Строительные металлы и сплавы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ

Из всего многообразия металлов в строительстве применяется главным образом сплавы на основе железа. На данный момент в строительных конструкциях применяется по большей части углеродистая и легированная сталь.

Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролётных зданий и сооружений, для цехов с тяжёлым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой ёмкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области применения стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учётом соотношения их стоимостей, а также в зависимости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество стальных конструкций (по сравнению с железобетонными) -- их меньшая масса. Этим определяется целесообразность их применения в районах с высокой сейсмичностью, труднодоступных областях Крайнего Севера, пустынных и высокогорных районах и т.п. Расширение объёмов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций (в т. ч. из тонколистовой стали) позволят значительно снизить вес зданий и сооружений.

1.1 СОСТАВ СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ

1.1.1 УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистые стали представляют собой сплавы железа Fe с углеродом C при неизбежном наличии примесей других химических элементов.

В строительных конструкциях, как правило, используются улеродистые стали обыкновенного качества.

По показателям нормирования качества стали обыкновенного качества подразделяются на три группы:

группа А -- нормируются механические характеристики (?в, ?т, ?, изгиб);

группа Б -- нормируется химический состав (C, Mn, Si и др.);

группа В -- нормируются механические характеристики и химический состав.

С возрастанием цифры в марке стали обыкновенного качества группы А (табл. 1.5) увеличиваются прочность и твердость, но снижаются пластичность и ударная вязкость стали. Это происходит за счет изменения химического состава, в первую очередь -- содержания углерода.

Таблица 1. Механические свойства сталей группы А

Марка	в,	т, МПа, для толщины в мм	%, для толщины в мм
стали	МПа	до 20	21-40	41-100	> 100	до 20	21-40	> 40
Ст0	> 300	--	--	--	--	23	22	20
Ст1кп	300-390	--	--	--	--	35	34	32
Ст1пс, Ст1сп	310-410	--	--	--	--	34	33	31
Ст2кп	320-410	215	205	195	185	33	32	30
Ст2пс, Ст2сп	330-430	225	215	205	195	32	31	29
Ст3кп	360-460	235	225	215	195	27	26	24
Ст3пс, Ст3сп	370-480	245	235	225	205	26	25	23
Ст3Гпс	370-490	245	235	225	205	26	25	23
Ст3Гсп	390-570	--	245	--	--	--	24	--
Ст4кп	400-510	255	245	235	225	25	24	22
Ст4пс, Ст4сп	410-530	265	255	245	235	24	23	21
Ст5пс, Ст5сп	490-630	285	275	265	255	20	19	17
Ст5Гсп	450-590	285	275	265	255	20	19	17
Ст6сп, Ст6сп	> 590	315	305	295	295	15	14	12

Стали группы Б различаются (табл. 1.6) по химическому составу. С ростом цифры в марке стали (БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6) увеличивается содержание углерода, кремния и марганца. Естественно, что это приводит к увеличению прочности и пластичности и к снижению ударной вязкости.

Таблица 2. Химический состав сталей группы Б, %

Марка стали	Углерод, С	Кремний, Si	Марганец, Mn
БСт0	Не более 0,23	--	--
БСт1кп		Не более 0,05	0,25-0,5
БСт1пс	0,06-0,12	0,05-0,17
БСт1сп		0,12-0,3
БСт2кп	0,09-0,15	Не более 0,07	0,25-0,5
БСт2пс	0,09-0,15	0,05-0,17
БСт2сп		0,12-0,3
БСт3кп		Не более 0,07	0,3-0,6
БСт3пс	0,14-0,22	0,05-0,17	0,4-0,65
БСт3сп		0,12-0,3
БСт3Гпс		Не более 0,15	0,8-1,1
БСт3Гсп	0,14-0,2	0,12-0,3
БСт4кп		Не более 0,07
БСт4пс	0,18-0,27	0,05-0,17	0,4-0,7
БСт4сп		0,12-0,3
БСт5пс	0,28-0,37	0,05-0,17	0,5-0,8
БСт5сп		0,15-0,35
БСт5Гпс	0,22-0,3	Не более 0,15	0,8-1,2
БСт6пс	0,38-0,49	0,05-0,17	0,5-0,8
БСт6сп		0,15-0,35

Стали группы В нормируются как по химическому составу, так и по механическим характеристикам: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Стали обыкновенного качества выпускаются в виде проката: швеллер, труба, лист, пруток, балка и т. д.

Углеродистые стали специального назначения (мосто- и судостроения, сельскохозяйственного машиностроения) имеют дополнительные индексы. Например, для мостовых конструкций используется сталь Ст3мост.

железобетонный панель перекрытие огнестойкость



1.1.2 ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Углеродистые стали имеют недостаточную прочность, повышенную склонность к старению и низкую коррозийную стойкость, плохо прокаливаются, хрупки при низких температурах и т. д. Поэтому очень важно улучшить эксплуатационные характеристики сталей, получить стали с особыми свойствами, например, жаропрочные, нержавеющие и др. Это достигается изменением химического состава стали.

Сталь называется легированной, если в нее вводятся специальные (легирующие) элементы, изменяющие ее свойства (табл. 1.7), или в ней имеется более 1 % Si, или Mn. Эти легирующие элементы в буквенном виде включаются в марки сталей.

Таблица 3

А -- азот Г -- марганец К -- кобальт П -- фосфор Т -- титан Ц -- цирконий	Б -- ниобий Д -- медь М -- молибден Р -- бор Ф -- ванадий Ю -- алюминий	В -- вольфрам Е -- селен Н -- никель С -- кремний Х -- хром

Число в начале марки конструкционной стали указывает на содержание углерода в сотых долях %, а цифры после соответствующих букв -- среднее содержание этого химического элемента в %. Если после буквенного обозначения нет цифры, то данного элемента находится в стали около 1 %.

Таблица 4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства сталей*

Характеристики	Легирующие элементы
	C	Cr	Ni	Mn	Si	W	V	Cu
Прочность на разрыв, в
Предел текучести, т
Относит. удлинение,		0	0					0
Твердость								0
Ударная вязкость, ?н							0	0
Усталостная прочность		0	0	0	0	0		0
Свариваемость		0	0	0		0
Коррозийная стойкость	0					0

* Условные обозначения 0 -- не влияет

Применение низколегированных строительных сталей (10ХСНД, 15ХСНД, 16ГС, 16Г2СД, 09Г2, 14Г2 и др.) позволяет снизить вес строительных конструкций, повысить коррозионную стойкость, снизить чувствительность к низким температурам и к старению.

1.1.3 АРМАТУРНЫЕ СТАЛИ

Имеется 7 классов (табл. 1.9) арматурной стали: А-I -- круглого профиля; А-II, …, А-VI -- периодического профиля (для повышенного сцепления с бетоном).

Таблица 5. Механические свойства арматурной стали по классам

Класс арматурной стали	Диаметр стержня, мм	Марка стали	Предел текучести ?т, МПа	Временное сопротивление разрыву в, МПа	Относительное удлинение L, %
А-I	6-40 6-18	Ст3кп3, Ст3пс3, Ст3сп3, ВСт3кп2, ВСт3пс2, ВСт3сп2 ВСт3Гпс2	235	373	25
А-II	10-40 40-80	ВСт5сп2, ВСт5пс2 18Г2С	294	490	19
Ac-II	10-32 (36-40)	10ГТ	294	441	25
A-III	6-40 6-22	35ГС, 25Г2С 32Г2Рпс	392	590	14
A-IV	10-18 (6-8) 10-32 (36-40)	80С 20ХГ2Ц	590	883	6
A-V	(6-8) 10-32 (36-40)	23Х2Г2Т	785	1030	7
A-VI	10-22	22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР	980	1230	6

Основной характеристикой для арматурных сталей является предел текучести т, т. к. в случае его превышения нарушается сцепление бетона с арматурным стержнем, и появляются трещины в бетоне. Для увеличения предела текучести т проводят упрочнение арматуры путем предварительного растягивания (Lр) стальных стержней арматуры на 3,5-5,5 % их первоначальной длины (L0).

При растягивании происходят зональные разрушения в кристаллической решетке, возникает «наклеп», т. е. происходит упрочнение материала в наименее «слабых» сечениях. После предварительного растяжения начальная длина стержня увеличивается до Lу, а площадка текучести то после предварительного растяжения ?ту перемещается по оси ординат выше.

При работе предварительно деформированного стержня его растяжение происходит по пунктирной линии; прочность железобетона существенно возрастает, т. к. ту > то.

1.2 ПОВЕДЕНИЕ ПРИ НАГРЕВАНИИ

Металл отличается высокой теплопроводностью. Это приводит к тому, что в условиях пожара незащищенные металлические конструкции быстро прогреваются до температур, превышающих 400-500°С. Под воздействием этих температур и нормативной нагрузки интенсивно развиваются температурные деформации и деформации ползучести. Это приводит к быстрому обрушению металлических колонн, балок (в пределах всего 0,12-0,25 часа), потере ограждающей и теплоизолирующей способностей ограждений .

Например в 1984 году сгорело здание стоянки автобусов в Воронеже выполненное из лёгких металлических конструкций. Здание имело размеры 54x96 м. и высоту 10 м. Стены здания были выполнены из 3-х слойных асбоцементных панелей с пенополиуретановым утеплителем. В покрытии был уложен металлический профилированный настил, с пенополистирольным утеплителем и рулонным водоизоляционным ковром. Несущие конструкции здания - металлические колонны с шагом 12x18м и структурное металлическое покрытие типа "Берлин". Пожар начался с загорания одного из автобусов. Через 30 минут после безуспешных попыток потушить пожар первичными средствами поступило сообщение в пожарную охрану. Через 6 минут после сообщения о пожаре произошло обрушение конструкций покрытия на площади более 3000 м2. Через 4 минуты после первого обрушения произошло второе обрушение на всей площади здания (5184 м2). В результате пожара огнем было полностью уничтожено здание стоянки с 87 автобусами "Икарус".

1.3 МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ОГНЕСТОЙКОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Металлы отличаются высокой теплопроводностью, поэтому их огнезащита заключается в создании на поверхности металлических элементов конструкций теплоизолирующих экранов, выдерживающих воздействие огня или высоких температур.

Наличие теплоизолирующих экранов позволяет конструкциям при пожаре замедлить прогревание металла и сохранить свои функции в течение определенного времени, то есть до наступления критической температуры, при которой начинается потеря несущей способности.

Можно выделить следующие способы огнезащиты стальных конструкций:

- облицовка конструкций огнезащиты плитными материалами или установка огнезащитных экранов на относе (конструктивный способ);

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных покрытий (обмазка, окраска, напыление и т.д.);

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных тонкослойных вспучивающихся красок;

- комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов огнезащиты.

Огнезащитная эффективность составов подразделяется на 5 групп:

- 1-я - не менее 150 мин;

- 2-я - не менее 120 мин;

- 3-я - не менее 60 мин;

- 4-я - не менее 45 мин;

- 5-я - не менее 30 мин.

При определении группы огнезащитной эффективности составов не рассматриваются результаты испытаний с показателями менее 30 мин.

Также эффективным способом является спринклерное орошение элементов конструкции.



2. Расчетная часть

2.1 Расчет предела огнестойкости железобетонной панели перекрытия ПК 8 - 58.12

Расчет предела огнестойкости железобетонной плиты перекрытия:

а) по признаку «R» - потере несущей способности;

Дано:

Железобетонная плита перекрытия ПК 8-58.12, многопустотная свободно опирающаяся по двум сторонам. Размеры сечения: b = 1.19 м, длина рабочего пролета l = 5.7 м; высота сечения h = 0.22 м; толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры ? = 0.02 м, диаметр пустот

dП = 0.14 м.

Бетон: тяжелый, Rbu = 22 МПа.

Арматура: растянутая класса А-IV, Rsu = 883 МПа.

2.1.1 Решение теплотехнической задачи

1 Определяем значение максимального изгибающего момента в плите:

М =

гдеb - ширина сечения ПК, м;

l - длина ПК, м;

qp - нагрузка на ПК, Н/м.

М = = = 32,21 · 103 Нм.

2. Определяем рабочую высоту сечения плиты:

h0 = h - rs - ?,

где h - высота сечения ПК, м;

rs - радиус растянутой арматуры плиты, м;

? - толщина защитного слоя бетона до низа растянутой арматуры, м.

h0 = h - rs - ? = 0.22 - 0.0053 - 0.02 = 0.1947 м.

3 Определяем коэффициент условий работы при пожаре ?s,T растянутой арматуры:

?s,T = / (1 - ),

где As - суммарная площадь арматур, м2;

Rsu - сопротивление арматуры, МПа;

Rbu - сопротивление бетона, МПа.

?s,T = / (1 - ) = /(1 - )= 0.4

4. Определяем значение критической температуры прогрева Tcr растянутой арматуры плиты:

Согласно таблица 9.3.7, разд.9.3 [2] для стали класса А-IV при ?s,T = 0.4.

Tcr = 550 ?С.

5 Определяем значение среднего диаметра растянутой арматуры плиты:



ds = ,

где As,j - площадь j - ой арматуры, м2.

ds = = []·= 0.013 м.

2.1.2 Решение прочностной задачи

1 Определяем значение предела огнестойкости сплошной железобетонной плиты по признаку «R» - потере несущей способности:

?f.r = ()2,

где ?red - приведенный коэффициент температуропроводности;

?1, ?2 - коэффициенты, учитывающие длительность загружения, гибкость и характер армирования.

?f.r = () 2 = () 2 = 1.34 = R80.

Согласно таблица 9.3.2 и таблица 9.3.3 [2], при ? = 2350 кг/м3 имеем:

?red = 0.00133 м2/ч;

?1 = 0.62; ?2 = 0.5.

2 Определяем искомое значение предела огнестойкости заданной многопустотной плиты по признаку «R» - потере несущей способности:

?пуст = ?f.r·0.9,

?пуст = ?f.r·0.9 = 1.34·0.9 = R72.

3 Определяем искомое значение предела огнестойкости заданной пустотной плиты по признаку «I» - потере теплоизолирующей способности:

Определяем приведенную толщину плиты:

hred = = ,

где АП - площадь пустот в плите, м2.

hred = = = = 0.142 м.

Определяем искомое значение предела огнестойкости теплоотвода с необогреваемой поверхности плиты, согласно таблица 9.3.10 [2] получаем:

при hred= 0.142 м ?f.r? I180

Окочательно принимаем наименьшее из двух полученных значений «R»: R72.

Вывод: Панель перекрытия ПК 8-58.12 соответствует установленному пределу огнестойкости RE45 для зданий и сооружений имеющих степень огнестойкости III.

2.2 Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны КСР - 442 - 34

Расчет предела огнестойкости железобетонной колонны по признаку «R» - потере несущей способности.

Дано:

Железобетонная колонна КСР - 442-52, сечением 0.4?0.4 м, расчетная длина колонны lр = 4.2, нормативная нагрузка на колонну NH = 520 т.

Бетон: класса В15, Rbu = 22 МПа.

Арматура: класса А-III, Rsu = 433 МПа.

?red = 0.00133 м2/ч, ?1 = 0.65; ?2 = 0.5 при ? = 2350 кг/м3, = 500 ?C.

2.2.1 Решение теплотехнической задачи

1 Выбираем схему температурного воздействия пожара на колонну и расчетные моменты времени его воздействия.

Принимаем четырехстороннее воздействие пожара на колонну (рисунок 2) и рассмотрим его воздействие в момент времени ?1 = 0,5 ч.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Расчетная схема 1: 1; 2; 3; 4 - номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны

2. Определяем температуру прогрева арматуры Тs колонны в первый расчетный момент времени воздействия пожара ? = 0,5 ч.

В силу симметричности сечения колонны и воздействия пожара на нее (рисунок 2), рассмотрим один из четырех крайних арматурных стержней, расположенный между обогреваемыми поверхностями «1» и «4».

Определяем толщину начавшего прогреваться слоя бетона;м:

l = ,

где ?red - приведенный коэффициент температуропроводности, ? - время:

l == 0.089 м.

Определяем параметр, который определяется при определении температуры прогрева арматуры:

= Yi + ,

Где Yi - расстояние от i - ой обогреваемой поверхности до ближайшего к ней края арматуры, м;

ds - диаметр арматуры, м;

?red - приведенный коэффициент температуропроводности;

?1, ?2- коэффициенты, учитывающие длительность загружения, гибкость и характер армирования колонны.

==Yi + =(50 -16)·10-3 += =0.073 м,

==Yi+= (400-50-16)·10-3+ =0.413 м.

Определяем значение параметра r:

ri = / l ? 1

r1 = r4 = 0.073 / 0.089 = 0.83,

r2 = r3 = 0.413/ 0.089 = 4.51 > 1, то принимаем r2 = r4= 1.

Определяем значение температуры прогрева арматуры Тs при ? = 0,5 ч:



Тs(? =1) = 1220 - 1200·[1 - (1 - r1 )2 - (1 - r2)2]·[1 - (1 - r3)2 - (1 - r4)2

Тs(?=1) =1220-1200·[1-(1-0.82)2 - (1-1)2]·[1-(1-0.1)2 - (1-0.82)2 =96 ?C.

Определяем значение коэффициента условий работы при пожаре ?s,T арматуры колонны при ? = 0,5 ч. Согласно таблица 9.3.7 [2], для стали класса А - III имеем: при Тs(? = 1) = 96 ?C. ?s,T = 1,0.

3. Определяем площадь бетона колонны, сохраняющего свою прочность в первый расчетный момент времени воздействия пожара ? = 0,5 ч.

Определяем значение параметра r для середины обогреваемой поверхности:

r = (h / 2 + ) / l,

r = (0.2 + 0.024) / 0.089 = 2.31.

Так как r > 1, то принимаем r = 1 и, соответственно, параметр w = 1.

Определяем значение параметра r3:

r3 = 1 - ,

где - критическая температура прогрева бетона колонны, ?С.

r3 = 1 - = 1 - = 0.373.

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности:

= r3 ·l -



= 0.373·0.089 - 0.024 = 0.0091 м.

Определяем значение С:

С = h / 2 - ,

С = 0.2 - 0.0091 = 0.1908.

Определяем значение параметра r в углу колонны:

rу = 1 - ,

rу = 1 - = 0.52.

Определяем значение в углу колонны:

= r ·l - ,

= 0.52·0.089 - 0.024 = 0.022 м,

и соответственно определяем значение b:

b = h / 2 - ,

b = 0.2 - 0.022 = 0.177 м.

Определяем значение поправки ?:

? = b / C - 0.2

Где ? - поправка на дополнительное увеличение толщины прогретого слоя материала в углах сечения.

? = b / C - 0.2 = 0.177 / 0.1908 - 0.2 = 0.126,

Тогда рабочая площадь бетона колонны на момент времени воздействия пожара ? = 0.5 ч будет равна:

А = ? · (2 · C)2

А = 0.126·(2·0.1908)2= 0.126 м2,

а сторона рабочего сечения бетона будет равна:

hb(? = 1) = ,

hb(? = 1) = 0.335 м.

2.2.2 Решение прочностной задачи

1 Определяем значение коэффициента продольного изгиба колонны ?(? = 0,5 ч), с учетом уменьшения рабочего сечения бетона колонны при воздействии пожара.

Согласно таблица 9.3.9(Б) [2] имеем:

,

Где l - расчетная длина колонны, м.

= = 11.83;

? = 0.96.

2. Определяем значение коэффициента условий работы при пожаре ?s,T арматуры колонны при ? = 0,5 ч.

Согласно таблица 9.3.7 [2], для стали класса А - III имеем:

при Тs(? = 1) = 96 ?C. ?s,T = 1.0.

3 Определяем несущую способность Ф(? = 1) колонны в момент времени воздействия пожара ? = 0,5:

Ф(? = 0,5) = ?·(Rs,u · ?s,T · As,tot + Rb,u · A)

Где As,tot - суммарная площадь арматур, м2;

Rsu - сопротивление арматуры, МПа;

Rbu - сопротивление бетона, МПа;

A - рабочая площадь бетона колонны, м2;

Ф(?) - несущая способность конструкции на момент времени ? воздействия пожара, Н.

Ф(? = 1) = ?·(Rs,u · ?s,T · As,tot + Rb,u · A) = 0.96(433 · 1 · 3,14 · 0.022 + 22 · 0.126)·106 = 4.47·106 Н.

2.2.3 Решение теплотехнической задачи для средних арматур

1 Решаем теплотехническую задачу огнестойкости, применительно к рассматриваемой конструкции - проводим расчет температур прогрев арматуры и бетона колонны в заданный момент времени воздействия стандартного пожара.

В силу симметричности сечения колонны и воздействия пожара на нее (рисунок 3), рассмотрим один из арматурных стержней, расположенный в середине колонны.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 Расчетная схема 2

2. Определяем температуру прогрева арматуры Тs колонны в первый расчетный момент времени воздействия пожара ? = 0.5 ч.

Определяем толщину начавшего прогреваться слоя бетона:

l = ,

l = = 0.089 м.

Определяем параметр, который определяется при определении температуры прогрева арматуры:

= Yi + ,

= (100 + 50) · 10-3 + = 0.213 м;

= (400 - 100 - 50 +20) · 10-3 + = 0.273 м;

= (400 - 50 - 20) · 10-3 + = 0.373 м.

= (50 - 20) · 10-3 + = 0.073 м.

Определяем значение параметра r:

ri = / l ? 1,



r1 = 0.213 / 0.089 = 3.06 > 1, то принимает r1 = r2 =1

r2 = 0.273 / 0.089 = 2.39 > 1, то принимает r1 = r2 =1

r3 = 0.373 / 0.089 = 4.19 > 1, то принимаем r3 = 1.

r4 = 0.073 / 0.089 = 0.82

Определяем значение температуры прогрева арматуры Тs при ? = 0,5 ч:

Тs(? =1) = 1220 - 1200·[1 - (1 - r1 )2 - (1 - r2 )2]·[1 - (1 - r3 )2 - (1 - r4 )2],

Тs(?=1) =1220-1200·[1-(1-1)2 - (1-1)2]·[1-(1-1)2 - (1-0.82)2] = 154?C.

Расчеты получаются аналогичные, что и для крайних арматурных стержней, поэтому данные сведем в таблицу 1, также расчеты для несущей способности Ф(? = 1.5) колонны в момент времени воздействия пожара ? = 1.5 ч.

Таблица 1. Расчетные данные для колонны КСР - 442-34

Время воздействия пожара
Значения	? = 0,5 ч	? = 1.5 ч
l, м	0.089	0.15
Тs ,?C	96	599
r	2.51	1.49
w	1	1
r3	0.373	0.372
, м	0.031	0.031
С	0.1908	0.168
rу	0.52	0.52
, м	0.022	0.054
b, м	0.177	0.146
?	0.87	0.669
А, м2	0.126	0.075
?	0.96	0.91
?s,T	1,0	0.45
Ф(?), 106Н	4,74	2,34



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3. Зависимость несущей способности исходной центрально сжатой железобетонной колонны от времени

Согласно расчетам железобетонная колонна КСР - 442-52 не соответствует требованиям СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» [4] (степень огнестойкости здания ІII, R45), поскольку нормативное время воздействия пожара на колонну составляет 45 мин, а расчетное 30 мин. Следовательно, необходимо рассчитать предел огнестойкости колонны в соответствии с требованиями.

2.3 Создание новой колонны в соответствии с требованиями СНиП 21-01-97*

В целях соответствия новой колонны требованиям СНиП 21-01-97* и увеличения предела ее огнестойкости, повышаем класс бетона с заданного В15 до В50.

Дано:

Железобетонная колонна КСР - 442-34, сечением 0.4?0.4 м, расчетная длина колонны lр = 3.2, нормативная нагрузка на колонну NH = 340 т.

Бетон: класса В50, Rbu = 32 МПа.

Арматура: класса А-III, Rsu = 433 МПа.

?red = 0.00133 м2/ч, ?1 = 0.65; ?2 = 0.5 при ? = 2350 кг/м3, = 500 ?C.

Решение:

Cхема температурного воздействия пожара на колонну и расчетные моменты времени его воздействия ? = 0.5 и ? = 1.5.

Принимаем четырехстороннее воздействие пожара на колонну (рисунок 4).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4. Расчетная схема 3: 1, 2, 3, 4 - номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения колонны

Аналогично п. 2.3 проводим расчеты предела огнестойкости колонны для крайних и средних арматурных стержней, полученные результаты сведем в таблицу.

Таблица 2. Расчетные данные для новой колонны КСР - 442-34

Время воздействия пожара
Значения	? = 1 ч	? = 1.5 ч
l, м	0.089	0.15
= , м	0.073	0.073
= , м	0.41	0.41
Тs ,?C	96	599
r	2.51	1.49
w	1	1
r3	0.372	0.372
, м	0.091	0.031
С	0.1908	0.168
rу	0.519	0.519
, м	0.022	0.054
b, м	0.177	0.146
?	0.87	0.6
А, м2	0.126	0.075
?	0.96	0.91
?s,T	1.0	0.45
Ф(?),·106 Н	5.95	3.01

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5. Зависимость несущей способности новой центрально сжатой железобетонной колонны от времени

Железобетонная колонна КСР-442-34 изготовленная из бетона марки Б50 будет соответствовать пределу огнестойкости R45 для зданий и сооружений имеюших степень огнестойкости III



Заключение

В данном курсовом проекте была проведена работа по расчету пределов огнестойкости железобетонных конструкций: панели перекрытия ПК 8 - 58.12 по потере несущей способности (R), и колонны среднего ряда КСР - 442 - 34 по потере несущей способности (R).

Для каждого из элементов были рассчитаны две задачи теплотехническая и прочностная. В ходе решения этих задач было установлено: панель перекрытия имеет предел огнестойкости R72, что соответствует требованиям СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» и подлежит эксплуатации.

Предел огнестойкости колонны среднего ряда при заданных параметрах получился равным R30 при установленном R45 для данного типа колонн, что говорит о ее непригодности к эксплуатации и несоответствии с требованиями СНиП 21-01-97*. Были приняты меры по выполнению нормы предела огнестойкости 45 мин, для чего потребовалось изменить класс бетона при изготовлении колонны до В50 при ранее заданном В15.



Список литературы

1. Демехин В.Н., Мосалков И.Л., Плюснина Г.Ф. и др. Сооружения, здания и их устойчивость при пожаре. Учебное издание - М.: 2003. - 656 с.;

2. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. - М.: Пожарная безопасность и наука, 2001. - 382 с.;

3. СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции;

4. СНиП 21.01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений;

5. Венедиктов Г.С. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1998. - 760с.

6. Кнорозов Б. В. и др. Технология металлов. М.: Металлургия, 1977. 647 с.

Размещено на Allbest.ur