Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений и может быть использовано для классификации железобетонных балочных конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что испытание железобетонной балочной конструкции здания проводят без разрушения, по комплексу единичных показателей качества, оценивая их величину с помощью статического контроля. Для этого определяют геометрические размеры балочной конструкции (плиты, ригеля), схему обогрева расчетного сечения в условиях пожара, размещение арматуры в сечении, глубину заложения и степень огнезащиты ее, показатель термодиффузии бетона, величину испытательной нагрузки на балочную конструкцию и интенсивность напряжения в стержнях продольной рабочей арматуры. Предел огнестойкости балочной конструкции определяют по признаку потери несущей способности (R), используя аналитическое уравнение (1); по признаку потери теплоизолирующей способности (J) - по степенной функции (2). При описании процесса сопротивления железобетонной балочной конструкции огневому воздействию стандартного пожара учитывают степень огнезащиты арматуры С, см, интенсивность ее напряжения Jσc и показатель термодиффузии бетона Ввm, мм2/мин, а также особенности армирования балочной конструкции и статическую схему ее работы. Технический результат – обеспечение возможности определения фактической огнестойкости железобетонной балочной конструкции без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статического контроля качества и неразрушающих испытаний. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений (далее - зданий). В частности, оно может быть использовано для классификации железобетонных балочных конструкций (плит, ригелей) зданий по показателям сопротивления их воздействию высоких температур пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих конструкций с фактическим пределом огнестойкости в зданиях, различных по их функциональной пожарной опасности.

Необходимость оценки показателей огнестойкости железобетонных конструкций возникает при реконструкции здания, усилении его конструкций, приведении фактической огнестойкости конструкций здания в соответствие с требованиями современных норм, при проведении экспертизы и восстановлении железобетонных конструкций после пожара.

При реконструкции здания возможно переустройство и перепланировка помещений, изменение их назначения, замена балочных конструкций и оборудования. Это влияет на изменение требуемой степени огнестойкости здания и его несущих конструкций.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания по результатам изучения натурного пожара. Этот способ включает определение положения балочной конструкции в здании, оценку состояния конструкции путем осмотра и измерения, изготовление контрольных образцов бетона и арматуры, определение времени наступления предельного состояния балочной конструкции по потере несущей способности конструкции, то есть обрушения в условиях действия силовой нагрузки и высокотемпературного воздействия натурного пожара / Ильин Н.А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. – М.: Стройиздат, 1979 (см. с. 34-35; 90)/ [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе пределы огнестойкости балочной конструкции определяют приближенно по результатам исследования прошедшего пожара. Детальное исследование пожара предопределяет длительную работу эксперта. При этом невозможно оценить огнестойкость натурных балочных конструкций, имеющих другие размеры и другую силовую нагрузку. Обременительно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных балочных конструкций. Поэтому этот способ дорог, трудоемок и опасен для испытателей.

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания по результатам натурного огневого испытания фрагмента здания. В этом случае производят осмотр балочной конструкции, определяют влажность бетона, назначают испытательную нагрузку на бетонную конструкцию соответственно реальным условиям эксплуатации здания, определяют факторы, влияющие на огнестойкость испытуемой балочной конструкции и величину предела огнестойкости/ ГОСТ Р 53309-2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования (см. с. 6-12)/ [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе велики экономические затраты на проведение огневых испытаний, наблюдение за состоянием конструкции в условиях экспериментального пожара обременительно и опасно вследствие различий огневого режима опытного и стандартного пожаров, затруднена оценка фактических пределов огнестойкости балочной конструкции, причины разрушения балочной конструкции фрагмента здания могут быть не установлены вследствие многообразия действующих факторов пожара. Предельное состояние по огнестойкости балочной конструкции может быть не достигнуто вследствие более раннего разрушения стен фрагмента/ Огнестойкость зданий. // В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, В.С. Федоренко, А.И. Яковлев. - М.: Стройиздат, 1970 (см. с. 252- 256)/ [3].

Известен способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры конструкции, выявление условия ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния балочной конструкции под нормативной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия/ ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции [4].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце конструкции, на который воздействуют только постоянные и длительные нагрузки в их расчетных значениях с коэффициентом надежности, равным единице, то есть проектные нормативные нагрузки. Испытания проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до разрушения образцов конструкций. Размеры образцов ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, неэффективны, небезопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно нагруженных конструкций, не дают необходимой информации о влиянии единичных показателей качества конструкции на ее огнестойкость. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия в закреплении концов конструкций, их натурных размеров, фактического армирования и схемы обогрева опасного сечения испытуемой конструкции в условиях пожара. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж конструкции, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного теплового режима.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, при этом испытание балочной конструкции проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров конструкций и их опасных сечений, определяют число и номинальный диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму конструкций, схемы обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, определяют показатели термодиффузии бетона, оценивают характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину нормативной нагрузки на балочную конструкцию и по ней находят интенсивность напряжения рабочей арматуры, и, используя полученные интегральные параметры балочной конструкции, по номограмме вычисляют фактический предел огнестойкости ее по признаку потери несущей способности /Патент №2161793 RU, МПК- 7 G 01 №.25/50. Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания./ Ильин Н.А., Пирогов М.Б., заяв. СГАСУ: 22.02.1999; опубл. 10.01.2001. Бюл. №18 [5].

Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности здания в части гарантированной длительности сопротивления железобетонной балочной конструкции в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признаку потери несущей (R) и теплоизолирующей способности (J).

Технический результат - исключение огневых испытаний конструкций в здании или их фрагментов; снижение трудоемкости оценки огнестойкости балочной конструкции; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных балочных конструкций любых размеров и по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности; возможность проведения испытания конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающих испытаниях конструкций; упрощение условий и сокращение сроков испытания конструкций на огнестойкость; повышение точности и экспрессивности испытания; использование интегральных конструктивных параметров для определения огнестойкости конструкций и упрощение математического описания процесса термического сопротивления нагруженных конструкций; определение реального ресурса балочной конструкции по огнестойкости с использованием комплекса единичных показателей его качества; увеличение достоверности определения меры огнезащиты продольной рабочей арматуры конструкции, глубины залегания и условий ее обогрева в условиях пожара; упрощение учета влияния на предел огнестойкости конструкций особенностей статической схемы работы, уточнение единичных показателей качества конструкций, влияющих на их огнестойкость; определение фактического предела огнестойкости железобетонного балочного элемента здания по конструктивным параметрам, по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания, включающем проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, испытание железобетонной балочной конструкций без разрушения по комплексу единичных показателей качества, при этом технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной балочной конструкции и ее расчетного сечения, определяют число и диаметр стержней продольной рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания продольной рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней продольной рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, устанавливают величину показателя термодиффузии бетона, определяют характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную балочную конструкцию, особенностью является то, что фактический предел огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признаку потери несущей способности FU(R), мин, определяют, используя аналитическое уравнение (1):

где Jσs - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении железобетонной балочной конструкции, Jσs=1/k3, здесь k3 - коэффициент запаса несущей способности железобетонной балочной конструкции; n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; tcr - критическая температура (°С) продольной рабочей арматуры; С - степень огнезащиты расчетной продольной рабочей арматуры; е - натуральное число; К - интегральный показатель безопасности железобетонной балочной конструкции, предел огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признаку потери теплоизолирующей способности FU(J), мин, вычисляют по степенной функции (2):

где Hmin - минимальная толщина полки железобетонной балочной конструкции, мм; Dвm - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.

Показатели огнестойкости (n и tcr, °С), железобетонной балочной конструкции, армированной различными видами стали, принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:

Степень огнезащиты продольной рабочей арматуры (С) определяют по степенной функции (3):

где m0 - показатель условий нагрева продольной рабочей арматуры в поперечном сечении железобетонной балочной конструкции в процессе огневого воздействия; amin - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры по одной из осей координат поперечного сечения, мм; Dвm - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.

Величину показателя условия нагрева (m0) продольной рабочей арматуры при двухстороннем подводе тепла к ней, при ах≤ау, определяют по степенному уравнению (4):

где ах и аy - соответственно глубина залегания продольной рабочей арматуры от обогреваемой грани железобетонной балочной конструкции по осям координат поперечного сечения, мм.

Величину показателя термодиффузии бетона Dвm, мм2/мин определяют экспериментально или принимают в зависимости от вида бетона следующими значениями:

Глубины залегания продольной рабочей арматуры ах и ау, мм, от обогреваемых в условиях огневого воздействия граней испытуемой балочной конструкции определяют соответственно по алгебраическим зависимостям (5 и 6):

где axi и ayi - осевое расстояние i-го стержня продольной рабочей арматуры по осям координат, мм;

Ai - площадь i-го стержня продольной рабочей арматуры, мм2.

Глубину залегания продольной рабочей арматуры (ах, мм) испытуемой железобетонной балочной конструкции по нормали от обогреваемой грани, расположенной под углом α, град, к оси ординат, определяют по тригонометрической функции (7):

где b1 - часть ширины поперечного сечения по низу железобетонной балочной конструкции, измеренная от обогреваемой грани до оси продольной рабочей арматуры, мм; ау - глубина залегания продольной рабочей арматуры по оси ординат, мм.

Интегральный показатель безопасности железобетонной балочной конструкций (К) определяют по алгебраическому выражению (8):

где ka - показатель, учитывающий номинальный диаметр стержня продольной рабочей арматуры (d, мм):

km - показатель неразрезности железобетонной балочной конструкции здания:

где Аon и А - соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете железобетонной балочной конструкции, мм2; k0 - показатель сплошности расчетного сечения железобетонной балочной конструкции: для сплошного сечения k0=1; для пустотелого k0=0,8.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем. Исключение огневых испытаний железобетонной балочной конструкции существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки их огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактической огнестойкости различно нагруженных конструкций любых размеров, дает возможность проведения испытания балочных конструкций на огнестойкость без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов со стандартными испытаниями аналогичных конструкций и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его балочных конструкций в процессе испытания. Следовательно, условия испытания железобетонной балочной конструкций на огнестойкость значительно упрощены.

Снижение экономических затрат на проведение испытания предусматривают за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирование и огневые испытания образца железобетонной балочной конструкции.

Применение математического описания процесса сопротивления железобетонных балочных конструкций высокотемпературному воздействию и использование построенных аналитических выражений (1) и (2) повышает точность и экспрессивность оценки их огнестойкости по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.

Использование интегральных конструктивных параметров, как-то: степени огнезащиты продольной рабочей арматуры, интенсивности ее напряжения и показателя термодиффузии бетона, - упрощает математическое описание процесса сопротивления нагруженной балочной конструкции высокотемпературному воздействию.

Оценка огнестойкости балочной конструкции только по одному показателю качества, например, по толщине защитного слоя бетона, приводит, как правило, к недооценке их фактического предела огнестойкости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества имеют различные знаки, и снижение предела огнестойкости за счет одного показателя может быть компенсировано другими. Вследствие этого в предложенном способе оценку огнестойкости балочной конструкции по потере несущей способности предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс фактической огнестойкости балочной конструкции.

В предложенном техническом решении снижают погрешность при определении степени огнезащиты продольной рабочей арматуры, оценивая ее величину в зависимости от глубины залегания и условий ее нагрева в условиях высокотемпературного воздействия при пожаре.

Показатель условия нагрева продольной рабочей арматуры определяют по математической зависимости, учитывающей число направлений подвода тепла к ней и расположение ее стержней по отношению к биссектрисе угла обогреваемого сечения. Это позволяет более точно определить условия нагрева рабочей арматуры в поперечном сечении балочной конструкции при симметричном и несимметричном его обогреве.

Упрощен учет особенностей статической схемы работы балочной конструкции, армирования расчетного сечения, размера номинального диаметра продольной рабочей арматуры и неразрезности балочной конструкции на величину предела огнестойкости.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение железобетонной балочной конструкции ребристой плиты здания (основные размеры), где показано, направление воздействия тепла на продольную рабочую арматуру в условиях пожара.

Здесь 1 - продольные ребра железобетонной балочной конструкции (плиты); 2 - продольная рабочая арматура; b - ширина главного ребра по низу сечения плиты; b'p - то же, по верху сечения, и - ширина и высота полки сечения в сжатой зоне; h, h0 - высота и рабочая высота сечения; ах и ау - глубина залегания продольной рабочей арматуры по осям координат; b1 - часть ширины сечения по низу железобетонной балочной конструкции, измеренная от обогреваемой грани до оси продольной рабочей арматуры; α - угол наклона обогреваемой грани сечения от оси координат, град.

На фиг. 2 изображено эквивалентное поперечное сечение железобетонной балочной конструкции - ребристой плиты для оценки ее огнестойкости. Сечение с одиночным армированием представлено с симметричным обогревом трапецеидального ребра с отклонением его граней от вертикали на угол α, град (условные обозначения приведены на фиг. 1).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания осуществляют в следующей последовательности.

Сначала проводят визуальный осмотр здания. Назначают комплекс единичных показателей качества железобетонной балочной конструкции, влияющих на ее фактическую огнестойкость. Выявляют условия опирания, закрепления концов железобетонной балочной конструкции и ее расчетные сечения. Затем оценивают единичные показатели качества железобетонной балочной конструкции и ее интегральные параметры, и по ним оценивают предел огнестойкости испытуемой железобетонной балочной конструкции.

Под визуальным осмотром понимают проверку состояния железобетонной балочной конструкции, включающую выявление условий опирания железобетонной балочной конструкции, определение вида и класса прочности бетона, толщины его защитного слоя, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления продольной рабочей арматуры с бетоном, наличие коррозии арматурной стали.

Схему обогрева поперечного сечения балочной конструкции в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения частей здания, устройства подвесных потолков, расположения смежных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева железобетонной балочной конструкции.

Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества железобетонной балочной конструкции, определяют так. В железобетонной балочной конструкции, имеющей одно расчетное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении. В балочной конструкции, имеющей несколько расчетных сечений, контрольные участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части контрольных участков в расчетном сечении.

К основным единичным показателям качества железобетонной балочной конструкции, обеспечивающим проектную огнестойкость, относят: геометрические размеры железобетонной балочной конструкции и высоту расчетного сечения; глубину залегания, класс по прочности, номинальный диаметр, интенсивность напряжения и предел текучести продольной рабочей арматуры; прочность бетона на сжатие, влажность и плотность его в естественных условиях; толщину защитного слоя и показатель термодиффузии бетона.

К проверяемым геометрическим размерам относят: для конструкций железобетонных плит сплошного сечения - его высоту; для многопустотных плит - высоту сечения, размеры и положение пустот, толщину полок; для ребристых плит - общую высоту поперечного сечения ребер и толщину полки; для балок - ширину и высоту расчетного сечения.

Расчетное сечение у балочной конструкции назначают в местах наибольших моментов от действия нормативной нагрузки или в точках максимального сближения огибающей эпюры моментов и эпюры материалов конструкций. Например, в двускатной железобетонной балке расчетное сечение назначают не в середине пролета, а на расстоянии от опоры, равном 0,4 пролета.

Для статически неопределимой балочной конструкции расчетные сечения назначают в пролетах и на опорах. Расчетное сечение при этом находят по наибольшей ординате огибающей эпюры моментов.

Размеры железобетонной балочной конструкции проверяют с точностью до 1 мм; ширину трещин - с точностью до 0,05 мм.

Проверку прочности бетона железобетонной балочной конструкции производят неразрушающими испытаниями с применением механических и ультразвуковых приборов [1, с. 31-38].

Минимальную глубину залегания стержня продольной рабочей арматуры принимают по одной из осей координат поперечного сечения железобетонной балочной конструкции.

Под глубиной залегания продольной рабочей арматуры понимают расстояние по нормам между поверхностью бетона железобетонной балочной конструкции и продольной осью продольной рабочей арматуры.

Для сплошной плиты, армированной сетками или отделанными стержнями, при одностороннем их обогреве (m0=1), глубину залегания продольной рабочей арматуры (ау, мм), в поперечном сечении определяют по алгебраическому выражению (11):

где u - толщина защитного слоя бетона, мм; d - номинальный диаметр стержня, мм.

Для железобетонной балочной конструкции с продольной рабочей арматурой из двух асимметрично расположенных стержней по горизонтали поперечного сечения и двусторонним обогревом каждого стержня, глубину залегания продольной рабочей арматуры (ах и ау, мм,) определяют по алгебраическим зависимостям (12 и 13):

условия нагрева продольной рабочей арматуры, при ахау, определяют по степенному уравнению (5):

где ах и ау - осевые расстояния (глубина залегания), мм.

По результатам измерений определяют минимальную глубину залегания продольной рабочей арматуры по одной из осей координат поперечного сечения конструкции (amin, мм), и величину показателя условий нагрева (m0) продольной рабочей арматуры при огневом воздействии. Затем, используя величины m0 и amin, устанавливают интегральный параметр - степень огнезащиты продольной рабочей арматуры, используя степенную функцию (3).

Пример. Даны характеристики железобетонной балочной ребристой плиты: размеры в плане 1,4×6,0 м; высота 350 мм; продольная рабочая арматура главных ребер плиты: ; tcr=505°C; n=3,6; k3=1,6; ka=(0,1⋅d)0,05=(0,1⋅20)0,05=1,04; защитный слой бетона: U=25 мм; Dвm=19,5 мм2/мин; α=8,5 град; H==50 мм; вх=37,5 мм;

Решение: 1) Вычисляем осевые расстояния по осям координат X и У:

2) Показатель условий нагрева продольной рабочей арматуры при двустороннем подводе тепла определим по степенному уравнению (4):

3) Степень огнезащиты продольной рабочей арматуры бетоном определяют по степенной функции (3):

4) Интенсивность силовых напряжений в продольной рабочей арматуре:

5) Предел огнестойкости железобетонной ребристой плиты по потере несущей способности (R) вычисляем по аналитическому уравнению (1):

6) Предел огнестойкости железобетонной ребристой плиты по потере теплоизолирующей способности (J) вычислен по степенной функции (2):

Предложенный способ применен при натурном осмотре железобетонных балочных конструкций покрытия складского блока площадью 2160 м2 промышленного здания в г. Самаре. Результаты неразрушающих испытаний ребристых плит размером 6×3×0,3 м, бетон тяжелый класса В 35, арматура А 800, показали предел огнестойкости, FU(R)=55 мин; для двускатных решетчатых балок пролетом 18 м, продольная рабочая арматура класса А1000, предел огнестойкости - 70 мин.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Ильин Н. А. Последствия огневого воздействия на железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1979, - 128 с. (см. с. 16; 34-35).

2. ГОСТ Р 53309-2009. Здания и фрагменты зданий. Метод натурных огневых испытаний. Общие требования.

3. Огнестойкость зданий // В.П. Бушев, В.А. Пчелинцев, B.C. Федоренко, А.И. Яковлев. -М.: Стройиздат, 1970, - 261 с. (см. с. 252-256).

4. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.

5. Патент №2161793 RU, МПК- 7 G 01 №25/50. Способ определения огнестойкости изгибаемых железобетонных конструкций здания. /Ильин Н.А., Пирогов М.Б., заяв. СГАСУ: 22.02.1999, опубл. 10.01.2001. Бюл. №18.

1. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания, включающий проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры железобетонной балочной конструкции, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, испытание железобетонной балочной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, при этом технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров железобетонной балочной конструкции и ее расчетного сечения, определяют число и диаметр стержней продольной рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину защитного слоя бетона, выявляют форму железобетонной балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения при пожаре и условия нагревания продольной рабочей арматуры, устанавливают глубину залегания стержней продольной рабочей арматуры и степень ее огнезащиты, устанавливают величину показателя термодиффузии бетона, определяют характеристики бетона сопротивлению на сжатие и продольной рабочей арматуры сопротивлению на растяжение, устанавливают величину испытательной нагрузки на железобетонную балочную конструкцию, отличающийся тем, что фактический предел огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признаку потери несущей способности (Fu(R), мин), определяют, используя аналитическое уравнение (1):

где - интенсивность напряжения продольной рабочей арматуры в расчетном сечении железобетонной балочной конструкции. , здесь - коэффициент запаса несущей способности железобетонной балочной конструкции; n - эмпирический показатель класса продольной рабочей арматуры; tcr - критическая температура (°С) продольной рабочей арматуры; С - степень огнезащиты расчетной продольной рабочей арматуры; - натуральное число; - интегральный показатель безопасности железобетонной балочной конструкции; предел огнестойкости железобетонной балочной конструкции по признаку потери теплоизолирующей способности (FU(J), мин) вычисляют по степенной функции (2):

где Hmin - минимальная толщина полки железобетонной балочной конструкции, мм; Dвm - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатели огнестойкости (n и tcr, °C) железобетонной балочной конструкции, армированной различными видами стали, принимают в зависимости от класса арматуры следующими значениями:

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень огнезащиты продольной рабочей арматуры (С) определяют по степенной функции (3):

где m0 - показатель условий нагрева продольной рабочей арматуры в поперечном сечении железобетонной балочной конструкции в процессе огневого воздействия; - минимальная глубина залегания продольной рабочей арматуры по одной из осей координат поперечного сечения, мм; Dвm - показатель термодиффузии бетона, мм2/мин.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину показателя условия нагрева (m0) продольной рабочей арматуры при двустороннем подводе тепла к ней, при ах≤ау, определяют по степенному уравнению (4):

где и - соответственно глубина залегания продольной рабочей арматуры от обогреваемой грани железобетонной балочной конструкции по осям координат поперечного сечения, мм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину показателя термодиффузии бетона Dвm, мм2/мин, определяют экспериментально или принимают в зависимости от вида бетона следующими значениями:

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что глубины залегания продольной рабочей арматуры (ах и ау, мм) от обогреваемых в условиях огневого воздействия граней испытуемой балочной конструкции определяют соответственно по алгебраическим зависимостям (5 и 6):

;

где и - осевые расстояния i-го стержня продольной рабочей арматуры по осям координат, мм;

Аi - площадь i-го стержня продольной рабочей арматуры, мм2.

7. Способ по пп. 1 и 6, отличающийся тем, что глубину залегания продольной рабочей арматуры (, мм), испытуемой железобетонной балочной конструкции по нормали от обогреваемой грани, расположенной под углом α, град, к оси ординат, определяют по тригонометрической функции (7):

где b1 - часть ширины поперечного сечения по низу железобетонной балочной конструкции, измеренная от обогреваемой грани до оси продольной рабочей арматуры, мм; - глубина залегания продольной рабочей арматуры по оси ординат, мм.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интегральный показатель безопасности железобетонной балочной конструкций () определяют по алгебраическому выражению (8):

где - показатель, учитывающий номинальный диаметр стержня продольной рабочей арматуры (d, мм):

km - показатель неразрезности железобетонной балочной конструкции здания:

где Aon и А - соответственно площади сечения продольной рабочей арматуры над опорой и в пролете железобетонной балочной конструкции, мм2; k0 -показатель сплошности расчетного сечения железобетонной балочной конструкции: для сплошного сечения k0=1; для пустотелого - k0=0,8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и может быть использовано для классификации железобетонных колонн зданий по показателям сопротивления их воздействию пожара.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений, в частности оно может быть использовано для классификации железобетонных ферм зданий по показателям сопротивления их воздействию пожара.

Группа изобретений относится к оборудованию для испытаний пиротехнических изделий (ПИ). Способ определения характеристик самопроизвольного срабатывания ПИ включает тепловое воздействие на корпус ПМ с заданным темпом нагрева до момента его самопроизвольного срабатывания и фиксацию температуры корпуса ПИ, при которой произошло самопроизвольное срабатывание.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения исследований пожарной опасности образцов строительных, отделочных, облицовочных и других конструкций и материалов.

Изобретение относится к области исследования характеристик высокоэнергетических материалов (ВЭМ) и может быть использовано для определения времени задержки зажигания ВЭМ лучистым тепловым потоком.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения экспериментов по воспламенению. В устройстве для экспериментов по воспламенению для получения положений горения, образованного внутри трубки (1), можно регулировать градиент температуры в продольном направлении, приложенный к трубке, посредством включения в него устройства для подачи терморегулирующей текучей среды (2).

Изобретение относится к области исследования параметров горения твердых веществ и может быть использовано для определения массовой скорости выгорания древесины строительных конструкций в условиях затрудненного газообмена при локальном пожаре в здании.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. .

Изобретение относится к технике проведения экспериментального исследования пожарной опасности строительных материалов. .

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию лабораторий, занимающихся разработкой средств и способов пожаротушения. .

Изобретение относится к области безопасного применения полимерных композиционных материалов в конструкциях корпуса возвращаемого аппарата пилотируемого космического корабля. Для определения пригодности полимерных композиционных материалов для применения по пожарной безопасности в конструкциях корпуса возвращаемого аппарата предложен расчетно-экспериментальный метод с формулой для определения пределов горения полимерных композиционных материалов по концентрации окислительной атмосферы планеты при повышенной температуре полимерного композиционного материала. Для определения пригодности полимерных композиционных материалов для применения по прочности после пребывания элементов конструкций корпуса возвращаемого аппарата из полимерных композиционных материалов при высоких температурах и соответствующих им по времени давлениях атмосферы планеты предложен экспериментальный метод, включающий выдержку элементов из полимерных композиционных материалов в термобарокамере при температурах и соответствующих им давлениях, изменяющихся в термобарокамере в соответствии с законом изменения этих параметров, начиная с периода входа возвращаемого аппарата в плотные слои атмосферы и заканчивая периодом остывания корпуса возвращаемого аппарата после окончания его аэродинамического торможения, до момента достижения температуры, при которой не происходит термической деструкции связующего данного полимерного композиционного материала. Технический результат – получение более достоверных и точных данных. 5 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, касающейся исследования, измерений и контроля термических характеристик веществ и материалов, и может быть использовано для идентификации вещества при принятии мер по обеспечению пожарной и промышленной безопасности. Способ анализа вещества термоаналитическим методом заключается в определении его пожаровзрывоопасности по величине экзотермического эффекта процесса окисления и начальной температуре тепловыделения. Одновременно по величине экзотермического эффекта процесса окисления проводят идентификацию вещества, а для определения пожаровзрывоопасности вещества дополнительно используют величину усредненной интенсивности тепловыделения, рассчитываемую по формуле I=ΔQ/ΔТ, где ΔQ - экзотермический эффект окисления (Дж/г), а ΔТ - ширина температурного интервала экзотермического пика окисления на половине его высоты (°C). Технический результат - возможность одновременной идентификации вещества и определения его пожаровзрывоопасности; повышение надежности и точности при оценке пожаровзрывоопасности веществ и материалов; расширение возможностей для исследования пожарозрывоопасности; сокращение времени и трудозатрат; экспрессность способа. 3 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может быть использовано в качестве комбинированного датчика обнаружений возгораний в установках автоматического пожаротушения. Датчик содержит блок питания с трансформатором согласования напряжений блока питания, три датчика обнаружения тепла, дыма и пламени, подключенных параллельно к блоку питания, причем каждый датчик снабжен выходной обмоткой, дроссель управления, содержащий сердечник, на котором размещены выходные обмотки указанных датчиков, и обмотку дросселя управления, и трансформатор управления с первичной и вторичной обмотками и электрическую цепь связи блока питания, выводов названных датчиков и запорно-пусковой аппаратуры, содержащую последовательно и согласно включенные вторичную обмотку трансформатора согласования напряжений блока питания, обмотку дросселя управления и первичную обмотку трансформатора управления, при этом вторичная обмотка трансформатора управления подключена к запорно-пусковой аппаратуре. Технический результат - уменьшение времени тушения пожара датчик обеспечивает, поскольку он одновременно реагирует на тепло, дым и пламя, возникающие при пожаре. 1 ил.

Установка предназначена для определения показателей пожарной и транспортной опасности твердых дисперсных веществ и материалов, склонных к инициированному самонагреванию/самовозгоранию и выделению горючих и/или токсичных газов. Может быть применена в решении вопросов безопасности на транспорте, в сырьевой и добывающей промышленности, где обращаются самовозгорающиеся материалы (грузы). На известных установках невозможно получение сведений о взаимосвязи величины разогрева, интенсивности и объема выделения газов с концентрацией инициатора в дисперсном материале. Установка отличается от известных изобретений тем, что, использует многокамерный термостат, в цилиндрические реакционные камеры которого помещаются образцы испытуемого материала с различной концентрацией инициатора самовозгорания, контрольно-измерительная автоматическая система термостатирования камер обеспечивает проведение опыта при заданной температуре, компенсацию потерь тепла самонагревающейся массы через стенки камеры и измерение величины разогрева. При этом осуществляется контроль газового состава в слое дисперсного материала и в свободном пространстве каждой камеры. Одна из камер является контрольной и предназначена для образца пробы материала с исходной (безопасной) концентрацией инициатора. Все камеры обеспечены диаметрально расположенными штуцерами для отбора пробы их атмосферы по теплоизолированным линиям, содержащим фильтр-ловушку, на определение газового состава газоанализатором и ее возврата в камеру при помощи микрокомпрессора. Технический результат – обеспечение разработки безопасных технологий производства, хранения и транспортировки материалов, склонных к самовозгоранию, а также их классификации как опасных грузов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий, в частности, оно может быть использовано для пожарно-технической классификации стальной термозащищенной гофробалки по показателям сопротивления воздействию пожара. Оценку огнестойкости стальной гофробалки проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества составных элементов сварного двутавра. Для этого определяют геометрические размеры нижней и верхней полок, гофрированной стенки, схему обогрева их сечений в условиях пожара, величину испытательной нагрузки и интенсивность силовых напряжений в сечениях составных элементов, марку стали, показатели термодиффузии материалов термозащиты. Описание процесса сопротивления термозащищенной гофробалки стандартному тепловому воздействию представлено математической зависимостью, которая учитывает влияние интенсивности силовых напряжений в сечении составного элемента от действия испытательной нагрузки, приведенную толщину металла сечения составного элемента, величину показателя термодиффузии материала термозащиты. Проектный предел огнестойкости гофробалки определяют, используя аналитические уравнения. Достигается возможность оценки огнестойкости стальной термозащищенной гофробалки здания без дополнительного натурного теплового воздействия, повышение достоверности неразрушающих испытаний строительных конструкций, уменьшение расхода металла на изготовление стальных гофробалок, ускорение проведения испытаний. 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. При осуществлении способа испытание стальной балки с гофростенкой проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, оценивая их величину с помощью статистического контроля. Для этого определяют геометрические размеры элементов сварного двутавра стальной балки, схему обогрева опасного сечения элемента сварного двутавра стальной балки в условиях стандартного испытания на огнестойкость, условия закрепления его концов; длину периметра обогрева сечения элемента сварного двутавра, величину испытательной нагрузки и интенсивность силовых напряжений в сечении каждого элемента сварного двутавра стальной гофростенкой балки. Описание процесса сопротивления элемента сварного двутавра стальной балки высокотемпературному воздействию стандартного испытания представлено математической зависимостью, которая учитывает влияние интенсивности силовых напряжений в сечении элемента сварного двутавра стальной балки от действия испытательной нагрузки и приведенную толщину металла сечения элемента сварного двутавра стальной балки с гофрированной стенкой. Предел огнестойкости стальной балки с гофростенкой определяют по длительности сопротивления огневому воздействию наиболее слабого в статическом и тепловом отношении элемента сварного двутавра. Достигается возможность определения огнестойкости стальной балки с гофростенкой без натурного огневого воздействия, повышение достоверности неразрушающих испытаний, уменьшение расхода металла на изготовление стальной балки, ускорение проведения испытаний. 6 з.п. ф-лы, 3 пр., 4 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний как объектов, содержащих взрывчатые и токсичные вещества, так и товаров народно-хозяйственного назначения на различные тепловые воздействия, включая воздействие открытого пламени очага пожара. Установка для испытаний объекта на температурные воздействия содержит установленную на фундаменте рабочую камеру с размещенными внутри устройством для крепления объекта испытаний и источником температурного воздействия в виде топливного коллектора, установленного под объектом испытаний, запальное устройство и вытяжное отверстие в крыше камеры с возможностью его перекрытия. Рабочая камера является сборной металлической конструкцией. Стенки камеры образованы установленными на фундаменте стойками, скрепленными поперечными балками с навешанными на них с возможностью съема металлическими модулями. Крыша камеры выполнена съемной, снаружи крыша и модули оснащены металлическим профилем. Модули приподняты над фундаментом с образованием воздушного зазора, снаружи прикрываемого отстоящими на некотором расстоянии от стенок камеры опорными модульными элементами. Каждая трубка топливного коллектора выполнена со сквозными резьбовыми отверстиями для распыления топлива, размещенными друг от друга на расстоянии, обеспечивающем условие перекрытия факелов распыляемого топлива, истекаемого из соседних отверстий, при этом устройство для крепления объекта испытаний выполнено в виде подставки из сварного металлического профиля. Технический результат - создание трансформируемой мобильной установки, допускающей ее разборку и сборку под широкий диапазон объектов испытаний при обеспечении создания равномерного температурного поля внутри камеры, увеличение ресурса и экономичности установки. 2 ил.

Изобретение относится к области исследования свойств материалов, а более конкретно к способу определения кинетических характеристик угля микропомола, в том числе температуры воспламенения, энергии активации, предэкспоненциального множителя константы скорости реакции горения. Согласно изобретению, способ определения кинетических характеристик механоактивированного угля микропомола включает создание по всей длине камеры сгорания адиабатических условий, отбор пробы угля в виде доз-навесок массой 100-500 мг, впрыск пробы в камеру сгорания через дозатор и отсечной магнитный клапан с периодичностью, равной времени установления в камере сгорания адиабатических условий, опрос датчиков, установленных по длине камеры сгорания с шагом равным или меньше диаметра камеры, определение кинетических характеристик угля с помощью соотношения Аррениуса. Технический результат – повышение точности определения кинетических характеристик механоактивированного угля микропомола. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий и сооружений и может быть использовано для классификации железобетонных балочных конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что испытание железобетонной балочной конструкции здания проводят без разрушения, по комплексу единичных показателей качества, оценивая их величину с помощью статического контроля. Для этого определяют геометрические размеры балочной конструкции, схему обогрева расчетного сечения в условиях пожара, размещение арматуры в сечении, глубину заложения и степень огнезащиты ее, показатель термодиффузии бетона, величину испытательной нагрузки на балочную конструкцию и интенсивность напряжения в стержнях продольной рабочей арматуры. Предел огнестойкости балочной конструкции определяют по признаку потери несущей способности, используя аналитическое уравнение ; по признаку потери теплоизолирующей способности - по степенной функции. При описании процесса сопротивления железобетонной балочной конструкции огневому воздействию стандартного пожара учитывают степень огнезащиты арматуры С, см, интенсивность ее напряжения Jσc и показатель термодиффузии бетона Ввm, мм2мин, а также особенности армирования балочной конструкции и статическую схему ее работы. Технический результат – обеспечение возможности определения фактической огнестойкости железобетонной балочной конструкции без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статического контроля качества и неразрушающих испытаний. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх