Экспертиза строительных конструкций и расчет пределов огнестойкости зданий и сооружений

Чертеж Обухов1.dwg

МУ курсовой ЗиС.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны
чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий»
ЗДАНИЯ СООРУЖЕНИЯ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПОЖАРЕ
Методические указания к выполнению курсового проекта для курсантов
студентов и слушателей
Здания сооружения и их устойчивость при пожаре. Методические указания к
выполнению курсового проекта для курсантов студентов и слушателей.
В.В. Смирнов А.Ю Кошелев под общей редакцией доктора педагогических
наук доцента начальника кафедры пожарной безопасности в строительстве
Методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой
дисциплины «Здания сооружения и их устойчивость при пожаре».
В методических указаниях приведена методика выполнения курсового
проекта приведены примеры расчетов изложены требования к содержанию
структуре оформлению курсового проекта. Методические указания
предназначены для курсантов студентов и слушателей УрИ ГПС МЧС России
обучающихся по специальности 280705 - «Пожарная безопасность».
Акулов А.Ю. начальник научно-исследовательского отдела подполковник
внутренней службы кандидат технических наук.
Методические рекомендации обсуждены и одобрены на заседании
Протокол № 7 от «20» марта 2014 г.
Требования к выполнению курсового проекта 8
Содержание расчетно-пояснительной записки 13
Подготовка к курсовому проектированию 15
Характеристика здания и конструкций 16
1. Определение основных параметров и конструктивной схемы здания. 16
2. Подбор типовых конструкций здания. 17
Оценка фактических пределов огнестойкости 21
Расчет фактических пределов огнестойкости несущих строительных
конструкций здания 25
1. Расчет предела огнестойкости железобетонных плит 25
2. Расчет предела огнестойкости железобетонных балок 29
3. Расчет огнестойкости железобетонных колонн 33
Экспертиза строительных конструкций здания 40
Разработка технических решений 43
Список литературы 45
Мировая тенденция увеличения числа техногенных и природных катастроф
обусловленная усложнением всех сфер функционирования общества требует
вести постоянный поиск эффективных мер защиты жизни и здоровья человека
Среди всех проявлений катастроф и аварий лидирующее положение
занимают пожары на долю которых приходится до 70% всех чрезвычайных
Ни одно противопожарное мероприятие не даст положительного эффекта
если при пожаре не будет гарантирована соответствующая защита несущей
системы здания от обрушения которая обеспечивается огнестойкостью
строительных конструкций.
Теория огнестойкости строительных конструкций как составная часть
общей теории сопротивления сооружений объединяет в одном направлении
специальные знания из области термодинамики теории тепло- и
массопереноса строительной механики теории конструктивной безопасности и
живучести несущих систем силового и несилового (средового) сопротивления
материалов разрушению и деформированию теории надёжности теории
вероятности а также ряда других областей строительной науки.
С 1 июля 2008 г. вступило в силу постановление правительства
Российской Федерации № 87 от 16.02.2008 года утвердившее Положение о
составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию
(далее Положение) [16].
В соответствии с п. 26 Положения [16] был введен раздел проектной
документации «Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности». Данный
раздел является одним из основных разделов проектной документации.
Выполнение мероприятий заложенных в этом разделе направлено на
обеспечение безопасности защиту жизни и здоровья людей и защиту имущества
Составной частью раздела «Мероприятия по обеспечению пожарной
безопасности» является описание и обоснование принятых конструктивных и
объемно-планировочных решений степени огнестойкости и класса
конструктивной пожарной опасности здания.
Проектирование зданий и сооружений осуществляется согласно
требованиям Федерального закона от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический
регламент о требованиях пожарной безопасности» [22] сводов правил по
проектированию и строительству и др.
Во многих проектах не подвергшихся проверке (экспертизе) на
соблюдение требований пожарной безопасности имеются существенные
отступления от положений действующих нормативных документов направленных
на обеспечение огнестойкости объектов защиты.
Надзор за объектом капитального строительства начинается с момента
его проектирования путем проведения экспертизы проектов.
Настоящие методические указания призваны оказать помощь в выполнении
предусмотренного рабочей программой курсового проекта по дисциплине
«Здания сооружения и их устойчивость при пожаре».
Курсовой проект охватывает основные разделы курса обучения
дисциплины. В процессе работы над проектом обучающийся приобретает
систематизирует и закрепляет знания требований пожарной безопасности
направленные на обеспечение огнестойкости зданий и сооружений анализирует
назначение и условия работы всех конструкций проектируемого здания
прорабатывает наиболее рациональные конструктивные решения с учетом
технологических монтажных и экономических требований а также пожарной
безопасности применяет современные методы расчета строительных
конструкций для определения их пределов огнестойкости. При этом
обучающийся должен работать с действующими нормативными правовыми актами
нормативными документами по пожарной безопасности и со справочной
Сформированные компетенции у курсантов студентов и слушателей в
процессе выполнения курсового проекта будут служить им базой при
закреплении теоретических знаний по дисциплине «Здания сооружения и их
устойчивость при пожаре».
ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект по дисциплине «Здания сооружения и их устойчивость
при пожаре» является завершающим этапом изучения курса и позволяет
закрепить теоретический материал курса а также выработать практические
навыки при проведении оценки соответствия конструктивных решений зданий
требованиям нормативных документов по пожарной безопасности.
Выполнять курсовой проект следует самостоятельно под контролем
руководителя. Ответственность за принятые в курсовом проекте решения
качество выполнения а также за своевременное выполнение проекта несет
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и
В состав расчетно-пояснительной записки входят: характеристика здания
и строительных конструкций экспертиза строительных конструкций расчет
строительных конструкций выводы и технические решения.
Оформление курсового проекта следует осуществлять в соответствии с
требованиями ГОСТ Р 21.1101-2009 [14].
При выполнении курсового проекта следует руководствоваться
положениями соответствующих стандартов системы проектной документации для
строительства (далее – СПДС) а также стандартов Единой системы
конструкторской документации (далее - ЕСКД). Перечень стандартов ЕСКД
подлежащих учету при выполнении графической и текстовой частей приведен в
таблице Д.1 (Приложение Д) к ГОСТ Р 21.1101-2009 [14].
Курсовой проект выполняется автоматизированным способом на бумажном
носителе. Текстовая часть оформляется на листах формата А4. Ориентация –
При выполнении курсового проекта следует применять гарнитуру шрифта
Times New Roman. Междустрочный интервал - полуторный в основном тексте
одинарный в подстрочных ссылках таблицах. Форматирование основного текста
и ссылок – в параметре «по ширине» таблиц – в параметре «по центру». Цвет
шрифта - черный. Размер шрифта (кегль) в основном тексте - кегль 14.
Размер шрифта (кегль) в таблицах подписи рисунков графиков - кегль 12.
Текст курсового проекта следует разбивать на абзацы (первая строка отступ
5). Абзацами выделяются примерно равные по объему тесно связанные
между собой и объединенные по смыслу части текста. Рисунки (графики
схемы фотографии диаграммы) и таблицы необходимо выполнять по тексту и
нумеровать. Рисунки следует располагать непосредственно после текста в
котором они упоминаются впервые или на следующей странице если размеры
не позволяют поместить рисунок после текста.
Чертежи графической части выполняют в оптимальных масштабах по ГОСТ
302 [9] с учетом их сложности и насыщенности информацией.
Все листы пояснительной записки и графической части следует оформлять
с основной надписью и дополнительными графами к ней (приложение 1).
Расположение основной надписи дополнительных граф к ней и размерных рамок
на листах приведено в приложении 2.
Основную надпись дополнительные графы к ней и рамки выполняют
сплошными толстыми основными и сплошными тонкими линиями по ГОСТ 2.303
Формулы и уравнения следует выделять из текста в отдельную строку с
использованием редактора формул. Над и под каждой формулой или уравнением
нужно предусмотреть интервал «Авто». Если уравнение не умещается в одну
строку то оно должно быть перенесено после знака равенства (=) или после
знаков плюс (+) минус (-) умножения (х) деления (:) или других
математических знаков причем этот знак в начале следующей строки
повторяют. При переносе формулы на знаке символизирующем операцию
умножения применяют знак «х». Все формулы нумеруются. Нумерацию следует
применять сквозную. Номер проставляется арабскими цифрами в круглых скобках
в крайнем правом положении на строке.
Разделы курсового проекта должны иметь сквозную нумерацию арабскими
цифрами в пределах всей пояснительной записки. После номера раздела следует
Введение не нумеруется. Подразделы должны иметь порядковые номера в
пределах каждого раздела. Номера подразделов состоят из номеров раздела и
подраздела разделенных точкой. Нумерация таблиц и рисунков должна быть
сквозной в каждом разделе записки.
Нумерация страниц записки должна быть сквозной. Первой страницей
является титульный лист второй – содержание и т. д. Расчетно-пояснительная
записка должна быть сброшюрована и иметь плотную обложку. Форма титульного
листа приведена в приложении № 3.
Оформление библиографии осуществляется в следующем порядке:
- печатная периодика;
- источники на электронных носителях локального доступа;
- источники на электронных носителях удаленного доступа (т.е.
интернет-источники).
В каждом разделе сначала идут источники на русском языке а потом на
иностранных языках (так же в алфавитном порядке).
Нормативные акты располагаются в следующем порядке:
- международные акты ратифицированные Россией причем сначала
- Конституция России;
- федеральные законы;
- указы Президента России;
- постановления Правительства России;
- приказы письма и пр. указания отдельных федеральных
министерств и ведомств;
- законы субъектов России;
- распоряжения губернаторов;
- распоряжения областных (республиканских) правительств;
- судебная практика (т.е. постановления Верховного и прочих судов
- законодательные акты утратившие силу.
Федеральные законы следует записывать в формате:
Федеральный закон от [дата] № [номер] «[название]» [официальный
источник публикации год номер статья]
Законы располагаются не по алфавиту а по дате принятия (подписания
Президентом России) - впереди более старые.
Если при написании проекта использовался законодательный сборник или
издание отдельного закона в список литературы все равно следует записать
закон (приказ и т.п.) с указанием официального источника публикации. Для
федеральных актов такими источниками являются: «Собрание законодательства
Российской Федерации» «Российская газета» «Собрание актов Президента и
Правительства Российской Федерации» и др.
Графическая часть курсового проекта должна выполняться в соответствии
с требованиями ЕСКД и СПДС. Рекомендуется следующие масштабы:
- план и разрез здания – М 1:200 разрез здания может быть
представлен схематически; элементы каркаса должны быть замаркированы;
- продольный разрез плиты по ребру - М 1:20 или М 1:25 поперечный
разрез плиты - М 1:10 чертежи каркасов арматуры М 1:20 или М 1:25;
- продольный и поперечный разрезы ригеля крайнего пролета чертеж
- чертежи колонны второго этажа М 1:20 или М 1:25;
- конструкция стыка колонны второго этажа - М 1:10;
- конструкция стыка ригеля с колонной - М 1:10.
При масштабах М 1:20 или М 1:25 продольная рабочая арматура
показывается сплошной линией толщиной 1мм а поперечная – 05мм. При
масштабе М 1:10 продольная рабочая арматура вычерчивается двумя линиями а
хомуты и поперечная арматура сетки - сплошной линией толщиной 05мм.
Пример выполнения графической части проекта представлен в приложении 4.
Графическая часть курсового проекта оформляется в карандаше туши или
в системе автоматизированного проектирования на ЭВМ.
Все размеры на чертежах представляются в одинаковых измерениях
(линейные в миллиметрах высотные отметки в метрах с точностью до третьего
знака после запятой).
Размерные линии должны заканчиваться засечками. На планах разрезах и
фасадах необходимо проставлять высотные отметки принимая за 0.000 отметку
чистого пола 1-ого этажа здания (в зрелищных учреждениях сцены).
СОДЕРЖАНИЕ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Расчетно-пояснительная записка курсового проекта по дисциплине
«Здания сооружения и их устойчивость при пожаре» должна включать:
- ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ где указываются название учебного заведения
кафедры тема курсового проекта исполнитель и проверяющий год выполнения
- СОДЕРЖАНИЕ с полным перечнем разделов курсового проекта и
нумерацией страниц разделов (подразделов);
- ВВЕДЕНИЕ где приводится обоснование актуальности темы исходя
из функционального назначения здания (объекта) статистики пожаров в
зависимости от класса функциональной пожарной опасности (далее КФПО)
объекта по заданию задач МЧС России (пожарной охраны) цель работы;
- ХАРАКТЕРИСТИКУ ЗДАНИЯ И КОНСТРУКЦИЙ в которой указывается
назначение здания класс функциональной пожарной опасности категорию
здания по взрывопожарной и пожарной опасности (если требуется) примерная
характеристика технологического процесса и пожарной опасности веществ
обращаемых в технологическом процессе (если требуется) площадь застройки
высота здания (этажность) площадь этажей в пределах пожарного отсека
конструктивная схема здания материалы и характеристика применяемых несущих
строительных конструкции (схемы нагружения наиболее нагруженные сечения
конструкций с указанием размеров характеристики арматуры и бетона
нормативная нагрузка) выбор и описание основных строительных конструкций и
частей здания (покрытие ограждающие конструкции полы определение
параметров маршей лестниц и лестничных клеток) конструктивно-планировочные
особенности здания и др.;
- ОЦЕНКУ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ по Пособию по
определению пределов огнестойкости конструкций пределов распространения
огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II-2-80)
- РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ НЕСУЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
- ЭКСПЕРТИЗУ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ с определением
требуемых степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности
здания оценки соответствия пределов огнестойкости и классов пожарной
опасности основных строительных конструкций здания.
- РАЗРАБОТКУ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ по устранению нарушений
выявленных при экспертизе строительных конструкций здания где описываются
и предлагаются инженерно-технические решения по устранению выявленных
- ЗАКЛЮЧЕНИЕ где должны быть представлены все выводы сделанные
на основании проведенной оценки соответствия описание результатов
проводимого инженерно-технического расчета и предложения обучаемых по
решению выявленных нарушений в курсовом проекте.
Заключение курсового проекта должно логически заканчивать работу и не
оставлять открытых вопросов на защите курсового проекта.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ на которую в соответствии с порядковым
номером в квадратных скобках (например: [1]) делаются ссылки в расчетно-
пояснительной записке.
ПОДГОТОВКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ
Курсовой проект выполняется на основании индивидуального задания
(приложение 5) выдаваемого ведущим преподавателем.
Исходным материалом для выполнения курсового проекта по дисциплине
являются чертежи серийных железобетонных конструкций сборных железобетонных
каркасов зданий (приложение 6).
Поскольку курсовой проект является завершающим этапом изучения курса
«Здания сооружения и их устойчивость при пожаре» предполагается что
основные положения действующих нормативных документов по пожарной
безопасности обучающимся известны.
Перед началом выполнения курсового проекта обучающийся должен изучить
специальную техническую литературу и соответствующие главы действующих
нормативных документов.
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ И КОНСТРУКЦИЙ
1. Определение основных параметров и конструктивной схемы здания.
По конструктивной схеме здания подразделяются на здания с полным
каркасом с неполным каркасом и бескаркасные. Зная конструктивную схему
здания его основные параметры (см. задание на курсовой проект)
обучающемуся необходимо дать характеристику конструктивной схемы здания и
основных конструктивных элементов здания с учетом исходных данных
используя [1; 2; 4].
В данном подразделе курсового проекта обучающийся должен определить
площадь этажа в пределах пожарного отсека с учетом количества пролетов по
длине и ширине здания и размеров применяемых конструкций.
Определяется класс функциональной пожарной опасности здания в
зависимости от назначения.
Для промышленных зданий с учетом категории по взрывопожарной и
пожарной опасности приводится примерная характеристика пожарной опасности
веществ обращающихся в технологическом процессе или хранящихся в здании
Для гражданских зданий необходимо привести используя [1; 2; 4]
описание выбранной планировочной схемы здания особенности протекающих в
здании функциональных процессов.
Пример определения площади этажа здания.
Двухэтажное здание. Количество пролетов 9(6. Запроектированы колонны
КСР 433-24 ригели Р2-72-26 ПК 12.5-58.15.
Этажность здания – 2 этажа; при высоте этажа – 33 м
Количество пролетов:
- по длине здания – 9 пролетов;
- по ширине здания – 6 пролетов.
Характеристики сетки колонн по осям*:
- шаг колонн по длине: 6 м (т.к. длина плиты перекрытия 58 м);
- шаг колонн по ширине: 3 м (т.к. длина ригеля 26 м).
* - с учетом основных положений по унификации объемно-планировочных и
конструктивных решений зданий.
Площадь этажа в пределах пожарного отсека:
Длина здания: 9×6 = 54 м;
Ширина здания: 6×3 = 18 м;
Площадь этажа здания: S = 54×18 = 972 м2.
2. Подбор типовых конструкций здания.
Стены – главная структурная часть здания. В зависимости от основной
конструктивной схемы здания стены зданий могут быть: несущими
самонесущими и ненесущими (навесными). Несущие стены возводятся из
кирпича железобетонных панелей и блоков которые воспринимают всю
нагрузку от здания и передают ее на фундамент. Самонесущие стены несут
собственную массу в пределах своей полной высоты и опираются на
фундаментные балки или на фундамент. Такие стены выполняются из кирпича
крупных бетонных блоков и панелей (b > 300 мм). Ненесущие стены возводятся
из панелей которые опираются на металлические столики приваренные к
колоннам. Нижний ряд панелей опирается на фундаментные балки.
При выполнении данной работы тип материал и толщина наружных и
внутренних стен задаются обучающимся самостоятельно (производится подбор и
описание конструкций ненесущих или самонесущих наружных стен и несущих
стен лестничных клеток) используя [1; 4].
Выбор колонн осуществляется в соответствии с заданием на курсовой
проект. Обучающемуся необходимо дать описание конструкции с указанием
габаритных размеров размеров расчетного сечения материала конструкции
(вид класс плотность влажность бетона класс и диаметр арматуры).
Привести расчетную схему сечения конструкции.
Используя [2; 5; 7] описать поведение колонн в условиях пожара.
Выбор ригелей осуществляется в соответствии с заданием на курсовой
Используя [2; 3] описать поведение балок в условиях пожара.
Выбор плит осуществляется в соответствии с заданием на курсовой
Используя [2; 3] описать поведение плит в условиях пожара.
В современных зданиях находят применение два типа покрытий (крыш) –
совмещенные и чердачные. Совмещенные могут быть невентилируемые и
вентилируемые. На несущие (ограждающие) конструкции покрытия укладывается:
пароизоляция утеплитель выравнивающий слой гидроизоляционный ковер
(кровля) защитный слой.
Выполняется из одного или двух слоев рубероида либо толя или
пергамина. Может быть применена и обмазочная пароизоляция из битума из
изольной мастики и других материалов.
Выравнивающий слой (стяжка)
Укладывается по слою утеплителя служит основанием под кровлю и для
придания необходимого уклона совмещенному покрытию. Выполняется из
цементно-песочного раствора или асфальтобетона толщиной 20 см – 30 см (в
особых случаях этот слой армируется проволочной сеткой).
Кровли рекомендуются рулонные (из рубероида) при уклоне покрытия от
% до 10%; трехслойные (с защитным слоем) при уклоне менее 25%;
четырехслойные (с защитным слоем). Слой рубероида укладывается по битумной
мастике. Защитный слой выполняют из гравия или слюдяной крошке по мастике.
Следует вычертить эскиз покрытия с указанием характеристики каждого
конструктивного слоя.
В курсовом проекте обучающимся необходимо используя [1; 2; 4]
привести описание совмещенной крыши указать основные конструктивные
элементы выполнить схему покрытия с указание всех слоев настила.
Лестницы и лестничные клетки
Лестницы служат не только средством сообщения между этажами но и
основным средством эвакуации людей из здания при пожаре или других
аварийных ситуациях.
Требования предъявляемые к лестницам зданий зависят от назначения
самого здания и определяются соответствующими нормативными документами.
Расчет параметров основной лестницы и лестничной клетки
Размеры ступеней уклоны лестничных маршей ширина лестничных маршей
и площадок определяются с учетом требований нормативных документов по
пожарной безопасности в соответствии с [18]. При расчете параметров
лестничного марша исходными данными являются высота этажа Нэт количество
маршей в пределах высоты одного этажа Км а также ширина l ширина
лестничных площадок (С1 и С2) уклон марша для основных лестниц и размеры
ступеней соответствующие принятому уклону марша (a[pic]b) где а – размер
подступенка b – размер проступи.
- высота марша h[pic]м=HэтKм (мм)
- количество подступенков в марше n=h[pic]мa (шт)
- количество проступей в марше m=n-1 (шт)
- размер горизонтальной проекции марша d=b[pic]m (мм)
- общая длина лестничной клетки (в свету) L=C1+d+C2 (мм)
- ширина лестничной клетки (в свету) B=2l+C3 где С3 – нормируемая
величина промежутка между маршами - 70 мм.
В пояснительной записке следует выполнить графическое построение
лестницы с точным соблюдением масштаба. При расчете лестничного марша
ОЦЕНКА ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ
Оценка фактического предела огнестойкости
многопустотной железобетонной плиты по Пособию [6].
Рисунок 1. Схема сечения плиты.
Дано. Многопустотная плита перекрытия свободно опирающаяся по двум
сторонам. Размеры сечения: b=1200 мм; h=220 мм; длина рабочего пролёта
растянутая арматура класса А-III - 4 стержня диаметром – 10 мм
стержень диаметром 12 мм. Тяжелый бетон класса В20 весовая влажность
бетона 0 = 2% на известняковом щебне; средняя плотность бетона в сухом
состоянии (ос=2250 кгм2; диаметр пустот равен 160 мм; расчетная нагрузка
[p толщина защитного слоя бетона до края арматуры а’=20 мм.
В таблице 8 [6] приведены значения пределов огнестойкости для плит
сплошного сечения поэтому определяем фактический предел огнестойкости
плиты по толщине защитного слоя. Определяем толщину защитного слоя бетона.
В соответствии с п. 2.16 [6] В случаях расположения арматуры в разных
уровнях среднее расстояние до оси арматуры а должно быть определено с
учетом площадей арматуры (А1 А2 Аn) и соответствующих им расстояний
до осей (а1 а1 аn) измеренных от ближайшей из обогреваемых (нижней
или боковой) поверхностей элемента по формуле:
Расстояния до оси арматуры:
Толщина защитного слоя:
где [p [pic] - площадь арматурных стержней в соответствии с
В соответствии с табл. 8 [6] для плиты с а = 25 мм ПО = 1 ч; для а =
мм Пo = 15 ч. Определяем предел огнестойкости плиты с а = 253 мм
методом линейной интерполяции
В соответствии с п. 2.18 [6] значения пределов огнестойкости
приведенных в табл. 8 [6] необходимо умножить на коэффициент [pic] т.к.
предусмотрен класс арматуры А-III. В соответствии с п.2.27 [6] значения
пределов огнестойкости приведенные в табл.8 [6] необходимо умножить на
коэффициент [pic] для многопустотных плит
Оценка предела огнестойкости железобетонных ригелей по Пособию [6]
Рисунок 2. Схема сечения балки.
Дано. Однопролетная свободно опертая балка пролетом 6 м. Сечение балки
b×h = 300×450 мм; расстояние от края конструкции до центра арматуры а1 = 50
мм; а2 = 120 мм; с1 = 50 мм; тяжелый бетон класса В25 на гранитном щебне;
рабочая арматура 4 стержня 20 А- расчетная нагрузка [pic].
Определяем толщину защитного слоя бетона
В таблице 6 [6] приведены значения пределов огнестойкости [pic]
статически определимых балок нагреваемых с трех сторон в зависимости от
расстояния в и ширины балки а (п.2.26 [6]).
Для ригеля имеющего ширину сечения [pic] на уровне рабочей арматуры и
[pic] находим значение (по данным рис.3) [pic]ч.
Рисунок 3. Интерполяция данных таблицы 6 Пособия [6].
приведенных в табл. 6 [6] необходимо умножить на коэффициент [pic] т.к.
предусмотрен класс арматуры А-IV.
железобетонной колонны по Пособию [6].
Рисунок 4. Схема сечения колонны.
Железобетонная колонна расчетная длина l0 = 798 м размером сечения
0(300 мм бетон класса В25 средняя плотность бетона в сухом состоянии на
гранитном щебне составляет (ос = 2330 кгм3. Весовая влажность - ( = 2 (.
Арматура класса А - III 4 стержня ( 25 мм. Толщина защитного слоя бетона до
края арматуры а1 = 30 мм. Расчетная нагрузка Nр=110 т.
В соответствии с табл. 2 [6] для колонны с [p для [pic]
[pic]. Определяем предел огнестойкости колонны с [pic]методом линейной
В соответствии с п. 2.22 [6] предел огнестойкости колонн с
дополнительным армированием в виде сварных поперечных сеток установленных
с шагом не более 250 мм принятый по табл. 2 [6] следует умножать на
РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ НЕСУЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ
При выполнении расчетов обучающимся следует пользоваться только
международной системой физических единиц СИ. Необходимо учесть что
сокращенное обозначение единиц физических величин отражающих имена ученых
принято писать с прописной буквы например Па (Паскаль) К (Кельвин) Н
(Ньютон) Дж (Джоуль) и т.д.
В задании на курсовой проект обозначения и единицы измерения
физических величин соответствуют основным нормативным документам по
проектированию строительных конструкций:
- сила нагрузка вес – выражается в Ньютонах; соотношение: 1 кгс
= 10 Н; 1тс = 10000 Н = 10 кН;
- линейная (поверхностная) нагрузка – выражается в Ньютонах на
метр (на квадратный метр); соотношение: 1 кгсм = 10 Нм (1 кгсм2 = 10
- давление механическое напряжение модуль упругости – выражается
в Паскалях (1 Па = Нм2); соотношение: 1 кгссм2 = 105 Па = 01 МПа; 1
кгсмм2 = 107 Па = 10 МПа;
- несущая способность по прочности материалов: 1 МПа·см2 = 100 Н =
- момент силы выражается в Ньютон-метрах; соотношение: 1 кгс·м =
Н·м; 1 тс·м = 10 кН·м.
1. Расчет предела огнестойкости железобетонных плит
Рисунок 5. Схема сечения плиты.
[p толщина защитного слоя бетона до края арматуры 20 мм.
Решение. Определяем нормативную нагрузку:
Определяем максимальный изгибающий момент от действия нормативной
Определяем толщину защитного слоя бетона до центра арматуры:
Определяем среднее расстояние до оси арматуры:
А2 = 1131 мм2 (приложение 7).
Определяем высоту рабочей зоны бетона:
Определяем рабочую (полезную) высоту сечения:
Определяем расчетное сопротивление сжатого бетона:
для бетона класса В20 нормативная прочность бетона [pic] (приложение
[pic]-коэффициент надежности по бетону.
По приложению 9 для арматуры класса А-III определяем нормативное
сопротивление растяжению Rsn = 390 МПа.
Определяем расчетное сопротивление:
[pic] - коэффициент надежности по арматуре.
Определяем площадь сечения арматуры:
Находим xtem предполагая что xtem hif
xtem = 597мм hif м = 30 мм.
Определяем напряжение в сечении растянутой арматуры:
Определяем коэффициент снижения прочности стали:
Из приложения 11 при γs tem = 0699 для арматуры класс А-III
определяем tscr = 5275 0C.
Определяем значение функции Гаусса:
Находим значение Гауссового интеграла ошибок (приложение 12)
х = 0579 (методом интерполяции).
Определяем теплофизические характеристики бетона:
Средний коэффициент теплопроводности при t = 450 0C (приложение 13)
Средний коэффициент теплоемкости при t = 450 0C (приложение 13)
Определяем приведенный коэффициент температуропроводности:
где 504 - влияние испарения воды в бетоне при нагреве;
[pic]- плотность бетона.
Определяем предел огнестойкости плиты со сплошным сечением:
у - расстояние от нормали обогреваемой поверхности до расчетной точки
К = 37 с12 (приложение 14 методом интерполяции);
К1 – коэффициент зависящий от плотности сухого бетона (приложение
С учетом пустотности плиты ее фактический предел огнестойкости
находится путем умножения найденного значения на коэффициент 09.
2. Расчет предела огнестойкости железобетонных балок
Рисунок 6. Схема сечения балки.
рабочая арматура 4 стержня 22 А- расчетная нагрузка [pic].
Определяем нормативную нагрузку:
Определяем конструктивные параметры балки
а1 = 22 мм (2 стержня) => АS1= 760 мм2 (приложение 7);
а2 = 22 мм (2 стержня) => АS2= 760 мм2 (приложение 7).
Для арматуры класса А-IV с [pic] определяем нормативное сопротивление
растяжению Rsn = 590 МПа (приложение 9).
Определяем расчетное сопротивление растяжению арматуры:
Для бетона класса В25 определяем нормативную прочность бетона[pic]
где [pic]-коэффициент надежности по арматуре.
Изгибающийся момент от действия нормативной нагрузки равен:
Для выполнения дальнейших расчетов задаемся интервалами времени
Для времени [pic] несущая способность балки равна:
Расчетная схема к определению предела огнестойкости балки приведена на
Рисунок 7. Схема к расчету огнестойкости балки.
Для времени [pic] по приложению 16 находим размеры сжатой зоны за счет
потери прочности наружными слоями бетона (tcr = 650 °C для бетона на
По координатам расположения стрежней арматуры определяем их
температуру (приложение 17) [pic]. Этим значениям температур соответствует
коэффициент снижения прочности арматурной стали (приложение 11) [pic].
Примечание: для балок с арматурой в один ряд
Высота сжатой зоны бетона составит:
Несущая способность балки составит:
температуру (приложение 17) [pic] Этим значениям температур соответствует
Высота сжатой зоны бетона составит
Строим график снижения несущей способности балки (рис. 8).
Рисунок 8. График снижения несущей способности балки
Определяем фактический предел огнестойкости балки
3. Расчет огнестойкости железобетонных колонн
Рисунок 9. Схема сечения колонны.
- усредненный коэффициент надежности по нагрузке.
сопротивление растяжению[pic].
[pic] - соответствующий коэффициент надежности по арматуре.
Определяем суммарную площадь арматуры (приложение 7)
Бетон класса В25 по приложению 8 определяем нормативное сопротивление
сжатию бетона: [pic].
Определяем расчетное сопротивление бетона:
[pic]-коэффициент надежности по арматуре.
Определяем теплофизические характеристики бетона (приложение 13):
Определяем приведенный коэффициент температуропроводности бетона:
Для дальнейших расчётов задаёмся интервалами времени [pic] равными
Для [pic] несущая способность колонны будет равна:
где [pic]- коэффициент продольного изгиба учитывающий длительность
загружения и гибкость бетона принят по приложению 18 в зависимости от
отношения [pic] (методом интерполяции).
Определяем критерий Фурье:
[pic] - коэффициент зависящий от средней плотности бетона (приложение
[pic] - расстояние от центра конструкции до расчетной точки.
Из приложения 19 находим относительную избыточную температуру в
неограниченной пластине [pic].
Определяем температуру в расчетной точке:
Температура арматурных стержней при обогреве колонны с четырех сторон
где [pic] - изменение температуры при стандартном температурном
режиме определяется по формуле:
По приложению 11 находим значение коэффициента снижения прочности
арматуры A - III (методом интерполяции)
Для определения размеров ядра бетонного сечения необходимо найти
Величина [pic] - температура в средней неограниченной пластине
находится из приложения 20 при:
При критической температуре бетона на гранитном щебне [pic]:
Из приложения 19 при [pic]находим [pic] тогда:
Несущая способность колонны при [pic]будет равна:
При [pic] (см. расчет) и [pic] из приложения 19 находим относительную
избыточную температуру в неограниченной пластине [pic].
находится из приложения 20 при
Из приложения 19 при [pic]находим [pic] тогда:[pic]
где[pic] - коэффициент продольного изгиба учитывающий длительность
По результатам расчета строим график снижения несущей способности
колонны в условиях пожара (рис. 10).
Рисунок 10. График снижения несущей способности балки
Определяем фактический предел огнестойкости: Поф = 165 ч = 99 мин
ЭКСПЕРТИЗА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ
Результатом выполнения главы является заполненная таблица экспертизы
основных строительных конструкций здания образец таблицы экспертизы
приведен в таблице 1.
Для заполнения таблицы экспертизы основных строительных конструкций
учащиеся в первую очередь должны определить требуемую степень огнестойкости
и класс конструктивной пожарной опасности здания по соответствующей главе
СП 2.13130.2012 [19] с учетом назначения здания этажности и высоты
здания а также площади этажа (категории по взрывопожарной и пожарной
опасности для промышленных зданий).
Правила заполнения таблицы экспертизы основных строительных
в столбце 2 перечисляются все рассмотренные строительные
конструкции с обязательным указанием маркировки конструкции если таковая
в столбце 3 приводятся значения фактического класса пожарной
опасности строительной конструкции который учащийся устанавливает
самостоятельно с использованием [8; 13];
в столбце 4 указываются требуемые значения пределов огнестойкости
рассматриваемых конструкций так как они указаны в нормативной литературе
заполняется с использованием [22];
в столбце 5 дается ссылка на нормативную литературу согласно
которой был выбран требуемый предел огнестойкости конструкции ссылка
должна быть полной и исчерпывающей (Пример: ч.2 ст.87 табл.21 ФЗ № 123);
в столбец 6 вносятся результаты оценки фактического предела
огнестойкости основных строительных конструкций здания из главы 5. Оценка
фактических пределов огнестойкости;
в столбце 7 дается ссылка на нормативную литературу согласно
которой был определен фактический предел огнестойкости конструкции ссылка
должна быть полной и исчерпывающей (Пример: п.2.21 табл. 1 Пособие);
в столбце 8 указывается результат проверки обязательного условия
соответствия строительных конструкций по значению переда огнестойкости
определенного по Пособие и требуемого значения: Поф ≥ Потр (в графе
указывается только слово соответствует или не соответствует);
В столбец 9 вносятся результаты расчетной оценки фактического
предела огнестойкости основных строительных конструкций здания из главы 6
Расчет фактических пределов огнестойкости несущих строительных конструкций
в столбце 10 указывается результат проверки обязательного условия
определенного расчетом и требуемого значения: Поф ≥ Потр (в графе
указывается только слово соответствует или не соответствует).
Экспертиза основных строительных конструкций здания
Задание на курсовой проект
Кафедра: ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Дисциплина: ЗДАНИЯ СООРУЖЕНИЯ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПОЖАРЕ
на курсовой проект "Экспертиза строительных конструкций здания и расчеты их
пределов огнестойкости
[ ] - назначение здания [ ] - этажность здания
[ ] - количество пролетов по ширине и длине здания
[ ] - класс бетона конструкций
[ ] - колонны [ ] - вид бетона колонн
[ ] - ригели [ ] - вид бетона ригелей
[ ] - плиты [ ] - вид бетона плит.
НАЗНАЧЕНИЕ ЗДАНИЯ ЭТАЖНОСТЬ ЗДАНИЯ КЛАСС БЕТОНА
- Общественное 0 - Два этажа 0 - В15
- Административное 1 - Три этажа 1 - В20
- Произв-ное кат-рии А 2 - В25
- Произв-ное кат-рии Б
- Произв-ное кат-рии В
- Произв-ное кат-рии Г
- Произв-ное кат-рии Д
- Складское кат-рии Б
- Складское кат-рии В
- Складское кат-рии Д
КОЛИЧЕСТВО ПРОЛЕТОВ В ВИД БЕТОНА
ЗДАНИИ (влажность 2%)
- 10х5 0 - на известняковом
- 10х7 щебне - 2250 кгмЗ
- 10х11 1 - на гранитном
- 10х13 щебне - 2330 кгмЗ
ОТНОШЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ К НОРМАТИВНОЙ - 12
КСР – колонна и ее конструктивная особенность;
2 – 4 – размер сечения (400мм) 42 – высота этажа (42м);
– расчетная нагрузка (240т)
Р2 – ригель и его конструктивные особенности
– расчетная нагрузка (72 тм)
ПК – плита и ее конструктивные особенности
– расчетная нагрузка (06 тм2)
СТРУКТУРА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ И КОНСТРУКЦИЙ.
ОЦЕНКА ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ.
ЭКСПЕРТИЗА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ.
РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (один лист формата А1)
- План раскладки плит.
- Расчетные сечения конструкций.
- Опалубочные чертежи конструкций.
- Армирование конструкций
- Значения фактических и требуемых пределов огнестойкости конструкций.
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН-ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
№ Порядок выполнения КонтрольнаяФактическаяОбъём
пп дата дата выполненияпреподавателя
здания и конструкций
несущих строительных
технических решений.
Чертежи серийных железобетонных конструкций
Номинальный Расчетная площадь стержня мм[pic] при числе стержней
Ат-VII 1175 (12 000)
Нормативные сопротивления растяжению арматуры
ПроволочнаяДиаметр Нормативные
арматура арматуры мм сопротивления
классов растяжению Rsn и
предельных состояний
второй группы Rsser
B-II 3 1490 (15 200)
Вр-II 3 1460 (14 900)
К-7 6 1450 (14 800)
К-19 14 1410 (14 400)
Расчетные значения коэффициента [pic]учитывающего снижение нормативного
сопротивления арматурных сталей в зависимости от температуры их нагрева в
напряженном состоянии
№ НаименованиКоэффициент [pic]при температуре нагрева в [pic]
Теплофизические характеристики бетонов при высоких температурах
№ Вид бетона Средняя [pic] [pic]
Тяжелый бетон на2330 12-000035t 710+084t
Тяжелый бетон на2250 114-000055t 710+084t
Керамзитобетон 1380 0383+000008t 841+048t
Песчаный бетон 1900 1044-00006t 773+063t
Газобетон на 480 0093+000019t 924+063t
Газобетон на 750 0186+0000081t 924+063t
Газобетон на 1100 [pic]=031=const 924+063t
Значение коэффициента К в зависимости от средней плотности бетона
Средняя 1000 1500 2000 2300 2450
Коэффициент 055 058 060 062 065
Коэффициент 330 348 360 372 390
Значение коэффициента К1 в зависимости от плотности ρос сухого бетона
ρос кгм3500 и 800 1100 1400 1700 2000 и
К1 10 09 08 07 07 05
К определению значений [pic]
Графики для определения температуры прогрева арматурных стержней в
зависимости от координат и расположения
Значение коэффициента продольного изгиба для нагретых колонн [pic]
[pic] 8 10 12 14 16
43 08236 0089 05288 0170 02378

Курсовой.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны
чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Кафедра: Пожарной безопасности в строительстве
Дисциплина: Здания сооружения и их устойчивость при пожаре
«Экспертиза строительных конструкций и расчеты их пределов огнестойкости»
зачетная книжка № 143008
пожарной безопасности в
Д.п.н. доцент Мокроусова О.А.
Характеристики здания и конструкций. 2
1. Краткая характеристика здания. 2
Экспертиза строительных конструкций. 2
1. Определяем фактический предел огнестойкости плиты ПК6-58.12 по
2. Определяем фактический предел огнестойкости колонны КСР-433-29 по
3.Определяем фактический предел огнестойкости ригеля Р2-110-26 по
Определение фактических пределов огнестойкости конструкций расчетом. 2
1.Расчет предела огнестойкости плиты ПК6-58.12; 2
2.Расчет предела огнестойкости колонны КСР-433-29; 2
3.Расчет предела огнестойкости ригеля Р2-110-26; 2
Вывод и технические решения. 2
Список используемой литературы 2
Характеристики здания и конструкций.
1. Краткая характеристика здания.
Производственное здание категории Г. В производстве обращаются
негорючие вещества и материалы в горячем раскаленном или расплавленном
состоянии процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого
тепла искр и пламени; горючие газы жидкости и твердые вещества которые
сжигаются или утилизируются в качестве топлива.
Как и для большинства зданий при проектировании руководствуются
следующими основными принципами: объемно-планировочные решения должны
создавать оптимальные условия для производства так же здания должны быть
прочными экономичными огнестойкими. Эти свойства зависят от конструкций
разработку которых начинают с решения принципиального вопроса
конструирования — выбора конструктивной схемы здания. В процессе
строительства и эксплуатации здание испытывает на себе действие
многочисленных нагрузок отличающихся по величине направлению характеру
действия и месту приложения. Конструкции участвующие в восприятии
нагрузок называют несущими. К вертикальным несущим конструкциям относятся
фундаменты стены отдельные опоры а к горизонтальным — перекрытия и
покрытие. Размещаясь в объеме здания в определенном сочетании несущие
конструкции образуют пространственную систему способную воспринимать все
действующие на здание силовые нагрузки и воздействия и обеспечивать его
прочность жесткость и устойчивость. Эта система и называется
конструктивной схемой здания.
Восприятие и передача нагрузок осуществляется конструкциями по
Вертикальные несущие конструкции воспринимают действующие на здание
вертикальные нагрузки (от собственной массы оборудования снега и др.) и
передают их основанию.
Горизонтальные несущие конструкции воспринимают горизонтальные
(ветровая сейсмическая и др.) нагрузки и поэтажно вместе с собственной
массой передают их вертикальным несущим конструкциям. Горизонтальные
нагрузки могут быть равномерно распределены между вертикальными несущими
Каркасная конструктивная схема является основой в проектировании
данного складского здания которая обеспечивает значительное снижение массы
здания и максимальную свободу планировочного решения. Основным
преимуществом полнокаркасных зданий является четкое разграничение функций
между каркасом воспринимающим все нагрузки и стенами являющимися только
ограждениями. Вертикальные несущие конструкции в каркасной схеме -
стержневые (колонны) КСР-433-29 они жестко соединяются с горизонтальными
несущими элементами (ригелями) Р2-110-26.Рис. 1
Рис. 1 Поперечный разрез здания.
Перекрытия - горизонтальные комплексные конструкции разделяющие
здание на этажи. В состав междуэтажных перекрытий входят несущие элементы –
плиты ПК6-58.15. В данном здании применяется балочная конструктивная схема
в состав которой входят: фундаментные балки колонны ригели и опирающиеся
на них плиты. Жесткость сопряжения колонн и ригелей обеспечивается сваркой
опорных закладных элементов и выпусков арматуры а также замоноличиванием
узлов. Дополнительная жесткость здания в продольном направлении может быть
обеспечена устройством продольных монолитных или сборных ригелей уложенных
вместо межколонных плит. Для опирания сборных продольных ригелей
предусматривают стальные столики привариваемые к закладным деталям колонн
в уровне железобетонных консолей.
Рис.2 Планы междуэтажного перекрытия 1-ригель; 2-плита перекрытия; 3-
бетон замоноличивания; 4-полки ригеля
Крыши – наружные венчающие здание несущие и ограждающие конструкции
в состав которых входят несущие элементы паро-теплоизоляционные слои
кровля (гидроизоляция).
Рис.3 Покрытие здания 1 - плита перекрытия; 2 – утеплитель; 3 –
-кровельная панель;5 – пароизоляция.
б) Этажность здания – 3 этажа; при высоте этажа – 33 м
в) Количество пролетов:
по ширине здания – 10 пролетов
по длине здания – 13 пролетов
г) Площадь пожарного отсека определяем:
) площадь пожарного отсека:
Экспертиза строительных конструкций.
Определяем требуемую степень огнестойкости. Согласно СП 2.13130.2012
«Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов
защиты». В зависимости от категории здания (производственное здание
категории Г) и площади пожарного отсека 2340 м2 по п. 6.1.1 табл. 6.1
определяем требуемую степень огнестойкости здания - IV и класс
конструктивной пожарной опасности С0.
Определяем требуемые пределы огнестойкости строительных конструкций
по ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
ст. 87 ч. 2 табл.21. Данные заносим в таблицу 1.
Определяем фактический предел огнестойкости строительных конструкций
по [9]. Данные заносим в табл. 1.
Плита сплошная гладкая однопролетная. Диаметр рабочей арматуры плиты
принят 10 и 12 мм. Площадь рабочей арматуры определяют расчетом а
монтажной арматуры - по конструктивным соображениям но при этом площадь ее
сечения должна составлять не менее 1.0% от расчетной площади сечения
рабочей арматуры поставленной в месте наибольшего изгибающего момента.
Особенности поведения плит в условиях пожара.
Плиты в зданиях и сооружениях выполняют одновременно ограждающие и
несущие функции. В зависимости от местоположения плит для них будут
различные предельные состояния по огнестойкости. Так для плит покрытий
предельным состоянием по огнестойкости является только потеря несущей
способности (R). Для плит перекрытий предельными состояниями могут быть R
Е I т.е. по потере несущей (R) теплоизолирующей (Е) способностей и по
потере целостности (I).
Многочисленные огневые испытания показывают что предельным
состоянием огнестойкости для большинства плит перекрытий в современных
зданиях является предельное состояние по потере несущей способности. Это
объясняется тем что благодаря конструктивной особенности сборных элементов
перекрытия отдельно выполняющих функции пола звукоизоляции несущей части
и потолка другие предельные состояния по огнестойкости в большинстве
случаев не успевают полностью проявиться за кратковременный период
воздействия пожара. Испытания плит на огнестойкость проводимые по
стандартному температурному режиму подтверждают это.
Поскольку в условиях пожара плиты подвергаются воздействию высокой
температуры снизу уменьшение их несущей способности происходит в основном
за счет снижения прочности нагревающейся растянутой арматуры. Сжатые бетон
и арматура нагреваются слабо. Как правило рассматриваемые элементы
(статически определимые изгибаемые свободно лежащие плиты панели настилы
перекрытий) разрушаются в результате образования пластического шарнира в
сечении с максимальным изгибающим моментом за счет снижения предела
прочности нагревающейся растянутой арматуры до величины рабочих напряжений
в ее сечении. При этом происходит резкое увеличение температурной
ползучести арматуры интенсивное раскрытие трещин в растянутой зоне
уменьшение высоты сжатой зоны бетона до минимума при котором происходит
разрушение сжатого бетона и обрушение конструкции. Образование
пластического шарнира происходит при критической температуре арматуры.
а1=а+d12=20+102=25 мм.
а2=а+d22=20+122=26 мм.
Согласно прил.17 [11]
) Определяем предел огнестойкости по расстоянию до оси арматуры
Краткая характеристика конструкции:
Колонны КСР-433-29 среднего ряда являются сжатыми несущими
элементами размером сечения 400(400 мм Вид бетона - тяжелый гранитном
щебне плотность составляет (=2330кгм2. Класс бетона В20. Влажность - 2(.
Ввиду несовершенства геометрических форм элементов конструкций отклонения
их реальных размеров от назначаемых по проекту неоднородности бетона
центральное сжатие в чистом виде не наблюдается а имеет место
внецентренное сжатие с так называемым случайным эксцентриситетом.
Поведение сжатых железобетонных колонн в условиях пожара зависит от
схемы обогрева размеров поперечного сечения величины эксцентриситета
приложения внешней нагрузки коэффициента и вида армирования а также
эффективной работы защитного слоя бетона.
В процессе пожара по сечению колонн наблюдается перепад температур
порядка 800-1000 °С с наименьшей температурой в центре сечения. Поэтому
фактическая прочность бетона по сечению колонн изменяется от первоначальной
величины при 20°С до нуля при критической температуре и выше. Это и
определяет поведение колонн в условиях пожара. Неравномерность прогрева
вызывает перераспределение напряжений по сечению колонны. Температурные
напряжения возрастают при увеличении температурного перепада между средней
частью сечения колонны и поверхностью ее обогрева (20-30 мин). В начальный
период обогрева наблюдается удлинение колонн. Устойчивость колонны в
начальной стадии пожара не снижается в связи с тем что сечение колонны
сохранено и в средней части несколько разгружено.
Дальнейшее развитие пожара приводит к прогреву защитного слоя бетона
до 600-800 °С. Это приводит к уменьшению температурных напряжений в сечении
колонны. Наиболее прогретые части сечения бетона и рабочая арматура у
поверхности колонны разгружаются за счет развития температурной ползучести
усадки снижения прочности и деформативности. Это вызывает увеличение
напряжений в центре сечения колонны слабо нагретый бетон сохраняет
прочность и упругость.
После 1-15 часа огневого воздействия колонны начинают
укорачиваться. Спустя 2-3 часа высота нагретых колонн примерно равна их
высоте в нагруженном состоянии до пожара. Нагруженные слои бетона и рабочая
арматура нагретые до температуры выше 600 °С теряют прочность и в
дальнейшей работе практически участия не принимают. Колонны укорачиваются с
возрастающей скоростью до момента их обрушения. Предел огнестойкости колонн
зависит и от уровня предварительного нагружения с увеличением которого
предел огнестойкости колонн уменьшается. Необходимая несущая способность
колонн обеспечивается изменением сечения арматуры и марки бетона в
соответствии с нагрузкой.
С уменьшением процента армирования от 113 до 052 предел огнестойкости
колонн из высокопрочного бетона увеличивается на 14%.
а1=а+d12=50+322=66 мм.
По Табл.2 [9] определяем Пф=25ч.
Ригель – элемент каркаса здания на который опираются плиты
В поперечном сечении ригеля рабочая арматура размещена в растянутой
зоне сечения в один ряд.
Продольную рабочую арматуру в ригелях укладывают согласно эпюрам
изгибающих моментов в растянутых зонах где она должна воспринимать
растягивающие усилия возникающие при изгибе конструкций под действием
нагрузок. Для продольного армирования применяют стержни периодического
профиля диаметром 32 мм.
В железобетонных ригелях одновременно с изгибающими моментами
действуют поперечные силы. Поперечные силы воспринимаются бетоном и
поперечной арматурой (поперечными стержнями или хомутами).
Кроме того в ригелях из конструктивных и производственных
соображений устанавливают монтажную арматуру для крепления поперечной
арматуры и образования арматурных каркасов. Ригель армирован сварным
каркасом. Количество плоских сварных каркасов в сечении зависит от ширины.
В качестве несущей арматуры в изгибаемых элементах используют
прокатные профили (жесткая арматура) и сварные пространственные арматурные
каркасы. Защитный слой бетона для жесткой арматуры должен быть не менее
Особенности повеления балок в условиях пожара
Балочные конструкции в условиях пожара обогреваются с трех сторон
именно это и обуславливает поведение данных строительных элементов Кроме
того отличительной особенностью ригелей является наличие арматуры в сжатой
зоне. При двух- и трехмерном потоке тепла сечения элементов прогреваются
интенсивнее чем при одномерном особенно углы балок. Во всех случаях
происходит нагревание сжатой зоны бетона что влияет на прочность и
деформативность бетона и арматуры сжатой зоны.
В статически определимых балках прогрев продольных арматурных
стержней до критической температуры приводит к образованию пластического
шарнира в сечении где действует Мnmax что и является причиной разрушения
балки то есть наступления ее предела огнестойкости.
Поэтому с точки зрения огнестойкости выгодно увеличивать армирование
Разрушение статически определимых изгибаемых элементов может
происходить не только по растянутой зоне но и по сжатому бетону. В этом
случае сжатая зона разрушается раньше начала резкого увеличения деформаций
температурной ползучести растянутой арматуры. Такой характер разрушения
изгибаемых элементов происходит из-за криволинейного распределения
температуры по высоте сечения. Такое разрушение характерно для
переармированных изгибаемых железобетонных элементов работающих в условиях
эксплуатации при предельно допустимых нагрузках. Потеря несущей способности
их происходит от хрупкого разрушения сжатой зоны бетона при сравнительно
небольших деформациях растянутой арматуры.
Ригель Р2-110-26 двухполочный размер пролета 26м расчетная нагрузка
0 тм. Вид бетона – на гранитном щебне плотность составляет (=2330кгм2.
Класс бетона В20. Влажность - 2(. Арматура класса А III.
Конструктивные параметры ригеля:
Находим площадь сечения арматуры (Прил.5 [10])
bI=400 аI =35 По =15ч
bII=500 аII =45 По=2ч
Определяем отношение площади арматуры над опорой к площади арматуры в
Определяем увеличение предела огнестойкости изгибаемого статически
неопределимого элемента % по сравнению с пределом огнестойкости статически
определимого элемента:
№ НаименованиеПринято по ОбоснованТребованиеОбоснование Вывод
ппстроительныхпроекту ие по нормам
Критерий Фурье равен
Для плотности бетона 2330 кгм3 найдем коэффициент К (согласно
«Методические указания для выполнения контрольных работ Приложение 13»)
т.к. получается промежуточное значение используем метод линейной
Из «Методические указания Приложение 10» находим относительную
избыточную температуру в неограниченной пластине [pic]
t0 - начальная температура конструкций для пожара равна 20 °С
Температура арматурных стержней при обогреве колонны с четырех сторон
По «Методические указания Приложение 16» находим значение коэффициента
снижения прочности арматуры A-III [pic]
Для определения размеров ядра бетонного сечения необходимо найти
Величину [pic] - температура в средней неограниченной пластине находится из
«Методические указания Приложение 11» при
При критической температуре бетона на гранитном щебне [pic]
Из «Методические указания Приложение 10» при [pic]находим [pic]
[pic]Несущая способность колонны при [pic]будет равна
[pic] - коэффициент продольного изгиба учитывающий длительность
загружения и гибкость бетона принят по «Методические указания Приложение
» в зависимости от отношения [pic].
Так как [pic] промежуточное отношение то применяем метод линейной
При [pic] (см. расчет) и [pic] из «Методических указаний Приложение
где [pic] - изменение температуры при стандартном температурном режиме
определяется по формуле:
По «Методическим указаниям Приложение 16» находим
Так как [pic] промежуточное значение применяем метод линейной
Из «Методических указаний Приложение 11» [pic]
При [pic] и [pic] «Методических указаний Приложение 10» находим [pic]
Несущая способность колонны при [pic][pic] составляет
По результатам расчета строим график снижения несущей способности
колонны в условиях пожара:
Определяем фактический предел огнестойкости Поф = 183ч = 109 мин
3.Расчет предела огнестойкости ригеля Р2-110-26;
Ригель Р2-90-56 двухполочный размер пролета 56м расчетная нагрузка
тм. Вид бетона – на гранитном щебне плотность составляет (=2330кгм2.
Класс бетона В20. Влажность - 2(. Арматура 2 стержня (25 мм класса А III.
Ширина b=400мм высота h=450мм.
Определяем нормативную нагрузку:
Находим площадь сечения арматуры (Прил.17 [11])
Арматура класса А-III Аstot=982 мм2; Rsn=390 МПа; (табл. 19 [4])
Определяем расчетное сопротивление растяжению арматуры:
Бетон класса В20 [pic] (табл.12 [4]). Определяем расчетное
сопротивление сжатого бетона;
[pic]-коэффициент надежности по бетону.
Изгибающийся момент от действия нормативной нагрузки равен
Для выполнения дальнейших расчетов задаемся интервалами времени [pic]
Для времени [pic] несущая способность балки равна
Расстояние от центра до расчетной точки
Для времени [pic] по прил. 18 [11] находим размеры сжатой зоны за счет
потери прочности наружными слоями бетона:
По координатам расположения стрежней арматуры определяем их температуру
(прил. 19 [11]) [pic] Этим значениям температур соответствует коэффициент
снижения прочности арматурной стали
(прил. 16[11]) [pic]
[pic]- для ригелей с арматурой в один ряд
Высота сжатой зоны бетона равна
Несущая способность ригеля составит
Температура арматурных стержней составит (прил. 19[11]);
Соответственно значения коэффициентов снижения прочности арматуры будут
равны (прил. 16 [11]);
Тогда несущая способность ригеля будет равна:
Строим график снижения несущей способности ригеля
Рис.10. Определение предела огнестойкости ригеля.
Определяем фактический предел огнестойкости [pic].
№ НаименованиеПринято поОбоснованТребование Обоснование Вывод
ппстроительныхрасчету ие по нормам
[pic] [pic] [pic] [pic] 1 Плита перекрытия
ПК6-58.15 508 К0 Расчет 15 К0 ФЗ № 123
табл. 21 Соответствует 2 Ригель
Р2-110-26 285 К0 Расчет 15 К0 ФЗ № 123
табл. 21 Соответствует 3 Колонна
КСР-433-29 109 К0 Расчет 15 К0 ФЗ № 123
табл. 21 Соответствует
Вывод: Сравнив результаты таблицы мы определили [pic]- условие
выполняется следовательно строительные конструкции соответствуют
требованиям нормативных документов.
Вывод и технические решения.
При выполнении курсового проекта необходимо было определить
фактический предел огнестойкости железобетонных конструкций по «Пособие по
определению пределов огнестойкости конструкций пределов распространения
огня по конструкциям и групп возгораемости материалов» а также расчетным
Во втором разделе курсового проекта мы определили предел
огнестойкости конструкций по пособию [9] путем линейной интерполяции.
Так как мы рассматриваем железобетонную конструкцию то продел
распространения огня равен нулю. При сравнении результатов мы определи
что условие [pic] - выполняется следовательно конструкции соответствуют
В третьем разделе курсового проекта мы определи фактический предел
огнестойкости железобетонных конструкций расчетным путем.
Сравнив результаты мы определи что условие [pic] выполняется
следовательно конструкции соответствуют требованиям нормативных документов.
В результате расчетов мы получили предел огнестойкости
железобетонной конструкции двумя способами где определи что расчетный
метод определения фактического предела огнестойкости на много эффективнее и
точнее в отличие от метода определения по «Пособию по определению пределов
огнестойкости конструкций пределов распространения огня». Подводя итог по
курсовому проекту следует сказать что предел огнестойкости железобетонных
конструкций играет важную роль в проектировании и строительстве зданий и
сооружений и является отличительной чертой и характеристикой железобетонных
конструкций а также её поведения в условиях пожара.
Список используемой литературы
«Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [Текст];
федер. закон № 123-ФЗ [Принят Гос. Думой 4 июля 2008 г.. одобр.
Советом Федерации 11 июля 2008 г.] – в редакции федер. Закона от
защиты» [Текст] : СП 2.13130.2012. – Утв. приказом МЧС России от
11.2012 года № 693 (в ред.N 1 утв. Приказом МЧС России
Определение категорий помещений зданий и наружных установок по
взрывопожарной и пожарной опасности. Заголовок: СП 12.13130.2009. – с
изм. № 1 утв. Приказом МЧС России от 09.12.2010 г. № 643. НСИС ПБ
№2(42) 2012 (электронная версия).
«Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*».
Заголовок: СП 20.13130.2011. – утв. Минрегиона РФ от 27 декабря 2010
Бетонные и железобетонные конструкции предназначенные для работы в
условиях воздействия повышенных и высоких температур.
Актуализированная редакция СНиП 2.03.04-84 [Текст]: СП 27.13330.2011:
утв. приказом Министерства регионального развития РФ 28.12.2010: ввод
«Производственные здания. Актуализированная редакция СНиП 31-03-2001».
Заголовок: СП 56.13330.2011. – Утвержден Приказом Минрегиона РФ от 30
Демехин В. Н. Здания сооружения и их устойчивость при пожаре [Текст]
:учеб. для слушателей и курсантов пожарно-технических образовательных
учреждений МЧС России В. Н. Демехин И. Л. Мосалков Г. Ф. Плюснина
А. Ю. Серков А. Ю. Фролов Е. Т. Шурин. – М. : АГПС МЧС России 2003.
Пожарная профилактика в строительстве: Учеб. П 46для пожарно-техн.
училищБ. В Грушевский Н. Л. Котов В. И. Сидорук и др. — М.:
Стройиздат 1989.— 368 с: ил.
Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций пределов
распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов
(к СНиП II-2080) [Текст] : утв. приказом ЦНИИСК им.Кучеренко Госстроя
СССР от 19.12.1984 №351л. – М. : Стройиздат 1985. – 59 с.
Смирнов В.В. Кошелев А.Ю. Акулов А.Ю. Ожегов Э.А. Шархун С.В.
Задачник Расчет пределов огнестойкости железобетонных конструкций:
Задачник. – Екатеринбург: УрИ ГПС МЧС России 2011. – 58 с.