Um den statischen Teil des Problems zu lösen, reduzieren wir die Querschnittsform einer Stahlbetonbodenplatte mit runden Hohlräumen (Anhang 2, Abb. 6) auf die berechnete T-förmige.

Bestimmen wir das Biegemoment in der Mitte der Spannweite aufgrund der Einwirkung der Standardlast und des Eigengewichts der Platte:

Wo Q / N– Standardlast pro 1 laufenden Meter Platte, gleich:

Der Abstand von der unteren (beheizten) Oberfläche des Paneels zur Achse der Arbeitsbeschläge beträgt:

mm,

Wo D– Durchmesser der Bewehrungsstäbe, mm.

Die durchschnittliche Entfernung beträgt:

mm,

Wo A– Querschnittsfläche des Bewehrungsstabs (Absatz 3.1.1.), mm 2.

Lassen Sie uns die Hauptabmessungen des berechneten T-Abschnitts der Platte bestimmen:

Breite: B F = B= 1,49 m;

Höhe: H F = 0,5 (H-П) = 0,5 (220 – 159) = 30,5 mm;

Abstand von der unbeheizten Oberfläche der Struktur zur Achse des Bewehrungsstabs H O = H – A= 220 – 21 = 199 mm.

Wir bestimmen die Festigkeit und thermophysikalischen Eigenschaften von Beton:

Standardzugfestigkeit R Mrd= 18,5 MPa (Tabelle 12 oder Abschnitt 3.2.1 für Betonklasse B25);

Zuverlässigkeitsfaktor  B = 0,83 ;

Bemessungsfestigkeit von Beton durch Endfestigkeit R bu = R Mrd /  B= 18,5 / 0,83 = 22,29 MPa;

Wärmeleitfähigkeitskoeffizient  T = 1,3 – 0,00035T Heiraten= 1,3 – 0,00035 723 = 1,05 W m -1 K -1 (Abschnitt 3.2.3.),

Wo T Heiraten– Durchschnittstemperatur während eines Brandes gleich 723 K;

Spezifische Wärme MIT T = 481 + 0,84T Heiraten= 481 + 0,84 · 723 = 1088,32 J kg -1 K -1 (Abschnitt 3.2.3.);

Gegebener Wärmeleitfähigkeitskoeffizient:

Koeffizienten abhängig von der durchschnittlichen Betondichte ZU= 39 s 0,5 und ZU 1 = 0,5 (Abschnitt 3.2.8, Abschnitt 3.2.9.).

Bestimmen Sie die Höhe der komprimierten Zone der Platte:

Wir ermitteln die Spannung in der Zugbewehrung aus einer äußeren Belastung gemäß Adj. 4:

Weil X T= 8,27 mm H F= 30,5 mm also

Wo Als– die Gesamtquerschnittsfläche der Bewehrungsstäbe in der Zugzone des Querschnitts der Struktur, gleich für 5 Stäbe12 mm 563 mm 2 (Absatz 3.1.1.).

Bestimmen wir den kritischen Wert des Änderungskoeffizienten der Festigkeit von Bewehrungsstahl:

,

Wo R su– Bemessungswiderstand der Bewehrung in Bezug auf die Grenzfestigkeit, gleich:

R su = R sn /  S= 390 / 0,9 = 433,33 MPa (hier  S– Zuverlässigkeitsfaktor für die Bewehrung, angenommen gleich 0,9);

R sn– Standardzugfestigkeit der Bewehrung gleich 390 MPa (Tabelle 19 oder Abschnitt 3.1.2).

Verstanden  stcr1. Dies bedeutet, dass die Spannungen aus der äußeren Belastung in der Zugbewehrung den Normwiderstand der Bewehrung übersteigen. Daher ist es notwendig, die Belastung durch die äußere Belastung in der Bewehrung zu reduzieren. Dazu erhöhen wir die Anzahl der Verstärkungsstäbe des Paneels 12 mm auf 6. Dann A S= 679 10 -6 (Abschnitt 3.1.1.).

MPa,

.

Bestimmen wir die kritische Erwärmungstemperatur der tragenden Bewehrung in der Zugzone.

Gemäß der Tabelle in Abschnitt 3.1.5. Mittels linearer Interpolation ermitteln wir das für Bewehrung der Klasse A-III, Stahlsorte 35 GS und  stcr = 0,93.

T stcr= 475C.

Die Zeit, die die Bewehrung benötigt, um sich auf die kritische Temperatur für eine Platte mit massivem Querschnitt zu erwärmen, ist die tatsächliche Feuerwiderstandsgrenze.

s = 0,96 h,

Wo X– Argument der Gaußschen (Crump) Fehlerfunktion gleich 0,64 (Absatz 3.2.7.), abhängig vom Wert der Gaußschen (Crump) Fehlerfunktion gleich:

(Hier T N– Die Temperatur der Struktur vor dem Brand wird mit 20 °C angenommen.

Die tatsächliche Feuerwiderstandsgrenze einer Bodenplatte mit runden Hohlräumen beträgt:

P F =  0,9 = 0,960,9 = 0,86 Stunden,

wobei 0,9 ein Koeffizient ist, der das Vorhandensein von Hohlräumen in der Platte berücksichtigt.

Da Beton ist nicht brennbares Material Dann ist die tatsächliche Brandgefahrenklasse des Bauwerks offensichtlich K0.

Tabelle 2.18

Leichtbetondichte? = 1600 kg/m3 mit grobem Blähtonzuschlagstoff, Platten mit runden Hohlräumen in einer Menge von 6 Stück, die Platten sind beidseitig frei gelagert.

1. Bestimmen wir die effektive Dicke der Teff-Hohlkammerplatte, um die Feuerwiderstandsgrenze auf der Grundlage der Wärmedämmfähigkeit gemäß Abschnitt 2.27 des Handbuchs zu beurteilen:

wo ist die Dicke der Platte, mm;

• - Plattenbreite, mm;
• - Anzahl der Hohlräume, Stk.;
• - Hohlraumdurchmesser, mm.
• 2. Bestimmen Sie anhand der Tabelle. 8 Richtlinien für die Feuerwiderstandsgrenze einer Platte basierend auf dem Verlust der Wärmedämmfähigkeit für eine Platte aus schwerem Betonteil mit einer effektiven Dicke von 140 mm:

Feuerwiderstandsgrenze der Platte basierend auf dem Verlust der Wärmedämmfähigkeit

3. Bestimmen Sie den Abstand von der beheizten Plattenoberfläche zur Achse der Stabbewehrung:

wo ist die Dicke der Schutzschicht aus Beton, mm;

• - Durchmesser der Arbeitsarmaturen, mm.
• 4. Laut Tabelle. 8 Richtlinien bestimmen die Feuerwiderstandsgrenze einer Platte anhand des Verlusts Tragfähigkeit bei a = 24 mm, für schweren Beton und bei zweiseitiger Abstützung.

Die erforderliche Feuerwiderstandsgrenze liegt im Bereich zwischen 1 Stunde und 1,5 Stunden, wir ermitteln sie durch lineare Interpolation:

Die Feuerwiderstandsgrenze der Platte ohne Berücksichtigung von Korrekturfaktoren beträgt 1,25 Stunden.

• 5. Gemäß Abschnitt 2.27 des Handbuchs zur Bestimmung der Feuerwiderstandsgrenze Hohlkernplatten Es wird ein Reduktionsfaktor von 0,9 angewendet:
• 6. Wir ermitteln die Gesamtlast auf der Platte als Summe aus ständigen und temporären Lasten:
• 7. Bestimmen Sie das Verhältnis des langwirkenden Teils der Last zur Volllast:

8. Korrekturfaktor für die Belastung gemäß Abschnitt 2.20 des Handbuchs:

• 9. Akzeptieren wir gemäß Abschnitt 2.18 (Teil 1 a) Leistungen den Koeffizienten? für A-VI-Anschlüsse:
• 10. Wir ermitteln die Feuerwiderstandsgrenze der Platte unter Berücksichtigung der Last- und Bewehrungskoeffizienten:

Die Feuerwiderstandsgrenze der Platte hinsichtlich der Tragfähigkeit liegt bei R 98.

Als Feuerwiderstandsgrenze der Platte wird der kleinere der beiden Werte angenommen – der Verlust der Wärmedämmfähigkeit (180 min) und der Verlust der Tragfähigkeit (98 min).

Fazit: Feuerwiderstandsgrenze Stahlbetonplatte ist REI 98

Stahlbetonkonstruktionen widerstehen aufgrund ihrer Nichtbrennbarkeit und relativ geringen Wärmeleitfähigkeit den Auswirkungen aggressiver Brandfaktoren recht gut. Allerdings können sie dem Feuer nicht unbegrenzt widerstehen. Moderne Stahlbetonkonstruktionen sind in der Regel dünnwandig und haben keine monolithische Verbindung mit anderen Gebäudeelementen, was ihre Fähigkeit, ihre Betriebsfunktionen unter Brandbedingungen zu erfüllen, auf 1 Stunde und manchmal weniger beschränkt. Feuchte Stahlbetonkonstruktionen haben eine noch niedrigere Feuerwiderstandsgrenze. Wenn eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts eines Bauwerks auf 3,5 % die Feuerwiderstandsgrenze erhöht, kann ein weiterer Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts von Beton mit einer Dichte von mehr als 1200 kg/m 3 während eines kurzfristigen Brandes zu einer Explosion führen von Beton und schnelle Zerstörung der Struktur.

Die Feuerwiderstandsgrenze einer Stahlbetonkonstruktion hängt von den Abmessungen ihres Querschnitts, der Dicke der Schutzschicht, der Art, Menge und dem Durchmesser der Bewehrung, der Betonklasse und der Art der Zuschlagstoffe sowie der Belastung der Konstruktion ab und sein Förderprogramm.

Die Feuerwiderstandsgrenze von umschließenden Konstruktionen bei Erwärmung auf 140 °C auf der dem Feuer gegenüberliegenden Oberfläche (Böden, Wände, Trennwände) hängt von ihrer Dicke, der Art des Betons und seinem Feuchtigkeitsgehalt ab. Mit zunehmender Betondicke und abnehmender Betondichte steigt die Feuerwiderstandsgrenze.

Die auf Tragfähigkeitsverlust basierende Feuerwiderstandsgrenze ist abhängig von der Art und der statischen Tragkonstruktion des Bauwerks. Einfeldrige einfach abgestützte Biegeelemente (Balkenplatten, Paneele und Bodenbeläge, Balken, Träger) werden im Brandfall durch die Erwärmung der unteren Längsbewehrung auf die maximale kritische Temperatur zerstört. Die Feuerwiderstandsgrenze dieser Bauwerke hängt von der Dicke der Schutzschicht der unteren Arbeitsbewehrung, der Bewehrungsklasse, der Gebrauchslast und der Wärmeleitfähigkeit des Betons ab. Bei Balken und Pfetten hängt die Feuerwiderstandsgrenze auch von der Breite des Abschnitts ab.

Mit dem gleichen Designparameter Die Feuerwiderstandsgrenze von Balken ist geringer als die von Platten, da die Balken im Brandfall auf drei Seiten (von der Unterseite und zwei Seitenflächen) erhitzt werden und die Platten nur von der Unterseite her erhitzt werden.

Der beste Bewehrungsstahl hinsichtlich der Feuerbeständigkeit ist der Stahl der Klasse A-III, Güteklasse 25G2S. Die kritische Temperatur dieses Stahls zum Zeitpunkt des Erreichens der Feuerwiderstandsgrenze einer mit einer Standardlast belasteten Struktur beträgt 570 °C.

Werkseitig hergestellte großflächige Spannbetondecken aus Schwerbeton mit Schutzschicht 20 mm und Stabbewehrung aus Stahl der Klasse A-IV haben eine Feuerwiderstandsgrenze von 1 Stunde, was den Einsatz dieser Bodenbeläge in Wohngebäuden ermöglicht.

Platten und Platten aus Massivprofilen aus gewöhnlichem Stahlbeton mit einer Schutzschicht von 10 mm haben Feuerwiderstandsgrenzen: Stahlbewehrung Klassen A-I und A-II – 0,75 Stunden; A-III (Sorte 25G2S) – 1 TL.

In einigen Fällen können dünnwandige flexible Konstruktionen (Hohl- und Rippenplatten und -böden, Querträger und Balken mit einer Querschnittsbreite von 160 mm oder weniger, die keine vertikalen Rahmen an den Stützen haben) im Brandfall vorzeitig einstürzen der schräge Abschnitt an den Stützen. Durch den Einbau von Vertikalrahmen mit einer Länge von mindestens 1/4 der Spannweite auf den Auflageflächen dieser Bauwerke wird eine solche Zerstörung verhindert.

Entlang der Kontur gelagerte Platten haben eine deutlich höhere Feuerwiderstandsgrenze als einfache biegsame Elemente. Diese Platten sind mit einer Arbeitsbewehrung in zwei Richtungen bewehrt, sodass ihre Feuerbeständigkeit zusätzlich vom Verhältnis der Bewehrung in den kurzen und langen Spannweiten abhängt. Bei quadratischen Platten mit diesem Verhältnis gleich Eins beträgt die kritische Temperatur der Bewehrung beim Einsetzen der Feuerwiderstandsgrenze 800 °C.

Mit zunehmendem Seitenverhältnis der Platte sinkt die kritische Temperatur und damit auch die Feuerwiderstandsgrenze. Bei Seitenverhältnissen über vier entspricht die Feuerwiderstandsgrenze nahezu der Feuerwiderstandsgrenze zweiseitig gelagerter Platten.

Statisch unbestimmte Träger und Trägerplatten verlieren bei Erwärmung ihre Tragfähigkeit durch Zerstörung der Trag- und Spannabschnitte. Die Abschnitte in der Spannweite werden durch die Abnahme der Festigkeit der unteren Längsbewehrung zerstört, und die tragenden Abschnitte werden durch den Verlust der Betonfestigkeit in der unteren Druckzone, die auf erhitzt wird, zerstört hohe Temperaturen. Die Aufheizgeschwindigkeit dieser Zone hängt von den Querschnittsabmessungen ab, daher hängt der Feuerwiderstand statisch unbestimmter Balkenplatten von deren Dicke und der von Balken von der Breite und Höhe des Abschnitts ab. Bei große Größen Die Feuerwiderstandsgrenze der betrachteten Bauwerke liegt im Querschnitt deutlich über der von statisch bestimmten Bauwerken (einfeldrige einfach gelagerte Balken und Platten) und teilweise (bei dicken Balkenplatten, bei Balken mit starker oberer Stützbewehrung). ) hängt praktisch nicht von der Dicke der Schutzschicht an der unteren Längsbewehrung ab.

Spalten. Die Feuerwiderstandsgrenze von Stützen hängt vom Lastangriffsmuster (mittig, exzentrisch), den Querschnittsabmessungen, dem Bewehrungsanteil, der Art der groben Betonzuschlagstoffe und der Dicke der Schutzschicht der Längsbewehrung ab.

Die Zerstörung von Säulen beim Erhitzen erfolgt als Folge einer Abnahme der Festigkeit von Bewehrung und Beton. Eine exzentrische Lasteinleitung verringert den Feuerwiderstand von Stützen. Wenn die Last mit großer Exzentrizität aufgebracht wird, hängt der Feuerwiderstand der Stütze von der Dicke der Schutzschicht der Zugbewehrung ab, d. h. Die Funktionsweise solcher Säulen bei Erwärmung ist die gleiche wie bei einfachen Balken. Der Feuerwiderstand einer Stütze mit geringer Exzentrizität nähert sich dem Feuerwiderstand zentral komprimierter Stützen. Säulen aus Beton auf Granitschotter haben eine geringere Feuerbeständigkeit (20 %) als Säulen aus Kalkschotter. Dies erklärt sich dadurch, dass Granit bei einer Temperatur von 573 °C zu kollabieren beginnt und Kalkstein bei einer Temperatur von 800 °C zu kollabieren beginnt.

Wände. Bei Bränden werden die Wände in der Regel einseitig erhitzt und biegen sich daher entweder zum Feuer oder zum Feuer hin umgekehrte Richtung. Die Wand verwandelt sich mit zunehmender Exzentrizität im Laufe der Zeit von einer zentral komprimierten Struktur in eine exzentrisch komprimierte Struktur. Unter diesen Bedingungen Feuerwiderstand tragende Wände hängt weitgehend von der Belastung und deren Dicke ab. Mit zunehmender Belastung und abnehmender Wandstärke sinkt die Feuerwiderstandsgrenze und umgekehrt.

Mit zunehmender Geschosszahl von Gebäuden nimmt die Belastung der Wände zu. Um den erforderlichen Feuerwiderstand zu gewährleisten, wird daher die Dicke der tragenden Querwände in Wohngebäuden gleich (mm) angenommen: in 5.. . 9-stöckige Gebäude - 120, 12-stöckige - 140, 16-stöckige - 160, in Gebäuden mit einer Höhe von mehr als 16 Stockwerken - 180 oder mehr.

Einschichtige, zweischichtige und dreischichtige selbsttragende Außenwandpaneele unterliegen geringen Belastungen, sodass die Feuerbeständigkeit dieser Wände in der Regel den Brandschutzanforderungen entspricht.

Die Tragfähigkeit von Wänden unter hohen Temperaturen wird nicht nur durch Änderungen der Festigkeitseigenschaften von Beton und Stahl bestimmt, sondern vor allem durch die Verformbarkeit des Elements als Ganzes. Der Feuerwiderstand von Wänden wird in der Regel durch den Verlust der Tragfähigkeit (Zerstörung) im erhitzten Zustand bestimmt; Das Anzeichen einer Erwärmung einer „kalten“ Wandoberfläche um 140 °C ist nicht typisch. Die Feuerwiderstandsgrenze hängt von der Arbeitslast (dem Sicherheitsfaktor der Struktur) ab. Die Zerstörung von Wänden durch einseitigen Aufprall erfolgt nach einem von drei Schemata:

• 1) mit der irreversiblen Entwicklung einer Durchbiegung in Richtung der erhitzten Wandoberfläche und deren Zerstörung in der Mitte der Höhe aufgrund des ersten oder zweiten Falles einer exzentrischen Kompression (überhitzte Bewehrung oder „kalter“ Beton);
• 2) wobei sich das Element zu Beginn in die Heizrichtung und am Ende in die entgegengesetzte Richtung auslenkt; Zerstörung - in der Mitte der Höhe auf erhitztem Beton oder auf „kalter“ (gedehnter) Bewehrung;
• 3) mit variabler Durchbiegungsrichtung wie in Schema 1, jedoch erfolgt die Zerstörung der Wand in den Stützzonen entlang des Betons der „kalten“ Oberfläche oder entlang schräger Abschnitte.

Das erste Zerstörungsmuster ist typisch für flexible Wände, die zweite und dritte – für Wände mit geringerer Flexibilität und plattformgestützte Wände. Wenn man die Rotationsfreiheit der tragenden Wandabschnitte einschränkt, wie es bei der Plattformunterstützung der Fall ist, verringert sich deren Verformbarkeit und damit erhöht sich die Feuerwiderstandsgrenze. Somit erhöhte die Plattformunterstützung von Wänden (auf nicht verschiebbaren Ebenen) die Feuerwiderstandsgrenze im Durchschnitt um das Doppelte im Vergleich zur Scharnierunterstützung, unabhängig vom Zerstörungsmuster des Elements.

Durch die Reduzierung des Anteils der Wandverstärkung mit Gelenklager verringert sich die Feuerwiderstandsgrenze; Bei Plattformunterstützung hat eine Änderung der üblichen Grenzen der Wandbewehrung praktisch keinen Einfluss auf deren Feuerwiderstand. Wenn die Wand auf beiden Seiten gleichzeitig erwärmt wird ( Innenwände) keine Temperaturveränderung erfährt, die Struktur weiterhin auf zentrale Kompression arbeitet und daher die Feuerwiderstandsgrenze nicht niedriger ist als bei einseitiger Erwärmung.

Grundprinzipien zur Berechnung des Feuerwiderstands Stahlbetonkonstruktionen

Der Feuerwiderstand von Stahlbetonkonstruktionen geht in der Regel durch Verlust der Tragfähigkeit (Einsturz) aufgrund einer Abnahme der Festigkeit, der Wärmeausdehnung und des Temperaturkriechens von Bewehrung und Beton bei Erwärmung verloren, sowie durch zur Erwärmung der dem Feuer abgewandten Fläche um 140 °C. Anhand dieser Indikatoren kann die Feuerwiderstandsgrenze von Stahlbetonkonstruktionen rechnerisch ermittelt werden.

Im Allgemeinen besteht die Berechnung aus zwei Teilen: thermisch und statisch.

Im wärmetechnischen Teil wird die Temperatur über den Querschnitt des Bauwerks während seiner Erwärmung nach dem Normtemperaturregime bestimmt. Im statischen Teil wird die Tragfähigkeit (Festigkeit) der beheizten Struktur berechnet. Anschließend wird ein Diagramm erstellt (Abb. 3.7), das die Abnahme seiner Tragfähigkeit im Laufe der Zeit zeigt. Anhand dieses Diagramms wird die Feuerwiderstandsgrenze ermittelt, d. h. Aufheizzeit, nach der die Tragfähigkeit der Konstruktion auf die Nutzlast abnimmt, d.h. wenn die Gleichheit gegeben ist: M rt (N rt) = M n (M n), wobei M rt (N rt) die Tragfähigkeit der Biegestruktur (komprimiert oder exzentrisch komprimiert) ist;

M n (M n), - Biegemoment (Längskraft) aus Standard- oder anderer Arbeitslast.

ZUR FRAGE DER BERECHNUNG DES FEUERWIDERSTANDS VON BALKENLOSEN BÖDEN

ZUR FRAGE DER BERECHNUNG DES FEUERWIDERSTANDS VON BALKENLOSEN BÖDEN

V.V. Schukow, V. N. Lawrow

Der Artikel wurde in der Publikation „Beton und Stahlbeton – Wege der Entwicklung“ veröffentlicht. Wissenschaftliche Arbeiten der 2. Allrussischen (Internationalen) Konferenz für Beton und Stahlbeton. 5.-9. September 2005 Moskau; In 5 Bänden. NIIZHB 2005, Band 2. Abschnittsberichte. Abschnitt „Stahlbetonkonstruktionen von Gebäuden und Bauwerken“, 2005.“

Betrachten wir die Berechnung der Feuerwiderstandsgrenze einer balkenlosen Decke anhand eines in der Baupraxis durchaus üblichen Beispiels. Der balkenlose Stahlbetonboden hat eine Dicke von 200 mm und besteht aus Beton der Druckklasse B25. Netz verstärkt mit Zellen 200x200 mm aus Bewehrung der Klasse A400 mit einem Durchmesser von 16 mm mit einer Schutzschicht von 33 mm (zum Schwerpunkt der Bewehrung) an der Unterseite der Decke und A400 mit einem Durchmesser von 12 mm mit einer Schutzschicht von 28 mm (zum Schwerpunkt) an der Oberseite. Der Abstand zwischen den Säulen beträgt 7 m. Bei dem betrachteten Gebäude handelt es sich bei dem Boden um einen Brandschutz erster Art und muss eine Feuerwiderstandsgrenze für den Verlust des Wärmedämmvermögens (I), der Integrität (E) und der Tragfähigkeit (R) REI 150 aufweisen. Eine Bewertung Die Feuerwiderstandsgrenze des Bodens kann nach vorhandenen Unterlagen rechnerisch nur anhand der Dicke der Schutzschicht (R) für ein statisch bestimmbares Bauwerk, entsprechend der Dicke des Bodens (I) und der Möglichkeit einer spröden Zerstörung im Brandfall ermittelt werden (E). In diesem Fall wird durch Berechnungen von I und E eine ziemlich korrekte Schätzung gegeben, und die Tragfähigkeit des Bodens im Brandfall als statisch unbestimmtes Bauwerk kann nur durch Berechnung des thermisch belasteten Zustands unter Verwendung der Elastizitätstheorie bestimmt werden -Plastizität von Stahlbeton beim Erhitzen oder die Theorie der Grenzgleichgewichtsmethode eines Bauwerks unter Einwirkung statischer und thermischer Belastungen im Brandfall. Die letzte Theorie ist die einfachste, da sie nicht die Ermittlung der Spannungen aus der statischen Belastung und der Temperatur erfordert, sondern nur die Kräfte (Momente) aus der Einwirkung der statischen Belastung unter Berücksichtigung der Änderung der Eigenschaften von Beton und Bewehrung erhitzt, bis in der statisch unbestimmten Struktur plastische Scharniere zum Vorschein kommen, wenn es sich in einen Mechanismus verwandelt. In diesem Zusammenhang wurde die Bewertung der Tragfähigkeit einer balkenlosen Decke im Brandfall mit der Grenzgleichgewichtsmethode und in relativen Einheiten zur Tragfähigkeit der Decke in durchgeführt normale Bedingungen Betrieb. Arbeitszeichnungen des Gebäudes wurden überprüft und analysiert, es wurden Berechnungen der Feuerwiderstandsgrenzen einer balkenlosen Decke aus Stahlbeton auf der Grundlage des Auftretens von Grenzzustandszeichen durchgeführt, die für diese Strukturen normalisiert wurden. Die Berechnung der Feuerwiderstandsgrenzen auf Basis der Tragfähigkeit erfolgte unter Berücksichtigung von Temperaturänderungen von Beton und Bewehrung während 2,5 Stunden Standardtests. Alle thermodynamischen und physikalische und mechanische Eigenschaften Die in diesem Bericht angegebenen Baumaterialien basieren auf Daten von VNIIPO, NIIZHB, TsNIISK.

FEUERWIDERSTANDSGRENZE DER ABDECKUNG DURCH VERLUST DER WÄRMEISOLIERUNGSFÄHIGKEIT (I)

In der Praxis wird die Erwärmung von Bauwerken durch Finite-Differenzen- oder Finite-Elemente-Rechnungen am Computer ermittelt. Bei der Lösung des Problems der Wärmeleitfähigkeit werden Veränderungen der thermophysikalischen Eigenschaften von Beton und Bewehrung beim Erhitzen berücksichtigt. Berechnung der Temperaturen in einer Struktur im Normalfall Temperaturbedingungen erzeugt unter Ausgangsbedingungen: Temperatur der Strukturen und äußere Umgebung 20C. Die Umgebungstemperatur tс während eines Brandes ändert sich je nach Zeit. Bei der Berechnung der Temperaturen in Bauwerken werden der konvektive Qc- und der Strahlungs-Qr-Wärmeaustausch zwischen dem erhitzten Medium und der Oberfläche berücksichtigt. Temperaturberechnungen können anhand der bedingten Dicke der betrachteten Betonschicht Xi* von der beheizten Oberfläche aus durchgeführt werden. Um die Temperatur im Beton zu bestimmen, berechnen Sie

Mit Formel (5) ermitteln wir die Temperaturverteilung über die Bodendicke nach 2,5 Stunden Brandzeit. Mit der Formel (6) ermitteln wir die Dicke des Bodens, die erforderlich ist, um auf seiner unbeheizten Oberfläche in 2,5 Stunden eine kritische Temperatur von 220 °C zu erreichen. Diese Dicke beträgt 97 mm. Folglich hat ein 200 mm dicker Boden eine Feuerwiderstandsgrenze für den Verlust der Wärmedämmfähigkeit von mindestens 2,5 Stunden.

FEUERWIDERSTANDSGRENZE DER BODENPLATTE DURCH INTEGRITÄTSVERLUST (E)

Bei Bränden in Gebäuden und Bauwerken, die Beton- und Stahlbetonkonstruktionen verwenden, ist eine spröde Zerstörung des Betons möglich, was zum Verlust der strukturellen Integrität führt. Die Zerstörung erfolgt plötzlich, schnell und ist daher am gefährlichsten. Die spröde Zerstörung des Betons beginnt in der Regel 5-20 Minuten nach Beginn der Brandeinwirkung und äußert sich durch das Abbrechen von Betonstücken von der erhitzten Oberfläche des Bauwerks, wodurch ein Durchgangsloch entstehen kann Struktur, d.h. Die Struktur kann aufgrund des Verlusts der Integrität (E) vorzeitig Feuerwiderstand erreichen. Ein spröder Bruch des Betons kann damit einhergehen Soundeffekt in Form eines leichten Knalls, eines Knalls unterschiedlicher Intensität oder einer „Explosion“. Beim Sprödbruch von Beton können Stücke mit einem Gewicht von bis zu mehreren Kilogramm über eine Distanz von 10–20 m auseinanderfliegen. Den größten Einfluss auf den Sprödbruch von Beton haben: Eigentemperaturspannungen aus der Temperatur Gradient über den Querschnitt des Elements, Spannungen aus der statischen Unbestimmtheit von Strukturen, aus äußeren Lasten und aus der Dampffiltration durch die Betonstruktur. Die spröde Zerstörung von Beton bei einem Brand hängt von der Struktur des Betons, seiner Zusammensetzung, Feuchtigkeit, Temperatur, Randbedingungen und äußeren Belastungen ab, d. h. sie hängt sowohl vom Material (Beton) als auch von der Art der Beton- oder Stahlbetonkonstruktion ab. Beurteilung der Feuerwiderstandsgrenze Stahlbetonboden Der Integritätsverlust kann durch den Wert des Sprödbruchkriteriums (F) erreicht werden, der durch die folgende Formel bestimmt wird:

FEUERWIDERSTANDSGRENZE DES SLOVERS DURCH VERLUST DER TRAGFÄHIGKEIT (R)

Anhand der Tragfähigkeit wird auch der Feuerwiderstand der Decke rechnerisch ermittelt, was zulässig ist. Thermische und statische Probleme werden gelöst. Im wärmetechnischen Teil der Berechnung wird die Temperaturverteilung entlang der Plattendicke unter normaler thermischer Einwirkung ermittelt. Im statischen Teil der Berechnung wird die Tragfähigkeit der Decke bei einer Branddauer von 2,5 Stunden ermittelt. Die Belastungs- und Auflagerbedingungen werden entsprechend der Gebäudeplanung berücksichtigt. Als Besonderheit gelten Lastkombinationen zur Berechnung der Feuerwiderstandsgrenze. In diesem Fall ist es zulässig, kurzfristige Belastungen nicht zu berücksichtigen und nur dauerhafte und vorübergehende langfristige normative Belastungen einzubeziehen. Die Belastungen der Platte während eines Brandes werden mit der NIIZHB-Methode ermittelt. Wenn die Bemessungstragfähigkeit der Platte gleich R in ist normale Bedingungen Betrieb beträgt der errechnete Belastungswert P = 0,95 R. Die Normbelastung im Brandfall beträgt 0,5 R. Die berechneten Materialwiderstände zur Berechnung der Feuerwiderstandsgrenzen werden mit einem Sicherheitsfaktor von 0,83 für Beton und 0,9 für Bewehrung herangezogen. Die Feuerwiderstandsgrenze von mit Stabbewehrung bewehrten Stahlbetonbodenplatten kann aus zu berücksichtigenden Gründen auftreten: Verrutschen der Bewehrung auf dem Untergrund, wenn die Kontaktschicht aus Beton und Bewehrung auf eine kritische Temperatur erhitzt wird; Kriechen der Bewehrung und Zerstörung beim Erhitzen der Bewehrung auf eine kritische Temperatur. Im betrachteten Gebäude werden monolithische Stahlbetondecken verwendet und deren Tragfähigkeit im Brandfall nach der Grenzgleichgewichtsmethode unter Berücksichtigung von Veränderungen ermittelt physikalische und mechanische Eigenschaften Beton und Bewehrung beim Erhitzen. Es ist notwendig, einen kleinen Exkurs über die Möglichkeit zu machen, die Feuerwiderstandsgrenze von Stahlbetonkonstruktionen unter thermischem Einfluss während eines Brandes mit der Grenzgleichgewichtsmethode zu berechnen. Den Daten zufolge „sind die Grenzen der Tragfähigkeit, solange die Grenzgleichgewichtsmethode in Kraft bleibt, völlig unabhängig von den tatsächlich auftretenden Spannungen und damit von Faktoren wie Temperaturverformungen, Verschiebungen der Stützen usw.“ ” Gleichzeitig ist jedoch die Erfüllung folgender Voraussetzungen zu berücksichtigen: Strukturelemente dürfen vor Erreichen des Grenzstadiums nicht spröde sein, Eigenspannungen dürfen die Grenzbedingungen der Elemente nicht beeinträchtigen. Bei Stahlbetonkonstruktionen bleiben diese Voraussetzungen für die Anwendbarkeit der Grenzgleichgewichtsmethode erhalten, hierfür ist es jedoch erforderlich, dass es vor Erreichen des Grenzzustands nicht zu einem Verrutschen der Bewehrung an Stellen der Bildung von plastischen Scharnieren und einer spröden Zerstörung von Bauteilen kommt . Bei einem Brand ist die größte Erwärmung der Bodenplatte von unten in der Zone des maximalen Moments zu beobachten, wo in der Regel das erste plastische Scharnier bei ausreichender Verankerung der Zugbewehrung mit ihrer erheblichen Verformung durch Erwärmung zur Drehung entsteht das Scharnier und die Umverteilung der Kräfte in der Stützzone. Bei letzterem trägt erhitzter Beton zu einer Erhöhung der Verformbarkeit des Kunststoffscharniers bei. „Wenn die Grenzgleichgewichtsmethode angewendet werden kann, dann haben die Eigenspannungen (verfügbar in Form von Spannungen aus der Temperatur – Anmerkung des Autors) keinen Einfluss auf die innere und äußere Grenze der Tragfähigkeit von Bauwerken.“ Bei der Berechnung nach der Grenzgleichgewichtsmethode wird davon ausgegangen, dass hierfür entsprechende experimentelle Daten vorliegen, dass die Platte im Brandfall unter Einwirkung einer Last in flache Glieder zerbricht, die entlang der Bruchlinien durch lineare Kunststoffscharniere miteinander verbunden sind . Die Verwendung eines Teils der Bemessungstragfähigkeit des Bauwerks unter normalen Betriebsbedingungen als Last im Brandfall und das gleiche Schema der Zerstörung der Decke unter normalen Bedingungen und im Brandfall ermöglichen die Berechnung der Feuerwiderstandsgrenze von die Platte in relativen Einheiten, unabhängig von geometrische Eigenschaften Platten im Plan. Berechnen wir die Feuerwiderstandsgrenze einer Platte aus schwerem Beton der Druckfestigkeitsklasse B25 mit einer Standarddruckfestigkeit von 18,5 MPa bei 20 °C. Bewehrungsklasse A400 mit einer Standardzugfestigkeit (20C) von 391,3 MPa (4000 kg/cm2). Änderungen der Festigkeit von Beton und Bewehrung während der Erwärmung werden entsprechend akzeptiert. Die Berechnung des Bruchs eines einzelnen Paneelstreifens erfolgt unter der Annahme, dass im betrachteten Paneelstreifen lineare Kunststoffscharniere parallel zur Achse dieses Streifens gebildet werden: ein lineares Kunststoffscharnier in der Spannweite mit von unten öffnenden Rissen und ein lineares Kunststoffscharnier in den Säulen mit von oben öffnenden Rissen. Am gefährlichsten im Brandfall sind Risse von unten, bei denen die Erwärmung der gespannten Bewehrung deutlich höher ist als bei Rissen von oben. Die Berechnung der Tragfähigkeit R des gesamten Bodens im Brandfall erfolgt nach folgender Formel:

Die Temperatur dieser Bewehrung beträgt nach 2,5 Stunden Brand 503,5 °C. Die Höhe der Druckzone im Beton der Platte im mittleren Kunststoffscharnier (in Reserve ohne Berücksichtigung der Bewehrung in der Druckzone des Betons).

Ermitteln wir die entsprechende Bemessungstragfähigkeit des Bodens R3 unter normalen Betriebsbedingungen für einen Boden mit einer Dicke von 200 mm, auf der Höhe der Druckzone für das mittlere Scharnier bei xc = ; Schulter des Innenpaares Zc = 15,8 cm und Höhe der Druckzone des linken und rechten Scharniers Xc = Xn = 1,34 cm, Schulter des Innenpaares Zx = Zn = 16,53 cm Bemessungstragfähigkeit des Bodens R3 mit einer Dicke von 20 cm bei 20 C.

In diesem Fall müssen selbstverständlich folgende Anforderungen erfüllt sein: a) Mindestens 20 % der erforderlichen oberen Bewehrung der Stütze müssen über die Mitte der Spannweite hinausragen. b) die obere Bewehrung über den Außenstützen eines durchgehenden Systems wird in einem Abstand von mindestens 0,4 l zur Spannweite von der Stütze eingefügt und bricht dann allmählich ab (l ist die Länge der Spannweite); c) Die gesamte obere Bewehrung über den Zwischenstützen muss mindestens 0,15 l bis zur Spannweite reichen.

SCHLUSSFOLGERUNGEN

1. Um die Feuerwiderstandsgrenze einer balkenlosen Stahlbetondecke zu beurteilen, müssen Berechnungen ihrer Feuerwiderstandsgrenze auf der Grundlage von drei Anzeichen von Grenzzuständen durchgeführt werden: Verlust der Tragfähigkeit R; Verlust der Integrität E; Verlust der Wärmedämmfähigkeit I. In diesem Fall können folgende Methoden angewendet werden: Grenzgleichgewicht, Erwärmung und Rissmechanik.
2. Berechnungen haben ergeben, dass für das betrachtete Objekt in allen drei Grenzzuständen die Feuerwiderstandsgrenze einer 200 mm dicken Decke aus Beton der Druckfestigkeitsklasse B25, bewehrt, liegt Verstärkungsnetz mit Zellen 200x200 mm Stahl A400 mit einer Dicke einer Schutzschicht aus Bewehrung mit einem Durchmesser von 16 mm an der Unterseite von 33 mm und einer Oberseite mit einem Durchmesser von 12 mm - 28 mm beträgt mindestens REI 150.
3. Dieser balkenlose Stahlbetonboden kann als Brandschutz dienen, der ersten Art nach.
4. Die Beurteilung der Mindestfeuerwiderstandsgrenze einer trägerlosen Stahlbetondecke kann mit der Grenzgleichgewichtsmethode unter Bedingungen einer ausreichenden Einbettung der Zugbewehrung an Stellen, an denen sich Kunststoffscharniere bilden, durchgeführt werden.

Literatur

1. Anleitung zur Berechnung der tatsächlichen Feuerwiderstandsgrenzen von Stahlbeton Gebäudestrukturen basierend auf der Nutzung von Computern. – M.: VNIIPO, 1975.
2. GOST 30247.0-94. Gebäudestrukturen. Prüfverfahren für den Feuerwiderstand. M., 1994. – 10 S.
3. SP 52-101-2003. Beton- und Stahlbetonkonstruktionen ohne Vorspannbewehrung. – M.: FSUE TsPP, 2004. –54 S.
4. SNiP-2.03.04-84. Beton- und Stahlbetonkonstruktionen, die für den Betrieb bei erhöhten und hohen Temperaturen ausgelegt sind. – M.: CITP Gosstroy UdSSR, 1985.
5. Empfehlungen zur Berechnung der Feuerwiderstandsgrenzen von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen. – M.: Stroyizdat, 1979. – 38 S.
6. SNiP-21-01-97* Brandschutz Gebäude und Strukturen. State Unitary Enterprise TsPP, 1997. – 14 S.
7. Empfehlungen zum Schutz von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen vor spröder Zerstörung im Brandfall. – M.: Stroyizdat, 1979. – 21 S.
8. Empfehlungen für die Bemessung von Hohlkörperdecken mit dem erforderlichen Feuerwiderstand. – M.: NIIZhB, 1987. – 28 S.
9. Leitfaden zur Berechnung statisch unbestimmter Stahlbetonkonstruktionen. – M.: Stroyizdat, 1975. S.98-121.
10. Methodische Empfehlungen zur Berechnung des Feuerwiderstands und der Brandsicherheit von Stahlbetonkonstruktionen (MDS 21-2.000). – M.: NIIZhB, 2000. – 92 S.
11. Gvozdev A.A. Berechnung der Tragfähigkeit von Bauwerken nach der Grenzgleichgewichtsmethode. Staatlicher Verlag für Bauliteratur. – M., 1949.

Bestimmung der Feuerwiderstandsgrenzen von Bauwerken

Bestimmung der Feuerwiderstandsgrenze von Stahlbetonkonstruktionen

Die Ausgangsdaten für die Stahlbetonbodenplatte sind in Tabelle 1.2.1.1 aufgeführt

Betonart - Leichtbeton mit der Dichte c = 1600 kg/m3 mit grobem Blähtonzuschlag; Die Platten sind mehrfach hohl, mit runden Hohlräumen, die Hohlraumanzahl beträgt 6 Stück, die Platten sind beidseitig gestützt.

1) Effektive Dicke einer Teff-Hohlkernplatte zur Beurteilung der Feuerwiderstandsgrenze basierend auf der Wärmedämmfähigkeit gemäß Abschnitt 2.27 des Handbuchs zu SNiP II-2-80 (Feuerwiderstand):

2) Bestimmen Sie anhand der Tabelle. 8 Richtlinien Feuerwiderstandsgrenze einer Platte basierend auf dem Verlust der Wärmedämmfähigkeit für eine Platte aus Leichtbeton mit einer effektiven Dicke von 140 mm:

Die Feuerwiderstandsgrenze der Platte beträgt 180 min.

3) Bestimmen Sie den Abstand von der beheizten Plattenoberfläche zur Achse der Stabbewehrung:

4) Anhand der Tabelle 1.2.1.2 (Tabelle 8 des Handbuchs) ermitteln wir die Feuerwiderstandsgrenze der Platte anhand des Tragfähigkeitsverlusts bei a = 40 mm, für Leichtbeton bei zweiseitiger Auflage.

Tabelle 1.2.1.2

Feuerwiderstandsgrenzen von Stahlbetonplatten

Die erforderliche Feuerwiderstandsgrenze beträgt 2 Stunden oder 120 Minuten.

5) Gemäß Abschnitt 2.27 des Handbuchs wird zur Bestimmung der Feuerwiderstandsgrenze von Hohlplatten ein Reduktionsfaktor von 0,9 angewendet:

6) Wir ermitteln die Gesamtlast der Platten als Summe der dauerhaften und temporären Lasten:

7) Bestimmen Sie das Verhältnis des langwirkenden Teils der Last zur Volllast:

8) Korrekturfaktor für die Belastung gemäß Abschnitt 2.20 des Handbuchs:

9) Gemäß Abschnitt 2.18 (Teil 1 b) des Handbuchs akzeptieren wir den Bewehrungsbeiwert

10) Wir ermitteln die Feuerwiderstandsgrenze der Platte unter Berücksichtigung der Last- und Bewehrungskoeffizienten:

Die Feuerwiderstandsgrenze der Platte im Hinblick auf die Tragfähigkeit beträgt

Basierend auf den bei den Berechnungen erzielten Ergebnissen haben wir festgestellt, dass die Feuerwiderstandsgrenze einer Stahlbetonplatte hinsichtlich der Tragfähigkeit bei 139 Minuten und hinsichtlich der Wärmedämmfähigkeit bei 180 Minuten liegt. Es ist die niedrigste Feuerwiderstandsgrenze anzunehmen.

Fazit: Feuerwiderstandsgrenze der Stahlbetonplatte REI 139.

Bestimmung der Feuerwiderstandsgrenzen von Stahlbetonstützen

Betonart - schwerer Beton Dichte c = 2350 kg/m3 mit grobem Zuschlagstoff aus Karbonatgestein (Kalkstein);

Tabelle 1.2.2.1 (Tabelle 2 des Handbuchs) zeigt die Werte der tatsächlichen Feuerwiderstandsgrenzen (POf) von Stahlbetonstützen mit unterschiedliche Eigenschaften. In diesem Fall wird POf nicht durch die Dicke der Betonschutzschicht bestimmt, sondern durch den Abstand von der Oberfläche des Bauwerks zur Achse des Arbeitsbewehrungsstabs (), der zusätzlich zur Dicke der Schutzschicht gilt , umfasst auch den halben Durchmesser des Arbeitsbewehrungsstabs.

1) Bestimmen Sie den Abstand von der beheizten Oberfläche der Stütze zur Achse der Stabbewehrung mit der Formel:

2) Gemäß Abschnitt 2.15 des Handbuchs für Bauwerke aus Beton mit Karbonatfüllstoff kann die Querschnittsgröße bei gleicher Feuerwiderstandsgrenze um 10 % reduziert werden. Dann bestimmen wir die Breite der Spalte mit der Formel:

3) Anhand der Tabelle 1.2.2.2 (Tabelle 2 des Handbuchs) ermitteln wir die Feuerwiderstandsgrenze für eine Stütze aus Leichtbeton mit den Parametern: b = 444 mm, a = 37 mm bei allseitiger Beheizung der Stütze.

Tabelle 1.2.2.2

Feuerwiderstandsgrenzen von Stahlbetonstützen

Die erforderliche Feuerwiderstandsgrenze liegt im Bereich zwischen 1,5 Stunden und 3 Stunden. Zur Ermittlung der Feuerwiderstandsgrenze verwenden wir das lineare Interpolationsverfahren. Die Daten sind in Tabelle 1.2.2.3 aufgeführt