В статье рассматривается вопрос применения натурных технических обследований на огнестойкость железобетонных конструкций. Практическая значимость позволит сформулировать конструктивные предложения, способствующие повышению остаточной прочности, снижению остаточных деформаций и обеспечению сохранности железобетонных элементов производственных объектов.
Ключевые слова: конструкция, предел огнестойкости, пожар, пожарная безопасность, несущая способность.
The article deals with the application of full-scale technical surveys for fire resistance of reinforced concrete structures. The practical significance will allow to formulate the constructive offers promoting increase of residual durability, decrease in residual deformations and ensuring safety of reinforced concrete elements of production facilities.
Keywords: construction, fire resistance limit, fire, fire safety, load-bearing capacity.
Убытки от разрушений зданий во время пожара составляют примерно 15–20 % общих потерь. Поэтому изучение проблем, направленных на снижение материальных потерь от пожаров, обеспечение пожарной безопасности строительных конструкций и выявление возможности их эксплуатации после пожара является актуальным [1]. Ну и, конечно, нельзя забывать, что любые строительные разработки и предложения должны обеспечивать главную задачу — безопасность жизни и здоровья людей.
Рост объектов строительства, усложнение конструктивных схем зданий заставляет все в большей степени уделять внимание проблеме огнестойкости.
Широко применяемые в строительстве железобетонные конструкции достаточно хорошо сопротивляются высокотемпературному нагреву при пожаре по сравнению с металлоконструкциями и деревянными конструкциями. Несущие железобетонные конструкции, имея большой предел огнестойкости, все же изменяют свои эксплуатационные свойства во время пожара и после него [1].
Существо проблемы огнестойкости заключается в быстрой утрате строительными материалами и конструкциями необходимых качеств при воздействии пожара. Наиболее серьезные пожары происходят в промышленных и складских зданиях, где пожарную нагрузку составляют горючие и легко воспламеняющиеся материалы, а также сжиженные газов, а температура пожара может достигать 1200–1600°С.
В техническом регламенте о требованиях пожарной безопасности предъявляются требования огнестойкости и классу функциональной пожарной опасности несущих конструкций [4]. Бетон является негорючим материалом и соответствует наиболее высокому классу конструктивной пожарной опасности К0.
Что касается огнестойкости железобетонных конструкций, то они лучше сохраняют свою устойчивость при пожаре.
Огнестойкость железобетонных конструкций зависит от многих факторов: конструктивной схемы, геометрии, уровня эксплуатационных нагрузок, толщины защитных слоев бетона, типа арматуры, вида бетона, и его влажности и др.
В условиях пожара предел огнестойкости железобетонных конструкций наступает, как правило, за счет снижения прочности бетона при нагреве, теплового расширения и температурной ползучести арматуры, возникновения сквозных отверстий или трещин в сечениях конструкций, а также в результате утраты теплоизолирующей способности [5].
Это приводит к быстрому снижению несущей способности конструкции при пожаре. В момент времени воздействия пожара, когда несущая способность конструкции снизится до уровня рабочих нагрузок, и наступит ее предел огнестойкости по признаку R [5].
В современной методологии существуют экспериментальные и теоретические методы оценки огнестойкости железобетонных конструкций.
Однако экспериментальный метод имеет существенные недостатки. Испытания по этому методу требуют проведения громоздких и дорогих опытов, что затрудняет, в некоторых случаях, своевременно оценить огнестойкость различных видов новых строительных конструкций.
Теоретический путь является более перспективным и экономичным. Поэтому у нас в стране получают развитие расчётные методы оценки огнестойкости. Сущность расчёта в общем виде сводится к оценке распределения температур, по сечению конструкции в условиях пожара (теплотехническая часть), и вычислению несущей способности нагретой конструкции (статическая часть). Однако теория огнестойкости строительных конструкций ещё недостаточно разработана, поэтому даже опытному конструктору нелегко спроектировать нужную по качеству огнезащиту силовых элементов конструкций. Первая проблема, которую преодолевает инженер-практик на этом пути, заключается в определении характера распределения температур в сечениях материала строительной конструкции через некоторые интервалы времени. Иными словами, он должен решить задачу нестационарного прогрева материала силового элемента в условиях пожара.
Приближённое же решение с необходимой точностью может быть практически всегда найдено численными методами, особенно при использовании вычислительных машин.
Сущность расчёта конструкций на огнестойкость заключается в определении момента времени, по истечении которого в условиях воздействия пожара конструкции утрачивают свою несущую или теплоизолирующую способность.
Огнестойкость конструкции по признаку потери несущей способности определяется как момент времени воздействия пожара, при котором несущая способность конструкции под действием температуры пожара снизится до величины действующих на неё рабочих нагрузок.
Зависимости типа были получены в результате многолетних специальных экспериментальных исследований [3] для всех основных строительных материалов. Эти исследования показывают, что сопротивление обычных материалов строительных конструкций при прогреве в условиях пожара после определенной температуры начинает быстро уменьшаться. В настоящее время эти зависимости используются в качестве справочных данных при расчётах строительных конструкций на огнестойкость [2].
Критической температурой прогрева материала конструкции при пожаре называется такая температура его нагрева, при которой материал утрачивает способность сопротивляться воздействию пожара.
Понятие критической температуры прогрева материалов конструкций является одним из базовых показателей, используемых в теории расчёта строительных конструкций на огнестойкость [2].
При использовании этого показателя расчёт строительных конструкций на огнестойкость также включает в себя решение двух задач:
1) прочностной задачи огнестойкости: определение нормативной рабочей нагрузки на рассматриваемую конструкцию, затем соответствующего значения коэффициента условий работы материалов конструкции при пожаре и, далее, значения их критической температуры нагрева при данном уровне рабочей нагрузки;
2) теплофизической задачи огнестойкости: определение момента времени воздействия пожара на строительную конструкцию, при котором ключевые элементы конструкции прогреваются до критической температуры.
В связи с этим возникает необходимость разработки более общих методов оценки времени сопротивления объектов при пожаре, которые давали бы возможность учитывать специфику комбинированного особого воздействия с участием пожара.
Проблема обеспечения безопасности зданий и сооружений при пожарах является в нашей стране весьма актуальной, так как строительный комплекс представляет собой один из самых уязвимых видов объектов для такого рода воздействий.
Литература:
- Милованов А. Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. — М.: Стройиздат, 1998.
- Приступюк Д. Н., Ильина Е. А., Ройтман В. М. Оценка стойкости железобетонных колонн при комбинированных особых воздействиях с участием пожара (на примере поведения здания Пентагона во время событий 11 сентября 2001 г.) // Строительство — формирование среды жизнедеятельности: научные труды 12-й Международный межвуз. Научно-практическая конференция молодых ученных, докторантов и аспирантов (МГСУ, 15–22 апреля 2009 г.). — М.: Изд-во АСВ, 2009. — С.512–516.
- Ройтман В. М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. — М.: Ассоциация «Пожарная безопасность и науки»., 2001. — С 382.
- Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 № 123-ФЗ, Официальный сайт компании «КонсультантПлюс».
- Roytman V. М., Pasman Н. J., Lukashevich I. Е. The Concept of Evaluation of Building Resistance against Combined Hazardous Effects “Impact-Explosion-Fire” after Aircraft Crash // Fire and Explosion Hazards: Proceedings of the Fourth International Seminar. — NI, UK, Londonderry, 2003. —P.283–293.
