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

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]

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

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]

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.