для 20 °С < 0 < 100 °С;
для 100 °С<0<4ОО °С;
для 400 °С< 0 < 500 °С;
для 500 °С<0<7ОО °С;
для 700 °С<0< 1200 °С.
Рисунок 7.2 - Коефіцієнт зниження ks(0) характеристичної міцності fyk стиснутої арматури для колон
1 - бетон на силікатному заповнювачі; 2 - бетон на карбонатному заповнювачі
Рисунок 7.1 - Коефіцієнт/сс(0) зниження характеристичної міцності бетону fck
7.2.4.3 Сталь
Для стиснутої арматури колон значення зниження міцності арматури за умовної межі текучості 0,2 % має бути визначено, як наведено нижче (рисунок 7.2):
ks(0)=1,0
ks (0) = 0,7 - 0,3 (0 - 400)/300
ks (0) = 0,57 - 0,13 (0 - 500)7100 ks (0) = 0,1 - 0,47 (0 - 700)/200
/cs(0) = O,1 (1200-0)7500
Зниження характеристичної міцності попередньо напруженої сталі залежно від температури 9 має відповідати 6.2.4.2. Значення в таблиці Б.З, колонка 2 для холоднодеформованої сталі та колонка 3 для термомеханічно зміцненої попередньо напруженої сталі (рисунок 7.3).
Ар(0)
1 - холоднодеформована попередньо напружена сталь (дроти та канати); 2 - термомеханічно зміцнена попередньо напружена сталь (стрижні)
Рисунок 7.3 - Коефіцієнт зниження кр(9) характеристичної міцності fifpk попередньо напруженої
сталі
7.3 Уточнені методи розрахунку
Загальні положення
Уточнені методи розрахунку достатньо точно відображають закономірності поведінки залізобетонних колон, що зазнають вогневого впливу. Вони базуються на фундаментальних фізичних передумовах, що ведуть до одержання найбільш достовірних даних про очікувану роботу колони під час пожежі.
Будь-який імовірний вид руйнування, що не враховується уточненим методом розрахунку, має виключатися відповідними заходами (наприклад, кручення, крихке руйнування бетону, місцева втрата стійкості стиснутого армування, зріз та руйнування в результаті втрати зчеплення арматури з бетоном, пошкодження анкерних пристроїв).
Уточнені методи розрахунку включають розрахункові моделі для визначення наступного:
зростання та розподілу температури вколоні (теплотехнічний розрахунок);
механічної роботи колони (статичний розрахунок).
Уточнені методи розрахунку використовують за будь-яких температурних режимів пожежі за умови, що відомі властивості матеріалів для відповідного діапазону температур та відповідного діапазону нагрівання.
Для уточнених методів розрахунку, що використовують температурні режими пожежі, відмінні від стандартного температурного режиму, розробляють методики розрахунку, які узгоджують відповідно до вимог 2.10.2 ДБН В.1.1-7.
Уточнені методи розрахунку використовують для будь-якого типу поперечного перерізу.
Теплотехнічний розрахунок
Уточнені методи розрахунку для теплотехнічного розрахунку мають базуватись на основних принципах та припущеннях теорії теплопровідності.
Теплотехнічний розрахунок має включати такі поняття:
відповідні теплові впливи, визначені в 5.2 ДБН В,1 2-7,
температурно залежні теплофізичні властивості матеріалів.
-2.3 Вплив вологості та поширення вологи всередині бетону або захисних шарів не враховують.
7*3,2,4 Розподіл температури у залізобетонних конструкціях визначають незалежно від наявності армування.
.2,5 Вплив нерівномірного нагрівання та теплопередачі на сусідні будівельні конструкції враховують за необхідності,
Статичний розрахунок
Уточнені методи розрахунку для статичного розрахунку базуються на визначених принципах та передумовах будівельної механіки, що враховують зміну механічних властивостей залежно від температури.
Впливи теплових деформацій та напружень, що спричинені підвищенням та перепадами температур, також враховують.
Деформації у граничному стані, що визначені розрахунковими методами, обмежують настільки, щоб упевнитися в сумісності всіх частин конструктивної системи.
Статичний розрахунок, у разі необхідності, враховує ефекти геометричної непі ні йності.
Повну деформацію є визначають за формулою:
£=+ег ■ (7.1)
де - теплова деформація:
е в — миттєва деформація, що залежить від напруження;
Еслвр - деформація повзучості;
&f - тимчасова деформація.
Несучу здатність колон, що зазнають вогневого впливу, визначають методом розрахунку будівельних конструкцій з урахуванням пластичних деформацій (5.6 ДБН В.2 6-9В).
Граничний кут повороту залізобетонних перерізів у пластичній стадії визначають з урахуванням збільшених граничних деформацій £w іє№ в умовах нагрівання. Значення ew також залежить від наявного поперечного армування
7-3-З.в Стиснута зона перерізу колони, що зазнає прямота вогневого впливу, має бути перевірена та сконструйована з особливою увагою, з метою запобігання крихкому руйнуванню стиснутого бетону або руйнуванню захисного шару бетону.
Для розрахунку граничні умови перевіряють та конструюють для запобігання обваленню внаслідок руйнування відповідних опор.
Підтвердження уточнених методів розрахунку
А1 Перевірка точності розрахункових моделей повинна виконуватись на основі результатів відповідних випробувань.
Розрахункові результати можуть стосуватись температур, деформацій та межі вогнестійкості,
Основні параметри перевіряють для впевненості, що модель відповідає сучасним технологіям будівництва, за допомогою аналізу її вразливості.
Основними параметрами є, наприклад, значення граничної довжини, розміру конструкцій та рівня навантаження.
Крихке руйнування
Вибухоподібне крихке руйнування
Вибухоподібному крихкому руйнуванню необхідно запобігти або враховувати його вплив на робочі характеристики R.
Вибухоподібне крихке руйнування малоймовірне, якщо вологість бетону менша за к%. Якщо значення вологості більше за к %,виконують точну оцінку вологості, типу заповнювача, водопроникності бетону та умов нагрівання.
Примітка. Рекомендоване значення к = 3 %.
Якщо колона розрахована на впливи класу ХО та ХС1 (таблиця 4.1 ДБН В.2.6-98), її вологість нижча за к %, де 2,5 < к < 3,0.
Використання табличних даних для нормального бетону не потребує подальших перевірок. Якщо відстань до осі арматури а становить більше 70 мм, застосовується 7.4.2.2.
Якщо вологість бетону балок більша за k %, вплив вибухоподібного крихкого руйнування бетону на несучу здатність R оцінюють, припускаючи місцеве руйнування захисного шару бетону для арматурного стрижня або канату в поперечному перерізі, а потім перевіряючи знижену несучу здатність перерізу. У цьому разі температуру інших арматурних стрижнів приймають як для неушкодженого перерізу. Ця перевірка не потрібна для будь-якої конструкції, дійсна робота якої внаслідок вибухоподібного крихкого руйнування перевірена експериментально, або яка додатково захищена та перевірена випробуваннями.
Примітка. За достатньо великої кількості стрижнів вважають, що можливо прийняти перерозподіл напружень без втрати несучої здатності R.
Руйнування бетону
Руйнування бетону під час вогневого впливу потрібно виключити або враховувати при забезпеченні вимог R.
7А.2.2 Якщо відстань до осі арматури більше 70 мм або випробування не доводились до руйнування бетону, поверхневий шар бетону армують. Арматурна сітка поверхневого шару має чарунку не більше 100 мм, а діаметр стрижнів не менше 4 мм.
Вогнезахисні покриття
Нормована вогнестійкість може забезпечуватись за допомогою вогнезахисних покриттів.
Властивості та робота вогнезахисних покриттів конструкцій має оцінюватись під час відповідних випробувань.
8 ТАБЛИЧНІ ДАНІ
Сфера застосування
В розділі наведені розрахункові рішення для стандартного температурного режиму до 240 хв (див. 7.1). Правила застосовуються для аналізу окремої конструкції згідно з 5.4.2. Значення, що наведені в таблицях (див. Д.1), застосовують тільки для випадків, коли коефіцієнт зниження рівня навантаження під час пожежі гп <0,7. Навантажувальний ефект під час пожежі визначають за ДБН В.1.2-2, ДБН В.1.2-14 та ДБН В.1.1-7.
Значення, що наведені в таблицях (див. додаток Д) цього стандарту, застосовуються для бетону (від 2000 кг/м3 до 2600 кг/м3 згідно з ДСТУ Б В.2.7-176), виготовленого на силікатному заповнювачі.
Якщо використовуються табличні дані, не потрібно виконувати подальших перевірок на крихке руйнування, за винятком армування захисного шару бетону (див. 7.4.1.4)
.
Загальні правила розрахунку
Для несучої здатності (граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати несучої здатності R) мінімальні вимоги до розмірів перерізів та відстані до осі арматури визначаються з таблиць за формулою:
/R« S1.0 ■ (8-1)
де Edfl- розрахунковий навантажувальний ефект під час пожежі;
Rdf!~ розрахункова несуча здатність під час пожежі.
Табличні дані цього розділу ґрунтуються на зниженні рівня навантаження T]ff =0,7, якщо інше не передбачене у відповідних пунктах.
Зниження характеристичної міцності ненапруженої та попередньо напруженої арматури як залежності від температури 0 для користування таблицями в цьому розділі показано відповідними кривими на рисунку 8.1.
Криві отримані з таких формул:
і) арматура (гарячекатана або холоднодеформована):
ks(0)=1,O для 20 °С < 0 < 350 °С;
ks(0) = 1,0 - 0,4 (0- 350)/150 для 350 °С< 0 < 500 °С;
ks (0) = 0,61 - 0,5 (0 - 500)/200 для 500 °С < 0 < 700 °С;
ks(0) = 0,1 - 0,1 (0 - 700)/500 для 700 °С< 0 < 1200 °С;
її) попередньо напружена сталь (стрижні згідно з ДСТУ 3760):
*
для 20 °С < 0 < 200 °С;
для 200 °С< 0 < 400 °С;
для 400 °С< 0 < 550 °С;
для 550 °С< 0 < 1200 °С;
р(Є)=1,0кр (0) = 1,0- 0,45 (0 - 200)/200 кр (0) = 0,55 - 0,455 (0 - 400)/150
кр(0)= 0,1 - 0,1 (0- 550)/650
попередньо напружена сталь (дріт та канати згідно з ГОСТ 7348 і ГОСТ 13840 відповідно):
М
для 20 °С<0<1ОО °С;
для 100 °С< 0 < 350 °С;
для 350 °С<0<55О °С;
для 550 °С< 0 < 1200 °С;
0)=і-°кр (0) = 1,0 - 0,45 (0 - 100)/250 кр(Є) = 0,55 - 0,455 (0 - 350)/200 кр(0) = 0,1 - 0,1 (0 — 550)/650
1 - арматура; 2 - попередньо напружена арматура (стрижні згідно з ДСТУ 3760); 3 - попередньо напружена арматура (дроти та канати згідно з ГОСТ 4318 та ГОСТ 13840 відповідно)
Рисунок 8.1 - Крива для критичної температури ненапруженої і попередньо напруженої
арматури 0СГ, що відповідає коефіцієнту зниження
ks(M = °s.fi/fyi< (20 °С) або/(р(0сг) = ом//рк (20 °С)
Значення, що наведені в таблицях, встановлюють мінімальні розміри для вогнестійкості додатково до правил конструювання за 4.4 ДБН В.2.6-98. Деякі значення відстані до осі арматури, що використані в таблицях, менші за встановлені в 4.4 ДБН В.2.6-98 та враховують для контролю.
Проміжні значення табличних даних знаходять за лінійною інтерполяцією.
Познаки, що використані в таблицях, наведені на рисунку 8.2.
Рисунок 8.2 - Перерізи колони, номінальна відстань до осі арматури а
Відстань до осі арматури а для сталевих стрижнів, дроту та попередньо напруженого арматурного елемента має номінальні значення.
Для армування в декілька рядів, як наведено на рисунку 8.3, та там, де воно складається з ненапруженої та попередньо напруженої арматури з тими ж значеннями характеристичної міцності fyk та fpk, середня відстань до осі арматури ат не менша за відстань до осі арматури а, що наведена в таблицях. Середня відстань до осі арматури може бути обчислена за формулою:
„ Аї1а1 + As2 а2 + --- + Asn ап ZAsi аі
“/77 7 1 д V"' л1
^s1 +As2 +---+Asn ZAsi
де Asi - площа поперечного перерізу/-го сталевого стрижня (попередньо напруженого арматурного елемента, каната);
а, - відстань до осі /-го сталевого стрижня (попередньо напруженого арматурного елемента, каната).
Коли армування складається зі сталей з різними характеристичними значеннями міцності, Asj у формулі (8.2) можна замінити на A., fykj(або Asjfpki).
Рисунок 8.3 - Розміри колони, що використовуються при розрахунку відстані до осі арматури ат
Коли ненапружена та попередньо напружена арматура використовується одночасно, відстані до осей ненапруженої та попередньо напруженої арматури повинні визначатися окремо.
