При расчете зданий и сооружений особое внимание уделяется защите несущих конструкций от огневого воздействия.
Строительные конструкции характеризуются огнестойкостью – способностью конструкций сохранять эксплуатационные свойства при пожаре и ограничивать распространение огня. Огнестойкость строительных конструкций зависит от следующих факторов: расчетной схемы, нагружений, величины защитного слоя бетона, класса арматуры, класса и заполнителя бетона и др.
Показателем огнестойкости является предел огнестойкости – временной отрезок в минутах наступления одного или нескольких признаков предельных состояний конструкции.
К предельным состояниям относятся:
- Потеря несущей способности конструкции «R» (обрушение или недопустимый прогиб) при действии нормативной нагрузки;
- Потеря теплоизолирующей способности «E» – повышение температуры до предельных значений на необогреваемой поверхности;
- Потеря целостности «I» – образование сквозных отверстий или трещин.
Сооружения, в зависимости от пожарной опасности, подразделяются по степеням огнестойкости:
- Особая – высотные здания, уникальные объекты многофункционального назначения.
- I степень – несущие и ограждающие конструкции выполнены из железобетона, бетона или каменных материалов с применением листовых, плитных негорючих материалов.
- II степень – несущие и ограждающие конструкции выполнены из железобетона, бетона или каменных материалов, покрытия выполнены из стальных конструкций.
- III степень – несущие и ограждающие конструкции выполнены из железобетона, бетона или каменных материалов. Допускаются деревянные перекрытия, защищенные штукатуркой или негорючими плитными, листовыми материалами.
Таблица 1 – Предел огнестойкости несущих конструкций в зависимости от степени огнестойкости здания
| Степень огнестойко-сти здания | Предел огнестойкости железобетонных конструкций, мин, не менее | ||||||
| Несущие элемен-ты здания | Наружные ненесущие стены | Перекрытия междуэтажные | Элементы беcчердачных перекрытий | Лестничные клетки | |||
| Настилы, плиты | Фермы, балки, прогоны | Внутренние стены | Марши и лестничные площадки | ||||
| Особая |
R180* E60*** |
E60 |
R180* EI120** |
REI120** | R180* |
R180* EI180 |
R60 |
| I | R120 | E30 | REI60 | RE30 | R30 | REI120 | R60 |
| II | R90 | E15 | REI45 | RE15 | R15 | REI90 | R60 |
| III | R45 | E15 | REI45 | RE15 | R15 | REI60 | R45 |
* Для зданий высотой более 100 м предел огнестойкости устанавливается R240;
** Для зданий высотой менее 100 м предел огнестойкости устанавливается R180, E180.
*** Предел огнестойкости Е60 устанавливается только для наружных стен.
Огнестойкость сжатых железобетонных элементов исчерпывается при воздействии огня из – за снижения прочности поверхностных слоев бетона и сопротивления рабочей арматуры при огневом воздействии.
Низкий предел огнестойкости изгибаемых элементов объясняется тем, что рабочее армирование растянутой зоны подобных конструкций, защищено от огневого воздействия только защитным слоем бетона. Это определяет высокую скорость прогрева рабочей арматуры конструкции до критической температуры.
Органы экспертизы требуют предоставить в техническом отчете расчет строительных конструкций на огнестойкость. Выполнить расчет можно вручную согласно СТО 36554501 – 006 – 2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций», либо посчитать с помощью программных комплексов. Удобный алгоритм расчета реализован в программе NormCAD. Программа в режиме опроса предлагает ввести требуемые данные. Модуль для расчета железобетонных конструкций на огнестойкость поставляется отдельно или в составе комплектов «Строительство MAXIMUM», «Строительство Оптима». Подробнее со стоимостью и конфигурациями программы можно ознакомиться здесь.
Предлагаю ознакомиться с выполнением расчета железобетонной стены на огнестойкость согласно СТО 36554501 – 006 – 2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций». Перед выполнением расчета назначьте для стены: толщину, класс бетона, армирование.
1. Создание нового расчёта. Норматив – СТО 36554501 – 006 – 2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций». Задание –расчет огнестойкости стены.
Рисунок 1 – Создание нового расчета
2. Запрос условий расчета. В этом пункте, в зависимости от условий, оставьте активными те строки, которые точнее охарактеризуют исследуемую конструкцию.
Рисунок 2 – Запрос условий расчета
3. Ввод продольного армирования. Укажите расстояние от центра тяжести стержня до грани стены, диаметр и количество вертикальных стержней по одной (нагреваемой) стороне стены.
Рисунок 3 – Окно ввода продольной арматуры
4. Ввод размеров поперечного сечения. В окно ширины (h) задайте ширину сечения (в примере – 200 мм), в окне длины (b) – погонный метр.
Рисунок 4 – Окно ввода размеров поперечного сечения
5. Класс бетона стены. Укажите класс бетона рассчитываемой вертикальной конструкции.
Рисунок 5 – Окно ввода класса бетона
6. Класс продольной арматуры. Задайте класс вертикальной арматуры в стене. Отличия между А500 и А500СП в значении расчетного сопротивления продольной арматуры растяжению. Для арматуры класса А500 – 435МПа, для А500СП – 450МПа.
Рисунок 6 – Окно ввода класса продольной арматуры
7. Выбор бетона. Укажите из какого бетона выполнена стена.
Рисунок 7 – Окно выбора бетона
8. Время огневого воздействия. Для корректного ввода предела огнестойкости определитесь со степенью огнестойкости здания. Предел огнестойкости для несущей стены в здании I степени ответственности составляет 120 минут (согласно таблице 1).
Рисунок 8 – Окно ввода времени огневого воздействия
9. Ввод нормальной силы. Укажите максимальное продольное усилие, возникающее в стене, от постоянной и длительной нормативной нагрузки. Значения усилий возьмите из расчетной схемы, сформировав комбинацию расчетных сочетаний нагрузок (РСН) от постоянных и длительных нормативных нагрузок, или посчитайте вручную.
Рисунок 9 – Окно ввода значения нормальной силы
10.Ввод изгибающего момента. Укажите максимальный изгибающий момент, возникающий в стене, от постоянной и длительной нормативной нагрузки.
Рисунок 10 – Окно ввода значения изгибающего момента
11. Высота стены. Укажите расстояние между опорными закреплениями стены (дисками перекрытий).
Рисунок 11 – Окно ввода высоты стены
12. Закрепление по концам конструкции. Укажите краевые условия для стены (для определения коэффициента расчетной длины).
Рисунок 12 – Выбор закрепления по концам элемента
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
В качестве результата расчета NormCAD выдает сформированный подробный отчет со всеми формулами и ссылками на нормативные документы. В правой части рабочего пространства представлены изменяемые исходные данные.
Рисунок 13 – Результаты расчета
Внизу расчета приведены результаты расчета. Если итоговое условие не выполняется, то измените исходные данные.
Рисунок 14 – Результаты расчета
NormCAD предоставляет возможность сформировать отчет в Microsoft Word с оформлением рамкой и основной надписью по ГОСТ. Отчеты, подготовленные в программе, принимаются органами экспертизы.
Рисунок 15 – Результаты расчета
Программный комплекс NormCAD позволяет выполнять большинство инженерных расчетов, тратя на это минимальное количество времени. Это единственная программа, в которой расчет оформляется в виде текстового документа, подобно созданному опытному инженеру вручную, что повышает надежность расчетов.
Автор: Минервин Д.С., ООО "БилдСофт"
