Колонны

8.12 Колонны, находящиеся в стенах, могут подвергаться огневому воздействию с одной стороны, а также с двух и трех сторон. Отдельно стоящие колонны, как правило, подвергаются огневому воздействию с четырех сторон.

Огневое воздействие вызывает неравномерное распределение температуры в бетоне по поперечному сечению колонны. Периферийные слои бетона прогреваются значительно больше, чем внутренние, что приводит к снижению прочности и сильному развитию деформаций бетона у краев сечения колонны. Менее нагретый бетон центральной части сечения обладает большей прочностью и меньшей деформативностью. Разрушение колонн происходит по менее нагретому, более прочному бетону при деформации сжатия, близкой к предельной.

В арматуре, расположенной у краев сечения колонны, при высоких температурах нагрева развиваются большие пластические деформации, и она перестает воспринимать усилия от внешней нагрузки, которые передаются на менее нагретый бетон в центральной части колонны.

8.13 Расчет прочности при четырехстороннем огневом воздействии прямоугольных сечений внецентренно сжатых колонн с арматурой, расположенной у противоположных в плоскости изгиба сторон сечения, при эксцентриситете продольной силы 30 и гибкости 20 производят по формуле:

, (8.22)

где - приведенная площадь сечения, которую определяют по формуле (8.7);

- площадь всей продольной арматуры в сечении.

8.14 Коэффициент продольного изгиба для нагретых прямоугольных и круглых колонн следует принимать в зависимости от отношения расчетной длины колонны к приведенным высоте или диаметру по табл.8.1.

Таблица 8.1

#G0	6-12
	5-10
для тяжелого бетона	0,90	0,80	0,70
для конструкционного керамзитобетона	0,85	0,68	0,55

Площадь приведенного круглого сечения:

. (8.23)

Приведенная высота сечения колонны определяется по формуле (8.4) или (8.6).

Глубину прогрева бетона для круглой колонны находят по рис.8.2, принимая , и найденное значение умножают на коэффициент 1,11.

8.15 Расчет по прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых колонн при огневом воздействии производят из условия:

. (8.24)

Высоту сжатой зоны определяют по формуле (рис.8.5):

при

(8.25)

при

. (8.26)

- при трехстороннем; - при четырехстороннем обогреве и расчете на огнестойкость

Рисунок 8.5 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном

к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента

При четырехстороннем огневом воздействии в формуле (8.24) вместо () вводят (). Приведенную высоту сечения определяют по формуле (8.8). Приведенную ширину в формулах (8.24) и (8.25) определяют по формуле (8.1).

8.16 Эксцентриситет или расстояние от точки приложения продольной силы до центра тяжести сечения растянутой или менее сжатой арматуры колонны при огневом воздействии определяется по следующей формуле:

; (8.27)

. (8.28)

Значение коэффициента, учитывающего влияние продольного изгиба колонны на ее несущую способность, определяют по формуле:

. (8.29)

Условную критическую силу определяют по формуле:

. (8.30)

Жесткость железобетонного элемента в предельной по прочности стадии допускается определять по формуле:

, (8.31)

где , - моменты инерции соответственно бетонного сечения и сечения всей продольной арматуры относительно центра тяжести поперечного сечения элемента;

, - модули упругости бетона и арматуры при огневом воздействии, определяемые по формулам (5.3) и (5.10);

- коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии:

, (8.32)

где , - изгибающие моменты внешних сил относительно центра тяжести сечения растянутой (или менее сжатой) арматуры соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок.

Значение определяется по формуле:

, но не менее 0,3. (8.33)

При одно-, двух- или трехстороннем неравномерном нагреве по высоте сечения внецентренно сжатой колонны дополнительный эксцентриситет (или прогиб) от огневого воздействия определяют по формуле:

. (8.34)

При четырехстороннем нагреве 0.

Для колонн с несмещающими заделками на двух концах (без поворота) ; .

Для колонн с несмещающими заделками на двух концах с податливым ограниченным поворотом ; .

Для колонн с шарнирными опорами на двух концах ; 1,0.

Коэффициент принимают по табл.5.2 в зависимости от температуры бетона менее нагретой сжатой грани сечения и - по табл.5.6 в зависимости от температуры арматуры у нагреваемой грани.

8.17 Эксцентриситет, или расстояние отточки приложения продольной силы до центра тяжести сечения растянутой или менее сжатой арматуры колонны при четырехстороннем огневом воздействии, допускается определять по формуле:

, (8.35)

где - определяют по формуле (11.8);

- по формуле (11.9).

8.18 Косвенное армирование сетками или спиралями повышает предел огнестойкости в среднем на 20%. Расчет огнестойкости колонн при косвенном армировании следует выполнять по формулам (8.22) или (8.24), подставляя в эти формулы вместо приведенную призменную прочность бетона , определенную с учетом влияния огневого воздействия на нормативные сопротивления арматурной стали сетки или спирали.