Конструирование железобетонного монолитного перекрытия в составе фрагмента каркасного здания для исследований огнестойкости в рамках натурных огневых испытаний

Вадим Александрович Кудряшов; Сергей Михайлович Жамойдик; Игорь Юрьевич Кураченко; Михаил Михайлович  Мордич

doi:10.33408/2519-237X.2021.5-1.33

Конструирование железобетонного монолитного перекрытия в составе фрагмента каркасного здания для исследований огнестойкости в рамках натурных огневых испытаний

Авторы

Вадим Александрович Кудряшов Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0003-4889-1060
Сергей Михайлович Жамойдик Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0003-0407-5176
Игорь Юрьевич Кураченко Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций МЧС Республики Беларусь; 220046, Беларусь, Минск, ул. Солтыса, 183а https://orcid.org/0000-0002-2898-1811
Михаил Михайлович Мордич Филиал БНТУ «Научно-исследовательский политехнический институт»; 220076, Беларусь, Минск, ул. Франциска Скорины, 25, корп. 1 https://orcid.org/0000-0002-4214-9167

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2021.5-1.33

Ключевые слова:

огнестойкость, натурные огневые испытания, железобетонное монолитное перекрытие, каркасное здание, моделирование, расчетная модель, конструирование, ЛИРА-САПР, возведение, строительство

Аннотация

Цель. На основе результатов сопоставительного численного конечно-элементного моделирования разработать и возвести конструкцию железобетонного монолитного перекрытия с теоретическим пределом огнестойкости REI 150 в составе экспериментального фрагмента каркасного здания, включающего сборные центрифугированные колонны, для исследования огнестойкости в рамках натурных огневых испытаний, приближенных к стандартному температурному режиму пожара.

Методы. Анализ результатов существующих исследований и методов для достижения цели исследований. Численное конечно-элементное моделирование железобетонных конструкций с использованием ПК ЛИРА-САПР 2013 R5. Метод аналогии. Оценка огнестойкости методом предельного равновесия. Измерения толщины защитного слоя бетона магнитным методом. Измерения геометрии методом лазерного нивелирования.

Результаты. Монолитные железобетонные каркасные системы зданий в настоящее время являются наиболее распространенными при строительстве многоэтажных зданий, такие системы обладают высокой потенциальной огнестойкостью, при этом экспериментальные исследования ввиду сложности воссоздания реальных условий сопряжения и нагружения, практически не проводились. Для решения указанной проблемы выполнено численное конечно-элементное моделирование плоского железобетонного монолитного перекрытия толщиной 200 мм в составе 2-этажного каркасного здания с сеткой колонн 6×6 м и расчетной полезной нагрузкой 10 кН/м². Рассчитано требуемое армирование железобетонного монолитного перекрытия исходя из усилий и конструктивных требований, в том числе расчетных сочетаний нагрузок и усилий. Фрагмент железобетонного перекрытия размером 3×9 м из центральной части 1-го этажа каркаса перенесен методом аналогии в экспериментальный фрагмент, включающий в качестве опор две железобетонные центрифугированные колонны с пролетом 6,0 м и увязан с ними. Предел огнестойкости перекрытия, определенный методом предельного равновесия с учетом потенциала перераспределения усилий, составил не менее REI 150. На основании проведенного конструирования возведен фрагмент каркасного здания для исследования огнестойкости в рамках натурных огневых испытаний, приближенных к стандартному температурному режиму пожара.

Область применения исследований. Результаты исследований могут быть применены для проведения натурных огневых испытаний возведенного фрагмента, проектирования и конструирования аналогичных железобетонных монолитных, сборно-монолитных перекрытий, при разработке методик оценки огнестойкости железобетонных конструкций.

Биографии авторов

Вадим Александрович Кудряшов, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

отдел научной и инновационной деятельности, начальник отдела; кандидат технических наук, доцент

Сергей Михайлович Жамойдик, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра пожарной безопасности, доцент; кандидат технических наук, доцент

Игорь Юрьевич Кураченко, Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций МЧС Республики Беларусь; 220046, Беларусь, Минск, ул. Солтыса, 183а

консультационный центр в области обеспечения пожарной безопасности, главный специалист

Михаил Михайлович Мордич, Филиал БНТУ «Научно-исследовательский политехнический институт»; 220076, Беларусь, Минск, ул. Франциска Скорины, 25, корп. 1

научно-исследовательская и испытательная лаборатория бетонов и строительных материалов, старший научный сотрудник; кандидат технических наук

Библиографические ссылки

Buga P.G. Grazhdanskie, promyshlennye i sel'skokhozyaystvennye zdaniya [Civil, industrial and agricultural buildings]: textbook. Moscow: Vysshaya shkola, 1987. 351 p. (rus)

Zhovna V.V., Shtykh A.A., Kudryashov V.A., Mordich A.I., Belevich V.N. Ognestoykost' zhelezobetonnykh karkasov zdaniy s ploskimi sborno-monolitnymi perekrytiyami, obrazovannymi mnogopustotnymi plitami [Fire resistance of reinforced concrete frame structures with precast hollowcore slab floors]. Construction science & engineering, 2006. No. 4(7). Pp. 42–51. (rus)

Allam S.M., Elbakry H.M.F., Rabeai A.G. Behavior of one-way reinforced concrete slabs subjected to ﬁre. Alexandria Engineering Journal, 2013. Vol. 52, No. 4. Pp. 749–761. (rus) DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.aej.2013.09.004.

Venanzi I., Breccolotti M., D’Alessandro A., Materazzi A.L. Fire performance assessment of HPLWC hollow core slabs through full-scale furnace testing. Fire Safety Journal, 2014. Vol. 69. Pp. 12–22. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.firesaf.2014.07.004.

Gravit M.V., Nedviga E.S., Vinogradova N.A., Teplova Zh.S. Ognestoykost' sborno-monolitnykh chastorebristykh plit po balkam so stal'nym profilem [Fireproof of prefabricated monolithic multiribbed plate with rolled steel beam]. Construction of unique buildings and structures, 2016. No. 12(51). Pp. 73–83. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.18720/CUBS.51.6.

Polevoda I.I., Zaynudinova N.V., Chaychits N.I. Rezul'taty ispytaniya na ognestoykost' zhelezobetonnykh predvaritel'no napryazhennykh plit bez stsepleniya armatury s betonom [The results of the fire test concrete slabs with unbonded reinforcement of the fire resistance]. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MChS Respubliki Belarus', – 2016. No. 1 (23). Pp. 37–44. (rus)

Hertz K.D., Sørensen L.S., Giuliani L. Fire resistance of extruded hollow-core slabs. Journal of Structural Fire Engineering, 2017. Vol. 8, No. 3. Pp. 324–336. DOI: https://www.doi.org/10.1108/JSFE-07-2016-0009.

Nedviga E., Beresneva N., Gravit M., Blagodatskaya A. Fire Resistance of Prefabricated Monolithic Reinforced Concrete Slabs of “Marko” Technology. International Scientific Conference Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport EMMFT 2017. EMMFT 2017. Advances in Intelligent Systems and Computing, Vol. 692. Springer, Cham, 2018. Pp. 739–749. DOI: https://www.doi.org/10.1007/978-3-319-70987-1_78.

Li B., Lin Y.Q., Zhang H.L., Ma M.J. Fire behavior of the assembled monolithic hollow-ribbed slabs. Advances in Civil Engineering, 2019. Vol. 1. Pp. 1–10. DOI: https://www.doi.org/10.1155/2019/8921502.

Zhovna V.V., Shtykh A.A., Kudryashov V.A., Mordich A.I., Belevich V.N. Eksperimental'nye ispytaniya zhelezobetonnykh sborno-monolitnykh ploskikh perekrytiy, obrazovannykh mnogopustotnymi plitami dlya opredeleniya fakticheskikh predelov ognestoykosti konstruktsiy [Experimental tests of reinforced concrete composite precast-cast-in-place floors formed with multiple hollow slabs for determining the actual fire resistance limits in structures]. Construction science & engineering, 2007. No. 4(13). Pp. 43–50.

Kudryashov V.A. Otsenka ognestoykosti sborno-monolitnogo perekrytiya so sbornymi mnogopustotnymi plitami [Fire resistance of semi-continuous hollow core slab elements in deck structures]. Construction science & engineering, 2008. No. 4(19). Pp. 37–42. (rus)

Abramyan C.G., Gnatyuk D.V. Sbornye i sborno-monolitnye karkasnye sistemy vysotnykh zdaniy s ploskimi plitami perekrytiy [Precast and cast-in-situ frame systems of high-rise buildings with flat slabs]. Internet-zhurnal «Naukovedenie», 2017. Vol. 9, No. 1, available at: http://naukovedenie.ru/PDF/83TVN117.pdf (accessed: October 6, 2019). (rus)

Antonov A.А., Molodtsov M., Molodtsova V. Framing Systems in Residential Construction. Procedia Engineering, 2016. No. 150. Pp. 2138–2145. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.254.

Shubin A.A. Formula industrializatsii stroitel'stva: vysokaya skorost' + nizkaya sebestoimost' = UDS [Formula of industrialized building is high speed + lowest cost = UHS (Universal Housebuilding System)]. Concrete Technologies, 2013. No. 9. Pp. 32–35. (rus)

Gorodetskiy D.A., Barabash M.S., Vodop'yanov R.Yu., Titok V.P., Artamonova A.E. Programmnyy kompleks LIRA-SAPR [LIRA-SAPR software package]: tutorial. Kiev, Moscow: Elektronnoe izdanie, 2013. 376 p. (rus)

Davidyuk A.A., Artem'ev E.A., Shokot S.V. Podbor armirovaniya v plitakh perekrytiya v programmnykh kompleksakh LIRA-SAPR, SCAD, LIRA 10 [Selection of reinforcement for floor slabs using software packages LIRA-SAPR, SCAD, LIRA-10]. Industrial and Civil Engineering, 2018. No. 10. Pp. 69–73. (rus)

Polevoda I.I., Nekhan' D.S. Rezul'taty naturnykh ognevykh ispytaniy tsentrifugirovannykh zhelezobetonnykh kolonn kol'tsevogo secheniya [Results of full-scale fire test of spun reinforced concrete columns of annular section]. Journal of Civil Protection, 2020. Vol. 4, No. 2. Pp. 142–159. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-2.142.

Nekhan' D.S., Kurachenko I.Yu., Olesiyuk N.M., Kreer L.A. Issledovaniya temperatury gazovoy sredy pri provedenii naturnykh ognevykh ispytaniy stroitel'nykh konstruktsiy [Temperature studies of the gaseous medium during full-scale fire tests of building constructions]. Journal of Civil Protection, 2020. Vol. 4, No. 2. Pp. 130–141. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-2.130.

Kudryashov V.A. Raschetnaya otsenka ognestoykosti zhelezobetonnykh ploskikh sborno-monolitnykh perekrytiy [Estimation of fire resistance of reinforced concrete flat precast-monolithic floors]. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MChS Respubliki Belarus', 2009. No. 1 (9). Pp. 93–97. (rus)

Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси, Т. 5, № 1

Загрузки

Просмотров аннотации: 302
Загрузок PDF: 208

Опубликован

2021-02-23

Как цитировать

Кудряшов, В. А., Жамойдик, С. М., Кураченко, И. Ю. и Мордич, М. М. . (2021) «Конструирование железобетонного монолитного перекрытия в составе фрагмента каркасного здания для исследований огнестойкости в рамках натурных огневых испытаний», Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси, 5(1), сс. 33–48. doi: 10.33408/2519-237X.2021.5-1.33.