Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ОГНЕСТОЙКОСТЬ И ОГНЕСОХРАННОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ НЕЛИНЕЙНОЙ ДЕФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ





8.1.При расчете огнестойкости по потере несущей способности от огневого воздействия и огнесохранности после пожара усилия и деформации в сечении, нормальном к продольной оси элемента, определяют на основе деформационной модели, используя уравнения равновесия внешних сил и внутренних усилий в сечении элемента с учетом изменения свойств бетона и арматуры от воздействия температуры.

При этом используются следующие положения:

распределение относительных деформаций бетона и арматуры по высоте сечения элемента принимают по линейному закону;

связь между осевыми сжимающими напряжениями бетона σb и относительными его деформациями εb допускается принимать в виде двухлинейной диаграммы (рис. 8.1), согласно которой напряжения σb определяют по п. 8.3;

сопротивление бетона растянутой зоны не учитывается;

связь между напряжениями арматуры σs и относительными ее деформациями εs допускается принимать в виде двухлинейной диаграммы (рис. 8.2), согласно которой напряжения σs принимают по п. 8.4.

Рис. 8.1. Диаграмма деформирования бетона при расчете огнестойкости и огнесохранности

Рис.8.2. Диаграмма деформирования арматуры при расчете огнестойкости и огнесохранности

8.2. Относительные деформации бетона сжатию при однозначной равномерной эпюре εb0и при двухзначной эпюре в нормальном сечении εb2в зависимости от длительности действия нагрузки и расчета на огнестойкость и огнесохранность принимают по табл. 8.1.

Таблица 8.1

Наименьшая температура нагрева сжатого бетона в сечении, °С Относительные деформации бетона при сжатии и расчете на
огнестойкость и кратковременное нагружение огнесохранность и длительное нагружение
εb1,red·10-4 εb0·10-4 εb2·10-4 εb1,red·10-4 εb0·10-4 εb2·10-4

Относительные деформации бетона принимают для наименее нагретого сжатого волокна бетона, так как при неравномерном нагреве сжатого бетона разрушение его происходит по наиболее прочному менее нагретому бетону.

8.3. При двухлинейной диаграмме сжимающие напряжения бетона σb в зависимости от относительных деформаций εb определяют по формулам:

при 0 < εb < εb1 σb = Eb,red,t εb;   (8.1)
при εb1< εb < εb2 σb = Rbnt σb = Rb,tem, (8.2)

где

(8.3)

Значение приведенного модуля деформаций Eb,red,t принимают:

Eb,red,t = Rbntb1,red; Eb,red,t = Rb,temb1,red. (8.4)

8.4. Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми. Напряжение в арматуре σs в зависимости от относительных деформаций εs согласно диаграмме состояния арматуры определяют по формулам:

при 0 < εs < εs0 σs = Est εs;   (8.5)
при εb0εs εs2 σs = Rsnt σs = Rst. (8.6)

Значения предельной относительной деформации арматуры:



при ts = 20 - 200 °С составляют εs2 = 0,0025;

при ts ≥500 °С - εs2 = 0,0050;

при 200 °С < ts < 500 °С - по интерполяции.

8.5. При расчете огнестойкости железобетонных конструкций используют диаграммы деформирования бетона при сжатии от кратковременного огневого воздействия в нагретом состоянии при пожаре. Диаграммы деформирования бетона на сжатие строят в зависимости от изменения нормативного сопротивления бетона сжатию при кратковременном огневом воздействии.

При расчете огнесохранности железобетонных конструкций после пожара используют диаграммы деформирования бетона при сжатии после огневого воздействия в охлажденном состоянии. Диаграммы деформирования бетона на сжатие строят в зависимости от изменения расчетного сопротивления бетона сжатию после огневого воздействия.

8.6. Переход от эпюры напряжений в бетоне к обобщенным внутренним усилиям рекомендуется осуществлять с помощью процедуры численного интегрирования по нормальному сечению. Для чего нормальное сечение при внецентренном сжатии, растяжении и изгибе в плоскости оси симметрии условно разделяют на малые участки: при одностороннем огневом воздействии в плитах - только по высоте сечения; при трехстороннем - в балках и ригелях по высоте и ширине сечения, при четырехстороннем - в колоннах на полые прямоугольники с одинаковой температурой нагрева.

8.7. Расчет на основе нелинейной деформационной модели производится с помощью компьютерных программ, которые рекомендуется составлять на основе следующего логарифма.

1. Для принятого по проекту предела огнестойкости R железобетонного элемента решается теплотехническая задача, по которой от стандартного пожара длительностью, соответствующей требуемому пределу огнестойкости R, находят температуру нагрева i-го участка бетона и j-го стержня арматуры в поперечном течении элемента.

2. По температуре каждого участка сжатой зоны бетона по табл. 2.2 устанавливают значения коэффициентов γbt и βb. Зная класс бетона по прочности на сжатие, по формуле (2.1) находят сопротивление бетона сжатию, а по формуле (2.5) - значения модуля упругости бетона. Для менее нагретого сжатого волокна бетона по табл. 8.1 устанавливают базовые деформационные точки диаграммы состояния бетона и строят диаграмму сжатого бетона.

3. Зная класс арматуры, находят сопротивление арматуры растяжению по формуле (2.7), сжатию по формуле (2.8) и модуль упругости по формуле (2.10). В этих формулах значения коэффициентов γst и βs принимают по табл. 2.8 в зависимости от температуры растянутой и сжатой арматуры. Предельные значения относительных деформаций арматуры принимают по п. 8.4 и строят диаграммы деформирования растянутой и сжатой арматуры.

4. В общем случае при расчете нормальных сечений внецентренно сжатых и растянутых железобетонных элементов используют следующие зависимости:

уравнения равновесия внутренних и внешних усилий:

(8.7)

(8.8)

уравнения, определяющие распределения деформаций по сечению элемента:

(8.9)

(8.10)

зависимости, связывающие напряжения и относительные деформации бетона и арматуры:

(8.11)

(8.12)

В уравнениях (8.7)-(8.12):

Мх, Му - изгибающие моменты от внешних воздействий относительно выбранных осей х и у в пределах поперечного сечения элемента, определяемые по формулам

(8.13)

Mxd, Myd -изгибающие моменты в соответствующих плоскостях от внешних усилий, определяемые из статического расчета;

N - продольная сила от внешних усилий;

ех, еy - расстояния от точки приложения силы N до соответствующих осей;

Аbi, Zbxi, Zbyi, σbi - площадь, координаты центра тяжести i-го участка бетона и напряжение на уровне его центра тяжести;

Аsj, Zsxj, Zsyj, σsj - площадь, координаты центра тяжести j-го стержня арматуры и напряжения в нем;

ε0 - относительная деформация волокна, расположенного на пересечении выбранных осей;

1/rх; 1/rу - кривизна продольной оси в рассматриваемом поперечном сечении элемента в плоскостях действия изгибающих моментов Мx и Мy;

Ebti, Estj - модули упругости бетона i-го участка и арматуры j-го стержня;

vbi, vsj - коэффициенты упругости бетона i-го участка и арматуры j-го стержня.

Коэффициенты vbi и vsj принимают по соответствующим диаграммам состояния бетона и арматуры.

5. Значения коэффициентов vbi и vsj определяют как соотношение значений напряжений и деформаций для рассматриваемых точек соответствующих диаграмм состояния бетона и арматуры, деленное на приведенный модуль упругости бетона Eb,red,t,i и на модуль деформации арматуры Еstj

(8.14)

(8.15)

где Eb,red,t,i - приведенный модуль деформации бетона, определяемый по формуле (8.4), в которой Rbnt и Rbt принимают по табл. 2.1 в зависимости от температуры в центре тяжести i-го участка бетона.

6. Расчет нормальных сечений железобетонных элементов по прочности производят из условий:

относительная деформация наиболее сжатого волокна бетона в нормальном сечении от действия внешних усилий εb,mахεb,ult.Предельное значение относительной деформации бетона при сжатии εb,ult принимают при двухзначной эпюре деформаций бетона равной εb2(табл. 8.1); при деформации одного знака - в зависимости от отношений деформаций бетона на противоположных гранях сечения элемента ε1 и ε2:

(8.16)

относительная деформация наиболее растянутого стержня арматуры в нормальном сечении элемента от внешних усилий εs,mахεs,ult.Предельное значение относительной деформации удлинения принимают равным εs2 (п. 8.4).

7. В железобетонном элементе при действии момента и продольной силы в плоскости симметрии поперечного сечения и расположения оси в этой плоскости Му = 0, D12 = D22 = D23 = 0, деформации бетона εb,mах и арматуры εs,mах определяют из решения системы уравнений (8.17) и (8.18) с использованием уравнений (8.9) и (8.10)

(8.17)

(8.18)

В уравнениях (8.17) и (8.18) жесткостные характеристики (матрицы жесткости) определяют по формулам:

изгибная жесткость:

(8.19)

изгибно-осевая жесткость:

(8.20)

осевая жесткость:

(8.21)

Для изгибаемых элементов в уравнениях (8.8), (8.13), (8.18) N = 0.

8. Если внутренние усилия в железобетонном элементе оказываются равными или несколько больше внешних усилий от нормативной нагрузки до пожара, то требуемый предел огнестойкости по потере несущей способности R для этого элемента обеспечен.

8.8. Определение прогибов железобетонных элементов на основе деформационной модели после пожара производится по формулам (7.17) и (7.18). Значения кривизны, входящей в формулы (7.17) и (7.18), определяют из решения уравнений железобетонных характеристик в охлажденном состоянии с учетом влияния температуры пожара на модуль упругости и деформации бетона согласно пп. 7.13 и 7.17.

Модуль упругости арматуры после воздействия высокой температуры полностью восстанавливается. После пожара учитываются дополнительные напряжения сжатия, возникающие в арматуре от развития деформаций усадки в бетоне. Для этого следует прибавить к определяемой деформации бетона сжатию εb2 деформацию укорочения бетона от температурной усадки εcs менее нагретой части сечения.

εcs = αcs tb, (8.22)

где αcs - коэффициент температурной усадки бетона, принимаемый по табл. 2.5;

tb - температура менее нагретой части сечения элемента.

При двухзначной эпюре деформаций значение кривизны по сечению

(8.23)

Максимальные деформации бетона εb,max определяют на основе положений, приведенных в п. 8.6.

Для элементов с трещинами в растянутой зоне напряжение в арматуре, пересекающей трещину, определяют по формуле

(8.24)

где εsi - усредненная относительная деформация растянутой арматуры в рассматриваемой стадии расчета, соответствующая линейному закону распределения деформаций по сечению;

εcrc -относительная деформация растянутой арматуры в сечении с трещиной сразу после образования трещин.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.