СТО 36554501-006-2006 
Железобетонные элементы при действии поперечных сил. Статически неопределимые... СТО 36554501-006-2006 
Железобетонные элементы при действии поперечных сил. Статически неопределимые...

СТО 36554501-006-2006 => Железобетонные элементы при действии поперечных сил. Статически неопределимые конструкции. Расчет плиты безбалочного...

 
Пожарная безопасность - главная
Написать нам
ГОСТы, документы

 

Пожарная безопасность ->  Прочие ->  СТО 36554501-006-2006 -> 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
текст целиком
 

Железобетонные элементы при действии поперечных сил

 

8.28 Расчет огнестойкости по потере прочности железобетонных элементов при действии поперечных сил в условиях огневого воздействия проводят на основе модели наклонных сечений согласно СНиП 52-01 и СП 52-101.

При расчете по модели наклонные сечения должны быть обеспечены прочностью элемента по полосе между наклонными сечениями и по наклонному сечению на действие поперечных сил, а также прочностью по наклонному сечению на действие момента.

8.29 Расчет железобетонных элементов по полосе между наклонными сечениями производят из условия:

Qn £ jb1 Rbn bt h0, (8.56)

где Qn - поперечная сила в нормальном сечении элемента от нормативной нагрузки; коэффициент jb1 = 0,3; bt определяют по формуле (8.1).

8.30 Расчет изгибаемых элементов по прочности бетона в ненаклонном сечении производят из условия:

Qn £ Qb + Qsw, (8.57)

где Qn - поперечная сила в наклонном сечении от нормативной нагрузки с длиной проекции c на продольную ось элемента, расположенную по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения (рис. 8.8);

Qb - поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении, определяется по формуле:

; (8.58)

но ее значение принимают не более (2,5 Rbtn bt h0) и не менее (0,5 Rbtn bt h0); jb2 = 1,5; bt определяют по формуле (8.1);

8.31 Поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении, определяемая по формуле

Qsw = jsw qsw c, (8.59)

где jsw = 0,75;

qsw - усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента:

qsw = Rsw gst Asw / sw, (8.60)

gst - принимают по наибольшей температуре поперечной арматуры по табл. 5.5.

Расчет производят для наиболее опасной длины проекции наклонного сечения c, которую принимают не менее h0 и не более 2h0.

 

 

Рисунок 8.8 - Схема усилий при расчете железобетонных элементов по наклонному сечению на действие поперечных сил при трехстороннем нагреве

 

8.32 Поперечную арматуру учитывают в расчете, если соблюдается условие:

qsw ³ 0,25 Rbtn bt. (8.61)

8.33 Шаг поперечной арматуры (sw/h0), учитываемый в расчете, должен быть не больше значения:

sw,max / h0 = Rbtn bt h0 / Qn. (8.62)

При отсутствии поперечной арматуры или нарушении указанных выше требований расчет производят из условия (8.57), принимая усилия Qsw равными нулю.

8.34 Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие моментов (рис. 8.9) в условиях огневого воздействия производят из условия:

Mn £ Ms + Msw, (8.63)

где Mn - момент от нормативной нагрузки в наклонном сечении с длиной проекции c на продольную ось элемента, определяемый от внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно конца наклонного сечения (точка 0), противоположному концу, у которого располагается проверяемая продольная арматура, испытывающая растяжение от момента в наклонном сечении, при этом учитывают наиболее опасные загружения в пределах наклонного сечения;

Ms - момент, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей наклонное сечение, относительно противоположного конца наклонного сечения (точка 0)

Ms = 0,9 Ns h0, (8.64)

Ns - усилие в продольной растянутой арматуре, принимают равным Rst As, а в зоне анкеровки - по формуле (8.14);

Msw - момент для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяют по формуле:

Msw = 0,5 Qsw c2, (8.65)

Qsw - усилия в поперечной арматуре, определяют по формуле:

Qsw = qsw c, (8.66)

где qsw - определяют по формуле (8.60);

c - принимают в пределах от h0 до 2h0.

Допускается производить расчет наклонных сечений, принимая в условии (8.65) момент M в наклонном сечении при длине проекции c на продольную ось элемента, равной 2h0, а момент

. (8.67)

8.35 При отсутствии поперечной арматуры расчет наклонных сечений производят из условия (8.63), принимая момент Mn в наклонном сечении при длине проекции c на продольную ось элемента, равной 2h0, а момент Msw = 0.

Если условия (8.56, 8.57 и 8.63) выполняются, то предел огнестойкости обеспечен.

 

 

а - в пролете; б - около опоры

Рисунок 8.9 - Схема усилий при расчете железобетонных элементов по наклонному сечению при воздействии моментов и нагрева

 

Статически неопределимые конструкции

 

8.36 В статически неопределимых конструкциях, выполненных из монолитного железобетона (плитах, балках, ригелях и колоннах), огнестойкость больше, чем в сборном железобетоне. Однако в многопролетных многоэтажных зданиях и сооружениях при локальном пожаре в одном пролете или на одном этаже взаимодействие отдельных монолитно сопряженных элементов приводит к возникновению дополнительных усилий в других пролетах, где нет пожара.

8.37 Усилия в статически неопределимой конструкции сначала определяют по формулам строительной механики как в упругой системе. Единичные и грузовые перемещения определяют с помощью формулы Мора, в которой сдвиговые деформации, как правило, отбрасывают.

Перемещения в основной системе, вызванные воздействием температуры в i-м направлении, равны:

, (8.68)

где Mi и Ni - изгибающий момент и продольная сила в сечении x-элемента основной системы от действия в i-м направлении соответствующей единичной силы;

(1/r)tx, etx - температурные кривизна и деформация x-элемента, вызванные огневым воздействием.

Изгибающий момент от неравномерного нагрева по высоте сечения элемента, заделанного на опорах, а также в замкнутых рамах кольцевого, квадратного и прямоугольного очертаний, имеющих одинаковое сечение, определяют по формуле:

Mt = (1/r)t D, (8.69)

где (1/r)t - температурная кривизна;

D - жесткость сечения в предельной по прочности стадии.

Продольные температурные деформации в железобетонном элементе могут вызвать напряжения сжатия при несмещаемых опорах и увеличение эксцентриситета сжимающей силы в колоннах от температурного удлинения ригеля.

8.38 В элементах статически неопределимых железобетонных конструкций от силовых и огневых воздействий происходит перераспределение усилий. Расчет в упругой системе является ориентиром для учета перераспределения усилий методом предельного равновесия.

Перераспределение усилий происходит от развития пластических деформаций арматуры в бетоне и образования и раскрытия трещин в момент исчерпания несущей способности элемента системы. Усилия в каждом элементе конструкции ограничены предельными условиями, с достижением которых деформации этих элементов могут достаточно сильно возрастать, образовывая пластические шарниры. Пластические шарниры превращают статически неопределимую конструкцию в изменяемую, в которой рост деформаций происходит без возрастания усилий. Статически неопределимую конструкцию в состоянии предельного равновесия следует представлять как разделенную на части пластическими шарнирами.

8.39 Согласно положениям метода предельного равновесия в однопролетной балке, заделанной на опорах, при увеличении равномерно распределенной нагрузки сначала образуются пластические шарниры на опорах, а затем - в пролете (рис. 8.10).

 

 

1 - момент от равномерно распределенной нагрузки; 2 - температурный момент от огневого воздействия; 3 - суммарный момент до образования пластических шарниров на опорах; 4 - суммарный момент при образовании пластического шарнира в пролете

Рисунок 8.10 - Моменты в статически неопределимой конструкции

 

8.40 В статически неопределимом железобетонном элементе, заделанном на опорах, от одностороннего огневого воздействия возникает температурный момент, который приводит к образованию пластических шарниров на опорах, где моменты от нагрузки и температурного перепада по высоте сечения суммируются (см. рис. 8.10).

Температурные усилия влияют на образование пластических шарниров, но значение их снижается на 50 % из-за развития пластических деформаций бетона и арматуры, нагретых до высоких температур. Усилия при образовании пластических шарниров будут равны:

Mош = M0 + 0,5 Mt. (8/70)

где Mош, M0 и Mt - моменты при образовании пластических шарниров на опорах от нагрузки и огневого воздействия.

В пролете момент от нагрузки снижается из-за образования температурного момента другого знака. После образования опорных пластических шарниров железобетонный элемент превращается в статически определимую конструкцию. Температурный момент в пролете уменьшается и остается только момент от нагрузки. Полное разрушение элемента происходит при образовании пластического шарнира в середине пролета, когда резко увеличиваются пластические деформации арматуры при более высоких величинах нагрузки и температуры нагрева, чем в простой балке.

8.41 Снижение прочности сечений на опорах происходит из-за прогрева сжатого бетона и арматуры до высоких температур.

При трехстороннем обогреве опорного сечения статически неопределимых балок бетон сжатой зоны нижней и боковых граней сечения, нагретый до температуры выше критической, выключается из работы. Прочность опорных сечений снижается, в основном, за счет нагрева бетона сжатой зоны до критической температуры и, вследствие этого, уменьшения рабочей высоты сечения (рис. 8.11).

Глубина прогрева бетона at до критической температуры у нагреваемых граней сечения балки находится по рис. 5.1.

 

 

Рисунок 8.11 - Схема усилий и эпюра напряжений в опорном сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого статически неопределимого железобетонного элемента, при трехстороннем обогреве сжатой зоны при пожаре и расчете огнестойкости

 

8.42 Прочность пролетных сечений снижается из-за нагрева растянутой арматуры до критической температуры.

Разрушение сечений происходит от снижения нормативного сопротивления нагретой арматуры до рабочих напряжений. Преждевременного разрушения сжатой зоны пролетных сечений до начала увеличения пластических деформаций арматуры не происходит, так как она находится под действием меньших усилий, чем до начала огневого воздействия. Прочность пролетных сечений статически неопределимых железобетонных балок при трехстороннем огневом воздействии вычисляют по формуле (8.9).

8.43 Для статически неопределимых конструкций предел огнестойкости рассчитывают следующим образом.

8.43.1 Устанавливают возможность огневого воздействия на все несущие элементы системы и их минимальные пределы огнестойкости по потере несущей способности.

8.43.2 Теплотехническим расчетом или по материалам приложений А и Б от воздействия стандартного пожара длительностью, соответствующей принятому пределу огнестойкости, находят температуры нагрева бетона и арматуры в поперечном сечении несущего элемента системы.

8.43.3 Для каждого элемента от непродолжительного действия нормативных постоянных и временных длительных нагрузок находят их неблагоприятное сочетание.

8.43.4 При расчете упругой системы статически неопределимую конструкцию путем устранения лишних связей превращают в изменяемую систему.

8.43.5 Методом предельного равновесия для расчета несущей способности используют перераспределения усилий и изменяют значения лишних неизвестных, полученных из расчета по упругой системе.

8.43.6 По найденным значениям усилий определяют жесткость сечения. Жесткость следует определять по приведенным сечениям с учетом наличия трещин от огневого воздействия по всей длине элемента и изменения физико-механических свойств бетона и арматуры от нагрева. При определении приведенного сечения сечение разбивают на участки по высоте и ширине. Бетон и арматуру каждого участка приводят к ненагретому, более прочному бетону. Жесткость элементов по всей его длине может быть определена методом последовательных приближений.

8.43.7 Температурные усилия и деформации учитывают от неравномерного нагрева по высоте сечения элемента и от температурного расширения по длине элемента.

8.43.8 Требуемый предел огнестойкости каждого элемента будет обеспечен, если усилия от нормативной нагрузки и температуры будут больше или равны усилиям от нормативной нагрузки до пожара.

8.44 При проверке прочности сечений железобетонных элементов в условиях огневого воздействия можно использовать метод конечных элементов.

Несущую способность элемента в нормальном расчетном сечении определяют суммой несущей способности отдельных конечных элементов (бетонных и арматурных), на которые разбивается сечение. Оценка несущей способности каждого элемента (бетонного и арматурного) основана на предварительном выявлении степени изменения прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры в сечении рассматриваемого элемента, при заданной длительности температурного воздействия в условиях «стандартного пожара». При этом прочность и деформативность бетона и арматуры в каждом конечном элементе устанавливают по температуре в центре элемента, который одновременно является узлом координатной сетки, накладываемой на поперечное сечение конструкции при определении температурного поля (п. 6.2).

В расчет включают только те конечные бетонные элементы, которые располагаются в сжатой зоне. Конечные арматурные элементы учитываются полностью, независимо от расположения в сжатой или растянутой зонах сечения.

Высота сжатой зоны сечения в первом приближении задается величиной, равной (0,4-0,5)h0, и в дальнейшем корректируется на основе удовлетворения необходимого условия предельного состояния конструкции в рассматриваемом промежутке времени огневого воздействия.

8.45 В общем случае расчет предела огнестойкости по потере несущей способности статически неопределимой конструкции осуществляется методом предельного равновесия в зависимости от схемы разрушения системы в целом, когда она превратится в механизм. Однако за предел огнестойкости конструкции следует принимать минимальный предел одного несущего элемента системы. Наступление предела огнестойкости одного несущего элемента системы не всегда приводит к обрушению всей конструкции. Однако с практической точки зрения, такой вид отказа необходимо учитывать.

 

Расчет плиты безбалочного перекрытия

 

8.46 При одностороннем огневом воздействии снизу плиты огнестойкость безбалочного железобетонного перекрытия, образованного гладкой плитой, которая жестко сопрягается с поддерживающими ее колоннами, определяют методом предельного равновесия при расчете прочности плиты на излом полосы плиты вдоль или поперек покрытия (рис. 8.12).

Расчет на излом отдельной поперечной или продольной полосы плиты производят в предположении, что в рассматриваемой полосе плиты образуются линейные пластические шарниры, параллельные оси этой полосы: один линейный пластический шарнир в пролете с раскрытием трещины снизу плиты и по одному линейному пластическому шарниру у колонн с раскрытием трещин сверху плиты. В консольном свесе плиты, выступающем за крайний ряд колонн, принимается, что пластический шарнир не образуется, если свес консоли не превышает 0,25l1. Если свес консоли больше, то производят дополнительный расчет по формуле (8.71) на излом плиты консоли у колонн с образованием дополнительного пластического шарнира, параллельного краю перекрытия. Для конструкций, симметричных относительно середины рассматриваемой полосы, проверку прочности средних панелей ведут из условия:

, (8.71)

где q - интенсивность нормативной постоянной и временной длительной нагрузки, равномерно распределенной по полосе на 1 п.м, с коэффициентом перегрузки gf = 1;

l1, l2 - расстояние между рядами колонн в перпендикулярном направлении и вдоль рассматриваемой полосы (рис. 8.12);

c - расстояние от крайних пластических шарниров до ближайших к ним рядов колонн;

AsI, - площадь верхней растянутой арматуры в левом и правом опорных пластических шарнирах в пределах одной плиты;

As1 - площадь нижней растянутой арматуры в среднем пролетном пластическом шарнире в пределах одной плиты;

zI, z1, - плечи внутренней пары сил в левом, среднем и правом пластических шарнирах соответственно, которые определяют по формуле:

zI = h0 - 0,5xi, (8.72)

где высота сжатой зоны в правом и левом опорных пластических шарнирах определяется по формулам:

; . (8.73)

В формуле (8.73) Rbnt определяют по формуле (5.1), принимая значения gbt по табл. 5.1 в зависимости от средней температуры бетона сжатой зоны. Допускается значение gbt принимать равным 1 при замене h0 на h0t, которое определяют по формуле (8.8).

Высота сжатой зоны в среднем пролетном пластическом шарнире равна:

. (8.74)

В формуле (8.74) Rsnt определяют по формуле (5.8), принимая значения gst по табл. 5.5 в зависимости от температуры арматуры на уровне ее оси.

Температуру бетона и арматуры определяют теплотехническим расчетом для требуемого предела огнестойкости (приложения А и Б). Если условие (8.71) выполняется, то требуемый предел огнестойкости обеспечен. Сжатую арматуру в пластических шарнирах не учитывают.

При применении квадратных или прямоугольных в плане капителей с наклоном нижней части капители не менее чем на 45° расчет на излом панелей производят при расположении опорных пластических шарниров по месту перелома очертания капителей. При этом в формуле (8.71) значение c = lk / 2, где lk - длина капители.

 

 

а - с образованием параллельных краю плиты пластических шарниров; б - с образованием перпендикулярных краю пластических шарниров; 1 -линейный пластический шарнир около колонн с раскрытием трещины сверху плиты; 2 - линейный пластический шарнир в середине пролета с раскрытием трещины снизу плиты

Рисунок 8.12 - Схема излома панелей в безбалочном перекрытии при одностороннем огневом воздействии снизу плиты

 

Расчет плит балочного перекрытия

 

8.47 При одностороннем огневом воздействии снизу перекрытия, огнестойкость плит, работающих в двух направлениях и монолитно связанных с балками, определяют кинематическим способом метода предельного равновесия. Предполагают, что плита разламывается на плоские звенья, соединенные между собой по линиям излома пластическими шарнирами (рис. 8.13). При равномерно распределенной нагрузке и неизменном по длине пролета армировании предел огнестойкости плиты определяют из уравнения:

, (8.75)

где l1 и l2 - меньший и больший пролеты плиты;

q - нормативная постоянная длительная и временная равномерно распределенная нагрузка на 1 м2 плиты.

Моменты в пролете плиты определяют по следующим формулам:

; . (8.76)

Моменты на опорах плиты определяются по формулам:

;

; , (8.77)

где As1 - площадь сечения стержней, пересекающих пролетные пластические шарниры и параллельных короткой стороне плиты;

As2 - то же, для стержней, параллельных длинной стороне плиты;

AsI - площадь сечения растянутой арматуры, расположенной вдоль пролета l2, в сечении I-I;

- площадь сечения растянутой арматуры, расположенной вдоль пролета l2, в сечении I'-I';

AsII - площадь сечения растянутой арматуры, расположенной вдоль пролета lI, в сечении II-II;

- площадь сечения растянутой арматуры, расположенной вдоль пролета lI, в сечении II'-II';

z1, z2 - плечи внутренней пары сил в пролетных пластических шарнирах, вычисляются по формуле (8.72), в которой x1 определяют по формуле (8.74), а при вычислении x2 в формуле (8.74) значение As1 заменяют на As2, а вместо значения l2 подставляют l1.

zI, , zII, - плечи внутренней пары сил в опорных пластических шарнирах, вычисляют по формуле (8.72), в которой xI и определяют по формуле (8.73). При вычислении xII и в формуле (8.73) значение AsI и заменяют соответственно на AsII и , а вместо значения l2 подставляют l1.

 

 

а - схема излома плиты; б - направления действия предельных моментов;

1-4 - номера звеньев; 1', 2' - шарниры соответственно пролетные и опорные

Рисунок 8.13 - К расчету плиты, защемленной по контуру

 

При определении значений As1 и As2 стержни, отогнутые или оборванные до пересечения с пролетными шарнирами, не учитывают (рис. 8.14), а оборванные или отогнутые только у одной из опор и пересекающие пролетные шарниры одним из концов, вводят в расчет с половинной площадью.

 

 

1 - линия обрыва или отгиба стержней; 2 - не учитываемые в работе стержни

Рисунок 8.14 - К определению As1 и As2 для плиты, защемленной по контуру

 

Если арматуру обрывают (отгибают) на расстоянии a1 от длинной и a2 от короткой сторон, то необходимо дополнительно выполнить проверку по несущей способности плиты при изломе по схеме, показанной на рис. 8.15. Эту проверку производят из условия:

, (8.78)

где ; ; ; - площади доходящей до опор части растянутой арматуры, параллельной соответственно короткой и длинной сторонам плиты.

Если условие (8.75) или (8.78) соблюдается, то требуемый предел огнестойкости плиты обеспечен.

 

 

Рисунок 8.15 - Возможная схема излома плиты при обрыве или отгибе арматуры

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
текст целиком

 

Краткое содержание:

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ПРАВИЛА ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОГНЕСТОЙКОСТИ И ОГНЕСОХРАННОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

СТО 36554501-006-2006

УДК 624.012.3/.4

Предисловие

Сведения о стандарте:

4 ВЗАМЕН:

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Общие требования

Таблица 4.1

А240, А300 - 510 °С,

А400 - 550 °С,

А500, А540 - 520 °С,

В500 - 430 °С,

5 Свойства бетона и арматуры при огневом воздействии и после него

Бетон

Таблица 5.1

Таблица 5.2

Таблица 5.3

Таблица 5.4

Арматура

Таблица 5.5

Таблица 5.6

6 Теплотехнический расчет железобетонных конструкций

Таблица 6.1

7 Предел огнестойкости плит и стен по потере теплоизолирующей способности

8 Расчет предела огнестойкости по потере несущей способности

Основные условия

Плиты

Многопустотные плиты

Консольные плиты

Балки

Колонны

Таблица 8.1

Несущие стены

Растянутые элементы

Расчет прочности нормальных сечений на основе деформационной модели

Железобетонные элементы при действии поперечных сил

Статически неопределимые конструкции

Расчет плиты безбалочного перекрытия

Расчет плит балочного перекрытия

Расчет железобетонных плит на продавливание

Потери предварительного напряжения в арматуре

9 Расчет предела огнестойкости по целостности

Таблица 9.1

Таблица 9.2

Таблица 9.3

10 Конструктивные требования, повышающие предел огнестойкости железобетонных конструкций

11. Огнесохранность железобетонных конструкций после пожара

Прочность после пожара

Расчет прогиба после пожара

12. Конструктивные требования, обеспечивающие огнесохранность железобетонных конструкций

13. Пояснения к приложениям

Температура прогрева бетона в плитах и стенах при одностороннем огневом воздействии стандартного пожара

Температура прогрева бетона в колоннах, балках и ребристых конструкциях

Основные буквенные обозначения

Усилия от нагрузки и температуры в поперечном сечении элемента при огневом воздействии

Содержание

Рейтинг@Mail.ru