Расчет пределов огнестойкости железобетонных конструкций

Строительные конструкции, согласно СНБ 2.02.01-98 “Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов”, классифицируются по пределам огнестойкости и классам пожарной опасности. Пределы огнестойкости строительных конструкций принимаются в зависимости от требуемой степени огнестойкости конкретного здания (сооружения).

Основным и наиболее точным методом определения предела огнестойкости строительных конструкций являются натурные огневые испытания. Однако, при отсутствии возможности их проведения, допускается определять предел огнестойкости расчетными методами по ТКП 45-2.02-110-2008 “Строительные конструкции. Порядок расчета предела огнестойкости”.

Предел огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций по предельному состоянию R (по потере несущей способности) зависит от:

- типа и статической схемы работы конструкции;

- формы и параметров поперечного сечения;

- класса бетона по прочности;

- класса арматуры;

- величины нагрузки.

Расчет предела огнестойкости железобетонной конструкции по предельному состоянию R заключается в определении времени от начала стандартного огневого воздействия до момента, когда несущей способности конструкции становится недостаточно для восприятия приложенной к ней нагрузки. Для определения несущей способности конструкции при огневом воздействии вначале находится распределение температуры по сечению в заданные моменты времени (теплотехническая часть), затем вычисляется соответствующая им несущая способность конструкции с учетом изменения физико-механических свойств прогретых бетона и арматуры (статическая часть).

Разрушение железобетонных конструкций при огневом высокотемпературном нагреве происходит по тем же схемам, что и в условиях нормальных температур. Поэтому для расчета предела огнестойкости по потере несущей способности используются уравнения равновесия и деформаций в соответствии с требованиями СНБ 5.03.01-02 “Бетонные и железобетонные конструкции” с учетом дополнительных указаний, изложенных в Рекомендациях по расчету пределов огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций (Москва, 1986). Предел огнестойкости конструкции по предельному состоянию R зависит от принятых нагрузок. Для того чтобы получить средний результат (как и в испытаниях), в расчетах следует использовать средние значения теплотехнических и механических характеристик материалов. Соответственно, расчетные сопротивления бетона и арматуры для определения огнестойкости принимаются выше нормативных сопротивлений, отвечающих наименьшим (контролируемым) значениям.

Огнестойкость железобетонных конструкций утрачивается, как правило, в результате потери несущей способности (обрушения) за счет снижения прочности, теплового расширения и температурной ползучести арматуры и бетона при нагревании, а также вследствие прогрева не обращенной к огню поверхности на 140 С. По этим показателям предел огнестойкости железобетонных конструкций может быть найден расчетным путем.

В общем случае расчет состоит из двух частей: теплотехнической и статической. Цель теплотехнической части - определение температуры по сечению конструкции в процессе ее нагревания по стандартному температурному режиму. В статической части вычисляют несущую способность (прочность) нагретой конструкции. Снижение несущей способности во времени можно представить в виде графика (рис. 1), согласно которому графическим методом определяется предел огнестойкости, т.е. время нагревания, по истечении которого несущая способность конструкции снизится до величины рабочей нагрузки, и будет иметь место равенство…

(Полная версия статьи - в № 12)