Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Экспертиза строительных конструкций здания

___________________________________________________________________________________________________________________________________________

Институт механики и энергетики

кафедра безопасности жизнедеятельности

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ: «ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ ПОЖАРЕ»

Тема: «Экспертиза строительных конструкций здания»

Выполнил: студент 308 группы _________________________________

Проверил: д.т.н. профессор кафедры Глотов С.В.

г. Саранск, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

№ п/п	Наименование разделов и подразделов	Стр.
1.	Характеристика здания и конструкций
1.1.	Краткая характеристика здания
1.2.	Краткая характеристика конструкций
2.	Экспертиза строительных конструкций
3.	Определение фактических пределов огнестойкости строительных конструкций расчетом
3.1.	Расчет фактического предела огнестойкости плиты
3.2.	Расчет фактического предела огнестойкости колонны
4.	Выводы и технические решения
5.	Список используемой литературы

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ И КОНСТРУКЦИЙ

1.1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ

Складское здание, трехэтажное, категории В по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

Конструктивная схема здания - полный каркас.

Количество пролетов в здании по ширине и длине - 10х7.

Площадь пожарного отсека:

Sотсека = 10х7х6х3 = 1260 кв.м

1.2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОНСТРУКЦИЙ

ПЛИТА - ПК6-58.15

Схема нагружения

Наиболее нагруженное сечение

Характеристики арматуры и бетона

Арматура класса АIV - 3 стержня диаметром 12 мм;

Арматура класса АIV - 2 стержня диаметром 10 мм;

Класс бетона - В20;

Влажность бетона - 2%;

Вид бетона - на гранитном щебне (р_ос= 2330 кг/м³).

Нормативная нагрузка

0,6 х 10 х 1,5

qn = --------------------- = 7,5 кН/м

1,2

КОЛОННА КСР-442-29

Схема нагружения

Наиболее нагруженное сечение

Характеристики арматуры и бетона

Арматура класса AIII - 4 стержня диаметром 20 мм;

Арматура класса А I диаметром 6 мм;

Класс бетона - В20;

Влажность бетона - 2%;

Вид бетона - на гранитном щебне, (р_ос= 2330 кг/м³).

Нормативная нагрузка

Nр х 10 290 х 10

qn = ------------ = ----------- = 2417,0 кН/м

1,2 1,2

РИГЕЛЬ Р2-72-56

Схема нагружения

Наиболее нагруженное сечение

Характеристики арматуры и бетона

Арматура класса АIII;

Класс бетона - В20;

Влажность бетона - 2%;

Вид бетона - на гранитном щебне, (р_ос= 2330 кг/м³).

Нормативная нагрузка

Nр х 10 72 х 10

qn = ------------ = ----------- = 600,0 кН/м

1,2 1,2

2 ЭКСПЕРТИЗА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В соответствии с п. 6.1, табл. 1 [7] требуемая степень огнестойкости складского здания - II, класс конструктивной пожарной опасности - СО. Составляем таблицу экспертизы строительных конструкций. Фактические пределы огнестойкости строительных конструкций определяем по «Пособию по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и групп возгораемости материалов (к СНиП II - 2 - 80)».

Таблица

Экспертиза строительных конструкций

N п/п	Наименование конструкции	Требуемый предел огнестойкости, П_тр	Ссылка на нормы	Фактический предел огнестойкости, Пф	Ссылка на нормы
1	Плита	REI45	табл. 4 [6]	40,5 мин	табл. 8 [4]
2	Колонна	R90	табл. 4 [6]	150.0 мин	табл. 2 [4]
3	Ригель	R90	табл. 4 [6]	99,0 мин	табл. 6 [4]

Определяем эффективную толщину многопустотной плиты (п. 2.27 [4]):

Н = (220 х 1490 - 70² х 3,14 х 7)/1490 = 148 мм.

Фактический предел огнестойкости плиты определен с учетом коэффициента 0,9 (п. 2.27 [4]).

Определяем среднее значение до оси арматуры ригеля (с учетом расположения арматуры в разных уровнях (п. 2.16 [4]):

10 х 20 + 10 х 20 + 28 х 61 + 28 х 30 + 20 х 20

а = -------------------------------------------------- = 35 мм.

10 + 10 + 28 + 28 + 20

Фактический предел огнестойкости ригеля определен с учетом коэффициента ф = 1,1 (п. 2.18 [4]).

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ РАСЧЕТОМ

3.1. РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОГО ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ ПЛИТЫ

Исходные данные:

Длина, l₀ = 5800 мм;
Ширина, b = 1,5 м = 1500 мм;
Толщина защитного слоя, аl = 20 мм;
Арматура класса АIV - 3 стержня диаметром 12 мм;
Арматура класса АIV - 2 стержня диаметром 10 мм;
Класс бетона - В20;
Влажность бетона - 2%;
Вид бетона - на гранитном щебне, (р_ос= 2330 кг/м³);
Диаметр пустот - 140 мм;
Высота, h = 220 мм.

Расчетное сечение

Предел огнестойкости по пожаронесущей способности.

Максимальный изгибающий момент:

qn х lo 7,5 * 5,8²

М_п = ------------ = ------------- = 31,5 кН * м;

8 8

d 10

а = а 1 + ------ = 20 + ------ = 25 мм;

2 2

h - Q_П 220 - 140

h_f = --------- = --------------- = 40 мм;

2 2

h₀ = h - a = 220 - 40 = 180 мм.

Для бетона класса В20, R_bn = 15,0 (табл. 12 [1]):

Rbn 15,0

Rbu = ----------- = -------- = 18,07 мПа,

Ys 0,83

k = 37,2 с⁰’⁵

R_sn = 590 МПа (табл. 19 [1]).

R_sn 590

R_su = ------- = ------- = 655,5 МПа,

Ys 0,9

As =496 мм² (прил. 16 [3]).

Находим X_tem, предполагая, что X_tem < h_f:

b = b_f,

Mn 2 31,5 х 10⁶

Xtem = ho - корень кв.(h₀² - 2 х ------) = 180 - корень кв.(180² - 2 х --------------) = 7,1 мм

R_buх b_f 18,07 * 1500

Xtem = 6,58 MM < hf=30MM,

Напряжение в сечении растянутой арматуры.

b_f х X_tem х R_bu 1500 х 6,58 х 18,07

Сигмаs,tem = ------------------- = ------------------------- = 359,6 мПа,

A_s 496

Сигмаs,tem 359,6

Ys,tem = ------------------ = ------------------ = 0,55,

R_su 655,5

(0,55 - 0,64) х (550 - 500)

t_s,_cr = 500 + ---------------------------------------- = 532 °C,

0,5 - 0,64

1250 - 532 718

erf x = ----------------- = ------------- = 0,58;

1250 -20 1230

x = 0,58 (прил. 9 [3]).

Теплофизические характеристики бетона.

Лямбдаtem,m = 1,2 - 0,00035 * t = 1,2 - 0,00035 х 450 = 1,04 Вт/м °С,

С_tem,m = 710 + 0,84 8 * t = 710 + 0,84 х 450 = 1090 Дж/кг °С,

Лямбдаtem,m 1,04

a_red = ---------------------------- = ------------------------------ = 3,75 х 10^-7 м²/с.

(С_tem,m + 50,4 wb) р_ос (1090 + 50,4 х 2)2330

Для плиты со сплошным сечением находим предел огнестойкости:

(2330 - 2300) (39-37,2)

К = 37,2 + --------------------------------- = 37,56,

2450 - 2300

К + (у + К1*d)корень кв.a_red 37,56 + (0,02 + 0,5 х 0,01)/ (корень кв.3,75 *10^-7)

Тау = (---------------------------)² = (--------------------------------------------------)² = 1,3 час. 2х 2х0,58

С учетом пустотелости плиты ее фактический предел огнестойкости находится путем умножения найденного значения на коэффициент 0,9:

Пф = 1,3 х 0,9 = 1,17 час.

3.2. РАСЧЕТ ФАКТИЧЕСКОГО ПРЕДЕЛА ОГНЕСТОЙКОСТИ КОЛОННЫ

Исходные данные:

1. Длина, 1₀ = 4200 мм;

2. Ширина, b * h = 0,4м х 0,4 м = 400 х 400 мм;

3. Толщина защитного слоя, al = 50 мм;

4. Арматура класса АIII - 4 стержня диаметром 20 мм;

5. Арматура класса АI диаметром 6 мм;

6. Класс бетона - В20;

7. Влажность бетона - 2%;

8. Вид бетона - на гранитном щебне, (р_ос= 2330 кг/м³).

Расчетное сечение

Рассчитываем прочностные характеристики материалов.

R_sn= 390 МПа (табл. 19 [1]).

R_sn 390

R_sku = -------- = ---------- = 433,3 мПа,

Ys 0,9

A_S,tot = 1256 мм²

Для бетона класса В20, R_bn = 15,0 (табл. 12 [1]):

Rbn 15,0

Rbu = ----------- = -------- = 18,07 мПа,

Ys 0,83

Теплофизические характеристики бетона:

Лямбдаtem,m =А - В* t_m = 1,2 - 0,00035 х 450 = 1,0425 Вт/(м* °С),

С_tem,m = c + D* t_m = 710 + 0,84 х 450 = 1088 Дж/(кг* °С),

Лямбдаtem,m 1,0425

a_red = ---------------------------- = ------------------------------ = 3,60 х 10^-8 м²/с.

(С_tem,m + 50,4 wb) р_ос (1088 + 50,4 х 2)2330

Для дальнейшего расчета задаемся интервалами времени тау_п, равными:

тау₁ =0; тау₂ =1 час; тау₃ =2 часа.

Для тау₁=0, несущая способность колонны будет равна:

l₀ 4,2

--- = ------- = 10,5,

b 0,4

принимаем фи_tem = 0,975.

N_p,t,фи = 0 = (фи_tem (R_bu * b * h + R_scu * A_s,_tot) =

0,975(18,07 х 400 х 400 + 433,3 х 1256) = 3350 кH.

Для тау₂ = 1 час:

Критерий Фурье равен:

a_red*тау₂ 37,6 * 10^-8 * 3600

F_ox = F_oy = ------------------------- = -------------------------------------- = 0,0273

(0,5 * b + k* корень кв. a_red )² (0,5 * 0,4 + 37,2 корень кв. (37,6 * 10^-8))²

k= 37,2 с^0,5,

x = у = 0,5 * h - а₁ - 0,5 d = 0,5 * 0,4 - 0,05 - 0,5 * 0,02 = 0,14 м,

x 0,14

эпсилон = 1 - ------------------------ =1- ---------------------------------- ------ = 0,37

0,5 * b + k корень кв. a_red 0,5 * 0,4 + 37,2 корень кв. (37,6 * 10^-8)

Q_x = Q_y = 0,82,

t_{y =
0,14}= t_{x =
0,14}= 1250 - (1250 -t_н) Q_x = 1250 - (1250 - 20)0,82 = 241,1 °C

Температура арматуры стержня при обогреве колонны с четырех сторон будет равна:

t_b=345lg(0,133 * 3600 + 1) + t_н = 345 lg (0,133 * 3600 + 1) + 20 = 945 °С

(t_b - t_x _{= 0,14; у = о})( t_b - t_y _{= 0,14;х = 0})

t_{y
= 0,14;х = 0,14; ,тау = 1} =t_b - --------------------------------------- =

t_b-t_н

(945-241,4)(945-241,4)

= 945 - -------------------------------------- = 410 °С,

945 - 20

Y_s,tem = 1.

F_ox/4 = 0,0273/4 = 0,006825,

Q_ц= 1,

t_x _{= o} = t_{y =
o}= 1250-(1250-20)1 =20 °C.

При критической температуре бетона на гранитном щебне t_в,сr = 650 °С.

1250 -t_в (t_в - t_в,сr)(t_в - t_н)

Q_{я
x} = ---------------- + ----------------------------- =

1250 - t_н (t_в - t_{x =
y = 0})( 1250 - t_н)

1250 - 945 (945 - 650)(945 - 20)

= ----------------- + ---------------------------- = 0,488.

1250-20 (945 - 20)(1250 - 20)

эпсилон _ях = 0,14

b_я = h_я = 2(0,5 * h + k корень кв. a_red)( 1 - эпсилон _ях) = 2(0,5* 0,4 + 37,2 корень кв. 37,6 * 10'⁸)х

х(1 - 0,14) = 0,387 м = 387 мм.

Несущая способность колонны будет равна: тау₂ = 1 ч:

N_{p,t,тау
= 1} = (фи_tem (R_bu * b_я * h_я + R_scu * A_s,tot * y_s,tem) =

= 0,97(18,07 * 387 *387 + 433,3 * 1256 * 1) = 2862 кН

Для тау₃ = 2 ч.

37,6 * 10’⁸ * 3600 * 2

F_оx=F_oy = --------------------------------------------- = 0,0273

(0,5 * 0,4 + 37,2 корень кв. (37,6 * ^10-8))²

Q_x = Q_y = 0,64,

t_{y = 0,14} = t_{x = 0,14}= 1250 - (1250 -t_н) Q_x = 1250 - (1250 - 20)0,64 = 462,7 °C

t_b=345lg(0,133 * 3600 + 1) + t_н = 345 lg (0,133 * 3600*2 + 1) + 20 = 1048,7 °С

(1048,7-462,7)²

t_{y
= 0,14;х = 0,14; ,тау = 1} = 1048,7 - -------------------- = 714,9 °С,

1048,7 - 20

Y_s,tem = 0,153.

F_ox/4 = 0,054/4 = 0,00135,