Estimation of bearing capacity and serviceability of a floor slab after high-temperature exposure

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Reinforced concrete structures of buildings have significant fire resistance, but high-temperature effects lead to changes in strength and deformation characteristics of concrete and reinforcement of structures. In addition, for prestressed reinforced concrete structures, fire impacts can be associated with partial or even complete loss of prestress. At the same time, it is the prestress of the reinforcement that makes it possible to limit the width of the crack opening and the deflection of reinforced concrete structures within acceptable limits.Materials and methods. The paper presents and analyzes the results of analytical calculations of the bearing capacity and serviceability of a prestressed reinforced concrete ribbed floor slab before and after high-temperature fire impact on it. After fire exposure, the calculations are carried out with a complete loss of pre-stressing by the reinforcement. The heating temperature of the concrete in the compressed zone and tension reinforcement in the calculated cross section of the floor slab is taken according to the results of experimental studies.Results. The comparison of the floor slab deflections obtained by calculation and experimentally indicates the presence of additional factors (temperature expansion of concrete and reinforcement, high-temperature creep of reinforcement) that determine the increased value of the experimental floor slab deflection compared to the calculated one. The structural solution of the floor slab is analyzed, the feasibility of increasing the area of longitudinal tensile reinforcement to increase the bearing capacity and reduce the crack opening width in the slab is considered. The effect of fire protection on the heating temperature of the concrete in the compressed zone and the tensile reinforcement of the slab is shown.Conclusions. An analysis of the results of calculating a prestressed concrete ribbed floor slab before and after a fire showed a slight decrease in its bearing capacity after fire impact, an increase in the width of the crack opening and a significant increase in the deflection of the slab.

About the authors

A. N. Malahova

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: MalahovaAN@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0203-0193

References

  1. Ефрюшин С.В., Юрьев В.В. Численное моделирование огнестойкости железобетонной плиты с помощью программного комплекса ANSYS // Строительная механика и конструкции. 2019. № 4 (23). С. 86–92. EDN AQXAQL.
  2. Кудряшов В.А., Жамойдик С.М., Кураченко И.Ю., Нгуен Т.К. Результаты натурных огневых испытаний железобетонного монолитного перекрытия в составе экспериментального фрагмента каркасного здания // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2021. Т. 5. № 1. С. 49–66. doi: 10.33408/2519-237X.2021.5-1.49. EDN EODTXX.
  3. Мкртычев О.В., Сидоров Д.С. Расчет железобетонного здания на температурные воздействия // Вестник МГСУ. 2012. № 5. С. 50–55.
  4. Полевода И.И., Зайнудинова Н.В. Огнестойкость изгибаемых железобетонных предварительно напряженных плит без сцепления арматуры с бетоном // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2018. Т. 2. № 2. С. 161–167. EDN XPAXHF.
  5. Полевода И.И., Зайнудинова Н.В. Моделирование поведения железобетонных предварительно напряженных плит без сцепления арматуры с бетоном в программном комплексе ANSYS // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2017. Т. 1. № 4. С. 385–391. EDN ZRKOZD.
  6. Голованов В.И., Павлов В.В., Пехотиков А.В. Экспериментальные и аналитические исследования несущей способности большепролетных железобетонных балок при огневом воздействии // Пожаро-взрывобезопасность. 2015. Т. 24. № 11. С. 31–38. doi: 10.18322/PVB.2015.24.11.31-38
  7. Ильин Н.А., Панфилов Д.А. Особенности определения огнестойкости многопустотных преднапряженных железобетонных плит перекрытий зданий // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Естественные науки и техносферная безопасность : сб. ст. 2017. С. 231–238. EDN YQLMID.
  8. Кудряшов В.А., Кураченко И.Ю. Аналитическая оценка несущей способности изгибаемых железобетонных конструкций после пожара // Судебная экспертиза Беларуси. 2018. № 1 (6). С. 56–60. EDN NVKKDR.
  9. Зайцев А.М., Никулин А.В. Анализ возможности эксплуатации железобетонных ферм после пожара // Пожаровзрывобезопасность. 2004. Т. 13. № 4. С. 66–71.
  10. Духов Д.Г., Клещунов Я.Я., Колгудаев А.Н. Особенности обследования зданий после пожара // Ceteris Paribus. 2015. № 4. С. 21–26. EDN UNRXYH.
  11. Плотников Д.А., Башевая Т.С., Новиков Н.С. Характер воздействия пожаров на элементы железобетонных конструкций и средства их огнезащиты // Вестник Института гражданской защиты Донбасса. 2016. № 1 (5). С. 14–21. EDN YTLEJC.
  12. Жувак О.В., Рыбаков В.А., Сергеева Ф.А. Огнестойкость железобетонных конструкций с применением различных огнезащитных покрытий // Проблемы обеспечения функционирования и развития наземной инфраструктуры комплексов систем вооружения : мат. Всерос. науч.-техн. конф. 2021. С. 51–56. EDN QSSFJG.
  13. Левашов Н.Ф., Акулова М.В., Потемкина О.В., Соколова Ю.А. Разработка аналитической модели потери прочности цементных композитов при воздействии повышенных температур // Строительство и реконструкция. 2018. № 5. С. 104–111.
  14. Загоруйко Т.В., Леденев А.А., Мацюрак Б.К. Определение огнестойкости железобетонных конструкций с учетом изменения свойств бетона // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2018. № 1 (9). С. 143–145. EDN XSLVWP.
  15. Загоруйко Т.В., Леденев А.А., Перцев В.Т. К вопросу огнестойкости железобетонных изделий и конструкций // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2016. № 1–1 (7). С. 227–230. EDN WDHLND.
  16. Данилов Р.А. Коррозия как фактор снижения огнестойкости железобетонных конструкций // Проблемы техносферной безопасности : мат. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. 2022. № 11. С. 137–141. EDN PXUPIH.
  17. Кузнецова И.С., Суриков И.Н., Востров М.С., Саврасов И.П. Исследование физико-механических свойств арматуры современного производства при высокотемпературном нагреве и охлаждении // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 12. С. 18–23. EDN XISIYX.
  18. Приступюк Д.Н., Фёдоров В.Ю., Данилов Р.А. Исследование утраты огнестойкости эксплуатируемых железобетонных ригелей и балок // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2022. Т. 6. № 3. С. 278–293. doi: 10.33408/2519-237X.2022.6-3.278. EDN AWIKFF.
  19. Ройтман В.М., Приступюк Д.Н., Фёдоров В.Ю. Метод оценки пределов огнестойкости железобетонных конструкций // Ройтмановские чтения : сб. мат. VII науч.-практ. конф. 2019. С. 34–38. EDN UDGUCI.
  20. Тамразян А.Г., Звонов Ю.Н. К оценке надежности железобетонных плоских безбалочных плит перекрытий на продавливание при действии сосредоточенной силы в условиях высоких температур // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 7. С. 24–28. EDN WHKJTR.
  21. Портнов Ф.А., Ковалева С.А. Состояние и перспективы развития вопроса оценки огнестойкости железобетонных конструкций // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2020. № 2 (54). С. 133–139. EDN BLEECI.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».