СПОСОБ ОЦЕНКИ ОГНЕСТОЙКОСТИ МОНОЛИТНОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛОЧНОЙ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ЗДАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК G01N25/50 

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений (далее - зданий). В частности, оно может быть использовано для классификации монолитных железобетонных балочных плит перекрытий зданий по показателям сопротивления их воздействию высоких температур пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих конструкций с фактическим проектным пределом огнестойкости в зданиях, различных по функциональной пожароопасности.

Необходимость оценки показателей огнестойкости монолитных железобетонных плит перекрытий возникает при реконструкции здания, усилении его конструкций, приведении фактической огнестойкости конструкций здания в соответствие с требованиями современных норм, при проведении экспертизы и восстановлении монолитных железобетонных плит после пожара.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной плиты здания по результатам изучения натурного пожара. Этот способ включает определение положения балочной плиты в здании, оценку состояния плиты путем осмотра и измерения, изготовление контрольных образцов бетона и арматуры, определение времени наступления предельного состояния балочной плиты по потере несущей способности конструкции, то есть обрушения в условиях действия силовой нагрузки и воздействия высокой температуры натурного пожара / Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М., Стройиздат, 1979 (см. с. 34-35; 90) [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе пределы огнестойкости балочной плиты определяют приближенно по результатам исследования прошедшего пожара. Детальное исследование пожара предопределяет длительную работу эксперта. При этом невозможно оценить огнестойкость натурных балочных плит перекрытий, имеющих другие размеры и другую силовую нагрузку. Невозможно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных балочных плит. Поэтому известный способ дорог, трудоемок и опасен для испытателей.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной плиты здания по результатам натурного огневого испытания фрагмента здания. В этом случае производят осмотр балочной плиты, определяют влажность бетона, назначают испытательную нагрузку на балочную плиту, соответствующую реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемой балочной плиты, и величину предела огнестойкости/ ГОСТ Р 53309- 2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (см. с. 6-12) [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе велики экономические затраты на проведение огневых испытаний, наблюдение за состоянием конструкции в условиях экспериментального пожара обременительно и опасно, вследствие различий огневого режима опытного и стандартного пожаров, затруднена оценка фактических пределов огнестойкости балочной плиты, причины разрушения балочной плиты перекрытия фрагмента здания могут быть не установлены вследствие многообразия действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости балочной плиты может быть не достигнуто вследствие более раннего разрушения стен фрагмента.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной плиты перекрытия здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры плиты, выявление условия ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния балочной плиты перекрытия под нормативной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия/ ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции [3].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце конструкции, на который воздействуют проектные нормативные нагрузки. Испытания проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до разрушения образцов конструкций. Размеры образцов ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, не эффективны, не безопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно - нагруженных плит перекрытий. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают особенности закрепления концов конструкций, их натурных размеров, фактического армирования и схемы обогрева опасного сечения испытуемой плиты в условиях пожара. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж конструкции, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного теплового режима.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, при этом испытание балочной конструкции проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров конструкции и ее опасных сечений, определяют число и номинальный диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму конструкции, схемы обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, определяют показатели термодиффузии бетона, оценивают характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину нормативной нагрузки на балочную конструкцию и по ней находят интенсивность напряжения рабочей арматуры, и, используя полученные интегральные параметры балочной конструкции, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости ее по признаку потери несущей способности / Пат. РФ 2615048; G01N 25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания. / Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заяв. СГАСУ: 05.11.2015; опубл. 03.04.2017. Бюл. №10; [4] - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что недостаточная точность (занижение искомой величины до 50%) в определении фактической огнестойкости по признаку потери несущей способности монолитной железобетонной балочной конструкции, учитывающей ее неразрезность, а также большая погрешность (занижение искомой величины до 30%) в оценке фактического предела огнестойкости по признаку потери теплоизолирующей способности железобетонной балочной конструкции перекрытия здания.

Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления железобетонной монолитной балочной плиты здания в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты здания по признаку потери несущей F_U(R) и теплоизолирующей способности F_U(J), мин.

Технический результат - исключение огневых испытаний плит перекрытий здания или его фрагмента; снижение трудоемкости оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно - нагруженных монолитных железобетонных балочных плит любых размеров по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности; возможность проведения испытания балочных плит перекрытия на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающих испытаниях балочных плит перекрытия; упрощение условий и сокращение сроков испытания балочных плит перекрытия на огнестойкость; повышение точности и экспрессивности испытания; определение реального ресурса балочной плиты перекрытия по огнестойкости с использованием комплекса единичных показателей качества; повышение точности определения степени огнезащиты продольной рабочей арматуры балочной плиты перекрытия, глубины залегания и степени ее обогрева в условиях пожара; упрощение учета влияния на предел огнестойкости балочной плиты перекрытия особенностей статической схемы ее работы; определение фактических пределов огнестойкости балочной плиты перекрытия здания в зависимости от конструктивных параметров, по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение фактического предела огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности, испытание железобетонной балочной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, при этом технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной балочной конструкции и ее расчетного сечения, определяют число и диаметр стержней продольной рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания продольной рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней продольной рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, устанавливают величину показателя термодиффузии бетона, определяют характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную балочную конструкцию, выявляют показатели огнестойкости (n и t_сч,°С) железобетонной балочной конструкции, армированный различными видами стали, особенностью является то, что в качестве железобетонной балочной конструкции здания принимают монолитную железобетонную балочную плиту перекрытия и дополнительно определяют интенсивность силовых напряжений в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, определяют показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия; при этом фактический предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери несущей способности F_U(R), мин, определяют, используя аналитическое уравнение (1):

где J_σs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия: n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; t_cr - критическая температура (°С) рабочей арматуры; С - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры; е - натуральное число; - показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.

Предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери теплоизолирующей способности F_U(J), мин вычисляют по степенной функции (2):

где h_min - минимальная толщина полки монолитной железобетонной плиты перекрытия мм; - показатель термодиффузии бетона, мм²/мин.

Показатели огнестойкости (n и t_cr,°С), монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, армированной различными видами стали, принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:

Степень огнезащиты продольной рабочей арматуры при одностороннем подводе тепла (С) находят по степенной функции (3):

где α_min - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры в поперечном сечении, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм²/мин.

Интенсивность силовых напряжений (J_σs) в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной плиты перекрытия определяют по уравнению (4):

где g_н,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН⋅м; А_s и А_s,mp - площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм²; R_s и R_su - расчетное и предельное сопротивления арматуры, МПа.

Показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания () определяют по уравнению (5):

где A_on и A - соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм².

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.

Исключение огневых испытаний монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактический огнестойкости различно нагруженных монолитных железобетонных балочных плит перекрытия любых размеров, дает возможность проведения испытания монолитных железобетонных балочных плит перекрытия на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов со стандартными испытаниями аналогичных плит и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его балочных плит перекрытия в процессе испытания. Следовательно, условия испытания монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия на огнестойкость значительно упрощены.

Снижение экономических затрат на проведение испытания достигается за счет исключения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца железобетонной плиты.

Применение математического описания процесса сопротивления монолитных железобетонных балочных плит перекрытий воздействию высокой температуры и использование построенных аналитических выражений (1) и (2) повышает точность и экспрессивность оценки их огнестойкости по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.

Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: степени огнезащиты продольной рабочей арматуры, интенсивности силового напряжения и показателя термодиффузии бетона, - упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженной монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия высокотемпературному воздействию.

Оценка огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия только по одному показателю качества, например, по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке ее фактического предела огнестойкости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества имеют различные знаки, и снижение предела огнестойкости за счет одного показателя может быть компенсировано другими. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по потере несущей способности предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс ее фактической огнестойкости.

Упрощен учет особенностей статической схемы работы монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, армирования расчетного сечения, размера номинального диаметра продольной рабочей арматуры и неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия на величину предела огнестойкости.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема перекрытия здания из монолитных железобетонных балочных плит: 1 - главная балка; 2 - второстепенная балка; 3 - расчетная полоса шириной b=1000 мм для расчета плиты на прочность и огнестойкость; L₁ и L₂ - пролеты балочной плиты, мм; Н₁ и Н - высота сечения главной и второстепенной балки, мм; h - высота сечения плиты, мм; и - расчетные размеры пролетов балочной плиты, мм; В - ширина второстепенной балки, мм.

На фиг. 2-5 приведены основные данные к расчету монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия на прочность: расчетные пролеты и схемы армирования продольного сечения балочной плиты (фиг. 2); расчетная схема балочной плиты (фиг. 3); эпюра изгибаемых моментов (фиг. 4); расчетное поперечное сечение балочной плиты (фиг. 5), где С₁ и С₂ - арматурные сетки; и - расчетные размеры пролетов балочной плиты, мм; - расстояние в осях перекрытия, мм; a - заделка балочной плиты в стене на опоре, мм; b - ширина расчетной полосы балочной плиты, мм; g - расчетная равномерно распределенная нагрузка, кН/м; h и h₀ - высота поперечного сечения балочной плиты и ее рабочая высота, мм.

На фиг. 6-7 приведены проектные данные к расчету огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания: расчетная схема, термо-силовое воздействие (продольный разрез балочной плиты - фиг. 6); расчетное поперечное сечение балочной плиты, схема обогрева стержней рабочей арматуры в условиях стандартного пожара (фиг. 7); где и - расчетные размеры пролетов, мм; g_н,дл - нормативная длительная нагрузка, кН/м; h и h₀ - высота поперечного сечения балочной плиты и ее рабочая высота, мм; а_у - глубина заложения рабочей арматуры балочной плиты, мм; A_s - площадь рабочей арматуры балочной плиты, мм²; х - высота сжатой зоны поперечного сечения, мм;

t_cm - температура стандартного пожара (t_cm,°C) в условиях его развития (, мин), вычисленная по уравнению (6):

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.

Способ оценки огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия здания осуществляют в следующей последовательности.

Сначала проводят визуальный осмотр здания. Назначают комплекс единичных показателей качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, влияющих на ее фактическую огнестойкость. Выявляют условия опирания, закрепления концов монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия и ее расчетные сечения. Затем оценивают единичные показатели качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия и ее интегральные параметры, и по ним оценивают предел огнестойкости испытуемой монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.

Под визуальным осмотром понимают проверку состояния монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, включающую выявление условий опирания ее, определение вида и класса прочности бетона, толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления продольной рабочей арматуры с бетоном, наличие коррозии арматурной стали.

Схему обогрева поперечного сечения монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания, устройства подвесных потолков, расположения смежных конструкций.

Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, определяют так. В монолитной железобетонной балочной плите перекрытия, имеющей одно расчетное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении. В плите, имеющей несколько расчетных сечений, контрольные участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части контрольных участков в расчетном сечении.

К основным единичным показателям качества монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, обеспечивающим проектную огнестойкость, относят: геометрические размеры балочной плиты перекрытия и высоту расчетного сечения; глубину залегания, класс по прочности, номинальный диаметр, интенсивность напряжения и предел текучести продольной рабочей арматуры; прочность бетона на сжатие, влажность и плотность его в естественных условиях; толщину защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.

Для статически неопределимой монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия расчетные сечения назначают в пролетах и на опорах. Расчетное сечение при этом находят по наибольшей ординате огибающей эпюры моментов.

Размеры монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия проверяют с точностью до 1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.

Под глубиной залегания продольной рабочей арматуры понимают расстояние по нормали между поверхностью бетона монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия и продольной осью рабочей арматуры.

Для сплошной плиты, армированной сетками или отдельными стержнями, при одностороннем их обогреве (m₀=1), глубину залегания продольной рабочей арматуры (а_min, мм), в поперечном сечении определяют по алгебраическому выражению (7):

где u - толщина защитного слоя бетона, мм; d - номинальный диаметр стержня, мм.

Интенсивность силовых напряжений (J_σs) в растянутой арматуре в расчетном сечении и монолитной железобетонной плиты перекрытия определяют по уравнению (4):

где g_н,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН-м; А_s и - площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм²; R_s и R_su - расчетное и предельное сопротивление арматуры, МПа.

Пример. Данные расчета: шаг колонн 6×8 м; временная нормативная нагрузка на монолитную железобетонную плиту перекрытия - 9 кН/м²; постоянная нормативная нагрузка - 1,0 кН/м²; класс бетона В25 (плотность р=25 кН/м³, расчетное сопротивление R_b=14,5 МПа); классы арматуры Вр500, А400; уровень ответственности здания - КС-2 (γ_n=1,0).

Конструктивная схема монолитной ребристой железобетонной балочный плиты перекрытия приведена на фиг. 1; конструкция перекрытия состоит из плиты балочного типа, второстепенных и главных балок.

Расчетная схема монолитной плиты толщиной h=80 мм и схема ее армирования изображены на фиг. 2, нагрузки приведены в таблице 1.

Расчетная нагрузка на 1 м длины монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия (с учетом коэффициента надежности по уровню ответственности здания γ_н=1)

q=(_g+ν)⋅γ_n=(3,125+10,8)⋅1,0=13,925 кH/м.

Изгибающие моменты (фиг. 4):

в первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах с учетом окаймления монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по всему контуру балками (k₀=0,8):

при h₀=h-a=80-22=48 мм (где а - глубина залегания стержней продольной рабочей арматуры); R_b=8,5⋅0,9=7,65 МПа;

требуемая несущая способность продольной рабочей арматуры

=48700 Н=48,7 кН;

принимаем сетку С1 номер 35 с фактической несущей способностью арматуры (∅5 В500):

R_s⋅A_s=53360 Н (53,36 кН), см. прил. III [5, с. 215].

В первом пролете и на первой промежуточной опоре принята дополнительно сетка С2 номер 33 (∅3 В500):

R_s⋅A_s=56,5 кН>47,7=R_s⋅A_s,_mp.

2) Нагрузка на монолитную железобетонную балочную плиту перекрытия: полная расчетная g=8,7 кН/м;

то же нормативная g_н=7,8⋅0,95=7,4 кН/м;

в том числе длительная g_н,_дл=(7,8-2,5)⋅0,95=5 кН/м.

3) Бетон класса В 15: тяжелый (ρ_с=2400 кг/м³) на гранитном заполнителе, влажность бетона ω=3%; показатель термодиффузии ⁼22,2 мм²/мин.

4) Арматура класса В500:

диаметр d=5 мм; k_s=(0,l⋅d)^0,05=0,50^0,05=0,97; в средних пролетах и промежуточных опорах в виде сетки С2 №37; R_s⋅=32,1 кН; R_s⋅A_s=38,4 кН; R_s=360; R_sn=395; R_su=395/0,9=439 МПа; в первом пролете и на промежуточной опоре в виде сетки С2 №37 и сетки С1 №31 (дополнительно): R_s⋅A_mp=47,7 кН; R_s⋅A_s=56,5 кН; для стали класса В500 критическая температура t_сr=415°С; показатель степени n=2,5.

5) Интенсивность напряжений в растянутой продольной рабочей арматуре:

а) в крайнем пролете:

=(5/8,7)⋅(32,1/38,4)⋅(360/439)=0,575⋅0,836⋅0,82=0,39;

6) в среднем пролете:

J_σS=0,575⋅(47,7/56,5)⋅0,82=0,4

где g_н,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН⋅м; А_S и - площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм²; R_s и R_su - расчетное и предельное сопротивление арматуры, МПа.

б) Расчетное сечение: середина среднего пролета; размеры сечения b×h=100×8 см; глубина заложения арматуры

a_min=h-ho=80-63,5=16,5 мм (фиг. 7).

7) Огнезащита продольной рабочей арматуры: при a=a_min=l6,5 мм; d=5 мм, одностороннем обогреве стержней продольной рабочей арматуры степень огнезащиты

где a_min - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры в поперечном сечении, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм²/мин.

8) Коэффициент условий работы неразрезной конструкции, при А_оп=2А:

где А_оп и А- соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм².

9) Предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия:

где J_σs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия; n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; t_cr - критическая температура (°С) продольной рабочей арматуры,

С - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры; е - натуральное число, - показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.

Предел огнестойкости монолитной железобетонной плиты по признаку потери теплоизолирующей способности (F_U(J), мин) вычисляют по степенной функции (2):

где h_min - минимальная толщина монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм²/мин.

Предложенный способ был применен при оценке огнестойкости монолитных железобетонных балочных плит покрытия здания в г. Самаре. Результаты неразрушающих испытаний монолитных железобетонных балочных плит перекрытия размером 2,2×1×0,1 м, бетон тяжелый класса В 35, (=19,5 мм² /мин); арматура класса В500; показали предел огнестойкости: F_U(R)=100 мин, F_U(J) = 120 мин, минимальное значение F_U(R,J)=100 мин. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М., Стройиздат, 1979, - 128 с. (см. с. 16; 34-35).

2. ГОСТ Р 53309-2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования.

3. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.

4. Патент РФ 2615048; G 01 №25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания / Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заяв. СГАСУ: 05.11.2015, опубл. 03.04.2017. Бюл. №10.

5. Курсовое проектирование железобетонных и каменных конструкций в диалоге с ЭВМ: учебное пособие/Н.А. Бородачев.- 2-е изд., перераб. и доп. - Самара, 2015. - 256 с.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений и может быть использовано для классификации монолитных железобетонных балочных плит перекрытий зданий по показателям сопротивления их воздействию высоких температур пожара. Сущность изобретения заключается в том, что испытание монолитной железобетонной балочной плиты здания проводят без разрушения, по комплексу единичных показателей качества, оценивая их величину с помощью статистического контроля. Для этого определяют геометрические размеры балочной плиты, схему обогрева расчетного сечения в условиях пожара, размещение арматуры в сечении, глубину заложения и степень ее огнезащиты, показатель термодиффузии бетона, величину испытательной нагрузки на монолитную балочную железобетонную плиту и интенсивность напряжения в стержнях продольной рабочей арматуры. Предел огнестойкости балочной плиты перекрытия определяют по признаку потери несущей способности F_U(R), используя аналитическое уравнение (1); по признаку потери теплоизолирующей способности F_U(J) - по степенной функции (2). При описании процесса сопротивления монолитной железобетонной балочной плиты огневому воздействию стандартного пожара учитывают степень огнезащиты арматуры С, см, интенсивность ее напряжения J_σc (в пределах 0,1÷1,0) и показатель термодиффузии бетона D_вт, мм²/мин, а также особенности армирования балочной плиты перекрытия и статическую схему ее работы. Технический результат – повышение точности определения фактической огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статистического контроля качества и неразрушающих испытаний. 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение фактического предела огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности; испытание железобетонной балочной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, при этом технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной балочной конструкции и ее расчетного сечения, определяют число и диаметр стержней продольной рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания продольной рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней продольной рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, устанавливают величину показателя термодиффузии бетона, определяют характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную балочную конструкцию, выявляют показатели огнестойкости железобетонной балочной конструкции (n и t_сч, °С), армированной различными видами стали, отличающийся тем, что в качестве железобетонной балочной конструкции здания принимают монолитную железобетонную балочную плиту перекрытия и дополнительно определяют интенсивность силовых напряжений в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, определяют показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, при этом фактический предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери несущей способности (F_U(R), мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):

;

где J_σs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия; n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; t_cr - критическая температура (°С) продольной рабочей арматуры; С - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры; е - натуральное число; k_m - показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предел огнестойкости монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия по признаку потери теплоизолирующей способности (F_U(J), мин) вычисляют по степенной функции (2):

;

где h_min - минимальная толщина монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм²/мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатели огнестойкости (n и t_cr, °С) монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, армированной различными видами стали, принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень огнезащиты продольной рабочей арматуры (С, см) при одностороннем подводе тепла находят по степенной функции (3):

;

где a_min - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры в поперечном сечении, мм; - показатель термодиффузии бетона, мм²/мин.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силовых напряжений (J_σs) в растянутой арматуре в расчетном сечении монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия определяют по уравнению (4):

;

где g_н,дл и g - нормативная длительная и расчетная нагрузка, кН⋅м; A_s и A_s,тр - площадь сечения по проекту фактическая и требуемая по расчету, мм²; R_s и R_su - расчетное и предельное сопротивление арматуры, МПа.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель неразрезности монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия (k_m) определяют по уравнению (5):

k_m=1+0,5⋅(A_оп/A)^1,5;

где А_оп и А - соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете монолитной железобетонной балочной плиты перекрытия, мм².