ЗиС_Учебник / Glava7_1

Раздел 7. ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

7.1. Виды железобетонных конструкций и особенности их поведения в условиях пожара

Железобетон / это технически возможное и экономически

целесообразное сочетание двух различных материалов: бетона и стальной

арматуры, рационально расположенной в конструкциях для восприятия

растягивающих, а в ряде случаев / сжимающих усилий. Бетон, будучи

искусственным камнем, хорошо сопротивляется сжатию и значительно

хуже (в 10/20 раз) / растяжению. Эта особенность бетона наиболее

неблагоприятна для изгибаемых и растянутых элементов, широко

распространенных в зданиях и сооружениях. Бетонная балка (без

арматуры), лежащая на двух опорах и подверженная поперечному изгибу,

в одной зоне (нижней), испытывает растяжение, а в другой (верхней) /

сжатие. Когда напряжения в растянутой зоне достигнут предельного

сопротивления бетона растяжению, образуется трещина и происходит

хрупкое разрушение балки задолго до того, как будет использована

прочность бетона на сжатие. Несущая способность такой балки

ограничена низким сопротивлением бетона растяжению (рис. 7.1,а).

Такая же балка, снабженная арматурой, размещенной в растянутой

зоне, обладает более высокой несущей способностью, значение которой

выше и может быть до 20 раз больше несущей способности бетонной балки

(рис. 7.1,б).

Впроцессе загружения рассматриваемая балка будет вначале работать подобно бетонной. После образования трещин в бетоне растянутой зоны балка не разрушится, так как растягивающие усилия будут восприниматься арматурой. Разрушение в этом случае наступит вследствие развития текучести стали и последующего раздавливания бетона сжатой зоны. Опыты показывают, что при эксплуатационных нагрузках, составляющих обычно 0,5/0,7 от разрушающих, напряжения в арматуре не более 250/300 МПа, а прогибы конструкций и ширина раскрытия трещин не превышают допустимых нормами значений [72]. В такой конструкции бетон может быть полностью использован в работе на сжатие, арматура / на растяжение.

Впоследние годы все более широкое распространение получают арматурные стали, обладающие высокой прочностью (600 МПа и выше).

Работа балки, армированной высокопрочной сталью (рис. 7.1,в),

принципиально не будет отличаться от работы балки, изображенной на рис. 7.1,б (при одинаковом количестве арматуры). Однако несущая способность

еебудет значительно выше. Вместе с тем в такой балке еще до исчерпания

несущей способности прогибы ( f ) и ширина раскрытия трещин ( acrc )

412

а

б

в

г

Рис. 7.1. Схемы разрушения балок: а / бетонной; б / железобетонной; в /железобетонной,армированной высокопрочнойсталью;

г/предварительнонапряженной;

д /диаграмма«нагрузка F / прогиб f »;

1/сжатаязона;2 /растянутаязона;

3/арматура

д

возрастают настолько, что значительно превышают допустимые в условиях

эксплуатации( fu , acrc,u ). Это ограничивает применение высокопрочной

арматуры в обычных железобетонных конструкциях.

Высокопрочную сталь можно успешно применять в предварительно

напряженных железобетонных конструкциях. Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно натянуть арматуру

и закрепить ее в таком состоянии, а после укладки и твердения бетона

отпустить ее. При этом арматура, стремясь сократиться, обжимает бетон. Иначе говоря, предварительно напряженными называют такие

железобетонные конструкции, в которых до приложения

эксплуатационных нагрузок, в процессе изготовления искусственно

создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне и

растягивающие в арматуре. Начальные сжимающие напряжения создаются, как правило, в тех зонах бетона, которые впоследствии под воздействием

нагрузки будут испытывать растяжение.

При приложении нагрузки к предварительно напряженной балке

(рис. 7.1,г) растянутая зона бетона испытывает растягивающие напряжения 413

только после погашения начальных сжимающих напряжений. При этом

сила Fcrc, вызывающая образование трещин или ограниченное по ширине их

раскрытие, превышает нагрузку, действующую при эксплуатации Fser (рис. 7.1,д). С увеличением нагрузки на балку (1) до предельного разрушающего

значения Fu напряжение в бетоне и арматуре достигают предельных

значений. В железобетонной балке без предварительного напряжения (2) нагрузка Fcrc<Fser, но разрушающая нагрузка Fu для обеих балок

одинаковая.

Таким образом, железобетонные предварительно напряженные конструкции работают под нагрузкой без трещин или с ограниченным по

их ширине раскрытием (Fser<Fcrc<Fu), в то время как конструкции без

предварительного напряжения эксплуатируются при наличии трещин (Fcrc<Fser<Fu) и при больших значениях прогибов (рис. 7.1,д).

Усиление бетонных элементов арматурой возможно, если

обеспечена их совместная работа. Совместная работа бетона и арматурной стали обусловливается выгодным сочетанием физико/механических

свойств этих материалов:

при твердении бетона между ним и стальной арматурой возникают значительные силы сцепления, вследствие чего в железобетонных элементах

под нагрузкой оба материала деформируются совместно; бетон и сталь

обладают близкими по значению коэффициентами	линейного
температурного расширения (α s ,tem = 12 10 − 6 ; α b,tem =	(7 − 15) 10− 6 ,

вследствие чего в обычных условиях при изменении температуры до 100оС

(от/20 до +50оС) в обоих материалах возникают несущественные начальные

напряжения и скольжения арматуры в бетоне не наблюдается; бетон при

соблюдении определенных требований (содержание цемента не менее 250

кг/м3, обеспечении необходимой толщины защитного слоя и др.) является

надежной защитой арматуры от агрессивных воздействий среды, высоких

температур и механических повреждений.

Железобетон получил широкое распространение в строительстве

благодаря его положительным свойствам: долговечности, огнестойкости,

стойкости против атмосферных воздействий, высокой сопротивляемости к динамическим нагрузкам, малым эксплуатационным расходам на

содержание зданий и сооружений и др. Вследствие повсеместного наличия

крупных и мелких заполнителей, в больших количествах идущих на приготовление бетона, железобетон доступен к применению практически

на всей территории страны.

Железобетонные конструкции являются основой современного

капитального строительства.

414

7.1.1. Изгибаемые элементы. Конструктивные

особенности. Поведение изгибаемых элементов в

условиях пожара

Наиболее распространенными изгибаемыми элементами являются

плиты и балки, которые могут быть самостоятельными конструкциями или

входить в состав сложных конструкций и сооружений (ребристые

перекрытия, элементы каркасов сооружений и т.п.).

Плиты / плоские элементы, толщина которых hп значительно

меньше длины l п и ширины bп.

Балки / изгибаемые элементы, длина которых l значительно больше поперечных размеров h и b.

С использованием плит и балок выполняют плоские перекрытия и

покрытия, сборные и монолитные, а также сборно/монолитные (рис. 7.2.).

а

б

Рис.7.2.Схемыперекрытийизжелезобетонныхизгибаемыхэлементов: а / сборное; б / монолитное; 1 / плиты;2 / балки

7.1.1.а. Плиты

Плиты могут быть сплошными гладкими и ребристыми, а по числу пролетов / однопролетными и многопролетными.

Плиты в монолитных конструкциях выполняют толщиной кратной 10 мм, но не менее: для покрытий / 40 мм, а для междуэтажных перекрытий гражданских и промышленных зданий соответственно / 50 мм и 60 мм. При этом наименьшая толщина плиты должна удовлетворять требованиям

прочности и жесткости. Минимальная толщина сборных плит (25/35 мм)

415

определяется из условия обеспечения требуемой толщины защитного слоя

бетона и условий расположения арматуры по толщине плиты. Армируют

плиты сварными сетками, состоящими из стержней, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Если рабочая арматура нужна

только в одном направлении, то арматура второго направления играет роль

распределительной и монтажной.

Сетки укладывают в плитах таким образом, чтобы стержни их

рабочей арматуры располагались вдоль пролета и воспринимали

растягивающие усилия, возникающие в конструкциях при изгибе под нагрузкой, в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Поэтому в

пролетах плит сетки размещают понизу, а в многопролетных плитах также

и поверху, над промежуточными опорами. Армирование сетками многопролетных плит может быть непрерывное и раздельное. На рисунках

7.3 и 7.4 показано армирование однопролетной плиты и варианты

армирования многопролетных плит.

Рис.7.3.Армированиеоднопролетной свободноопертойплитыиэпюрамоментов приравномернораспределеннойнагрузке: 1/стержнирабочейарматуры; 2/стержни распределительной арматуры

Диаметр рабочей арматуры плит принимают 3/12 мм, монтажной (распределительной) / 4/8 мм. Площадь рабочей арматуры определяют расчетом, а монтажной арматуры / по конструктивным соображениям, но

при этом площадь ее сечения должна составлять не менее 10% от расчетной площади сечения рабочей арматуры, поставленной в месте наибольшего изгибающего момента.

Рабочую арматуру располагают с шагом 100/200 мм, при этом защитный слой для нее принимают не менее 10 мм, а в плитах толщиной ≥ 100 мм / не менее 15 мм. Защитный слой бетона для рабочей арматуры

416

а

б

в

Рис.7.4.Армированиемонолитныхбалочныхплит:

а/эпюрамоментовсучетомперераспределенияусилий;б/непрерывноеармирование;

в/раздельноеармирование

должен обеспечивать совместную работу арматуры с бетоном на всех

стадиях работы конструкции, а также защиту арматуры от внешних атмосферных, температурных и других воздействий. Шаг монтажной арматуры / 250/300 мм, но не более 350 мм.

417

Распределительная арматура устанавливается для обеспечения

проектного положения рабочих стержней, уменьшения усадочных и

температурных деформаций конструкций, распределения местного воздействия сосредоточенных нагрузок на большую площадь.

Плиты в составе конструктивных элементов в зависимости от отношения сторон опорного контура l 2 / l1 могут быть балочными, когда

l 2 / l1 > 2 и опертыми по контуру, когда отношение l 2 / l1 < 2

(рис. 7.5,а,б).

б

а

Рис. 7.5. Схемы плит, работающих на изгиб:

а /балочная водномкороткомнаправлении;б/опертаяпоконтуру вдвух направлениях

Балочные плиты работают на изгиб в направлении меньшей стороны, а изгибающим моментом в направлении большей стороны ввиду его небольшой величины пренебрегают.

Плиты, опертые по контуру, работают на изгиб в двух направлениях

с перекрестной рабочей арматурой.

Плиты по форме поперечного сечения изготовляются с круглыми, вертикальными и реже с овальными пустотами, ребристыми с ребрами

вверх или вниз, сплошными (рис. 7.6).

а

б

в

г

д

е

Рис.7.6.Формыпоперечногосеченияплитперекрытий:

а/ с овальными пустотами; б/ с круглыми пустотами; в/ с вертикальными пустотами;

г/ребристыесребрамивверх; д/ ребристые с ребрами вниз; е/сплошные

418

419

Общий принцип проектирования плит перекрытий любой формы

поперечного сечения состоит в удалении возможно большего объема

бетона из растянутой зоны с сохранением вертикальных ребер, обеспечивающих прочность по наклонному сечению.

В плитах с пустотами минимальная толщина полок 25/30 мм, ребер

30/35 мм. В качестве типовых приняты сборные плиты перекрытий с круглыми пустотами. Наибольшая длина стандартных плит / 6,28 м,

наименьшая / 2,38 м, наибольшая ширина / 1,59 м, наименьшая / 0,99 м.

Между наибольшими и наименьшими размерами устанавливается ряд промежуточных размеров. Высота плит принята h = 220 мм. Пустоты

круглого сечения приняты диаметром 159 мм (рис. 7.6,б).

Продольную рабочую арматуру размещают по всей ширине нижней полки сечения пустотных плит. В многопустотных плитах расстояние

между продольными стержнями должно быть не более 100 мм. Поперечные

стержни объединяются с продольной монтажной или рабочей ненапрягаемой арматурой в плоские сварные каркасы, которые

размещаются в ребрах плит. Плоские сварные каркасы в плитах с круглыми

пустотами могут размещаться только в приопорных участках, через одно/ два ребра. Конструкция многопустотной плиты перекрытия показана на

рис. 7.7.

Рис.7.7.Конструкциясборноймногопустотнойпанелиперекрытия: 1/напрягаемаяарматура;2/расчетноесечение

Плиты длиной 6 м и более изготовляются предварительно напряженными. Предварительно напряженная арматура не входит в каркас,

т. е. расположена отдельно.

420

В зависимости от пролета и площади сечения рабочей арматуры

расчетная нагрузка составляет от 4,5 кПа (450 кгс/м2) до 8 кПа (800 кгс/м2),

а в отдельных случаях плиты рассчитываются на большие нагрузки. Сплошные плиты, опирающиеся на две противоположные стороны,

работают как простые балочные плиты и имеют рабочую арматуру в одном

направлении.

Более экономичны плиты, опертые по контурам, работающие в

двух направлениях (рис. 7.5). Рабочая арматура таких плит располагается в

обоих направлениях. Величина изгибающего момента в квадратной плите от

равномерно распределенной нагрузки составляет M = ql2 / 24 , т.е. в три

раза меньше момента M = ql2 / 8 балочной плиты такого же пролета.

Сплошные плиты без предварительного напряжения армируются

обычно сварными сетками. Толщина сплошных плит не должна быть меньше 8 см. При размерах плит длиной более 4,5 м плиты должны

изготавливаться предварительно напряженными. Плиты из тяжелого бетона

или бетона на пористых заполнителях армируются продольной напрягаемой арматурой и сварными сетками.

Для перекрытий общественных зданий, учитывая их специфику,

разработан ряд конструкций предварительно напряженных плит. К этим конструкциям, в частности, относятся многопустотные плиты, плиты типа

ТТ, коробчатые и ребристые плиты. Многопустотные плиты обычно имеют

пролеты 9 и 12 м, ширину 990, 1120, 1490 мм, высоту h = 300 мм и диаметр круглых пустот 219 мм (рис. 7.8). Плиты армируются как стержневой и

проволочной арматурой, так и канатами К/7. Плиты изготавливаются из

обычного тяжелого бетона или керамзитобетона классов В25/В40. В

отдельных случаях, в частности для Москвы, изготавливаются плиты высотой h = 400 мм.

Плиты типа ТТ представляют собой две тавровые балки с общей

полкой (рис. 7.9). Полка армируется сварными арматурными сетками, которые учитывая ее малую толщину (до 5 см), могут размещаться в

середине толщины h' f , что упрощает арматурные работы. Ребра плиты

Рис.7.8.Схема многопустотнойплитыперекрытиядляобщественныхзданий

421

Рис.7.9.СхемаплитыТТ87/30/16

рассчитываются как разрезные балки таврового сечения с предварительно/

напряженной арматурой. Плиты изготавливаются с пролетами 9, 12 и 15 м.

На рис. 7.9 изображена плита марки ТТ 87/30/16 с поперечными ребрами под нагрузку 16 кПа (1600 кгс/м2) и 25 кПа (2500 кгс/м2) с номинальным

пролетом L = 9 м, изготавливаемые из бетона класса В30.

Плиты коробчатого сечения / тонкостенные длинномерные

элементы с пустотами прямоугольного сечения (рис. 7.10). Такая форма пустот делает эти плиты по расходу материалов более экономичными, чем

плиты с круглыми пустотами. Кроме того, такие пустоты могут быть

использованы для коммуникаций и воздуховодов.

Высота плит h не превышает 500 мм. Толщина стенок – до 70 мм,

верхней полки от 35 до 50 мм, нижней 30/35мм. Ширина плит в

Рис.7.10.Схемаплитыкоробчатогосечения

зависимости от числа пустот может быть различной. Эти плиты

изготавливают пролетом 9, 12, 15 м. Они рассчитываются на нагрузку от 4,5

кПа (450 кгс/м2) до 12,5 кПа (1250 кгс/м2) с арматурой A/V и К/7, расположенной в нижних вутах.

Верхняя полка плиты рассчитывается и армируется сварными

сетками как неразрезная балочная монолитная плита. Нижняя полка армируется конструктивно с учетом возможных местных и монтажных

нагрузок. Диаметр арматуры и толщина стенок определяются расчетом на

действие поперечной силы, а также в необходимых случаях рассчитывается прочность наклонных сечений на действие изгибающего момента.

Впромышленных зданиях поверхность потолка не обязательно

должна быть гладкой, поэтому в перекрытии можно применять ребристые плиты с верхним расположением полки (рис. 7.6,д). Эти плиты состоят из

двух продольных ребер, соединяющей их горизонтальной полки и, при

ширине более 1,3 м, / поперечных ребер.

Толщина полки из условия сопротивления продавливанию от

сосредоточенной нагрузки принимается не менее 5 см. Эта толщина

достаточна для восприятия эксплуатационных нагрузок при ширине плиты до 1,3 м. В этом случае полка работает в одном направлении как балочная

плита. При большей ширине плиты, т.е. при увеличении пролета полки, эта

толщина может оказаться недостаточной. Чтобы не увеличивать толщину полки, а следовательно, и вес плиты, вводятся поперечные ребра. В этом

случае полка, опираясь на продольные и поперечные ребра, работает как

плита, опертая по контуру, и ее несущая способность значительно повышается.

Полка армируется стандартными сетками. В местах примыкания к

ребрам для восприятия опорных моментов, устанавливаются

дополнительные сетки. Ребра плиты армируются поперечной и продольной арматурой. В большинстве случаев продольная арматура – напрягаемая и,

следовательно, не связана с каркасом. В плитах без предварительного

напряжения продольная арматура сваривается с поперечной арматурой, образуя каркас.

При опирании на ригели прямоугольного сечения полка в торцах

имеет уширение. При опирании на полки ригелей в плите предусматриваются торцевые ребра для более равномерного распределения

опорного давления.

На рис. 7.11 показано армирование ребристой плиты перекрытия с поперечными ребрами вниз. Такая плита шириной 1485 мм, номинальной длиной 6 м и высотой 400 мм, разработана для нагрузок до 25 кПа

(2500 кгс/м2). Конструкция ребристой сборной панели перекрытия показана на рис. 7.12.

Вперекрытиях производственных зданий находят также применение плиты, используемые в перекрытиях общественных зданий, при соответствии расчетных нагрузок, сетке колонн и других

конструктивных деталей.

422

423

Рис.7.11.Армированиеребристойплитыперекрытия:

1/напрягаемаяарматура;2/ненапрягаемаяарматура;3/петлидляподъема;4/поперечная арматера(хомуты)

Балочные плиты широко применяются в монолитных ребристых перекрытиях, которые состоят из второстепенных балок, главных балок и

плит, которые бетонируются вместе и представляют собой единую

конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, второстепенные

балки – на главные балки, опорами которых служат колонны и стены (рис. 7.13,а).

Пролет плиты l =1,5 – 3 м. Для расчета балочных плит выделяют полосу шириной 1 м (рис. 7.13, б,в) и рассматривают ее как неразрезную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. Расчет плиты

производят с учетом перераспределения усилий, принимая в первом

424

Рис.7.12.Конструкциясборнойребристойпанелиперекрытия: 1/напрягаемая арматура;2/расчетноесечение

пролете и на первой промежуточной опоре M = ql201 /11 , а в пролетах и на

средних опорах M = ql202 /16 (рис. 7.4).

В монолитных ребристых перекрытиях применяются и плиты, опертые по контуру. Существует два вида таких плит. В перекрытиях

первого вида балки располагаются по осям колонн с шагом 4/6 м (рис. 7.14,а). Соотношение сторон плит 1/1,5. Перекрытия второго вида, называемые кессонными, отличаются более частым расположением балок,

отсутствием промежуточных колонн и малыми размерами плит ( ≤ 2 м)

(рис. 7.14,б).

425

а

б

в

Рис. 7.13. Конструктивныесхемы монолитныхребристых перекрытийс балочными плитами: 1 / плита; 2/ второстепенная балка; 3/ главная балка;4 /колонна

Вбезбалочных перекрытиях плиты непосредственно опираются на

капители колонн (рис. 7.15, а,б). В сборных безбалочных перекрытиях

надколонные панели идут в двух взаимно перпендикулярных направлениях, соединяются с капителью сваркой закладных деталей. Пролетная плита опирается на полки надколонных панелей и работает как плита, опертая по контуру.

Вмонолитных безбалочных перекрытиях гладкая плита опирается

через капители на колонны. 426

а

Рис.7.14.Ребристыемонолитные перекрытиясплитами,опертымипо контуру:

а / с соотношением сторон 1 1,5; б /кессонные

б

Рассматривая армирование различных видов плит, необходимо

обратить внимание на поперечное армирование. В нормативных документах [72] указывается, что в сплошных плитах независимо от

высоты, в многопустотных плитах (или аналогичных часторебристых

конструкциях) высотой менее 300 мм и в балочных конструкциях высотой менее 150 мм допускается поперечную арматуру не устанавливать. Однако

в [73] заложены рекомендации, касающиеся поперечного армирования как

изгибаемых плоских элементов (п. 3.2.2.7), так и свободно опертых массивных и особенно тонкостенных изгибаемых стержневых элементов (в

том числе балок, ригелей и прогонов сплошного сечения шириной менее 16 см) (п. 3.2.2.14). В рекомендациях указывается, что эти конструктивные

элементы с целью исключения в период огневого воздействия возможной опасности их хрупкого разрушения по наклонным сечениям должны быть

обязательно армированы на приопорных участках сварными

вертикальными каркасами длиной не менее 1/4 расчетного пролета с шагом

поперечной арматуры не более 100 мм. Вертикальные каркасы должны быть установлены в каждом ребре (стенке) элемента.

427

б

а

Рис. 7.15. Сборное безбалочное перекрытие:

1 /капитель; 2/ надколоннаяплита; 3/пролетнаяплита

Для создания из отдельных плит жесткого диска перекрытия,

способного воспринимать значительные нагрузки в своей плоскости

(горизонтальной) без существенных деформаций прогиба, необходимы

монтажные соединения плит. Такие диски создают пространственную

жесткость здания, объединяя работу на действие горизонтальных усилий

всех вертикальных элементов (колонн, диафрагм, стен и др.) независимо от

конструктивной схемы здания.

Монтажные соединения плит всех типов балочных сборных

перекрытий выполняют сваркой стальных закладных деталей и заполнением бетоном швов между плитами.

Для обеспечения совместной деформации в продольных боковых

гранях (по длинным сторонам плиты) плит устраиваются местные углубления, при заполнении которых раствором образуются бетонные

шпонки, препятствующие взаимному перемещению плит, т.е.

обеспечивающие совместную работу плит на сдвиг в горизонтальном и вертикальном направлениях. Соединение плит по коротким сторонам в

основном осуществляется приваркой по углам с помощью закладных

изделий к ригелям (рис. 7.16,а). При таком соединении сборных элементов

перекрытия представляют собой жесткие горизонтальные диафрагмы. При больших временных нагрузках на перекрытие ребристые

плиты при замоноличивании швов целесообразно превращать в неразрезные. С этой целью швы между ребристыми плитами на опорах армируются сварными седловидными каркасами, пересекающими ригель

428

(рис. 7.16, б). На нагрузки, действующие после замоноличивания, такие

плиты рассчитываются как неразрезные.

б

а

Рис.7.16.Монтажныесоединенияплит

7.1.1.б. Особенности поведения плит в условиях

пожара.

Плиты в зданиях и сооружениях выполняют одновременно ограждающие и несущие функции. В зависимости от местоположения плит для них будут различные предельные состояния по огнестойкости. Так, для плит покрытий предельным состоянием по огнестойкости является только потеря несущей способности (R). Для плит перекрытий предельными состояниями могут быть R, E, I, т.е. по потере несущей (R), теплоизолирующей (E) способностей и по потере целостности (I).

Многочисленные огневые испытания показывают, что предельным состоянием огнестойкости для большинства плит перекрытий в современных зданиях является предельное состояние по потере несущей

способности. Это объясняется тем, что благодаря констуктивной особенности сборных элементов перекрытия, отдельно выполняющих

функции пола, звукоизоляции, несущей части и потолка, другие предельные

состояния по огнестойкости в большинстве случаев не успевают полностью проявиться за кратковременный период воздействия пожара. Испытания

плит на огнестойкость, проводимые по стандартному температурному

429

режиму, подтверждают это. Некоторые результаты испытаний плит

перекрытий на огнестойкость приведены в табл. 7.1.

Так, сплошные и ребристые (ребрами вверх) предварительно напряженные плиты из бетона на мелком известняковом щебне,

разработанные ЦНИИЭП жилища, при огневых испытаниях при свободном

опирании по двум противоположным сторонам, испытывая действия равномерно распределенной нагрузки, к моменту разрушения имели

прогибы соответственно 40, 30, 39 см, т.е. имели прогибы более допустимых в условиях пожара [ fп ] = l / 30 ,где l / пролет плиты.

При этом температура нагрева растянутой арматуры достигла 500оС,

температура же на необогреваемой поверхности плит оказалась равной 100оС [74]. Поскольку в условиях пожара плиты подвергаются воздействию

высокой температуры снизу, уменьшение их несущей способности

происходит в основном за счет снижения прочности нагревающейся растянутой арматуры. Сжатые бетон и арматура нагреваются слабо. Как

правило, рассматриваемые элементы (статически определимые изгибаемые

свободно лежащие плиты, панели, настилы перекрытий) разрушаются в результате образования пластического шарнира в сечении с максимальным

изгибающим моментом за счет снижения предела прочности

нагревающейся растянутой арматуры до величины рабочих напряжений в ее сечении. При этом происходит резкое увеличение температурной

ползучести арматуры, интенсивное раскрытие трещин в растянутой зоне,

уменьшение высоты сжатой зоны бетона до минимума, при котором происходит разрушение сжатого бетона и обрушение конструкции.

Образование пластического шарнира происходит при критической

температуре арматуры. В результате образования пластического шарнира

в железобетонных плитах с расчетным пролетом l 0 = 5,5/6,5 м, высотой

сечения h = 10/25 см при нагреве величина прогиба равна f = 0,8l 0 / h .

Высокие пределы огнестойкости у сплошных плит обусловлены

высокой начальной влажностью бетона, толщиной защитного слоя 2,2 см и сильно развитой сжатой зоной бетона. Высокая огнестойкость ребристых

плит обусловлена наличием в растянутой зоне конструктивной арматуры

из холоднотянутой низкоуглеродистой проволоки, воспринимающей на себя часть усилий, разгружая при нагреве основную арматуру, отдаляя

момент образования пластического шарнира, а также большой влажностью

бетона. Прочность сжатой зоны была обеспечена армированием продольных ребер по всей длине двойными вертикальными каркасами.

Результаты этих испытаний представлены на рис. 7.17, 7.18 [74].

Интересные результаты были получены при испытании на

огнестойкость многопустотных плит перекрытий. Плиты с горизонтально/

овальными пустотами (рис. 7.19,а), армированные предварительно напряженными стержнями диаметром 14 мм (Ст 30ХГ2С), имели на приопорных участках сварные вертикальные каркасы из обыкновенной холоднотянутой проволоки диаметром 4 мм и длинной 40 см, установленные

430

Таблица 7.1 перекрытий

,91

411

пластическогошарнира рис. 7.17

,631

98

,631жеТо

комплексныхТолщина*98 ребриоснованиемсплитстых пола из

гипсоцементо– бетонных панелей

мм50высотой, свободно лежащих

реберверхупо на звукоизоляционныхпрокладках

20толщиноймм (в обжатом рис),состоянии. 7.18

,931То же

611 длинойIВ41,5 м, горизонталь-

В56сетканаяI, рис. 7.18

Примечания

Разрушениенормальномупо сечениюобразованиемс

жеТо

**Вертикальныйсварнойкаркас

час/мин

плит

Пределогнестойкости,

С

500

500

470

540

о

температураарматуры,

огнестойкостьна

Критическая

бетону

КПа

5,6

30Х Г2С

4,8-"- 4,02

66,314 3,9

30Х Г2С

7,4

30Х Г2С

Нормативная нагрузка ,

4,02

3,9

Рабочаяарматура

41

41

7

6

%

влажность,

Весовая

испытанийРезультаты

по

Плотность,кг/м

1224,20,0292,215,60

1222,50,0292,215,40

1237,70,0280,35715,50

1237,70,0270,35715,50

Данные

3

Прочность,МПа

а,м

Величина

бетона,м

Ширинасжатойзоны

Расчетныйпролет,м

Характеристика плиты

Предварительно напряженная сплошная

плита размером 5,2х2,2х0,12 м

То же

Предварительно напряженная

ребристая плита

размером

5,2х2,2х0,15(0,22)*, м с несущими

продольными ребрами

То же**

431