ст
Рисунок 6.3 - Математична модель діаграми "напруження-деформація" для ненапруженої
та попередньо напруженої арматури за підвищених температур
(познака для попередньо напруженої арматури "р" замість "s")
Попередньо напружена арматура
Міцність і деформативність попередньо напруженої арматури за підвищених температур визначають за допомогою математичних моделей, що зазначені в 6.2.3 для ненапруженої арматури.
Значення параметрів для холоднодеформованої (дріт і канати) та термомеханічно зміцненої попередньо напруженої (стрижні) арматури за підвищених температур виражені як fpy.o/ffifpk)' fpp.e/(Pfpfc). Ерв/Ер, EptQ, Ерив. Значення коефіцієнта р наведені на вибір між класами А і В.
Для класу А коефіцієнт р визначають за формулою (див. таблицю Б.З):
Eud fpG.Ak/Ep
,єик ~^рО,‘к /Е р ,
fpk ^рО.Ік
fpk
^pO.lk
fpk
(6.2)
Визначення і значення для ем, ґрС1ft , fa та Ер за нормальних температур наведені в розділі З ДСТУ БВ2.6156.
Для класу В коефіцієнт р дорівнює 0,9 (див. таблицю Б.З).
Для теплових впливів згідно з 5.2 ДБН В. 1.2-7 (моделювання реальної пожежі), особливо якщо враховують низхідну температурну ділянку графіка, як досить точні використовують Значення діаграми "напруження-деформація" для попередньо напруженої арматури, що визначені в 6.2.4.2,
Теплофізичні властивості бетону на силікатному І карбонатному заповнювачах
Температурне видовження
Температурну деформацію єс (G) бетону визначають за формулами:
бетон на силікатному заповнювачі;
е
для 20 'С < Є < 700 °С;
для 700 *С< 0 < 1200 “С;
для 20 *С < 0 < &05 ’С;
для 805 °С< Й < 1200'С.
с (0) = -1,8x10^ +9х1Ое0+2,Зх1О“'10э£е (Q) = 14 ПО'3
бетон на карбонатному заповнювачі:
ес(Є) =-1,2x10^* + 6* 10'66 +1,4 k10-1V
ес(6) = і2хІ0'3
де 0 - температура бетону, °С.
Графік залежності видовження вщ температури наведено на рисунку 6.4,
20 200 400 600 800 1000 1200 О/С
1 - силікатний заповнювач; 2 - карбонатний заповнювач
Рисунок 6.4- Повне теплове видовження бетону
Питома теплоємність
Питому теплоємність Ср(0) бетону в сухому стані (и = 0 %) визначають за формулами:
ср(в) = 900 Дж/(кг К) 20 °С £ Э £ 100 ВС;
ср(0) = 900 + (0- 100) Дж/(кг-К) 100 ’С<Є <200’С;
ср (Є) = 1000 + (6 - 200)/2 ДжДкг К) 200 °С < Я £ 400 ВС:
ср(Є) = 1100 Дж/(кгК) 400*С<9 < 1200’С,
де 0 - температура бетону, ВС;
Ср(в), кДж/(кг-К)- відображена на рисунку 6.5а.
Якщо метод розрахунку не враховує вологість, залежність питомої теплоємності для силікатного і карбонатного заповнювачів моделюють сталим значенням сррвак для температурного інтервалу від 100 °С до 115 °С з лінійним зменшенням за температури від 115 °С до 200 °С:
ср.реак =900 Дж/(кг-К) для вологості більше 0 %;
ср.реак = 1470 Дж/(кг К) для вологості більше 1,5 %;
сррвак=2020 Дж/(кг К) для вологості більше 3 %.
Під час подальшого нагріву встановлюють лінійну залежність між (115 °С, срреак) та (200 °С, 1000 Дж/(кгК)). Для іншого значення вологості прийнятна лінійна інтерполяція. Максимальні значення питомої теплоємності наведені на рисунку 6.5 а.
Зміна густини зі зростанням температури залежить від втрати води та визначається: р(0) = р(2О°С) для 20 °С < 0 < 115 °С;
р(0) = р(20 °С) х (1 -0,02 (0- 115)/85) для 115 °С< 0 < 200 °С;
р(0) = р(20 °С) х (0,98 - 0,03 (0 - 200)1200) для 200 °С< 0 < 400 °С;
р (0) = р (20 °С) х (0,95 - 0,07 (0 - 400)/800) для 200 °С < 0 < 400 °С.
Зміна об’ємної теплоємності cv(&) (добуток р(0) та ср(0)) відображена на рисунку 6.56 для бетону з вологістю 3 % та густиною 2300 кг/м3.
а - залежність питомої теплоємності ср(0) бетону на силікатному заповнювачі із вологістю и 0, 1,5 та 3 % від температури; б - залежність об'ємної теплоємності cv(Q) бетону на силікатному заповнювачі із вологістю о = 3% та густиною більше 2300 кг/м3 від температури
Рисунок 6.5 - Питома теплоємність та об’ємна теплоємність
Теплопровідність
Теплопровідність Хс бетону визначають з інтервалу між нижнім та верхнім граничними значеннями, що наведені в 6.3.3.2.
Примітка 1. Значення теплопровідності встановлюють в діапазоні, визначеному нижньою та верхньою межами.
Примітка 2. Додаток А застосовують для нижньої межі. Решта пунктів цього стандарту не залежать від вибору теплопровідності.
Верхню межу теплопровідності Лс бетону визначають:
Хс =2-0,2451 (0/100) + 0,0107 (0/100)2, Вт/(м• К) для 20 °С < 0 < 1200 °С,
Нижню межу теплопровідності Лс бетону визначають:
Хс = 1,36 - 0,136 (0/100) + 0,0057 (0/1ОО)2, Вт/(м К) для 20 °С < 0 < 1200 °С, де 0 - температура бетону.
Графік залежності верхньої та нижньої межі теплопровідності від температури наведено на рисунку 6.6.
1 - верхня межа; 2 - нижня межа
Рисунок 6.6 - Теплопровідність бетону
Теплофізичні властивості ненапруженої і попередньо напруженої арматури
Температурне видовження сталі AZ/Z для всіх видів конструкційної та арматурної сталі визначають так:
МЦ =-2,416-Ю”4 + 1,2-10~5-0а+0,4 • 10-8-02 для 20 °С < 0а < 750 °С,
М/1 =11•10~3 для 750 °С < 0а < 860 °С,
M/І = -6,2-10-3 + 2-1О-5-0а для 860 °С < 0а < 1200 °С,
де І - довжина сталевого елемента за температури 20 °С;
А/// - температурне видовження сталевого елемента;
0а - температура сталі.Графік залежності видовження від температури наведено на рисунку 6.7.
Рисунок 6.7 - Залежність температурного видовження сталі від температури
У спрощених розрахункових моделях (див. 7.2) залежність температурного видовження від температури сталі може вважатися лінійною. У цьому випадку видовження сталі визначають за формулою:
М
(6.3)
/1 =14 • 10-6 (0а -20).Питома теплоємність сталі са, для всіх видів конструкційної та арматурної сталі визначають за формулою:
са = 425 + 7,73-10-1 ■ 0а -1,69-Ю"3- 03 + 2,22-Ю”6- 03, Дж/(кг-К)
„ _
ссс ( 13002 п // І/Ч са = 666 - —- , Дж/(кг • К)= 545
( 17820 ї
—
< — 731J
Дж/(кг-К)
для2О°С<0а <600 °С,
для 600 °С< 0а < 735 °С,
для 735 °С< 0а < 900 °С,
Г
са= 650, Дж/(кг • К)
де 0а - температура сталі.
для 900 °С < 0а < 1200 °С,
У
Рисунок 6.8 - Залежність питомої теплоємності сталі від температури
спрощених розрахункових моделях (див. 7.2) питома теплоємність може вважатися незалежною від температури сталі. У цьому випадку треба брати таке середнє значення:са = 600, Дж/(кгК).
Питома теплопровідність сталі Ха, що дійсна для всіх видів конструкційної та арматурної сталі, може бути визначена так:
Ха = 54 - 3,33 • 10-2 0а, Вт/(м • К) для 20 °С < 0а < 800 °С,
Ха = 27,3, Вт/(м К) для 800 °С< 0а < 1200 °С,
де 0а - температура сталі.
Графік залежності питомої теплопровідності від температури показано на рисунку 6.9.
Для спрощених розрахункових моделей (див. 7.2) питома теплопровідність може вважатися незалежною від температури сталі. У цьому випадку треба брати таке середнє значення:
ка =45, Вт/(м К).
МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ
Загальні положення
За умови виконання 5.4.1.2 використовують такі методи розрахунку:
конструювання згідно з визнаними проектними рішеннями (табличні дані та результати випробувань, розділ 8);
спрощені методи розрахунку для визначених типів конструкцій (див. 7.2);
уточнені методи розрахунку для моделювання роботи окремих конструкцій, частин або цілої конструктивної системи (див. 7.3).
Примітка. Рішення щодо використання уточнених методів розрахунку приймає проектувальник.
Крихкому руйнуванню запобігають за допомогою відповідних заходів або враховують його вплив на характеристики R (див. 7.5).
Раптове руйнування, що спричинене надмірним видовженням арматури внаслідок нагрівання, попередньо напружених конструкцій, без зчеплення з бетоном не допускається.
Спрощені методи застосовують для отримання уточнених значень відстані до осі арматури балок з мінімальними розмірами, що наведені в таблицях Д.1 - Д.З, залежно від класу вогнестійкості.
Результати розрахунків за спрощеними або уточненими методами не можуть перевищувати значення, що наведені в таблицях додатка Д. Якщо мінімальні розміри перерізів, що визначені за результатами розрахунків, виходять за межі табличних даних, приймають менше найближче табличне значення класу вогнестійкості.
Для уточнених методів розрахунку, що використовують температурні режими пожежі, що відмінні від стандартного температурного режиму, розробляють методики розрахунку, які узгоджують відповідно до вимог 2.10.2 ДБН В.1.1-7.
Спрощений метод розрахунку
Загальні положення
Спрощені методи розрахунку поперечного перерізу використовують для визначення несучої здатності нагрітого поперечного перерізу та порівняння зі значенням навантаження для відповідного сполучення впливів (див. 5.4.2).
Примітка. У додатку В наведено "зональний метод" для розрахунку несучої здатності. Цей метод враховує впливи другого порядку. Зональний метод використовують для малих перерізів та стандартного температурного режиму.
Застосовують спрощені методи розрахунку для балок, що завантажені рівномірно розподіленим навантаженням, а розрахунок за нормальних температур базується на лінійному аналізі.
Примітка. У додатку В наведено спрощений метод розрахунку балок.
Температурні криві
Температуру в залізобетонних конструкціях, що зазнають вогневого впливу, визначають за результатами випробувань або розрахунків.
Примітка. Температурні криві, що наведені в додатку А, застосовують для визначення температур поперечних перерізів з силікатним заповнювачем за стандартного температурного режиму до досягнення максимальної температури у приміщенні. Ці криві є консервативними для більшості інших заповнювачів.
Приведений поперечний переріз
Застосовують спрощені методи, що використовують приведений поперечний переріз (див. додаток В).
Зниження міцності
Загальні положення
У цьому розділі наведені значення для зниження характеристичної міцності бетону на стиск, характеристичної міцності на розтяг ненапруженої та попередньо напруженої арматури. Ці значення використовують у спрощених методах розрахунку поперечного перерізу, що наведені у 7.2.3.
Значення для зниження міцності, що наведені нижче в 7.2.4.2 та 7.2.4.3, застосовують за температурних режимів, подібних до стандартного температурного режиму, до досягнення максимальної температури у приміщенні. Значення для зниження міцності, що наведені у цьому розділі, рекомендовано використовувати за достатнього обґрунтування або після їх експериментального підтвердження. Звіт за результатами обґрунтування властивостей матеріалів або протоколи випробувань надають профільним базовим організаціям з науково-технічної діяльності у сферах будівництва, промисловості будівельних матеріалів, архітектури і містобудування для можливості формування національного банку даних. Перевірка значень для зниження міцності можлива також на стадії виготовлення продукції.
Альтернативні формулювання для закономірностей зниження характеристичного значення міцності матеріалів використовують, якщо їх значення знаходяться у межах експериментальних даних.
Бетон
Зниження характеристичного значення міцності бетону на стиск залежно від температури 0 приймають з таблиці Б.1: для силікатних заповнювачів - колонка 2 та карбонатних заповнювачів - колонка 5 (рисунок 7.1).
1 - бетон на силікатному заповнювачі; 2 - бетон на карбонатному заповнювачі
Рисунок 7.1 - Коефіцієнт кс (0) зниження характеристичної міцності бетону fck
