Способ оценки огнестойкости балочной конструкции

Способ оценки огнестойкости балочной конструкции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. В частности, оно может быть использовано для классификации составной (сталежелезобетонной) балки здания по показателям сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования составной балки с фактическим проектным пределом огнестойкости в зданиях различных классов пожароопасности.

Известен способ оценки огнестойкости балочной конструкции по результатам натурного огневого испытания фрагмента здания, в котором производят осмотр конструкций, назначают статическую нагрузку на конструкцию соответственно реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытываемой конструкции, и величину ее предела огнестойкости /ГОСТ Р 53309-2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (С. 6-12)/ [1].

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, наблюдения за состоянием балочной конструкции в условиях экспериментального пожара затруднительно и небезопасно, причины разрушения элементов балочной конструкции не удается установить из-за многообразия одновременно действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости испытуемой конструкции может быть не достигнуто вследствие более раннего разрушения стен фрагмента.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки балочной конструкции путем проведения технического осмотра, измерения инструментальных геометрических размеров элементов балки, определения размеров сечения и схемы армирования железобетонной конструкции, установления глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени ее огнезащиты, определения интенсивности силовых напряжений в опасном сечении элемента, определения теплотехнических и конструктивных параметров и определения, с использованием полученных данных, величины фактического предела огнестойкости железобетонной балки по длительности сопротивления теплосиловому воздействию до потери несущей способности по аналитическому уравнению /Патент 2604820 РФ, МПК G01N 25/50 «Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания»/ Н.А. Ильин, Д.А. Панфилов, заяв. СамГТУ 25.08.2015 г., опубл. 10.12.2016, Бюл. №34 [2], - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе проводят оценку на огнестойкость растянутого и сжатого элементов фермы без оценки огнестойкости гибкой стальной гофрированной стенки балочной конструкции. Вследствие этого показатели огнестойкости стальной гофрированной стенки балочной конструкции не определены. При назначении комплекса единичных показателей качеств и параметров огнестойкости не включены показатели, характерные для стальной гофрированной стенки в частности и балочной конструкции в целом.

Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления гофрированной стенки, растянутого и сжатого поясов составной балки в условиях пожара; в оценке проектных пределов огнестойкости составной балки для использования их при проектировании, строительстве или эксплуатации здания; в повышении точности и достоверности показателей огнестойкости составной балки здания.

Технический результат - повышение точности показателей огнестойкости элементов составной балки; определение комплекса основных параметров, влияющих на огнестойкость элементов составной балки; повышение точности, при определении параметров теплофизических и конструктивных характеристик элементов составной балки; снижение трудоемкости и сокращение сроков оценки огнестойкости составной балки; возможность определения фактической огнестойкости различно нагруженных составных балок любых размеров по признаку потери несущей способности; снижение экономических затрат на оценку огнестойкости составной балки здания; сохранение эксплуатационной пригодности здания при проведении оценки; определение реального ресурса составной балки перекрытия по огнестойкости с использованием комплекса единичных показателей качества; определение фактических пределов огнестойкости составной балки здания в зависимости от конструктивных параметров по признаку потери несущей способности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости балочной конструкции путем проведения технического осмотра, инструментального измерения геометрических размеров элементов балочной конструкции и их опасных сечений, определения количества и диаметров рабочих стержней арматуры балочной конструкции, их взаимного расположения и толщины защитного слоя бетона, выявления формы элементов балочной конструкции, определения схем обогрева их опасных сечений при пожаре и условий нагревания рабочей арматуры, установления глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени их огнезащиты, определения показателей плотности бетона и его влажности в естественном состоянии, определения величины термодиффузии бетона, характеристики рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, определения величины проектной испытательной нагрузки на балочную конструкцию и интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, определения времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности балочной конструкции под испытательной нагрузкой на огнестойкость согласно изобретению оценку огнестойкости балочной конструкции, выполненной в виде составной балки двутаврового сечения, состоящей из: стальной гофрированной стенки, растянутого и сжатого железобетонных поясов, проводят без натурного огневого испытания, не нарушающего пригодности, назначают комплекс единичных показателей качества стальной гофрированной стенки, растянутого и сжатого железобетонных поясов составной балки, находят глубину залегания, условия нагрева и степень огнезащиты контрольной точки гофрированной стенки, а также рабочей арматуры растянутого и сжатого железобетонных поясов составной балки, выявляют теплотехнические и конструктивные параметры и, используя их, определяют величину проектного предела огнестойкости составной балки (F_ur, мин) по длительности сопротивления термосиловому воздействию до потери несущей способности наименее огнестойкого элемента составной балки ( мин) по условию (1):

длительность сопротивления от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности растянутого пояса составной балки (, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (2):

где е^c - натуральное число (2,72); С - степень огнезащиты рабочей арматуры бетоном, см; J_σs - интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре в опасном сечении растянутого железобетонного пояса (0,1÷1,0); К₁ - интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса; n - эмпирический показатель изменения свойства арматурной стали в условиях пожара; t_cr - критическая температура нагрева арматурной стали, °C;

интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре растянутого железобетонного пояса составной балки от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из уравнения (3):

где A_s и - соответственно площади арматуры фактически установленной в опасном сечении растянутого железобетонного пояса и требуемая по расчету на прочность, мм²; R_s и R_su - расчетные предельное сопротивление арматуры растяжению, МПа; (R_su=R_sn/0,9); N и N_g - расчетная продольная сила и усилие от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость, кН;

усилие от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость в растянутом железобетонном поясе составной балки определяют из выражения (4):

где N_дл - длительная часть расчетной нагрузки, кН; - коэффициент надежности по нагрузке;

степень огнезащиты продольной рабочей арматуры растянутого железобетонного пояса составной балки определяют из степенного уравнения (5):

где m₀ - показатель условий нагрева арматуры в опасном сечении растянутого железобетонного пояса (0,25-1,0); a_min - минимальная глубина залегания арматуры по оси координат, мм; - показатель термодиффузии защитного слоя бетона, мм²/мин.

При несимметричном расположении арматурных стержней относительно биссектрисы угла прямоугольного поперечного сечения элемента составной балки показатель условий нагрева арматуры (m₀) при двустороннем обогреве (при а_х≤а_y) определяют из показательной функции (6):

где а_х и а_y - соответственно глубина залегания арматурных стержней от обогреваемых граней элемента по осям координат поперечного сечения, мм; (при а_x>а_y - в показателе функции (6) принимают обратное соотношение величины осевых расстояний, то есть а_х/a_y).

Глубину залегания стержней рабочей арматуры по осям координат (осевые расстояния а_x,y) определяют из уравнения (7):

где а_x,y - толщины защитных слоев арматуры соответственно по осям х или y, мм; d_s - номинальный диаметр продольных арматурных стержней, мм.

Величину показателя термодиффузии защитного слоя бетона [(, мм²/мин) при осредненной температуре 450°C] определяют из аналитического уравнения (8):

где λ₀ и С₀ - показатели теплопроводности бетона, Вт/(м⋅°C), и удельной теплоемкости, кДж/(кг⋅°C) при нормальной температуре (20±5°C); b u d - термические коэффициенты теплопроводности и теплоемкости бетона; р_c и ω - плотность бетона в сухом состоянии, кг/м³, и его влажность, % по массе.

Интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса составной балки определяют из уравнения (9):

где γ_п - коэффициент надежности растянутого железобетонного пояса по назначению здания; m_об - показатель условий обогрева периметра сечения элемента составной балки; k_сп - показатель сплошности сечения элемента составной балки; k_ф - показатель номинального диаметра рабочей арматуры.

За единичные показатели качества растянутого железобетонного пояса составной балки, влияющие на его предел огнестойкости, принимают геометрические размеры опасного сечения; глубину залегания, класс по прочности, номинальный диаметр, степень напряжения и предел текучести рабочей арматуры; влажность и плотность бетона, толщину защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.

Длительность сопротивления сжатого железобетонного пояса составной балки , мин, от начала испытания до потери несущей способности определяют, используя аналитическое выражение (10):

где В - наименьший размер прямоугольного поперечного сечения сжатого железобетонного пояса, мм; - интенсивность силовых напряжений в опасном сечении сжатого железобетонного пояса (0-1); α_μз - степень армирования сжатого железобетонного пояса; К₂ - интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса; - показатель термодиффузии защитного слоя бетона, мм²/мин; - нормативная прочность бетона сопротивлению на осевое сжатие, МПа;

интенсивность силовых напряжений в опасном сечении сжатого железобетонного пояса составной балки () от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из условия (11):

где k₃ - коэффициент условий закрепления сжатого железобетонного пояса (0,8-0,9); - испытательная нагрузка при определении огнестойкости сжатого железобетонного пояса, кН; - разрушающая сжатый железобетонный пояс продольная сила до начала испытания, кН;

степень армирования сжатого железобетонного пояса (α_μs) вычисляют из выражения (12):

где A_s и А - соответственно площади рабочей арматуры и всего бетона в поперечном сечении сжатого железобетонного пояса, мм²; и - соответственно расчетное сопротивление арматуры сжатию и нормативное сопротивление бетона осевому сжатию, МПа;

интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса (К₂) определяют, используя алгебраическое уравнение (13):

где - коэффициент надежности составной балки по назначению здания; - показатель условий обогрева периметра поперечного сечения сжатого железобетонного пояса; - показатель сплошности поперечного сечения сжатого железобетонного пояса; k_а - показатель глубины залегания рабочей арматуры; ϕ - коэффициент продольного изгиба сжатого железобетонного пояса.

Длительность сопротивления огневому воздействию стальной гофрированной стенки , мин, с учетом термозащиты определяют по аналитическому уравнению (14):

где J_σs - интенсивность силовых напряжений в металле гофрированной стенки (0,1±0,05);

С - степень огнезащиты металла гофрированной стенки находят из уравнения (15):

где m₀ - показатель условий нагрева контрольной точки стальной гофрированной стенки; при симметричном двустороннем подводе тепла m₀=0,5; δ₀ - толщина термозащитного покрытия металла гофрированной стенки, мм; - показатель термодиффузии материала покрытия, мм²/мин;

- длительность сопротивления огневому воздействию металлической гофрированной стенки без ее термозащиты, определяемая по аналитическому уравнению (16):

где - площадь металла поперечного сечения гофрированной стенки, см²; Р₀ - периметр обогрева сечения гофрированной стенки, см; - интенсивность силовых напряжений в сечении гофрированной стенки (0,1±0,05).

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем. Исключение огневых испытаний элементов составной балки существующего здания и замена их на неразрушающий способ снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, позволяет производить оценку огнестойкости элементов составной балки, независимо от вида напряженного состояния элементов составной балки здания; позволяет повысить точность показателей огнестойкости элементов составной балки, соответствующих реальным (проектным) условиям их эксплуатации. Применение предложенного способа оценки пределов огнестойкости элементов составной балки позволяет назначить комплекс теплофизических и конструктивных параметров, влияющих на их величины. Математическое описание процесса сопротивления элементов составной балки стандартному огневому испытанию позволяет составить соответствующие аналитические уравнения (2), (10) и (14), для вычисления их фактических показателей огнестойкости.

Использование интегральных конструктивных параметров, как то: степени огнезащиты арматуры (стали), уровня ее напряжения и показателя термодиффузии бетона, - упрощает математические описания сопротивления термосиловому воздействию соответственно каждого элемента составной балки.

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

В предложенном техническом решении снижают погрешность определения степени огнезащиты стали гофрированной стенки и рабочей арматуры, железобетонных поясов, оценивая ее величину в зависимости от глубины залегания и условий нагрева при пожаре.

Показатель условия нагрева гофрированной стенки и рабочей арматуры железобетонных поясов составной балки определяют по математической зависимости, учитывающей условия подвода тепла к ней и расположение ее стержней по отношению к биссектрисе угла обогреваемого сечения. Это позволяет более точно определить условия нагрева поперечного сечения элементов составной балки при симметричном его обогреве.

Упрощен учет конструктивных особенностей: степени армирования опасного сжатого сечения, интенсивности силовых напряжений, прочности бетона и арматуры, величины диаметров стержней арматуры, условий обогрева сечения, глубины заложения арматуры, гибкости элемента и сплошности поперечного сечения на величину их огнестойкости.

Уточнен комплекс единичных показателей качества стальной гофрированной стенки, растянутых и сжатых железобетонных поясов составной балки, влияющих на их огнестойкость.

На фиг. 1 изображена геометрическая схема составной балки с параллельными железобетонными поясами (P_s - нагрузка; h_г/с - высота гофрированной стенки; Н - высота составной балки): 1 - растянутый железобетонный пояс; 2 - сжатый железобетонный пояс; 3 - стальная гофрированная стенка.

На фиг. 2 изображена схема усилий в элементах составной балки: +N_ρ, кН - усилие растяжения; -N_ρ, кН - усилие сжатия.

На фиг. 3 изображена расчетная схема для определения прочности сжатого железобетонного пояса составной балки (сечение А-А): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; 6 - бетон; а_х и а_y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм.

На фиг. 4 изображена расчетная схема для определения огнестойкости сжатого железобетонного пояса составной балки (обогрев сечения четырехгранный): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; 6 - бетон; - направление действия высокой температуры стандартного испытания; а_х и а_y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм.

На фиг. 5 изображена расчетная схема для определения прочности растянутого железобетонного пояса составной балки (сечение Б-Б): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; а_х и а_y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм.

На фиг. 6 изображена расчетная схема для определения огнестойкости растянутого железобетонного пояса составной балки (обогрев сечения четырехгранный): 4 - рабочая арматура; 5 - поперечные стержни; 6 - бетон; а_х и а_y - глубина заложения арматуры по осям координат х и y, мм; - направление действия высокой температуры стандартного испытания.

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

Последовательность действий способа оценки огнестойкости элементов составной балки здания состоит в следующем. Сначала проводят визуальный осмотр составной балки здания. Затем определяют группу однотипных элементов составной балки. Назначают комплекс единичных показателей качества элементов составной балки, влияющих на огнестойкость. Выявляют условия опирания, закрепления концов и опасные сечения элементов составной балки. Затем оценивают единичные показатели качества элементов составной балки и их интегральные параметры и по ним находят показатели огнестойкости элементов составной балки двутаврого сечения.

При визуальном осмотре проводят проверку состояния элементов составной балки, включающую выявление условий опирания отдельных элементов составной балки, определение вида бетона и толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления арматуры с бетоном, наличие коррозии стали.

Схемы обогрева поперечных сечений элементов составной балки двутаврого сечения в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения конструкции и других частей здания, устройства подвесных потолков, расположения смежных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева элементов составной балки здания.

Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества конструкций, выбирают следующим образом. В элементах конструкции, имеющих одно опасное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении. В элементах конструкции, имеющих несколько опасных сечений, контрольные участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части контрольных участков в опасных сечениях.

К основным единичным показателям качества железобетонного пояса составной балки, обеспечивающим огнестойкость, относятся: геометрические размеры элементов составной балки и их опасных сечений; глубина залегания, класс, диаметр, интенсивность напряжений и предел текучести стали и арматуры; прочность бетона, влажность и плотность его в естественных условиях; толщина защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.

Опасные сечения элементов составной балки назначают в местах наибольшего действия проектной нагрузки. Проверяемыми геометрическими размерами являются ширина и высота опасного сечения элемента составной балки. Размеры конструкции проверяют с точностью ±1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.

Проверку прочности бетона элементов составной балки производят неразрушающим способом с применением механических и ультразвуковых приборов.

Минимальную глубину залегания стержня рабочей арматуры принимают по одной из осей координат двутаврого поперечного сечения элемента составной балки.

Величину критической температуры (t_cr, °C) стали и показатель функции сглаживания экспериментальных данных - показатель термотекучести арматуры (n) принимают следующими в зависимости от класса арматуры (табл. 1):

По результатам измерений определяют минимальную глубину залегания рабочей арматуры по одной из осей координат двутаврого поперечного сечения балки (а_min, мм) и величину показателя условий нагрева (m₀) рабочей арматуры при огневом воздействии. Затем, используя величины m₀ и a_min, устанавливают интегральный параметр - степень огнезащиты рабочей арматуры из уравнения (5).

Интегральный параметр интенсивности напряжения продольной рабочей арматуры растянутого железобетонного пояса составной балки определяют из условия (3), для сжатого железобетонного пояса - из условия (11).

Показатель термодиффузии бетона принимают по таблице 2.

Используя полученные интегральные параметры С (мм); J_σs; t_cr (°C); (мм²/мин), из аналитических уравнений (2), (10) и (14) находят показатель огнестойкости каждого элемента составной балки здания.

Интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса (К₁) определяют из уравнения (8); m_об - показатель условий обогрева периметра сечения элемента составной балки:

здесь Р и Р₀ - соответственно периметр и обогреваемая часть периметра сечения элемента, мм; - показатель сплошности поперечного сечения элемента балки: для сплошного сечения ; для пустотелого сечения

k_ф - показатель номинального диаметра (d, мм) рабочей арматуры:

Интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса (К₂) определяют из уравнения (13);

ϕ - коэффициент продольного изгиба сжатого железобетонного пояса:

здесь - расчетная длина сжатого элемента, мм; B_min - минимальный размер сечения элемента, мм;

k_а - показатель глубины залегания рабочей арматуры:

здесь а_н и а - соответственно нормативная и фактическая глубина залегания арматуры, мм.

Пример 1. Дано: Растянутый железобетонный пояс составной балки здания выполнен из тяжелого бетона и рассчитан на растягивающее усилие N=108,55 кН; усилие от постоянной нагрузки N_дл=76,34 кH; ; продольная арматура R_s=350; ; требуемая по расчету площадь сечения ; по проекту A_s=314 мм² ; критическая температура нагрева арматуры А400 равна t_cr=550°C; n=4,4;

при Р=Р₀,→m_об=(Р/Р₀)^1,2=1; ; k_ф=d^0,05=1,0^0,05=1 (фиг. 3).

Решение: 1) Интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса:

2) Проектная нагрузка в растянутом железобетонном поясе:

3) Интенсивность растягивающих напряжений в рабочей арматуре:

4) При глубине залегания а_х=а_y=а_min=35 мм показатель условий нагрева рабочей арматуры:

m₀=(а_х/а_y)^0,5/2=(35/35)^0,5/2=0,5

5) Степень огнезащиты растянутой арматуры бетоном, см:

6) Показатель огнестойкости растянутого железобетонного пояса:

Пример 2. Дано: Сжатый железобетонный пояс составной балки двутаврого сечения выполнен из тяжелого бетона класса В30: ; ; и рассчитан на сжатие с усилием N=212,48 кН; N_дл=149,43 кН; ; сечение В×H=150×150 мм; продольная арматура 4∅10А400, ; A_s=314 мм²; R_sc=350 MПa; расчетная длина сжатого железобетонного пояса (фиг. 4).

Решение: 1) Проектная нагрузка на сжатый железобетонный пояс при оценке его огнестойкости:

2) Несущая способность сжатого железобетонного пояса при определении его огнестойкости:

3) Интенсивность сжимающих напряжений в сечении сжатого железобетонного пояса:

4) Степень армирования сечения сжатого железобетонного пояса:

5) Коэффициент продольного изгиба сжатого железобетонного пояса:

6) Показатель глубины залегания рабочей арматуры:

k_а=1-0,1⋅(а_н-а)/а_н=1-0,1⋅(20-85)/20=1+0,075=1,075;

7) Интегральный показатель безопасности сжатого железобетонного пояса:

8) Длительность сопротивления сжатого железобетонного пояса в условиях пожара определена из выражения (13):

Пример 3. Дано: Элемент составной конструкции - стальная гофрированная стенка высотой h_r/c=225 см; толщина d=0,3 см; площадь сечения A_r/с=h_r/с⋅d=225⋅0,3=67,5 см²; интенсивность силовых напряжений J_σs=0,1; подвод тепла к контрольной точке гофрированной стенки симметричный двухсторонний (m₀=0,5); огнезащита гофрированной стенки - легкий строительный цементно-перлитовый раствор толщиной 44 мм (γ=800 кг/м³; ; средняя толщина защитного слоя δ₀=15 мм);

Определить длительность сопротивления гофрированной стенки - , мин, - огневому воздействию стандартного пожара.

Решение: 1) Периметр обогрева поперечного сечения гофрированной стенки

P₀=2⋅h_r/c=2⋅225=450 см.

2) Длительность сопротивления огневому воздействию гофрированной стенки без учета огнезащиты вычисляют по уравнению (16):

3. Степень огнезащиты стали гофрированной стенки вычисляют по уравнению (15):

4. Длительность сопротивления огневому воздействию оштукатуренной гофрированной стенки определяют по уравнению (14):

Наименее слабый в статическом и тепловом отношении является элемент - сжатый железобетонный пояс составной конструкции .

Заключение. Предел огнестойкости составной балки двутаврого сечения регламентирует наименее слабый по термосиловому сопротивлению - сжатый железобетонный пояс. Следовательно, проектный предел огнестойкости по потере несущей способности составной балки здания принимают по условию (1):

Предложенный способ применен при оценке огнестойкости после пожара железобетонных конструкций покрытия цеха экспедиции площадью 41600 м² промышленного здания Волжского автозавода в г. Тольятти. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации

1. ГОСТ Р 53309 - 2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (см. с. 6-12).

2. Патент 2604820 РФ, МПК G01N 25/50 «Способ оценки огнестойкости железобетонной фермы здания» / Н.А. Ильин, Д.А. Панфилов, заяв. СамГТУ 25.08.2015 г., опубл. 10.12.2016, Бюл. №34.

1. Способ оценки огнестойкости балочной конструкции путем проведения технического осмотра, инструментального измерения геометрических размеров элементов балочной конструкции и их опасных сечений, определения количества и диаметров рабочих стержней арматуры балочной конструкции, их взаимного расположения и толщины защитного слоя бетона, выявления формы элементов балочной конструкции, определения схем обогрева их опасных сечений при пожаре и условий нагревания рабочей арматуры, установления глубины залегания стержней рабочей арматуры и степени их огнезащиты, определения показателей плотности бетона и его влажности в естественном состоянии, определения величины термодиффузии бетона, характеристики рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, определения величины проектной испытательной нагрузки на балочную конструкцию и интенсивности силовых напряжений в опасном сечении, определения времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности балочной конструкции под испытательной нагрузкой на огнестойкость, отличающийся тем, что оценку огнестойкости балочной конструкции, выполненной в виде составной балки двутаврового сечения, состоящей из: стальной гофрированной стенки, растянутого и сжатого железобетонных поясов, проводят без натурного огневого испытания, не нарушающего пригодности, назначают комплекс единичных показателей качества стальной гофрированной стенки, растянутого и сжатого железобетонных поясов составной балки, находят глубину залегания, условия нагрева и степень огнезащиты контрольной точки гофрированной стенки, а также рабочей арматуры растянутого и сжатого железобетонных поясов составной балки, выявляют теплотехнические и конструктивные параметры и, используя их, определяют величину проектного предела огнестойкости составной балки (F_ur, мин) по длительности сопротивления термосиловому воздействию до потери несущей способности наименее огнестойкого элемента составной балки (ƒ_ur,min, мин) по условию (1):

F_ur=ƒ_ur,min;

длительность сопротивления от начала стандартного огневого воздействия до потери несущей способности растянутого пояса составной балки (ƒ_{ur, 1}, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (2):

,

где е^с - натуральное число (2,72); С - степень огнезащиты рабочей арматуры бетоном, см; J_σs - интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре в опасном сечении растянутого железобетонного пояса (0,1÷1,0); К₁ - интегральный показатель безопасности растянутого железобетонного пояса; n - эмпирический показатель изменения свойства арматурной стали в условиях пожара; t_cr - критическая температура нагрева арматурной стали, °С;

интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре растянутого железобетонного пояса составной балки от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость определяют из уравнения (3):

;

где A_s и - соответственно площади арматуры фактически установленной в опасном сечении растянутого железобетонного пояса и требуемой по расчету на прочность, мм²; R_s и R_su - расчетные предельное сопротивление арматуры растяжению, МПа; (R_su=R_sn/0,9); N и N_g - расчетная продольная сила и усилие от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость, кН;

усилие от проектной испытательной нагрузки на огнестойкость в растянутом железобетонном поясе составной балки определ