CC BY
6
УДК 699:81
Османов М.А. студент
направления подготовки «Строительство» ФГБОУВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова» Российская Федерация, г. Нальчик
ПОВРЕЖДЕНИЯ СТОРИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ
ПОЖАРАХ
Аннотация: В статье рассматриваются основные виды повреждений строительных конструкций, выполненных из различных материалов, из -за воздействия высоких температур при пожарах.
Ключевые слова: строительные конструкции; высокие температуры; разрушение; пожар.
Osmanov M.A. student
of training «Stroitel'stvo» FGBOU VO "Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov Russian Federation, Nalchik
DAMAGE TO BUILDING CONSTRUCTIONS IN FIRE
Annotation: The article discusses the main types of damage to building structures made of various materials due to the effects of high temperatures during fires.
Key words: building construction; high temperatures; destruction; fire.
При пожарах строительные конструкции повреждаются от разрушения материала конструкции или изменения его механических характеристик, а также из-за значительных деформаций, вызванных перегревом конструкций, разрушением конструкций и соединений от продольных деформаций при нагреве. Величина повреждений зависит от вида конструкции, ее материала, температуры нагрева конструкции и длительности пожара. 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 воздействие пожара на конструкции, выполненные из различных материалов. Железобетонные конструкции Бетон является несгораемым и достаточно огнестойким материалом. Однако, под воздействием высоких температур снижаются его прочность и защитные свойства по отношению к заключенной в нем 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.
Приведем последовательность разрушения конструкций на примере железобетонных колонн здания:
1. в течение 25-45 минут от начала пожара в колонне образуются продольные трещины.
2. наблюдаются выгибы, равные нескольким сантиметрам без потери несущей способности под нагрузкой.
3. появление заметных трещин, перпендикулярных действию нагрузки, возникающих за несколько минут до потери несущей способности в растянутой зоне. Бетон в сжатой зоне разрушается вследствие расслоения и выкрашивания.
4. разрушение колонны происходит в пределах 1 секунды, при этом температура арматуры достигает 500^700°С.
Таблица 1
Повреждение железобетонных конструкций при пожарах
Степень повреждения Состояние поверхности конструкций после пожара Деформация конструкции Снижение прочности конструкции, %
Слабая (повреждения, не снижающие несущей способности конструкций) Наличие следов сажи и копоти 1. шелушение отдельных слоев поверхности бетона. 2. незначительные сколы бетона. на 5
Средняя (повреждения снижающие несущую способность конструкции) Изменение серого цвета до розового и буро-желтого, элементы полностью покрыты сажей и копотью 1. наличие сколов бетона по углам. 2. обнажение арматурной сетки на плоских элементах прямоугольной формы. 3. отделение наружных слоев бетона без их обрушения, трещины шириной раскрытия до 0,5 мм. на 15
Сильная (повреждения значительно снижающие несущую способность конструкции) Цвет бетона желтый 1. сколы бетона конструкции до 30% сечения элемента. 2. обнажение арматурной сетки в плоских элементах на площади до 10%, обнажено до 50% рабочей арматуры прямоугольных элементов. 3. выпучен один стержень арматуры элемента. 4. отвалились поверхностные слои бетона, звук оставшихся слоев глухой. на 30
Полная Цвет бетона темно- 1. сколы бетона от 30 до 50% на 65 и более
(повреждения желтый площади сечения элемента.
значительно 2. обнажено до 90%
свидетельствующ арматуры.
ие о критическом 3. выпучилось более одного
состоянии стержня арматуры.
конструкций) 4. нарушена анкеровка сцепления арматуры с бетоном. 5. отрыв закладных и опорных деталей. 6. зыбкость конструкции. 7. трещины шириной раскрытия более 1 мм.
Каменные конструкции
Каменная кладка из применяемых в строительстве материалов (глиняный кирпич, силикатный кирпич, блоки из легкого бетона) является огнестойкой. Воздействие огня и воды при тушении пожара приводит к отслаиванию поверхностного слоя кладки и разрушению раствора. Под воздействием огня, как правило, прочность строительного кирпича не уменьшается, но происходит разрыхление и разрушение раствора между кирпичами. Если раствор разрушен на глубину более 3 см, каменная кладка считается не способной воспринимать нагрузку и подлежит разборке. Также при пожаре происходят повреждения каменных конструкций от деформаций, вызванных температурными перепадами и линейными удлинениями строительных конструкций, что приводит к образованию в каменных конструкциях трещин и разрушений.
Металлические конструкции
Металлические конструкции обладают массой преимуществ - это удобство и скорость монтажа, индустриальность, значительная несущая способность при нормальных условиях эксплуатации, они в 4 раза легче железобетонных и каменных конструкций при той же несущей способности. Наряду с этим они имеют два серьезных недостатка, а именно быстрый прогрев до критической температуры потери несущей способности в условиях пожара и низкую коррозионную стойкость. Металлы обладают высокой чувствительностью к высоким температурам и к действию огня. Они быстро нагреваются и снижают свои прочностные свойства. При температуре до 250°С прочность мягкой малоуглеродистой стали увеличивается, затем этот предел постепенно снижается. Критическая температура, которая характеризует потерю несущей способности стальных конструкций при нормативной нагрузке, принимается равной 500°С. Предел огнестойкости незащищенных металлоконструкций составляет максимум 15 минут в зависимости от приведенной толщины металла. Например, стандартный двутавр №20 с приведенной толщиной 3,4 мм, на котором в условиях специальных испытаний проводится оценка соответствия Федеральному закону №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», по данным ФГУ ВНИИПО МЧС России, за 6
минут прогревается до критической температуры в 500°С и соответственно не обеспечивает даже минимального предела огнестойкости R15.
Приведем последовательность разрушения металлических (стальных) конструкций при пожарах: и до температуры 400°С разрушается лакокрасочное покрытие поверхности металла, что приводит к снижению прочности конструкции на 5% (стальные конструкции могут эксплуатироваться без ограничений); и при непродолжительном воздействии температуры 400-600°С на стали образуется светлая окалина и имеется небольшое коробление, прочность конструкции снижается на 15% (предел текучести и предел прочности стали при нагреве 400-600°С падают, возрастают удлинения, а после ее охлаждения восстанавливаются прежние значения); и при непродолжительном воздействии температуры 700-900°С на поверхности стали образуется тонкий слой трудноочищаемой окалины, имеется сильное коробление, прочность конструкции снижается на 30% (эксплуатация конструкций возможна с ограничением нагрузок); и при длительном воздействии температуры 900-1400°С отслаивается местами слой окалины, происходит образование твердой и хрупкой пленки серовато-синего или черного цвета и язв губчатого строения на поверхности металла. Ненагруженные элементы конструкции провисают под собственным весом, нагруженные элементы сильно деформированы, появляются участки конструкций с изломами, прочность конструкций снижается на 65% и более (конструкции к использованию непригодны).
Деревянные конструкции
Приведем последовательность разрушения при пожарах деревянных конструкций:
1. до температуры 100°С свойства древесины практически не меняются;
2. при температуре 290°С происходит возгорание древесины и обгорание ее поверхности.
Обгорание поверхности происходит со скоростью 1,8 -2см за 30 минут, тем самым уменьшая поперечное сечение конструкции. Деревянные перекрытия старой конструкции, состоящие из деревянного пола, балок, наката, глинистой обмазки и песчаной засыпки, а также нижней обшивки и штукатурки теряют несущую способность через 40 минут с начала возгорания. Несущая способность поврежденных пожаром деревянных конструкций оценивается в зависимости от площади сечения неповрежденной древесины конструкции. Таким образом, все здания и сооружения представляют собой объекты, которые имеют ту или иную степень пожарной опасности и нуждаются в системе противопожарной защиты. Результаты воздействия высоких температур на элементы строительных конструкций вследствие когда-либо произошедшего там пожара в обязательном порядке должны рассматриваться и оцениваться при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений на опасных производственных объектах, при проведении планового технического обследования зданий и сооружений. Степень поврежденности
конструкций, изменение физико-механических свойств материалов, вызванные пожаром, непременно должны учитываться при разработке рекомендаций по приведению зданий и сооружений в работоспособное состояние для обеспечения их дальнейшей безопасной эксплуатации.
Использованные источники:
1. Федеральный закон от 22.07.2008 №123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (ред. от 13.07.2015г.).
2. Ройтман В.М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий / Ассоциация «Пожарная безопасность и наука» - М., 2001.
3. Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1987.
4. Добромыслов А.Н. Диагностика повреждений зданий и инженерных сооружений / МГСУ, Издательство Ассоциации строительных вузов, Москва, 2006
