Повреждения конструкций при пожарах

Повреждения конструкций при пожарах происходят в результате воздействия высоких температур. При этом ухудшаются эксплуатационные качества конструкций, снижается прочность материала, сила сцепления арматуры с бетоном, уменьшаются размеры рабочего сечения. Из-за неравномерного температурного нагрева может изменяться расчётная схема элементов, работающих в составе неразрезных систем.

При пожарах большой интенсивности и длительности деревянные и металлические конструкции как правило приходят в негодность, в то время как железобетонные и каменные конструкции частично сохраняют эксплуатационные качества.

Рассмотрим более подробно поведение железобетонных конструкций при пожарах.

Бетон является несгораемым и достаточно огнестойким материалом. Однако под воздействием высоких температур снижаются его прочность и защитные свойства по отношению к заключённой в нём арматуре. Кроме того, при продолжительном пожаре сильно нагревается сама арматура, в которой появляются значительные пластические деформации. В результате этого изгибаемые элементы получают недопустимые прогибы и чрезмерно раскрытые трещины, а внецентренно сжатые элементы теряют устойчивость.

По некоторым данным [6] при температуре пожара 1000-1100⁰C в течение одного часа арматура, расположенная в бетоне, на глубине 2,5 см может нагреваться до температуры 550⁰С, при этом модуль упругости снижается на 40…60%.

В соответствии с «Рекомендациями по оценке состояния и усилению строительных конструкций зданий и сооружений» [6] степень повреждения железобетонных конструкций после пожара характеризуется показателями, приведёнными в табл. №10.

По итогам анализа повреждений принимаются решения о ремонте или усилении конструкций. Так, например, консрукции, имеющие слабую степень повреждений, подвергают косметическому ремонту, при средней степени повреждений конструкции ремонтируют путём инъецирования трещин или наращиванием сечения бетона, при сильной степени повреждений конструкции усиливают введением дополнительных опор, наращиванием сечения бетона и арматуры или другими методами, обеспечивающими прочность, жёсткость и долговечность конструкции. При полной степени повреждений состояние конструкций считается аварийным и восстановление их нецелесообразно. Конструкции в этом случае требуют полной или частичной замены.

Таблица № 10. Повреждения конструкций после пожара

Степень повреждения

Характеристика повреждений

Слабая     Средняя     Сильная

Повреждения, не снижающие несущей способности конструкций: наличие следов сажи и копоти; шелушение отдельных слоёв поверхности бетона; незначительные сколы бетона Повреждения, снижающие несущую способность конструкций: изменение серого цвета бетона до розового и буро-жёлтого; элементы, полностью покрытые сажей и копотью; наличие сколов бетона по углам; обнажение арматурной сетки на плоских элементах площадью около 10%; обнажение угловой арматуры в пределах прямоугольной формы; отделение наружных слоёв бетона без их обрушения; трещины шириной до 0,5 мм. Повреждения, значительно снижающие несущую способность конструкции: цвет бетона – жёлтый, сколы бетона – до 30% сечения элемента; обнажение арматурной сетки в плоских элементах на площади более 10%; обнажено более 50% рабочей арматуры прямоугольных элементов; выпучен один стержень арматуры элемента; отвалились поверхностные слои бетона; трещины шириной до 1 мм. Повреждения, свидетельствующие о критическом состоянии конструкции: цвет бетона – жёлтый; сколы бетона – от 30 до 50% площади сечения элемента; обнажено до 90% арматуры; выпучилось более одного стержня арматуры; нарушена анкеровка, сцепление арматуры с бетоном; нагрев арматуры свыше 300^0C; отрыв закладных и опорных деталей; зыбкость конструкции; прогибы свыше 1/50 пролёта; трещины шириной более 1 мм.

В процессе проектирования усиления определяется температура нагрева поверхности конструкций, а также оценивается прочность бетона и арматуры. При этом температура нагрева бетона в зависимости от его цвета и других характерных признаков определяется по показателям, приведённым в табл. 11, или опытным путём, на основании физико-химических исследований проб бетона массой 100-200 г, изъятых с поверхностей слоёв конструкций, по методике [12]. Температуру нагрева арматуры, как правило, принимают равной температуре нагрева бетона в исследуемой зоне.

Таблица № 11. Определение температуры нагрева бетона по цвету и другим характерным признакам [11]

Цвет бетона	Максимальная температура нагрева, ^0C	Возможные дополнительные эффекты
Нормальный		Нет
Розовый до красного	300-600	Начиная с 300^0С – поверхностные трещины, с 500^0С – глубокие трещины, с 572^0С – раскол или выкал заполнителей, содержащих кварц
Серовато-черноватый до тёмно-жёлтого	600-950	700-800^0С – отколы бетона, обнажающие в ряде случаев арматуру, 900^0С – диссоциированный известняковый заполнитель и цементный дегидратированный камень сыплются, крошатся
Тёмно-жёлтый	Более 950	Много трещин, отделение крупного заполнителя от растворной части

Таблица № 12. Определение величины снижения прочности бетона после пожара [11]

Вид и условия твердения	Снижение прочности, %, при максимальной температуре нагрева, ^0С
Тяжёлый с гранитным заполнителем, естественное
То же, тепловлажностная обработка
То же, с известняковым заполнителем
Лёгкий с керамзитовым заполнителем, тепловлажностная обработка

Примечание: 1. После нагрева до температуры выше 500⁰С значения прочности бетона принимаются равными нулю. 2. Промежуточные значения прочности бетона устанавливаются линейной интерполяцией.

Таблица № 13. Определение величины снижения прочности арматуры после пожара [11]

Положение арматуры в конструкции, наличие предварительного напряжения	Класс арматуры	Снижение прочности,%, при максимальной температуре нагрева, ^0C
За пределами зоны анкеровки независимо от преднапряжения	A-I, A-II, A-III	Нет	нет	нет
A-IV, A-V, A-VI	то же
AТ-IV, AТ-V, AТ-VI	-„-
B-II, Bp-II, K-7	-„-
В зоне анкеровки арматуры,   ненапрягаемой	A-II, A-III, A-IV	-„-
A-V, AТ-III, AТ-IV	-„-
AТ-V	-„-
То же, предварительно напрягаемой	A-IV, AT-IV	-„-
A-V, AТ-V	-„-
A-VI, AТ-VI	-„-
Bp-II, K-7	-„-
B-II	-„-		-

Особое внимание при исследованиях уделяют показателям прочности бетона и арматуры, которые определяют с помощью инструментов и приборов приведённых в табл. 1, или испытанием образцов, вырезанных из тела конструкций.

При отсутствии экспериментальных данных величину снижения прочности бетона и арматуры находят через понижающие коэффициенты , и , или в процентном выражении по данным табл. 12 и 13.

Литература

1. И.С. Гучкин. Диагностика повреждений и восстановление эксплуатационных качеств конструкций. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2001.

2. Бойко М.Д. Диагностика повреждений и методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. – Л.: Стройиздат, 1975.

3. Васильев Н.М. Влияние нефтепродуктов на прочность бетона //Бетон и железобетон. – 1981. - №3. – с. 36-37.

4. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозий. – М.: Стройиздат, 1986.

5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлых и лёгких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). М.: ЦИТП, 1989.

6. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. – М.: Стройиздат, 1989.

7. Правила оценки физического износа жилых зданий. ВСН 53-86 (р). – М.: Гражданстрой, 1988.

8. Фридман О.М. Электроомотическая сушка зданий. – М.: Стройиздат, 1970.

9. Грачёв И.А. и др. Гидроизоляция подвалов и стен зданий. – Л., 1970.

10. Балалаев Г.А. и др. Защита строительных конструкций от коррозии. – М.: Стройиздат, 1966.

11. Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, повреждённых пожаром/ НИИЖБ. – М.: Стройиздат, 1987.

12. Методические рекомендации по оценке свойств бетона после пожара/НИИЖБ. – М.: Стройиздат, 1985.

Дата добавления: 2014-10-17