База нормативной документации: www.complexdoc.ru
растяжению или сжатию. Для промежуточных температур значения деформаций устанавливают линейной интерполяцией.
В практических расчетах предельные деформации арматуры при кратковременном высокотемпературном нагреве ограничивают при растяжении до 2 % и при сжатии до 0,5 %.
5.11. При расчете прогибов, деформаций и на трещинообразование по имеющимся исходным данным для каждой стали строят 1-й и 2-й участки диаграммы деформирования арматуры.
6. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА
6.1. Изменение температуры в твердых телах рассчитывают путем решения дифференциального уравнения теплопроводности Фурье.
Поскольку у железобетонных конструкций, как правило, один размер значительно больше двух других, то решение уравнения Фурье при расчете огнестойкости достаточно проводить для одномерных и двухмерных температурных полей. Наиболее точно прогрев железобетонных конструкций определяют конечно - разностным или конечно - элементным расчетом с использованием ЭВМ.
При решении уравнения теплопроводности учитывают изменение теплофизических свойств бетона.
6.2.Расчет температур в бетоне от стандартного температурного режима производят при начальном условии, что температура бетона и внешней среды te = 20°C.
6.3.Согласно стандартам ИСО 834 и СЭВ 1000-78 температура нагреваемой среды изменяется в зависимости от времени согласно Табл. 7.
Таблица 7.
23
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Время, мин |
t, °C |
Время, мин |
t, °C |
Время, мин |
t, °C |
5 |
576 |
50 |
915 |
120 |
1049 |
10 |
679 |
60 |
945 |
150 |
1082 |
15 |
738 |
70 |
970 |
180 |
1110 |
20 |
781 |
80 |
990 |
210 |
1133 |
25 |
810 |
90 |
1000 |
240 |
1153 |
30 |
841 |
100 |
1025 |
270 |
1170 |
40 |
885 |
110 |
1035 |
300 |
1186 |
6.4. Для обогреваемых поверхностей конструкций при пожаре принимают одинаковые условия теплообмена с нагреваемой средой.
При расчете температур учитывают конвективный Qc и лучистый Qr теплообмен между обогреваемой средой и поверхностью конструкции. Полный тепловой поток от нагреваемой среды к единице поверхности конструкции в (кВт/м2) или (ккал/ч×м2) равен:
Q = Qc + Qr. |
(17) |
Конвективный тепловой поток к единице поверхности определяют по формуле:
(18)
24
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Коэффициент теплообмена для обогреваемой поверхности:
aс = 29 кВт/м2×°С или 25 ккал/ч×м2°С
для необогреваемой поверхности:
(19)
Лучистый тепловой поток к единице поверхности равен:
(20)
где ered - приведенная степень черноты.
Для системы «обогреваемая среда - бетонная поверхность» ered = 0,56 и для системы «воздух - необогреваемая бетонная поверхность» ered = 0,63.
6.5. Коэффициенты теплопроводности l и удельной теплоемкости С следует определять по формулам:
, Вт/м×°С |
(21) |
C = C+ Дt, кДж/кг×°С |
(22) |
Значения коэффициентов А, В, С, Д приведены в Табл. 8.
Таблица 8.
25
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
|
|
Значения коэффициентов |
|||
Вид бетона и |
Плотность |
|
|
|
|
бетона, |
А, |
|
С, |
Д, |
|
арматурная сталь |
В, Вт/ |
||||
|
кг/м3 |
Вт/ |
кДж/ |
кДж/ |
|
|
|
м×°С |
|||
|
|
м×°С |
кг×°С |
кг×°С |
|
Влажность аred, бетона, % м2/ч
Тяжелый на |
|
|
|
|
|
|
|
|
гранитном |
2350 |
1,20 |
-0,00035 |
0,71 |
0,00083 |
2,5 |
0,00133 |
|
заполнителе |
|
|
|
|
|
|
|
|
Тяжелый на |
|
|
|
|
|
|
|
|
известняковом |
2350 |
1,14 |
-0,00055 |
0,71 |
0,00083 |
3,0 |
0,00116 |
|
заполнителе |
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструкционный |
1400 - |
0,36 |
-0,00012 |
0,83 |
0,00042 |
5,0 |
0,00734 |
|
керамзитобетон |
1600 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
Арматурная сталь |
7850 |
58 |
-0,048 |
0,48 |
0,00063 |
- |
- |
6.6. Теплотехнический расчет применим для плоских конструкций, а также конструкций прямоугольного и круглого сечений. Температура арматуры, расположенной у обогреваемой поверхности, в плоских конструкциях (плитах, стенах) практически не зависит от изменения условий теплоотдачи на необогреваемой поверхности. Расчет температур в общем случае проводится по условной толщине рассматриваемого слоя бетона xi от обогреваемой поверхности.
Для определения температуры в бетоне вычисляют
(23)
и в арматуре
26
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
, |
(24) |
затем определяют относительные расстояния:
(25)
(26)
где: l - толщина прогрева слоя бетона в метрах;
xi - расстояние в метрах от рассматриваемой точки бетона в сечении до i-ой обогреваемой поверхности;
j1, j2 - коэффициенты, зависящие от плотности бетона, принимаются по Табл. 9;
уi - расстояние в метрах от i-й обогреваемой поверхности до оси арматуры;
ds - диаметр арматуры в метрах;
t - длительность стандартного пожара, в мин.
Время достижения предела огнестойкости в часах определяют по формуле:
. (27)
27