CC BY
42К вопросу обследования промышленных зданий, подвергшихся действию пожара
Дудочкин Д. В.1, Духов Д. Г.2, Курзанов Ю. А.3, Романович А. Н.4
3Дудочкин Дмитрий Владимирович /Dudochkin Dmitry Vladimirovich - заведующий группой отдела по экспертизе зданий
и сооружений,
ЗАО НПО «Техкранэнерго»;
2Духов Дмитрий Геннадьевич /Dukhov Dmitry Gennadievich - заведующий группой отдела по экспертизе зданий и
сооружений,
ООО «ТехкранТест»;
3Курзанов Юрий Александрович / Kurzanov Jury Aleksandrovich - инженер отдела по экспертизе зданий и сооружений,
ЗАО НПО «Техкранэнерго»;
4Романович Алеся Николаевна /Romanovich Alesya Nikolaevna - ведущий инженер ООО «РАРОК», г. Владимир
Аннотация: в статье рассмотрены актуальные вопросы и особенности обследования промышленных зданий, подвергшихся действию пожара, на примере здания производственного корпуса завода «Символ» во Владимирской области. Целью обследования являлось определение фактической несущей способности и эксплуатационной пригодности основных несущих конструкций. В статье даны рекомендации по дальнейшей эксплуатации производственного корпуса, а также по восстановлению работоспособности повреждённых конструкций и элементов.
Ключевые слова: воздействие огня, обследование, контроль прочности, поверочный расчёт, несущая способность, нагрев.
Практика обследования зданий, подвергшихся пожару, показывает, что во многих случаях технически возможно восстановить повреждённые конструкции здания после огневого воздействия. При этом усиление и восстановление таких конструкций зачастую даёт выигрыш в материалах, трудовых ресурсах и во времени, относительно демонтажа, который является трудоёмкой работой. Обследование повреждённых пожаром зданий предполагает проведение типовых операций, таких как обмерные работы, фотофиксация дефектов и проверочные расчеты, но при этом имеет ряд особенностей.
Актуальные вопросы обследования подвергшихся пожару зданий рассмотрены на примере обследования здания производственного корпуса завода «Символ» г. Курлово Владимирской области. Целью обследования являлось определение фактической несущей способности и эксплуатационной пригодности основных несущих конструкций, подвергшихся действию пожара.
Следует отметить, что кроме визуального обследования здания после пожара, обязательно проводится инструментальный контроль параметров строительных конструкций. Механические методы определения прочностных характеристик железобетонных конструкций не дают адекватной оценки свойств материала, т. к. под действием высоких температур железобетон меняет свои физические свойства. Поэтому в ходе обследования были использованы ультразвуковые методы определения прочностных характеристик материалов [1, с. 104]. Обязательным при фиксировании последствий пожара является фотографирование. Оно позволяет объективно запечатлеть состояние здания, поврежденного пожаром, и дать наглядное представление о некоторых признаках поражения конструкций здания.
Обследуемое здание в плане прямоугольное, с размерами в осях 77,0 х 50,0 м. В одной своей части -двухэтажное, со встроенным перекрытием размером в плане 20,3 х 18,0 м, в другой части - одноэтажное, с двумя мостовыми кранами. Над встроенным перекрытием в первой части здания был пожар, последствия которого не ликвидированы на момент обследования. Конструктивная схема здания - каркас. Пространственная жёсткость здания обеспечивается жёсткими дисками междуэтажного перекрытия и покрытий.
Фундаменты производственного корпуса покоятся на пласте грунта, обладающего достаточной несущей способностью и равномерной сжимаемостью. Ввиду продолжительного срока эксплуатации состояние грунта основания можно считать стабилизированным и устойчивым. Поэтому, в связи с отсутствием в вышележащих конструкциях повреждений, связанных с неравномерными осадками фундаментов, и то, что в процессе дальнейшей эксплуатации увеличение нагрузки на фундаменты незначительно, вскрытие шурфов, с целью определения фактических геометрических размеров фундаментов, было решено не производить.
Колонны каркаса выполнены металлическими из круглых труб диаметром 325 мм. На первом этаже корпуса установлены колонны, состоящие из двух-трёх труб 0 325 мм, соединённых между собой металлическими планками, на втором этаже - из одной трубы 0 325 мм, несущей на себе нагрузку от покрытия, а в некоторых пролётах и от кранового оборудования. Дефектов в колоннах, снижающих их несущую способность, в ходе обследования выявлено не было. Состояние колонн оценивается как работоспособное и пригодное к нормальной дальнейшей эксплуатации.
Конструкции перекрытия здания представляют собой главные и второстепенные металлические балки, по которым выполнено три разных типа элементов: монолитная железобетонная плита, многопустотные сборные железобетонные плиты и ребристые плиты П-образные доборные. Перекрытие в ходе эксплуатации
было усилено в части многопустотных плит подведением дополнительных металлических балок для восприятия расчётной нагрузки 25 кН/м2.
Для перекрытия из сборных железобетонных многопустотных плит элементы приняты шириной 1,8 м и длиной 6,0 м. Плиты армированы арматурой без предварительного напряжения. Плиты рассчитаны под полезную нагрузку 800 кг/м2, но после планируемой реконструкции плиты в составе перекрытия должны воспринимать нагрузку 2500 кг/м2. Опоры плит - балки из двутавра № 40. Зона опирания плит находится на расстоянии 0,6 м от грани плиты. Введенные для увеличения несущей способности перекрытия главные и второстепенные металлические балки являются промежуточными опорами плит. Таким образом, расчетная схема плиты перекрытия на момент обследования - многопролетная неразрезная конструкция.
Максимальная температура нагрева бетона плит и арматуры, длительность их нагрева, распределение температур по поперечному сечению конструкций при пожаре были различными. На момент обследования установить описанные параметры не представилось возможным. Как известно, нагрев при пожаре снижает эксплуатационные качества строительных конструкций. В пострадавших во время пожара конструкциях могут возникнуть трещины, отслоение и деструкция бетона, а также удлинение арматуры и потеря ее прочности.
В нашем случае, в результате воздействия огня многопустотные плиты получили деформации по вертикали (см. рис. 1). По результатам замеров величина прогиба плит перекрытия составила 10...30 мм. Дефекты выявлены в виде образования продольных поверхностных трещин в зоне расположения арматуры с отслоением бетона нижней полки плит. Снижение прочности бетона произошло в среднем на 70 %, а прочности арматуры на отдельных участках на 50 %. Таким образом, по [2, с. 12] техническое состояние плит оценивается как непригодное к нормальной дальнейшей эксплуатации. Для нормальной дальнейшей эксплуатации плит требуется проведение их усиления или замены.
Рис. 1. Прогоревшие плиты перекрытия, разрушение бетона
Главные балки в месте пожара состоят из спаренных прокатных двутавров № 50. На главные балки уложены второстепенные балки из двутавров № 50, а также из спаренных по высоте двутавров (№ 24 + № 26, № 26 + 2 № 12). После пожара некоторые главные балки усиления не сохранили свое проектное положение и потеряли местную устойчивость пояса и стенки у опоры, получили вертикальные перемещения, о чем свидетельствует их отрыв от перекрытия в середине пролета. Для нормальной дальнейшей эксплуатации перекрытия следует заменить такие балки.
Большая часть второстепенных балок потеряла устойчивость в горизонтальном направлении и получила прогибы в вертикальном направлении (см. рис. 2). Наибольшие повреждения получили балки, спаренные по высоте, так как между ними не было наложено связей, обеспечивающих их совместную работу. По [3, с. 23] техническое состояние балок с имеющимися дефектами оценивается как недопустимое и непригодное для дальнейшей эксплуатации. Балки, потерявшие устойчивость, необходимо поочередно демонтировать, а на их месте возвести сквозные фермы усиления.
Рис. 2. Перекрытия в месте пожара, потеря устойчивости и выгибы металлических балок
Плиты перекрытия - сборные железобетонные П-образного сечения (доборного типа) - приняты высотой 0,4 м и шириной 0,7 м. Видимых дефектов, указывающих на негативное воздействие огня, не обнаружено. Техническое состояние плит перекрытия работоспособное.
Монолитное железобетонное перекрытие выполнено толщиной 160 мм. Армирование перекрытия выполнено ненапрягаемой арматурой периодического профиля. Дефектов на поверхности перекрытии после пожара не обнаружено. Техническое состояние перекрытия работоспособное.
Стены здания выполнены из навесных керамзитобетонных панелей, толщиной 150 мм. Внутренняя стена, разделяющая два конструктивных объёма здания, выполнена из красного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина стены составляет 380 мм. Повреждений стены после пожара не выявлено. Техническое состояние стен оценивается как работоспособное.
В одной части здания покрытие выполнено из стропильных балок, в другой - из стропильных ферм. Стропильные балки выполнены из спаренных в двутавр швеллеров № 24 и опираются на колонны каркаса. Стропильные фермы выполнены металлическими из старенных уголков. Для обеспечения устойчивости фермы по нижнему поясу раскреплены распорками, а по верхнему - прогонами покрытия. Прогоны выполнены из швеллеров № 16. По прогонам уложены листы профилированного настила, затем слой утеплителя и рулонная кровля из рубероида.
Отделка здания простая, полы - бетонные; стены - покраска/побелка. Оконные и дверные проёмы выполнены из столярных изделий. Здание требует ремонта и замены оконных и дверных заполнений.
На основании результатов проведенного обследования и оценки технического состояния строительных конструкций производственного корпуса в г. Курлово были сделаны выводы о том, что основные несущие и ограждающие конструкции ремонтопригодны. При проведении комплекса работ по реконструкции, а также ремонтно-восстановительных работ, несущие и ограждающие конструкции здания смогут отвечать требованиям нормальной эксплуатации в соответствии с действующими строительными нормами и правилами и не создадут угрозу жизни и здоровью граждан.
Следует отметить, что заключение о пригодности конструкций, пострадавших от пожара, к дальнейшей эксплуатации - задача большой сложности. Т. к. оценка результатов воздействия на конструкцию неконтролируемого процесса горения зависит от множества вероятностных факторов, а широкая номенклатура железобетонных и металлических конструкций, значительный диапазон применяемых видов и классов бетона и арматуры существенно увеличивают сложность решения задачи.
Литература
1. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. - Москва: АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ», 2004. 310 с.
2. Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, повреждённых пожаром/НИИЖБ. - Москва: Стройиздат, 1987. 80 с.
3. Рекомендации по оценке надёжности строительных конструкций зданий и сооружений по внешним признакам. - Москва: АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ», 2001. 100 с.
