
Діаграму "напруження-деформація", що представлена на рисунку 6.1, визначають за двома параметрами:
міцність на стиску 0;
деформація єсі д, що відповідає fcQ.
ст
^с1,0 ^cu1,0
|
Діапазон |
Напруження ст (0) |
|
Е - єс1,Є |
3£^с,о |
|
< Z хЗ^І 9J є ес1,9 2 + I lEc1,oJ J |
|
|
єс 1,Є < Е єси1,9 |
Для обчислення приймається низхідна ділянка графіка. Використовують лінійні або нелінійні моделі |
Рисунок 6.1 - Математична модель діаграми "напруження-деформація" стиснутого бетону
за підвищених температур
Значення цих параметрів наведені в таблиці Б.1 (додаток Б) залежно від температури бетону. Для проміжних значень застосовують лінійну інтерполяцію.
Значення параметрів діаграми "напруження-деформація" для звичайного бетону на силікатному (граніти, сієніти, діорити) та карбонатному (вапняки, що містять не менше ніж 80 % від маси бетону карбонатної складової) заповнювачах залежно від температури нагрівання наведені в таблиці Б.1 (додаток Б).
Значення єси10 на низхідній гілці діаграми наведено в таблиці Б.1 (додаток Б) для бетону на силікатному заповнювачі (колонка 4) і бетону на карбонатному заповнювачі (колонка 7).
Для теплового впливу згідно з 5.2 ДБН В.1.2-7 під час моделювання реальної пожежі, особливо якщо враховується низхідна ділянка цього режиму, має змінюватись математична модель для діаграми "напруження-деформація" бетону, що визначена на рисунку 6.1.
Збільшення міцності бетону на стадії охолодження не враховують.
Є.2.2.2 Міцність на розтяг
6.2.2.2.1 Міцність бетону на розтяг зазвичай не враховується. За необхідності, міцність бетону на розтяг враховується при використанні спрощеного або уточненого методів розрахунку.
Є.2.2.2.2 Зниження характеристичної міцності бетону на розтяг враховують коефіцієнтом fckt (0), що наведений у формулі:
fck.t(Q) = kc,t(e}fck,t. (6.1)
6.2.2.2.3 У разі відсутності точних даних використовують такі значення ксf (0) (рисунок 6.2):
kct (0) = 1,0 для 20 °С < 0 < 100 °С;
kc t (0) = 1,0 - 1,0 (0 - 100)/500 для 100 °С< 0 < 600 °С.
Рисунок 6.2 - Коефіцієнт ксt (0) зниження міцності бетону на розтяг fck t за підвищених температур
Арматура
Міцність і деформативність арматури за підвищених температур визначаються за діаграмою "напруження-деформація" (рисунок 6.3) та згідно з таблицею Б.2.
Діаграма "напруження-деформація", представлена на рисунку 6.3, визначається параметрами:
нахил лінійної пружної зони Es0;
межа пропорційності fsPie',
максимальний рівень напружень fsy0.
