Способ оценки огнестойкости многопустотной преднапряженной железобетонной плиты

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий - огнестойкости их конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что испытание многопустотной преднапряженной многопустотной железобетонной плиты проводят без разрушения, по комплексу единичных показателей качества. Для этого определяют геометрические размеры многопустотной железобетонной плиты, схему обогрева расчетного сечения в условиях пожара, размещение напрягаемой арматуры в сечении плиты, глубину заложения и степень огнезащиты высокопрочной проволоки, показатель термодиффузии бетона, величину испытательной нагрузки на железобетонную плиту и интенсивность напряжения в стержнях рабочей арматуры.

Предел огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты определяют по признаку потери несущей способности, используя уравнение (1); по признаку потери теплоизолирующей способности - по степенной функции (2). Технический результат – повышении точности определения фактической огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты без натурного огневого воздействия, повышение достоверности статистического контроля качества и неразрушающих испытаний. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий -огнестойкости их конструкций. В частности, оно может быть использовано для классификации многопустотной железобетонной плиты, здания по показателям сопротивления огневому воздействию в условиях пожара. Это дает возможность обоснованного использования железобетонных конструкций с фактическим пределом огнестойкости в зданиях различных по их функциональной пожароопасности.

Известен способ оценки огнестойкости многопустотной железобетонной плиты здания по результатам изучения натурного пожара. Этот способ включает определение положения многопустотной железобетонной плиты в здании, оценку ее состояния путем осмотра и измерения, изготовление контрольных образцов бетона и арматуры, определение времени наступления предельного состояния многопустотной железобетонной плиты по потере несущей способности в условиях действия силовой нагрузки и воздействия высокой температуры 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 многопустотной железобетонной плиты определяют приближенно по результатам исследования прошедшего пожара. Детальное исследование последствий пожара предопределяет длительную работу эксперта. При этом невозможно оценить огнестойкость натурных железобетонных плит, имеющих другие размеры и другую силовую нагрузку. Затруднительно сопоставление полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных железобетонных плит. Поэтому, известный способ дорог, трудоемок и опасен для испытателей.

Известен способ оценки огнестойкости многопустотной железобетонной плиты путем испытания, включающего проведение технического осмотра, установление вида бетона и арматуры плиты, выявление условия ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния многопустотной железобетонной плиты под нормативной нагрузкой в условиях стандартного огневого воздействия / ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе огневое испытание проводят на образце конструкции, на который воздействуют только постоянные и длительные нагрузки в их расчетных значениях. Испытания проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до разрушения образцов конструкций. Размеры образцов ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, огневые испытания трудоемки, не эффективны, не безопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте разнообразных 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. 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 оценка огнестойкости многопустотной железобетонной плиты здания путем испытания, включающего проведение натурного обследования и технического осмотра, установление вида бетона и арматуры плиты, выявление условий ее опирания и крепления, определение времени наступления предельного состояния по огнестойкости, при этом испытание многопустотной железобетонной плиты проводят без разрушения по комплексу единичных показателей качества, технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров плиты и ее опасного сечения, определяют число и номинальный диаметр стержней рабочей арматуры, их взаимное расположение и толщину бетона защитного слоя, выявляют форму плиты, схему 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 железобетонную плиту и по ней находят интенсивность силового напряжения в рабочей арматуре, и, используя полученные интегральные параметры многопустотной железобетонной плиты, вычисляют фактический предел огнестойкости ее. /Патент №2615048; G01N 25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкции здания/ Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заяв. СГАСУ: 05.11.2015, опубл. 03.04. 2017 [3], - принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится неточность (погрешность ±20% от действительного значения) определения показателя пустотелости многопустотной железобетонной плиты; кроме этого не учтен показатель пустотелости при выявлении теплоизолирующей способности многопустотной железобетонной плиты; не установлены показатели прочности и термотекучести рабочей арматуры в виде высокопрочной проволоки; интенсивность силовых напряжений в рабочей арматуре выявлены упрощенно как обратная величина коэффициента запаса многопустотной железобетонной плиты по несущей способности; не учтено различное расположение стержневой рабочей арматуры в зоне густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты; величина показателя термодиффузии бетона защитного слоя принята из упрощенной таблицы, без учета фактической плотности бетона и его влажности; степень огнезащиты стержней рабочей арматуры в зонах густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты в известном способе не выявлены.

Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной безопасности конструкций здания в части гарантированной длительности сопротивления преднапряженной многопустотной железобетонной плиты перекрытия в условиях пожара; в определении фактических пределов огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты перекрытия по признаку потери несущей и теплоизолирующей способности.

Технический результат - снижение трудоемкости оценки огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты; расширение технологических возможностей определения фактической огнестойкости различно нагруженных железобетонных плит любых размеров по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности; возможность проведения испытания многопустотной железобетонной плиты на огнестойкость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающем испытании многопустотной железобетонной плиты; упрощение условий и сокращение сроков испытания многопустотной железобетонной плиты на огнестойкость; повышение точности результатов испытания; определение реального ресурса многопустотной железобетонной плиты по огнестойкости; повышение достоверности результатов определения степени огнезащиты преднапряженной рабочей арматуры многопустотной железобетонной плиты, глубины залегания и степени их обогрева в условиях пожара; повышение точности определения единичных показателей качества материалов многопустотной железобетонной плиты, влияющих на ее огнестойкость; повышение точности при определение предела огнестойкости преднапряженной железобетонной плиты перекрытия здания по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки огнестойкости железобетонной конструкции, включающем проведение натурного обследования, установление вида и класса бетона по прочности на сжатие, установление вида и класса арматуры по прочности на растяжение, выявление нормированных и контролируемых показателей качества материалов, оценку предела огнестойкости, испытание железобетонной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, измерение геометрических размеров расчетного сечения, определение диаметра стержней рабочей арматуры железобетонной конструкции, их числа и взаимного расположения, толщины бетона защитного слоя и показателя его термодиффузии, установление глубины залегания стержней рабочей арматуры, показателя термотекучести и степени их огнезащиты, установление величины испытательной нагрузки на железобетонную конструкцию и интенсивности силового напряжения в рабочей арматуре, определение предела огнестойкости железобетонной конструкции по признаку потери несущей и теплоизолирующей способности, особенностью является то, что в качестве железобетонной конструкции принимают многопустотную преднапряженную железобетонную плиту и дополнительно определяют показатель ее пустотности, предел огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты в результате испытания по признаку потери несущей способности (F_ur, мин) в условиях стандартного огневого воздействия определяют, используя аналитическое уравнение (1):

где е - основание натурального логарифма; с - степень огнезащиты рабочей арматуры, см; J_σs - интенсивность силовых напряжений в рабочей арматуре (0÷1); t_cr - критическая температура нагрева рабочей арматуры, °С; - натуральный логарифм; k_nm - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; k_s - показатель номинального диаметра стержневой рабочей арматуры;

предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты перекрытия в результате испытания по признаку потери теплоизолирующей способности (F_u,i, мин) для условий стандартного огневого воздействия определяют, используя аналитическое уравнение (2):

где k_nm - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; h - высота опасного сечения многопустотной железобетонной плиты, мм; - показатель термодиффузии бетона защитного слоя, мм²/мин.

Степень огнезащиты стержней рабочей арматуры (С, см) соответствующий одностороннему обогреву поверхности многопустотной железобетонной плиты находят, используя уравнение (3):

где a_red - приведенная глубина залегания стержней рабочей арматуры, мм; D_вm - показатель термодиффузии бетона защитного слоя, мм²/мин.

Показатели термотекучести рабочей арматуры многопустотной железобетонной плиты, из высокопрочной проволоки (n, t_cr, °С) принимают следующими значениями:

Величину показателя термодиффузии бетона защитного слоя (D_вm, мм²/мин) определяют, используя аналитическое уравнение (4):

где λ₀ - теплопроводность бетона при температуре 20°С (B_m/м⋅°C); t_m=450°С - осредненная температура нагрева бетона защитного слоя; С₀ - удельная теплоемкость (Дж/кг⋅°С) бетона защитного слоя при температуре 20°С; b и d - термические показатели бетона защитного слоя (×1000); ω - влажность бетона защитного слоя, массовая, %; ρ₀ - плотность сухого бетона защитного слоя, кг/м³.

Интенсивность силового напряжения (J_σs≤1) в рабочей арматуре в опасном сечении многопустотной железобетонной плиты определяют по уравнению (5):

где g_н.л. и g - соответственно нормативная длительная и расчетная нагрузка на многопустотную железобетонную плиту, кН/м²; A_s и А_s,mp - соответственно площадь сечения рабочей арматуры фактическая по проекту и требуемая по расчету, мм²; R_s и R_su - соответственно расчетное и предельное сопротивление рабочей арматуры, МПа; (R_su=R_sn/0,9); R_sn - нормативное сопротивление рабочей арматуры растяжению, МПа.

Расчетную приведенную глубину залегания условного стержня рабочей арматуры (осевое расстояние) в зоне густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты (a_rcd, мм) вычисляют по уравнению (6):

где ΣA_i - сумма площадей i-ых стержней рабочей арматуры, мм²; а_i - осевое расстояние i-го стержня рабочей арматуры, мм.

Для нескольких стержней рабочей арматуры (n≥2) из проволоки одинакового диаметра, расположенных в зоне густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты, величину приведенного диаметра (d_red, мм) условного стержня рабочей арматуры вычисляют по уравнению (7):

где n_cm - число стержней рабочей арматуры из высокопрочной проволоки в зоне густого армирования сечения, шт; d_н - номинальный диаметр одного стержня рабочей арматуры из проволоки, мм.

Показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами (k_nm≤1), влияющий на ее предел огнестойкости, вычисляют по уравнению (8):

где b_ш и h_ш - соответственно ширина и высота овальной пустоты, мм; b и h - ширина и высота сечения многопустотной железобетонной плиты, мм; n_ш - число пустот в сечении многопустотной железобетонной плиты, шт.

Величину показателя, учитывающего номинальный диаметр стержня рабочей арматуры, влияющей на предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты по признаку потери несущей способности вычисляют по уравнению (9):

где d_н - номинальный диаметр одного стержня рабочей арматуры из проволоки, мм.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключается в следующем.

Исключение огневых испытаний при оценке огнестойкости многопустотной железобетонной плиты существующего здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки огнестойкости, расширяет технологические возможности выявления фактической огнестойкости многопустотных железобетонных плит любых размеров, дает возможность проведения испытания 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 многопустотной железобетонной плиты перекрытия в процессе испытания. Следовательно, условия испытания многопустотной железобетонной плиты перекрытия на огнестойкость значительно упрощены.

Снижение экономических затрат при оценке огнестойкости многопустотной железобетонной плиты перекрытия обусловлено за счет уменьшения расходов на демонтаж, транспортирования и проведения огневых испытаний образца многопустотной железобетонной плиты.

Применение математического описания процесса сопротивления многопустотной железобетонной плиты воздействию высокой температуры и использование построенных аналитических уравнений (1) и (2) повышает точность оценки их огнестойкости по признакам потери несущей и теплоизолирующей способности.

Использование конструктивных параметров, как-то: степени огнезащиты рабочей арматуры, интенсивности ее напряжения и показателя термодиффузии бетона, - упрощает математическое описание процесса сопротивления многопустотной железобетонной плиты воздействию высокой температуры.

Оценка огнестойкости многопустотной железобетонной плиты 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 многопустотной железобетонной плиты 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 многопустотной железобетонной плиты.

В предложенном техническом решении снижают погрешность при определении степени огнезащиты стержней рабочей арматуры в виде высокопрочной проволоки, оценивая ее величину в зависимости от глубины залегания и условия ее нагрева при пожаре.

Упрощен учет особенностей статической схемы работы многопустотной железобетонной плиты, особенности армирования опасного сечения, размера номинального диаметра стержней рабочей арматуры, степени их огнезащиты на величину предела огнестойкости.

На фиг. 1 изображена расчетная схема на прочность и огнестойкость многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами: l_p=l-100 - расчетный пролет плиты, мм; g и g_н - соответственно полная расчетная и нормативная погонная нагрузка, кН/пог. м; g₀=g_н.дл - длительная нормативная погонная нагрузка при расчете огнестойкости плиты, кН/пог. м; с = 50 - размер опорной части плиты, мм; t_cm - температура во времени (τ_сm, мин) огневого воздействия стандартного пожара, °С:

На фиг. 2 изображено поперечное сечение многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами, высота плиты h=220 мм, ширина b=1425 мм (b_ƒ=1500 мм): 1 - напряженная растянутая арматура -высокопрочная проволока класс Bp 1400; 2 - напрягаемая арматура в сжатой зоне сечения многопустотной железобетонной плиты перекрытия; 3 - участки густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты перекрытия (12 шт); 4 - пустоты плиты в виде овальных щелей; 6 - бетон защитного слоя (до нижних стержней рабочей арматуры), мм.

На фиг. 3 изображены варианты расположения рабочей арматуры I, II, III, IV, V, VI и VII в виде высокопрочной проволоки в зонах густого армирования многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами; t_cm, °C - направление огневого воздействия стандартного пожара.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата. Способ оценки огнестойкости многопустотной железобетонной плиты осуществляют в следующей последовательности. Сначала проводят визуальный осмотр и натурное обследование здания. Назначают комплекс единичных показателей качества многопустотной железобетонной плиты, влияющих на ее фактическую огнестойкость. Выявляют условия опирания концов многопустотной железобетонной плиты и ее расчетные сечения. Затем оценивают единичные показатели качества многопустотной железобетонной плиты и ее интегральные параметры, и по ним устанавливают пределы огнестойкости испытуемой многопустотной железобетонной плиты.

Под визуальным осмотром понимают проверку состояния многопустотной железобетонной плиты, включающую выявление условий ее опирания, определение вида и класса бетона защитного слоя на сжатие по прочности, ее толщины, наличие трещин и отколов, нарушение сцепления стержней рабочей арматуры с бетоном защитного слоя, наличие коррозии стали стержней рабочей арматуры.

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

Число и место расположения контрольных участков, в которых определяют показатели качества многопустотной железобетонной плиты, определяют так. В многопустотной железобетонной плите перекрытия, имеющей одно расчетное сечение, контрольные участки располагают только в этом сечении.

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

К проверяемым геометрическим размерам относят: для конструкции многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами - высоту сечения, размеры и положение пустот.

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

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

За минимальную глубину залегания продольных стержней рабочей арматуры принимают расстояние по нормам между поверхностью бетона многопустотной железобетонной плиты и продольной осью стержня рабочей арматуры.

Под глубиной залегания продольных стержней рабочей арматуры понимают расстояние по нормали между поверхностью бетона многопустотной железобетонной плиты и продольной осью стержня рабочей арматуры.

По результатам измерений определяют минимальную глубину залегания стержней рабочей арматуры по оси ординат поперечного сечения конструкции (a_min, мм). Затем используют величины D_bm, мм²/мин и a_min, мм, устанавливают интегральный параметр - степень огнезащиты стержней рабочей арматуры, используя степенную функцию (3).

Пример. Даны характеристики многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами размерами в плане 1,4×6,0 м.; высота 220 мм; рабочая арматура класса Bp 1400; t_cr=360°С; n=2,65; k_s=(0,1⋅d_н)^0,05=(0,1⋅5)^0,05=0,966; защитный слой бетона U=18,5 мм; D_bm = 19,5 мм²/мин; коэффициент запаса по несущей способности k_з=1,9; армирование сечения многопустотной железобетонной плиты по схеме VI, фиг. 3 стержень рабочей арматуры - высокопрочная проволока 24 (12 зон густого армирования по две проволоки в каждой зоне); глубина заложения: нижний стержень рабочей арматуры - a_y1=18,5 мм; второй стержень рабочей арматуры - а_y2=18,5+18+18=54,5 мм; диаметр условного стержня рабочей арматуры:

где n_cm - число стержней рабочей арматуры высокопрочной проволоки в зоне густого армирования сечения, шт; d_н - номинальный диаметр одного стержня рабочей арматуры, мм.

Интенсивность силовых напряжений (J_σs) в стержнях рабочей арматуры:

J_σs=1/k₃=1/1,9=0,526;

где k_з=1,9 - коэффициент запаса по несущей способности многопустотной железобетонной плиты.

Размеры овалов в сечении многопустотной железобетонной плиты b_щ×h_щ=81×155 мм; число овалов n_щ=11 шт.

где b_щ и h_щ - соответственно ширина и высота овальной пустоты, мм; n_щ - число пустот в сечении плиты, шт.

Решение: 1. Показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами, влияющий на величину ее предела огнестойкости (k_nm), вычисляют по уравнению (8):

k_nm=1-(0,9⋅h_щ⋅b_щ⋅n_щ/h⋅b)^1,75=

=1-(0,9⋅155⋅81⋅11/220⋅1500)^1,75=

=1-(131,2⋅10³/330⋅10³)^1,75=1-0,18=0,82;

где b_ш и h_ш - соответственно ширина и высота овальной пустоты, мм; b и h - ширина и высота сечения многопустотной железобетонной плиты, мм; n_ш - число пустот в сечении плиты, шт.

2. Глубину заложения условного высокопрочного стержня рабочей арматуры (а_red, мм) вычисляют по уравнению (6):

a _red=(а_у1+а_у2)/2=(18,5+54,5)/2=36,5 мм;

где а_у1и а_у2 - глубина заложения одного и второго стержня рабочей арматуры, мм.

3. Степень огнезащиты условного стержня рабочей арматуры бетоном {с, см) вычисляют по уравнению (3):

где a_red - приведенная глубина залегания стержней рабочей арматуры, мм; D_вm - показатель термодиффузии защитного слоя бетона, мм²/мин.

4. Предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами вычисляют по уравнению (1):

где е - основание натурального логарифма; с - степень огнезащиты стержня рабочей арматуры, см; J_σs - интенсивность силовых напряжений в стержнях рабочей арматуре (0÷1); t_cr - критическая температура нагрева стержней рабочей арматуры, °С; - натуральный логарифм; k_nm - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; k_s - показатель номинального диаметра стержневой рабочей арматуры;

5. Высоту сечения многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами, приведенную к эквивалентности сплошному сечению (h_min, мм), вычисляют по уравнению (2):

h_min=k_nm⋅h=0,82⋅220=180 мм;

где k_nm - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; h - высота опасного сечения многопустотной железобетонной плиты, мм;

6. Предел огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты перекрытия с овальными пустотами по потере теплоизолирующей способности вычисляют по уравнению (2):

F_u,j=4,6⋅(h_min/D_вb)²=4,6⋅(180/19,5)²=392 мин;

где k_nm - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; h - высота опасного сечения многопустотной железобетонной плиты, мм; - показатель термодиффузии защитного слоя бетона, мм²/мин.

7. Резюме: Пределы огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты перекрытия с овальными пустотами по потере несущей способности и теплоизолирующей способности соответственно равны:

F_ur=77/F_u,i=392 мин;

где F_u,i - предел огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты перекрытия с овальными пустотами по потере теплоизолирующей способности.

Предложенный способ применен при оценке огнестойкости натурном осмотре многопустотных преднапряженных железобетонных плит перекрытия жилого здания в г. Самаре. Результаты неразрушающих испытаний плит перекрытий размером 6×1,5×0,22 м, бетон тяжелый класса В 35, арматура класса В_р-1400, показали предел огнестойкости по потери несущей способности F_U(R)=15 мин, по потере теплоизолирующей способности F_U(J)=380 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 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции.

3. Патент №2615048 G01N 25/50. Способ оценки огнестойкости железобетонной балочной конструкций здания. / Ильин Н.А., Панфилов Д.А., заявл. СГАСУ: 05.11.2015; опубл. 03.04.2017.

1. Способ оценки огнестойкости железобетонной конструкции, включающий проведение натурного обследования, установление вида и класса бетона по прочности на сжатие, установление вида и класса арматуры по прочности на растяжение, выявление нормированных и контролируемых показателей качества материалов, оценку предела огнестойкости, испытание железобетонной конструкции без разрушения по комплексу единичных показателей качества, измерение геометрических размеров расчетного сечения, определение диаметра стержней рабочей арматуры железобетонной конструкции, их числа и взаимного расположения, толщины бетона защитного слоя и показателя его термодиффузии, установление глубины залегания стержней рабочей арматуры, показателя термотекучести и степени их огнезащиты, установление величины испытательной нагрузки на железобетонную конструкцию и интенсивности силового напряжения в рабочей арматуре, определение предела огнестойкости железобетонной конструкции по признаку потери несущей и теплоизолирующей способности, отличающийся тем, что в качестве железобетонной конструкции принимают многопустотную преднапряженную железобетонную плиту и дополнительно определяют показатель ее пустотности, предел огнестойкости преднапряженной многопустотной железобетонной плиты, в результате испытания по признаку потери несущей способности (F_ur, мин) в условиях стандартного огневого воздействия определяют, используя аналитическое уравнение (1):

где е - основание натурального логарифма; с - степень огнезащиты рабочей арматуры, см; J_σs - интенсивность силовых напряжений в рабочей арматуре (0÷1); t_cr - критическая температура нагрева рабочей арматуры, °С; ln - натуральный логарифм; - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; k_s - показатель номинального диаметра стержневой рабочей арматуры;

предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты перекрытия в результате испытания по признаку потери теплоизолирующей способности (F_u,i, мин) для условий стандартного огневого воздействия определяют, используя аналитическое уравнение (2):

где - показатель пустотности многопустотной железобетонной плиты; h - высота опасного сечения многопустотной железобетонной плиты, мм; - показатель термодиффузии бетона защитного слоя, мм²/мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что степень огнезащиты стержней рабочей арматуры (С, см), соответствующую одностороннему обогреву поверхности многопустотной железобетонной плиты, находят, используя уравнение (3):

где a_red - приведенная глубина залегания стержней рабочей арматуры, мм; - показатель термодиффузии бетона защитного слоя, мм²/мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатели термотекучести рабочей арматуры многопустотной железобетонной плиты, из высокопрочной проволоки (n, t_cr, °С) принимают следующими значениями:

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину показателя термодиффузии бетона защитного слоя (, мм²/мин) определяют, используя аналитическое уравнение (4):

где λ₀ - теплопроводность бетона при температуре 20°С (/м⋅°C); t_m=450°С - осредненная температура нагрева бетона защитного слоя; С₀ - удельная теплоемкость (Дж/кг⋅°С) бетона защитного слоя при температуре 20°С; b и d - термические показатели бетона защитного слоя (×1000); ω - влажность бетона защитного слоя, массовая, %; ρ₀ - плотность сухого бетона защитного слоя, кг/м³.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интенсивность силового напряжения (J_σs≤1) в рабочей арматуре в опасном сечении многопустотной железобетонной плиты определяют по уравнению (5):

где g_н.л. и g - соответственно нормативная длительная и расчетная нагрузка на многопустотную железобетонную плиту, кН/м²; A_s и A_s,mp - соответственно, площадь сечения рабочей арматуры, фактическая по проекту и требуемая по расчету, мм²; R_s и R_su - соответственно, расчетное и предельное сопротивление рабочей арматуры, МПа; (R_su=R_sn/0,9); R_sn - нормативное сопротивление рабочей арматуры растяжению, МПа.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расчетную приведенную глубину залегания условного стержня рабочей арматуры (осевое расстояние) в зоне густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты (a_red, мм) вычисляют по уравнению (6):

где ΣA_i - сумма площадей i-ых стержней рабочей арматуры, мм²; a_i - осевое расстояние i-го стержня рабочей арматуры, мм.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для нескольких стержней рабочей арматуры (n≥2) из проволоки одинакового диаметра, расположенных в зоне густого армирования сечения многопустотной железобетонной плиты, величину приведенного диаметра (d_red, мм) условного стержня рабочей арматуры вычисляют по уравнению (7):

где - число стержней рабочей арматуры из высокопрочной проволоки в зоне густого армирования сечения, шт; d_н - номинальный диаметр одного стержня рабочей арматуры из проволоки, мм.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что показатель пустотелости многопустотной железобетонной плиты с овальными пустотами (≤1), влияющий на ее предел огнестойкости, вычисляют по уравнению (8):

где b_ш и h_ш - соответственно ширина и высота овальной пустоты, мм; b и h - ширина, и высота сечения многопустотной железобетонной плиты, мм; - число пустот в сечении многопустотной железобетонной плиты, шт.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что величину показателя, учитывающего номинальный диаметр стержня рабочей арматуры, влияющей на предел огнестойкости многопустотной железобетонной плиты по признаку потери несущей способности (k_s,r), вычисляют по уравнению (9):

где d_н - номинальный диаметр одного стержня рабочей арматуры из проволоки, мм.