Реконструкция здания после пожара предполагает сохранение первоначального архитектурного облика здания, поэтому, как правило, применяются те же технологии, которые использовались архитектором при его возведении, таким образом, чтобы внутреннее содержание здания и его помещения соответствовали изначальной архитектурной концепции. При этом стоит отметить, что в случае особо серьезных повреждений работы по реконструкции здания могут оказаться сопоставимыми по стоимости с возведением нового здания аналогичного типа. Это связано с тем, что порой при реконструкции оказывается необходимым применять особые материалы, иные, нежели используются при современном строительстве. Также, при реконструкции здания приходится осуществлять ряд сложных работ по реставрации колонн, лестниц и других внутренних несущих элементов.
1. Влияние огневого воздействия на прочностные характеристики конструкций
На здание или сооружение, подвергшиеся огневому воздействию, службами пожарной охраны и пожарно-технических станций Госпожнадзора обычно составляется акт «Описание пожара», содержание которого регламентируется «Инструкцией по изучению пожаров», утвержденной ГУПО МВД РФ. Из этого документа можно получить первичную информацию, которая позволит оценить степень сохранности конструкций и целесообразность дальнейшего детального инструментального обследования строительных конструкций.
При обследовании состояния конструкций после пожара используется оценка температурного воздействия по характеру изменения внешнего вида, формы и цвета строительных конструкций и изделий согласно данным, приведенным в табл. 1.
Обследование конструкций зданий и сооружений, поврежденных пожаром, проводят в два этапа. Первый этап включает предварительное обследование, а второй этап — детальное обследование.
Таблица 1., Примерная температура нагрева конструкций по внешним признакам
|
Наименование обследуемого элемента |
Характер изменения внешнего вида, формы и цвета |
Температура нагрева, °С |
|
|
Оконное стекло, стеклянные блоки |
Размягчение или слипание Округление Потеря формы |
700-750 800 850 |
|
|
Радиаторы, трубы из литого чугуна |
Образование капель |
1000-1200 |
|
|
Железобетонные конструкции |
Оседание сажи на поверхности Появление на поверхности конструкций микротрещин. Цвет бетона бледно-розовый Трещины видны невооруженным глазом; ширина трещин до 0,5 мм; цвет бетона от розового до красного Выкол заполнителя; трещины шириной до 1 мм; цвет бетона — красный Сколы бетона с обнаженной арматурой; цвет бетона от красного до желтого На поверхности множество трещин; отделение крупных заполнителей от растворной части бетона и их оплавление; цвет бетона темно-желтый |
100-400 300-500 400-550 500-700 700-800 900 и выше |
|
|
Ненагруженные стальные конструкции без специальных огнезащитных средств |
Деформаций нет Разрушение защитного слоя лакокрасочного покрытия Цвет стали изменяется от светло-желтого до красно-фиолетового Цвет стали — синий Образование на поверхности светлой окалины Коробление конструкций; на поверхности легко очищаемый нагар; обгоревшие кромки То же; на поверхности тонкий слой трудно-очищаемой окалины Провисание конструкции под собственной массой; местами слой окалины отслаивается Оплавление участков; толстый слой окалины Сильно деформированы; изломы, надрывы, оплавление и пережженные участки |
до 200 200-250 220-280 300-450 480-520 500-660 650-850 800-900 > 900 1400 |
|
|
Нагруженные несущие стальные конструкции без специальных огнезащитных средств |
Деформации, ведущие, как правило, к обрушению |
550-600 |
|
|
Наименование обследуемого элемента |
Характер изменения внешнего вида, формы и цвета |
Температура нагрева, °С |
|
|
Кладка из силикатного кирпича |
Появление трещин; прочность снижается в 2 раза Интенсивное образование трещин; прочность снижается в 5 раз |
700 900 |
|
|
Кладки из глиняного кирпича |
Поверхностные трещины в кирпиче; большее их количество в цементно-песчаном растворе Оплавление и отслоение в кирпиче на глубину до 10мм, шелушение раствора Кирпич поврежден на глубину до 10 мм, шелушение раствора Кирпич поврежден на глубину более 10 мм; раствор выкрошен на глубину 20 — 30 мм Размягчение легкоплавких глин кирпича Разрушение конструкций |
До 800 800-900 1000-1200 1200-1400 |
|
|
Гипсовая штукатурка |
Образование частых трещин шириной до 0,2 мм; прочность уменьшилась на 50% Ширина трещин достигает 0,5 — 1 мм; прочность уменьшилась на 80% Разрушение гипсового камня |
200-300 600-700 |
|
|
Цементно-песчаная штукатурка |
Розовый цвет на поверхности Светло-серый цвет; поверхностное шелушение |
800-900 800-900 |
|
|
Известковая штукатурка |
Штукатурка отслаивается слоями толщиной до 2 мм; на поверхности слой копоти То же, при толщине более 2 мм (наблюдается в течение 2-3 недель после пожара) |
600-800 >900 |
|
|
Элементы конструкций из гранита |
Разрушение конструкций |
850-900 |
|
|
То же, из известняка |
То же |
650-750 |
|
|
Деревянные конструкции |
Обугливание древесины на глубину до 10 мм Образование крупнопористого древесного угля на глубину до 20 мм Глубина обугливания древесины более 30 мм Обрушение нагруженной конструкции |
450-570 600-800 820-1000 1300 и выше |
|
Детальному обследованию подвергаются конструкции, относящиеся к средней, сильной или аварийной степени повреждения. При этом выполняются, как правило, инструментальные обследования конструкции с определением расчетных прочностных показателей материалов.
На основе инструментальных определений прочностных показателей материалов производятся поверочные расчеты для установления их остаточной несущей способности. Полученные результаты сравниваются с расчетными значениями и с требованиями соответствующих СНиП, и на этой основе разрабатываются рекомендации по дальнейшей эксплуатации, ремонту и восстановлению эксплуатационных качеств конструкций.
В тех случаях, когда невозможно проведение инструментальных обследовании конструкции по месту (например, расположение конструкций на большой высоте, в труднодоступных местах и т. и.), проводятся поверочные расчеты их остаточной несущей способности по действующим СНиП с учетом коэффициентов снижения прочностных показателей материала.
Пределы огнестойкости конструкций, подверженных воздействию высоких температур во время пожара, рекомендуется определять на основании «Методики расчета фактических пределов огнестойкости стальных конструкций», предложенной ВНИИПО МВД РФ.
Детальное обследование проводят после ознакомления с актом предварительного обследования и актом «Описание пожара», составленного органами Госпожнадзора, а также изучения проектно-сметной документации, включая рабочие чертежи конструкций
2. Предварительное обследование зданий, подвергшихся воздействию пожара
Целью предварительных обследований является общая оценка состояния конструкций по внешним признакам и установление необходимости проведения детальных обследований.
В результате предварительного обследования решаются следующие задачи:
— оценка повреждения конструкций по внешним признакам и классификация их по степени повреждения в соответствии с контролируемыми показателями и характером повреждений для различных конструкций (табл. 2 — 5);
- анализ возможности нахождения людей в различных зонах здания в зависимости от степени повреждения конструкций;
- обобщение и анализ материалов акта «Описание пожара», представленного специальной комиссией Госпожнадзора;
— определение мест для размещения подмостей, лестниц, освещения и других приспособлений, связанных с необходимостью выполнения работ по детальному обследованию.
Если в результате предварительного обследования не удается сделать окончательный вывод о состоянии и степени повреждения конструкций, необходимо исключить возможность пребывания в помещении людей до результатов детального обследования.
Таблица 2., Контролируемые показатели огневого воздействия на железобетонные конструкции
|
Контролируемый показатель |
Качественная и количественная характеристики |
||||
|
Состояние конструкции после воздействия на се поверхность температуры, °С |
|||||
|
до 700 |
более 700 до 900 |
более 900 до 1200 |
более 1200 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
КОЛОННЫ |
|||||
|
Сажа и копоть |
В отдельных местах или отсутствуют |
В отдельных местах |
Все покрыто |
Слабая закопченность, сажи нет |
|
|
Изменение цвета бетона |
Светло-красный |
Темно-желтый |
Темно-желтый |
От темно-желтого до серого |
|
|
Состояние бетона |
Откалывается молотком только по углам сечения на глубину до 10 мм |
Откалывается молотком по углам сечения на глубину до 20 мм |
Быстрое отслаивание защитного слоя на глубину более 30 мм при легком простукивании молотком |
||
|
Трещин на поверхности нет |
Поверхность бетона покрыта сеткой неглубоких температурно-усадочных трещин |
Сквозные трещины с шириной раскрытия до 1 мм |
|||
|
Сколов бетона нет |
Сколы бетона один-два размером не более 1515 см и глубиной не более толщины защитного слоя бетона |
Сколов бетона больше двух размером не более 1515 см, глубиной не более толщины защитного слоя бетона |
Сколы бетона больше по площади и глубине, чем в состоянии III |
||
|
Отслаивание поверхностных слоев бетона местами (до 3 шт.) на площади не более 10 см2 каждое |
Отслаивание поверхностных слоев бетона местами на площади от 10 до 30 см2 каждое |
Отслаивание поверхностных слоев бетона местами на площади от 30 до 50 см2 каждое |
Отслаивание бетонных слоев полностью по всей поверхности |
||
|
Бетон подвергается взрывообразному разрушению на поверхности массивных сечений на глубину 20- 30 мм или образование сквозных отверстий, составляющих до 20 % площади элемента |
Следы огневой эрозии или взрывообразного разрушения бетона на глубину более 30 мм в массивных сечениях или образование сквозных отверстий (более 20 % площади сборного элемента). Нарушение сцепления арматуры с бетоном по всему периметру сечения. Отслаивание защитного слоя бетона в начале огневого воздействия |
||||
|
Звук при простукивании |
Звонкий |
Звонкий |
Глухой |
Глухой |
|
|
Оценка прочности бетона зубилом |
Остается неглубокий след |
Остается заметный след |
Легко вбивается в бетон на глубину 10-20 мм |
— |
|
|
Состояние рабочей арматуры |
Нормальное |
Нормальное |
Оголение арматуры на внешней поверхности. Выпучивание до 30 % сжатой арматуры |
Разрывы арматурных стержней или пережог; выпучивание более 50 % сжатой арматуры |
|
|
ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ КОНСТРУКЦИЙ |
|||||
|
Состояние поверхности бетона элементов незначительно отличается от конструкций, не поврежденных огнем |
Состояние поверхности бетона элементов отличается от конструкций, не поврежденных огнем, наличием большого количества неглубоких температурно-усадочных трещин |
Наличие большого количества сквозных трещин; снижение прочности бетона от прогрева в ядре сечения до 50 % первоначальной |
Потеря устойчивости сжатого элемента; наличие разрушенных участков конструкций; изломы консолей колонн; обрыв растянутой арматуры в консолях; разрушение элементов составных и решетчатых колонн |
||
|
ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙ, ПОКРЫТИЙ И БАЛКИ |
|||||
|
Сажа и копоть |
В отдельных местах или отсутствуют |
В отдельных местах |
Все покрыто |
Слабая законченность, сажи нет |
|
|
Изменение цвета бетона |
Нет |
От серого до розоватого |
От бледно-серого до белого |
Темно-желтый |
|
|
Состояние бетона |
Откалывается молотком с трудом на глубину до 10 мм |
Местные взрывообразные поверхностные разрушения бетона массивных сечений на глубину до 20 мм |
Наличие сильно раскрытых (более 1 мм) нормальных трещин, проходящих в сжатую зону бетона; местные глубокие повреждения сжатой зоны; образование косых трещин. Обрушение защитного слоя бетона. Образование продольных трещин защитного слоя бетона в углах сечения элемента; поврежденный огнем бетон крошится и осыпается. Образование трещин в стыках частей элемента; в местах соединения полок панелей с продольными и поперечными ребрами |
Сквозные трещины в растянутой зоне с шириной раскрытия 1-5 мм и с признаками разрушения сжатой зоны элемента; наличие чрезмерных трещин в бетоне от главных растягивающих напряжений, трещин в опорных узлах и трещин, пересекающих зону анкеровки растянутой арматуры; сквозное взрывообразное разрушение бетона тонкостенных частей (полок, панелей), взрывообразное разрушение или следы огневой эрозии бетона массивных сечений на глубину более 20 мм. Потеря сцепления арматуры с бетоном у концов элемента или более 1/4 пролета в его середине |
|
|
Звук при простукивании бетона |
Звонкий |
Звонкий |
Глухой |
Глухой |
|
|
Оценка прочности бетона зубилом |
Остается неглубокий след на поверхности бетона |
Остается заметный след на поверхности бетона |
Легко вбивается в бетон на глубину 5-10 мм |
Легко вбивается в бетон на глубину 10- 20мм |
|
|
Состояние рабочей арматуры |
Нормальное |
Нормальное |
Перекаливание арматуры и снижение ее прочности на 50 % и более |
Разрывы арматурных стержней, пережог и выпучивание арматуры |
|
|
ОБЩЕЕ СОСТОЯНИЕ КОНСТРУКЦИЙ |
|||||
|
Остаточного температурного прогиба статически определимого элемента нет |
Остаточный прогиб статически определимого элемента не превышает предельно допустимого |
Наличие остаточных прогибов конструкций, превышающих в 2-4 раза предельные |
Наличие остаточных прогибов конструкций, превышающих в 5-10 раз предельные. Горизонтальный выгиб более 1/100 пролета. Разрушение элементов решетчатых конструкций (балок, ферм).
|
||
|
СТЕПЕНЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ |
|||||
|
Слабая 5-10 % |
Средняя 11-25 % |
Сильная 25-50 % |
Аварийная более 50 % |
||
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОНСТРУКЦИЙ |
|||||
|
Косметический ремонт |
Местный ремонт по восстановлению целостности конструкций |
Дополнительное детальное обследование конструкций. Значительный ремонт; усиление конструкций по результатам детального обследования |
Немедленная разгрузка конструкций, запрет пребывания людей над или под конструкциями, оградить зону аварийных конструкций, установить временные крепления, усилить конструкции расчетными обоймами, заменить непригодные для эксплуатации конструкции новыми |
||
реконструкция здание пожар конструкция
Таблица 3., Характер повреждения стальных конструкций при пожаре
|
Характер повреждений элементов стальных конструкций |
Предполагаемый режим температурного воздействия, °С |
Степень повреждения |
Заключение об использовании конструкции |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Мало деформированы — небольшие вмятины и пробоины второстепенных и не сильно нагруженных элементов; местные искривления, не снижающие несущей способности конструкций; на поверхности легко очищаемый нагар и обгоревшие кромки; твердость стали соответствует ее марке |
Не продолжительный, при температуре 400-600 |
Слабая |
Ремонт допускается не делать |
|
|
Повреждения, снижающие несущую способность конструкций, но не сопровождающиеся потерей несущей способности основных элементов; на поверхности нагар и тонкий слой окалины, местами отслаивающийся; твердость стали снижается на 10—15 % |
То же, при температуре 700-900 |
Средняя |
Местный ремонт без демонтажа конструкций; иногда необходимо устройство дополнительных стоек, распорок, упоров и т. п. |
|
|
Потеря несущей способности конструкции при эксплуатационных нагрузках; разрушение узлов и соединений, разрыв по всему сечению или искривление на большой длине основных элементов; имеется толстый слой окалины; твердость стали снижается на 30 % и более |
Длительный, при температуре свыше 900 |
Сильная |
Ремонт конструкции, как правило, с демонтажем или установкой временных креплений, опор |
|
|
Разрушение отдельных конструкций и частей здания; имеют место оплавление и пережог металла |
Длительный, при температуре около 1400 |
Аварийная |
Замена конструкций |
|
Таблица 4, Характер повреждения каменных конструкций при огневом воздействии
|
Характер повреждений конструкций из кирпича |
Режим температурного воздействия, °С |
Степень повреждения |
Заключение об использовании конструкции |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
Повреждение кладки стен и столбов из глиняного кирпича при пожаре на глубину не более 5 мм (шелушение); вертикальные и косые поверхностные трещины, проходящие по несущим или малонагру- женным участкам стены, имеюшим проемы; несущая способность конструкций не снижается |
До 800 |
Слабая |
Ремонт допускается не делать. Восстановить слой штукатурки |
|
|
Огневое повреждение кладки армированных и неармиро- ванных стен и столбов из глиняного кирпича на глубину 5—10 мм. Наличие вертикальных или косых трещин на высоту не более 2 рядов кладки; наклоны и выпучивание стен не более чем на 1/6 их толщины;несущая способность конструкций при эксплуатационных нагрузках снижается на 15—20 %; небольшие повреждения кладки под опорами ферм, балок, прогонов |
800-1000 |
Средняя |
Необходим частичный ремонт по месту с восстановлением эксплуатационных качеств |
|
|
1 и перемычек в виде трещин, пересекающих не более двух рядов кладки |
||||
|
Огневое повреждение кладки стен и столбов более 10 мм; |
1000-1200 |
Сильная |
Восстановление конструкций с проведением- |
|
|
снижение несущей способности |
капитального ремонта и |
|||
|
конструкций при эксплуатаци онных нагрузках более чем на 20 % сопровождается наличием вертикальных и косых трещин в несущих участках стен и столбов на высоту более двух рядов кладки; наклоны и выпучивание стен до 1/3 и более их |
усилением конструкций |
|||
|
толщины; кладка под опорами ферм, балок, прогонов и перемычек повреждена; образование значительных по длине и раскрытию трещин |
||||
|
Полное разрушение кирпичной кладки |
1200-1400 |
Аварийная |
Конструкции подлежат разборке и замене |
|
Таблица 5, Характер повреждения деревянных конструкций при пожаре
|
Характер повреждения конструкции |
Режим температурного воздействия, °С |
Степень повреждения |
Заключение об использовании конструкции |
|
|
Обугливание древесины на |
450-570 |
Слабая |
Косметический |
|
|
глубину до 10 мм Образование крупнопористого |
600-800 |
Средняя |
ремонт Ремонт по месту |
|
|
древесного угля на глубину до 20 мм Гтубина обугливания древе- |
820-1000 |
Сильная |
Усиление конструкции |
|
|
сины более 30 мм Обрушение конструкции |
1300 и более |
Аварийная |
Полное восстановление |
|
3. Детальное обследование конструкций зданий, подвергшихся воздействию пожара
В зависимости от степени повреждения конструкции после пожара, класса ответственности здания, условий дальнейшей его эксплуатации и конкретных рассматриваемых задач различают следующие методы инструментальных исследований:
• натурное инструментальное обследование конструкции без ее демонтажа;
- лабораторное испытание образцов материалов, отобранных из поврежденных конструкций;
— стендовое испытание демонтированных элементов или конструкций в целом.
Методы и приборы инструментальных обследований прочностных характеристик, А. Железобетонные конструкции, Поверхностные слои почти всех видов конструкций под действием высоких температур
Перед инструментальным обследованием поверхность элементов конструкций очищают от пыли, грязи, сажи скребками или стальными щетками. Особенно тщательно следует обрабатывать места установки датчиков, приборов и наклейки тензорезисторов.
Если при тушении пожара использовали воду, то ультразвуковые исследования конструкции следует проводить по истечении не менее 30 ч.
Поврежденный огнем защитный слой бетона нередко отслаивается, поэтому при определении прочности его сцепления измерительные средства лучше размещать в середине, а не на углах элемента.
При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочные расчеты остаточной несущей способности конструкции производят в соответствии с действующим СНиП и учетом коэффициентов снижения физико-технических показателей материалов, подвергшихся воздействию высоких температур.
Для этой цели по внешним признакам воздействия пожара на железобетонные конструкции (см. табл. 3.14) устанавливают примерную температуру нагрева поверхности конструкций. Используя этот показатель, находят температуру и глубину прогрева конструкции по табл. 3.15.
Призменную прочность бетона Rnpt подверженного воздействию пожара, после охлаждения выражают через прочность бетона при нормальной температуре Rnp по формуле
где m,10 — коэффициент снижения прочности бетона, зависящий от температуры нагрева, определяемый по таблице 7.
Прочность бетона на растяжение
реконструкция здание пожар конструкция
Rpt = mpl0Rp,
где тр10 — коэффициент условий работы, учитывающий снижение сопротивления бетона растяжению в зависимости от степени нагрева.
Таблица 6
Глубина прогрева железобетонных конструкций в зависимости от продолжительности и температуры нагрева поверхности конструкций
|
Длительность воздействия высо-ких температур при пожаре, ч |
Температура нагрева поверхности конструкции, °С |
Глубина прогрева конструкции, мм, до температуры, °С |
|||
|
300 |
450 |
600 |
|||
|
0,5 |
700…750 |
20 |
10 |
4 |
|
|
1,0 |
800…850 |
40 |
25 |
15 |
|
|
1,5 |
900…950 |
50 |
32 |
20 |
|
|
2,0 |
1000…1050 |
60 |
42 |
30 |
|
|
3,0 |
1100…1150 |
80 |
55 |
40 |
|
|
4,0 |
1200…1300 |
100 |
70 |
45 |
|
Коэффициент
тр1° = тб
где t — температура нагрева бетона.
При оценке свойств бетона в нагретом состоянии в приведенные формулы (3.1 — 3.3) вместо тбl0 подставляют значения тбt0.
Модуль упругости бетона
Еб = вуEу
где ву — коэффициент снижения модуля упругости бетона, в зависимости от температуры нагрева t принимают по табл. 3.15, либо определяют приближенно по формуле
ву =1-kt
Величину k для керамзитобетона принимают равной 0,1 * 10-2, для тяжелого бетона — 0,17 * 10 -2.
Таблица 7, Значениякоэффициентов,
|
Вид бетона |
Преднагружение бетона при нагреве |
Температура нагрева, ?С |
||||||||
|
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|||
|
Тяжелый бетон на гранитном щебне |
— |
0,95 0,88 |
0,88 0,8 |
0,8 0,8 |
0,7 0,78 |
0,6 0,7 |
0,45 0,5 |
0,25 0,15 |
0,1 0,05 |
|
|
0,3 |
0,93 0,98 |
0,85 0,85 |
0,85 0,82 |
0,8 0,85 |
0,74 0,77 |
0,55 0,6 |
0,3 0,2 |
0,1 0,05 |
||
|
Тяжелый бетон на известняковом щебне |
— |
0,98 0,9 |
0,87 0,84 |
0,87 0,78 |
0,9 0,74 |
0,8 0,64 |
0,65 0,44 |
0,4 0,424 |
0,15 0,05 |
|
|
0,3 |
1 0,95 |
1 0,9 |
1 0,85 |
0,98 0,78 |
0,94 0,68 |
0,84 0,54 |
0,54 0,32 |
0,2 0,1 |
||
|
Керамзитобетон |
— |
1,04 1 |
1,06 1 |
0,98 1 |
0,9 0,95 |
0,75 0,7 |
0,64 0,6 |
0,54 0,5 |
0,25 0,15 |
|
|
0,3 |
1,02 1,05 |
1,06 1,1 |
1,08 1,15 |
1,06 1,1 |
0,94 1 |
0,88 0,85 |
0,7 0,65 |
0,33 0,2 |
||
|
Примечания: 1. Над чертой указаны значения коэффициента для нагретого бетона, под чертой — для охлажденного до нормальной температуры. 2. Прочность охлажденного бетона по истечении 30 сут после нагрева снижается дополнительно на 10 %. 3. При нормальной температуре (20 ?С) значения коэффициентов условий работы равны 1, после нагрева до 900 ?С — нулю. |
||||||||||
Таблица1.8
Значениякоэффициента ?б в зависимостиот температуры
|
Вид заполнителя для бетона |
Преднапряжение в процессе нагрева |
Температура нагрева, °С |
||||||
|
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
|||
|
Керамзит |
— |
0,92 |
0,78 |
0,68 |
0,6 |
0,5 |
0,38 |
|
|
0,2 |
0,96 |
0,83 |
0,77 |
0,64 |
0,53 |
0,43 |
||
|
0,3 |
0,98 |
0,88 |
0,8 |
0,65 |
0,6 |
0,5 |
||
|
0,5 |
0,97 |
0,93 |
0,78 |
0,64 |
0,5 |
— |
||
|
Известняк |
Без предварительного нагружения |
0,9 |
0,7 |
0,55 |
0,4 |
0,25 |
0,1 |
|
|
Гранит |
0,8 |
0,65 |
0,45 |
0,3 |
0,15 |
0,05 |
||
|
Диабаз |
0,9 |
0,7 |
0,45 |
0,35 |
0,2 |
0,07 |
||
|
Песчаник |
0,9 |
0,6 |
0,4 |
0,25 |
0,1 |
0,05 |
||
Прочностные свойства арматуры на растяжение и сжатие в зависимости от температуры определяются через свойства арматуры при нормальных условиях с использованием коэффициентов mat или mal0, учитывающих снижение сопротивления стали при огневом воздействии или после него по формуле:
при нагретом состоянии —
после нагрева и охлаждения — Rat0 = mal° Ra (3.7)
Значения коэффициентов
Расчетные сопротивления арматуры сжатию R°ac определяются с учетом коэффициента снижения прочности та2° по формулам:
для гладкой стержневой горячекатаной арматуры
та 2° =1 — 0,1 * 102ta; (3.8)
для арматуры периодического профиля
та20 = 1 — 10-3 ta(0,1 + 10-3 ta), (3.9)
где ta — температура нагрева арматуры.
Модуль упругости арматурных сталей с учетом его коэффициента снижения определяют по формуле
Eat = в а Еаt
где Eat — модуль упругости для соответствующих классов арматуры при нормальной температуре.
Таблица 9
Значения коэффициентов mat и mal0 в зависимости от температуры нагрева
|
Класс и марка |
Расчетное |
Температура нагрева, |
°С |
||||||
|
арматуры |
сопротивление растяжению |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Стержневая |
600 |
1 |
I |
1 |
0.97 |
0.64 |
0.35 |
0J. |
|
|
горячекатаная периодического профиля класса A-IV марки 80С |
1 |
1 |
1 |
0,94 |
0,78 |
0,66 |
0,6 |
||
|
То же, марки |
600 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0.66 |
0.35 |
0.14 |
|
|
30ХГ2С |
1 |
1,03 |
1,01 |
0,98 |
0,94 |
0,86 |
0,73 |
||
|
То же, класса |
400 |
1 |
1 |
1 |
1 |
QM |
0.47 |
0.17 |
|
|
А-Ш марки 25Г2С |
1 |
1,2 |
1,25 |
1,25 |
1,2 |
1,05 |
0,85 |
||
|
То же, класса А-Н |
300 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0.76 |
0Л6 |
0.16 |
|
|
марки Ст5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
|
Обыкновенная |
450 |
1 |
0.99 |
0.97 |
0.82 |
0.5.3 |
0.22 |
0.08 |
|
|
арматурная проволока d=6 мм класса В-1 |
1,03 |
1,05 |
1,02 |
0,98 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
||
|
Высокопрочная |
1800 |
0.99 |
0.96 |
0.78 |
0.55 |
0Л4 |
0.16 |
0.05 |
|
|
арматурная проволока d=2—3 мм класса В-И |
1,02 |
1 |
0,95 |
0,84 |
0,7 |
0,5 |
0,4 |
||
Усредненные значения
в а = 1 -0,05* 10-2ta (3.11)
Остаточная несущая способность конструкций определяется с учетом требований СНиП 2.03.01-84* и СНиП 2.03.04-84, с учетом изменений свойств бетона и арматуры под действием температуры при пожаре.
Пригодность железобетонных конструкций к дальнейшей эксплуатации, ремонту и усилению устанавливается в зависимости от предела снижения их несущей способности. Допустимые проделы снижения прочности железобетонных конструкций в зависимости от капитальности здания приводятся в табл. 3.18.
После огневого воздействия необратимые деформации арматурных сталей являются причиной появления остаточных прогибов железобетонных конструкций. В преднапряженных элементах они вызывают дополнительно необратимую потерю жесткости.
Б. Каменные конструкции
При детальных инструментальных обследованиях каменных и армокаменных конструкции, подвергшихся воздействию пожара, определение прочностных характеристик производят аналогично железобетонным с применением ультразвуковых методов.
Прочностные характеристики кирпича и раствора кирпичной кладки определяются на основе лабораторных испытаний, отобранных из поврежденных пожаром конструкций образцов — целых кирпичей или высверленных кернов (цилиндров) диаметром 50—60 мм и из раствора высотой 30 мм и диаметром 15 мм с учетом указаний ГОСТ 5202-86.
Таблица 10
Допустимые пределы снижения прочности элементов железобетонных конструкций в зависимости от капитальности зданий
|
Группа капитальности здания |
Коэффициент снижения прочности, m |
|||||
|
Стены |
Колонны и столбы |
Междуэтажные и чердачные перекрытия |
Бесчердачные перекрытия |
Противопожарные стены |
||
|
I |
0*9 |
0.95 |
0.85 |
0*8 |
0*9 |
|
|
0,55 |
0,6 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
||
|
11 |
0*8 |
0.85 |
0.75 |
0*7 |
0.85 |
|
|
0,5 |
0,55 |
0,45 |
0,4 |
0,4 |
||
|
III |
0,7 |
0,75 |
0,55 |
0,5 |
0,8 |
|
|
0,45 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,35 |
||
При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочный расчет и оценка несущей способности каменных конструкций, поврежденных пожаром Nф, производятся путем учета коэффициента снижения их несущей способности Ктс по формуле
N ф =NрКтс,
Где Np — расчетная несущая способность каменных конструкций, определяется в соответствии с указаниями СНиП П-22-81 без учета повреждения конструкций;
К mс — коэффициент, учитывающий снижение несущей способности, определяемый по табл. 11.
Таблица 11, Значение коэффициента снижения несущей способности кладки
|
Глубина поврежденной кладки без учета штукатурки, мм |
Для стен и простенков толщиной 380 мм и более при температурном воздействии |
||
|
одностороннем |
двустороннем |
||
|
До 5 |
1,0 |
0,95 |
|
|
До 20 |
0,95 |
0,9 |
|
|
До 50-60 |
0,9 |
0,8 |
|
При определении несущей способности стен и простенков с вертикальными трещинами, возникшими в результате действия горизонтальных растягивающих сил от температурных воздействий пожара, коэффициент Ктс принимается равным единице.
При наличии трещин в местах пересечения кирпичных стен или при разрыве поперечных связей между стенами, стойками и перекрытиями несущую способность и устойчивость стены при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок определяют с учетом фактической свободной высоты стен.
В. Стальные конструкции
Детальные инструментальные обследования стальных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, проводят в соответствии с указаниями разделов 3.1.4 и 3.2.3
Определение механических характеристик элементов стальных конструкций производится на основе лабораторных испытаний вырезанных образцов из поврежденных пожаром конструкций. Вырез заготовки производят в местах, не получивших пластических деформаций и не нарушающих устойчивость и несущую способность стальных конструкций.
Все заготовки маркируются, а места их взятия и марки обозначаются на схемах, прилагаемых к материалам обследования конструкций.
При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочный расчет и оценка несущей способности и эксплуатационной пригодности стальных конструкций, подвергшихся действию высоких температур пожара, следует производить с учетом изменений свойств стали.
Для горячекатаных углеродистых сталей изменения предела текучести Ут , модуля упругости УЕ и временного сопротивления Ув , выражающие отношение этих характеристик при заданной повышенной температуре к значениям при нормальной температуре (+20°С), приведены в табл. 3.20.
Для оценки состояния металлоконструкции после пожара может быть использовано время, в течение которого они находились под воздействием высокой температуры. Это время следует сравнивать с пределом огнестойкости конструкций, за который принимают время, в течение которого металлические конструкции способны нормально функционировать в условиях воздействия высоких температур (около 500 °С).
Таблица 3.20, Коэффициенты учета изменения прочностных свойств стали под воздействием температур
|
Температура, °С |
Коэффициент |
|||
|
предела текучести, *т |
модуля упругости, ‘Е |
временного сопротивления,’в |
||
|
20 |
1 |
1 |
1 |
|
|
100 |
0,99 |
0,96 |
1 |
|
|
200 |
0,85 |
0,94 |
1,12 |
|
|
300 |
0,77 |
0,9 |
1,09 |
|
|
400 |
0,7 |
0,86 |
0,9 |
|
|
500 |
0,58 |
0,8 |
0,6 |
|
|
600 |
0,34 |
0,72 |
0,3 |
|
Г. Деревянные конструкции
Детальные инструментальные обследования деревянных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, проводят в соответствии с рекомендациями для деревянных конструкций в обычных условиях. При этом замеряют глубину обугливания древесины Ноб и поверочным расчетом устанавливают остаточную несущую способность конструкции с ослабленным сечением элементов по действующим СНиП.
При отсутствии инструментальных данных по глубине обугливания Ноб ее значение определяют ориентировочно по формуле
Ho 6 = TnV, (3.13)
где Tn— продолжительность пожара, мин., принимаемая по акту Госпожнадзора «Описание пожара»;
V — усредненная скорость обугливания древесины, мм/мин., принимаемая равной: 0,7 — для легкой и сухой древесины; 0,5 — для плотной и влажной (влажность более 20%).
Заключение
В результате пожара — с конструкциями происходят сильные изменения, которые прямо влияют на их несущую способность. Если не придать их усилению или замене должного значения, то это приведет к серьёзным последствиям в будущем, которые могут повлечь множественные человеческие жертвы. Поэтому следует уделять должное внимание зданиям и сооружениям, пострадавшим в результате пожара.
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/obsledovanie-zdaniy-posle-pojara/
1. http://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293829/4293829467.htm (Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром).
2. (Пособие по обследованию строительных конструкций зданий).
3. Реконструкция и обновление сложившейся застройки города. Учебное пособие для вузов. / Под общей ред. П.Г. Грабового и В.А. и Харитонова. — М.: Изд-ва «АСВ» и «Реалпроект» 2005. — С. — 624.
4. Е.В. Карасёв — «Защита от последствий пожара. Декларированная функция или обязанность государства?» — Пожаровзрывоопасность 2007 том 16 №5.
5. С.В. Поздеев и И.Ю. Тищенко — «Математическое моделирование поведения железобетонной балки во время пожара при помощи метода конченых элементов» — Пожаровзрывоопасность 20010 том 19 №1.
