Розрахунок товщини захисного шару біля робочої арматури для забезпечення заданої межі вогнестійкості

Загальна послідовність розв’язання задачі:

− визначити габаритні розміри конструкції;

− визначити розрахунковий опір бетону та розрахункову довжину конструкції;

− визначити згинальний момент, що виникає у конструкції під час пожежі;

− визначити коефіцієнт стиснутої зони бетону та відносну висоту стиснутої зони;

− визначити коефіцієнт зниження опору робочої арматури при

нагріванні;

− визначити критичну температуру для робочої арматури;

− визначити щільність сухого бетону та коефіцієнт впливу щільності сухого бетону;

− визначити коефіцієнти теплопровідності,теплоємності та температуропровідності;

− визначити функцію помилок Гаусса та аргумент функції помилок

Гаусса;

− визначити ординату поверхні арматурного стрижня;

− визначити необхідну товщину захисного шару бетону.

В теорії теплопровідності твердих тіл відома закономірність розподілу температури за товщиною пластини при односторонньому обігріві:

;

де y - ордината контрольної глибинної точки пластини, що відраховується від обігрівальної поверхні пластини;

τ – час нагріву;

a, k – теплофізичні параметри матеріалу;

t₀ – початкова температура середовища.

Товщина захисного шару бетону "δ" може бути представлена як ордината, що відраховується від обігрівальної поверхні бетону до найближчої поверхні арматурного стрижня:

δ = y.

Визначивши ординату "y ", визначимо товщину захисного шару бетону.

Вихідні дані для товщини захисного шарубетону біля робочої арматури для забезпечення заданої межі вогнестійкості.

l=6 м;

l₀= 4,5 м;

p_б=2400 кг/м³=24 кН/м³;

V_n=6,0 кН/м²;

g_n=4,5 кН/м²;

h_пл=0,3 м;

W_б=4,0%;

Клас бетону В20;

Арматура 8ǿ 14 А-III

Тип REI 45

Знаходимо габаритні розміри плити:

- ширина плити приймається як 1/5 від прольоту. У нашому випадку:

b_пл=l/5, м

b_пл=6/5=1,2=1200 мм

-товщина плити приймається як 1/20 від її довжини. У свою чергу , довщина плити дорівнює кроку колон:

h_пл=l_пл/20, м

h_пл=4,5/20=0,22=220 мм

Визначаємо згинальний момент,що винникає в стадії пожежі на погонний метр багатопустотної плити:

М=, Н*м

М= Н*м

де g_n-постійне навантаження (крім власної ваги плити), кН/м²;

V_n- тимчасове навантаження, кН/м²;

b_пл- ширина плити, м;

l₀-розрахуункова довжина плити.

Визначаємо коєфіціент стиснутої зони бетону в стадії пожежі:

де R_b-розрахунковий опір бетону для граничних стадій першої групи.

Визначаємо відносну висоту стиснутої зони бетону в стадії пожежі:

=0,05

Перевіряємо умову обмеження висоти стиснутої зони межами полиці багатопустотної плити:

_max=0,2

ξ =0,104<ξ_max=0,2

Умова задовольняється. Це означає, що стисла зона не виходить за межі товщини багатопустотної плити.

Визначаємо коєфіціент зниження опору робочої арматури в стадії пожежі:

A_s-розрахункова площа поперечного перетину (додаток 16), см²;

Знаючи коєфіціент зниження опору робочої арматури в стадії пожежі і клас арматур, за таблицею в додатку 5 визначаємо критичну температуру нагріву робочої температури t_кр=550

Визначаємо щильність сухого бетону:

де -щільність бетону, кг/м²;

w-вологість бетону, %.

За таблицую в доданку 7 визначаємо коєфіціент враховуючи вплив щільності сухого бетону К=0,62

Коєфіціент впливу теплопровідності бетону – за доданком 6 в залежності від виду бетону, з урахуванням наявності порожнин у плиті ψ=1,4- const визначається за формулою:

Коєфіціент теплоємності бетону за додатком 6:

С_t=C+D*t_m,ккал/кг*.

(Примітка: t_m-температура нагріву, t_m=450-const).

В нашому випадку-для беноту на гранітному щебені:

c_t=0,17+0,0002 t,

c_t=0,17+0.0002*450=0,26 ккал/м*год*

Визначаємо коєфіціент теплопровідності бетону ( з урахуванням щильності сухого бетону):

a_t=

a_t==0,0022

Визначаємо функцію помилок Гауса:

де t₀=20-початкова температура (до пожежі)

Аргумент функції помилок Гауса Х визначається за додатком 8, з інтерполяцією.

Аргумент функції: х=5,5

Визначаємо ординату арматури поверхні арматурного стрижня при заданій (нормативній) межі вогнестійкості:

=0,0561

Визначаємо розрахункову товщину захисного шару бетону біля робочої арматури:

Товщина захисного шару бетону складає 42 мм.

Висновок:

Безпека праці досягається забезпеченням безпеки будівель та споруд, виробничих процесів і обладнання. Вирішення питань охорони праці здійснюється на стадіях проектування, виготовлення й експлуатації різних об’єктів виробничого призначення. Будівлі, споруди підприємств мають відповідати будівельним нормам і правилам, санітарним нормам проектування промислових підприємств СН 245-71, а також галузевим нормативним документам.

Охорона праці в будівницті являє собою ситему взаємопов’язаних законодавчих,соціально-економічних,технічних,екологічних, гігієнічних й організаційних заходів, мета яких забезпечити захист працівників від нещасних випадків та професійних захворювань. Забезпечити найбільш сприятливі, умові, що сприятимуть підвищенню продуктивності праці і якості робіт.

Кожна будівля або споруда є складним і дорогим об'єктом, що складається з багатьох конструктивних елементів, систем інженерного устаткування. що виконують цілком певні функції і що повинні мати встановлені нормативами експлуатаційні якості.

Залежно від призначення будівлі в його проекті відповідно нормам передбачають необхідні розміри, міцність, герметичність, теплозахисні та інші експлуатаційні якості, які потім матеріалізують в ході будівництва і підтримують в процесі експлуатації.

Використання будівель по їх призначенню прийнято називати технологічною експлуатацією. Щоб будівлі можна було ефективно використовувати. вони повинні постійно перебувати в справному стані.

Широке поняття «зведення будівель» включає їх проектування, безпосередньо зведення і технічну експлуатацію. Кожному з цих трьох етапів властиве своє коло завдань, але всі вони мають загальну мету - забезпечення експлуатаційних якостей конкретної будівлі. Рішення задач на кожному етапі взаємозв'язане - як запроектовано і зведено будівлю, такими будуть умови і можливі проблеми її експлуатації. У свою чергу досвід використання і утримання збудованих будівель, тобто досвід їх експлуатації, повинен бути обов'язково вивчений для вдосконалення проектування і будівництва нових будівель.

Зведені і прийняті в експлуатацію будівлі піддаються різним зовнішнім (головним чином природним) і внутрішнім (технологічним або функціональним) діям. Конструкції зношуються, старіють, руйнуються, внаслідок чого експлуатаційні якості будівель погіршуються, і з часом вони перестають відповідати своєму призначенню. Разом із цим передчасний знос недопустимий, бо порушує умови праці і побуту людей, які використовують ці будівлі. Крім того, будівлі представляють собою велику матеріальну цінність, яку необхідно всемірно берегти.

Технічне обслуговування і ремонт (технічна експлуатація) будівель є безперервний динамічний процес, реалізацію певного комплексу організаційних і технічних заходів по нагляду, утриманню і всім видам ремонту для підтримки їх в справному, придатному до використання за призначенням стані протягом заданого терміну служби.

Проектування, зведення і експлуатацію кожної будівлі об'єднує застосування єдиних параметрів експлуатаційних якостей; вони є стрижнем, навколо якого ведеться вся наукова і практична робота у області зведення будівель і споруд.

При проектуванні будівлі експлуатаційні якості визначаються вибором матеріалів, розрахунком конструкцій, об’ємно-планувальним рішенням, інженерним устаткуванням відповідно до призначення будівлі, нормативних документів (ДБН, ДСТУ тощо) і виділених асигнувань.

При зведенні будівель прийняті в проекті значення параметрів експлуатаційних якостей матеріалізуються, їх достовірність перевіряється приладами і по їх числових значеннях будівлі приймаються в експлуатацію. Саме таким шляхом можна підтвердити, що зведена будівля відповідає задуманому в проекті.

При експлуатації будівель головне завдання полягає в підтримці передбачених проектом і матеріалізованих при будівництві експлуатаційних якостей на заданому рівні. Вони повинні повністю відповідати призначенню будівлі, що забезпечується певними будівельними конструкціями і інженерним устаткуванням.