Повреждения строительных конструкций при пожарах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

международный научный журнал «инновационная наука» УДК 699.81

№10/2015

ISSN 2410-6070

Р.Р.Хаматов

начальник отдела ООО «Корпорация Альтон», г.Ижевск, РФ

Р.С.Ситор

руководитель группы ООО «Корпорация Альтон», г.Ижевск, РФ

Ю.П.Иванов

инженер-эксперт ООО «Корпорация Альтон», г.Ижевск, РФ ПОВРЕЖДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ 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.

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.

Фото 1 - Производственный корпус с железобетонным каркасом после пожара

Приведем последовательность разрушения конструкций на примере железобетонных колонн здания:

123

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

S в течение 25-45 минут от начала пожара в колонне образуются продольные трещины.

S наблюдаются выгибы, равные нескольким сантиметрам без потери несущей

способности под нагрузкой.

S 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.

S 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 Деформации конструкции Снижение прочности конструкции, %

Слабая (повреждения, не снижающие несущей способности конструкций) Наличие следов сажи и копоти ■S Шелушение отдельных слоев поверхности бетона. ■S Незначительные сколы бетона на 5

Средняя (повреждения, снижающие несущую способность конструкций) Изменение серого цвета до розового и бурожелтого, элементы полностью покрыты сажей и копотью ■S Наличие сколов бетона по углам. ■S Обнажение арматурной сетки на плоских элементах площадью около 10%. ■S Обнажение угловой арматуры в элементах прямоугольной формы. ■S Отделение наружных слоев бетона без их обрушения, трещины шириной раскрытия до 0,5мм на 15

Сильная (повреждения, значительно снижающие несущую способность конструкции) Цвет бетона желтый ■S Сколы бетона конструкций до 30% сечения элемента. ■S Обнажение арматурной сетки в плоских элементах на площади до 10%, обнажено до 50% рабочей арматуры прямоугольных элементов. ■S Выпучен один стержень арматуры элемента. ■S Отвалились поверхностные слои бетона, звук оставшихся слоев глухой. ■S Трещины с шириной раскрытия до 1мм на 30

Полная (повреждения, свидетельству-ющие о критическом состоянии конструкций) Цвет бетона темножелтый ■S Сколы бетона от 30 до 50% площади сечения элемента. ■S Обнажено до 90% арматуры. ■S Выпучилось более одного стержня арматуры. ■S Нарушена анкеровка сцепления арматуры с бетоном. ■S Отрыв закладных и опорных деталей. ■S Зыбкость конструкции. ■S Прогибы свыше 1/50 пролета. ■S Трещины шириной раскрытия более 1мм на 65 и более

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.

124

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

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.

Фото 2 - Обрушение покрытия (стальные фермы) производственного здания от действия пожара

Приведем последовательность разрушения металлических (стальных) конструкций при пожарах:

S до температуры 400°С разрушается лакокрасочное покрытие поверхности металла, что приводит к снижению прочности конструкции на 5% (стальные конструкции могут эксплуатироваться без ограничений);

S 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);

S 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);

S 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

125

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

конструкций с изломами, прочность конструкций снижается на 65% и более (конструкции к использованию непригодны).

Деревянные конструкции

Приведем последовательность разрушения при пожарах деревянных конструкций:

S до температуры 100°С свойства древесины практически не меняются;

S 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.

Список использованной литературы:

1. Федеральный закон от 22.07.2008 №123-ФЗ «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.

© Р.Р. Хаматов, Р.С. Ситор, Ю.П. Иванов, 2015

УДК 004.946

А. И. Хитрякова

магистрант 2 курса факультета «Академия кино и телевидения»

Университет «Туран» Научный руководитель: Т. Б. Ли к.т.н., доцент кафедры «Компьютерная и программная инженерия» Университет «Туран», г. Алматы, Республика Казахстан

«СЕРЬЕЗНЫЕ ИГРЫ» В ОБУЧЕНИИ

При обучении человека, будь то школьник или студент, появляются множество вопросов. Например,

126