Балки свободно опертые

5.10. Балки в подавляющем большинстве случаев во время пожара подвергаются трехстороннему нагреву. Огневому воздействию подвергаются нижняя горизонтальная поверхность и две боковые вертикальные поверхности. Происходит нагрев не только растянутой арматуры, но и бетона сжатой зоны, и сжатой арматуры (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Схема усилий и эпюра напряжений, возникающих в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента, от трехстороннего огневого воздействия пожара при расчете на огнестойкость

а - прямоугольного сечения; б - таврового сечения с полкой в сжатой зоне; в - таврового сечения с полкой и ребром в сжатой зоне

Момент, который может выдержать балка прямоугольного поперечного сечения, определяют по формулам (5.10) и (5.11), в которых вместо b подставляют приведенную ширину балки b_t вычисленную по формуле (5.1).

Прочность тавровых и двутавровых изгибаемых элементов определяют в зависимости от положения сжатой зоны. Если граница сжатой зоны проходит в полке (рис. 5.12, в), то соблюдается условие:

R_sntA_s < R_bnb'_fth'_ft + R_sctA' _s. (5.24)

Если граница сжатой зоны проходит в полке, то расчет следует выполнять как для прямоугольного сечения шириной b'_ft. В формулы (5.10) и (5.11) вместо b подставляют ширину полки b'_ft, вычисленную по формуле (5.2).

Если граница сжатой зоны проходит в ребре и условие (5.24) не выполняется, то значение момента определяют по формуле

М = R_bn b_t x(h₀ - 0,5 х) + R_bn (b'_ft - b) h'_ft (h₀ - 0,5 h'_ft) + R_sct A_s(h₀ - a'). (5.25)

При этом высоту сжатой зоны бетона определяют по формуле

x = [ R_snt A_s - R_sct A'_s - R_bn (b'_ft - b_t) h'_ft ] /R_bnb_t. (5.26)

В балках, армированных разными классами сталей и расположенных в разных уровнях, арматура нагревается неодинаково. В этом случае при ξ ≤ ξ_R прочность вычисляют по формуле:

м = Σ R_snt A_s (h₀ -0,5 x) + Σ R_sct A'_s (0,5 x - a '). (5.27)

5.11. Критическая температура растянутой арматуры изгибаемых элементов при ξ < ξ_R определяет наступление предела огнестойкости по потере несущей способности R.

Критическое значение коэффициента условия работы растянутой арматуры вычисляют:

в балках прямоугольного сечения при одиночной арматуре (без учета сжатой арматуры) по формуле (5.12), в балках прямоугольного сечения с учетом сжатой арматуры по формуле (5.13) и в балках таврового сечения, когда граница сжатой зоны проходит в ребре:

(5.28)

Значение высоты сжатой зоны определяют по формулам (5.9) и (5.26), приведенную ширину балки b_t - по формуле (5.1) и ширину полки b'_ft - по формуле (5.2).

Зная критическое значение коэффициента условия работы арматуры γ_st,cr, в зависимости от класса арматуры по табл. 2.8 определяют критическую температуру нагрева арматуры t_s,cr для крайнего стержня арматуры в балке. Зная расстояние от оси арматуры до нижней и боковой поверхностей балки, на схемах прогрева балок (см. рис. Б.1-Б.4 в приложении Б) находят балки нужного размера и ту схему прогрева, в которой температура бетона по биссектрисе угла равна критической температуре оси арматуры крайнего стержня. На этой схеме сверху указана длительность стандартного пожара, которая будет соответствовать пределу огнестойкости балки по потере несущей способности R.

При промежуточных значениях температуры t_s,cr на схемах прогрева балок предел огнестойкости определяют линейной интерполяцией.

Дата добавления: 2014-11-29