Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 3(299)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6

Библиографическое описание:
Зонов К.А. ВЛИЯНИЕ ПОЖАРА НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2025. № 3(299). URL: https://sibac.info/journal/student/299/359506 (дата обращения: 31.01.2025).

ВЛИЯНИЕ ПОЖАРА НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Зонов Кирилл Александрович

студент гр. 5-См(ПЖБК)-2, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ),

РФ, г. Санкт-Петербург

THE EFFECT OF FIRE ON THE LOAD-BEARING CAPACITY OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES

 

Kirill Zonov

student of group 5-Sm(PZhBK)-2, Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering,

Russia, Saint Petersburg

 

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается влияние пожара на несущую способность железобетонных конструкций. Автор анализирует изменения, которые происходят в структуре бетона и арматуре под воздействием высоких температур, и оценивает риски обрушения конструкций после пожара. Эта информация может быть полезна инженерам, архитекторам и другим специалистам, работающим в области строительства и проектирования зданий.

ABSTRACT

The article examines the impact of fire on the load-bearing capacity of reinforced concrete structures. The author analyzes the changes that occur in the structure of concrete and reinforcement under the influence of high temperatures and assesses the risks of structural collapse after a fire. This information can be useful for engineers, architects and other professionals working in the field of building and designing buildings.

 

Ключевые слова: пожар (высокотемпературный нагрев), огнестойкость.

Keywords: fire (high temperature heating), fire resistance.

 

При пожаре несущие железобетонные конструкции подвергаются совместному действию рабочей нагрузки и кратковременного (2...3 часа) интенсивного нестационарного высокотемпературного нагрева, вызывающего необратимые нарушения в структуре бетона и арматуры. Температура нагреваемых поверхностей конструкций при стандартном пожаре может достигать 1000...1100 °С, а в условиях реального пожара - 1600 °С.

Воздействие температуры приводит к снижению прочностных и увеличению деформативных свойств бетона и арматуры, вызывает развитие температурных деформаций. С ростом температуры усиливается нелинейность деформирования бетона и арматуры, а по мере приближения материалов к разрушению их деформирование становится существенно неравновесным.

При пожаре по сечению элементов конструкций образуется неоднородное (зависящее от координат) и нестационарное (изменяющееся во времени) температурное поле. Неоднородность температурного поля приводит к различию механических свойств компонентов сечения и их неравномерному участию в восприятии нагрузки, а нестационарность температурного поля является причиной перераспределения напряжений между компонентами сечения в процессе нагрева. Неравномерное температурное расширение разнонагретых компонентов сечения вызывает появление дополнительных (собственных) самоуравновешенных температурных напряжений.

В процессе нагрева происходит развитие перемещений и снижение несущей способности конструкций. Значительные температурные деформации конструкций при пожаре могут приводить к изменению их статических схем вследствие совместной работы в составе несущей системы здания. Для сложных статически неопределимых конструкций при пожаре характерно также перераспределение усилий между различными сечениями и последовательное образование пластических шарниров.

У большинства конструкций при пожаре наиболее интенсивному нагреву подвергаются зоны размещения рабочей арматуры, поэтому чем более важное значение имеет арматура для работы конструкции, тем быстрее снижается несущая способность такой конструкции при пожаре.

Наиболее сильно подвержены воздействию пожара изгибаемые элементы балочных конструкций. В статье [8] Тамразян А.Г. и Звонов Ю.Н. считают, что для плит характерен нагрев со стороны нижней поверхности, а ригели нагреваются, как правило, со стороны нижней и боковых поверхностей.

Длительное воздействие пожара на железобетон приводит в итоге к его разрушению. Согласно учебному пособию [3] основные причины разрушения железобетона следующие:

1. Нарушение сцепления между бетоном и арматурой.

2. Снижение прочности арматурной стали.

3. Снижение прочности бетона.

Относительно первой причины разрушения железобетона в условиях пожара следует иметь в виду, что гладкая арматура легко утрачивает прочность сцепления с бетоном (при температуре 250 °C прочность сцепления снижается вдвое). Это объясняется различием коэффициентов температурного линейного расширения стали и бетона. Свой вклад вносит в это и гладкая поверхность арматуры. Чтобы конструкция обладала достаточным пределом огнестойкости, необходимо в процессе её изготовления предусматривать установку специальных закладных деталей, увеличивающих прочность сцепления арматуры с бетоном.

Для сжатых элементов колонн [7] характерен нагрев с четырёх сторон, при этом периферийные слои нагреваются значительно сильнее, чем внутренние, и температурный перепад по сечению может достигать 800...900 °С. В процессе нагрева напряжения с более нагретых слоев передаются на менее нагретые, имеющие меньшую деформативность, поэтому наружные слои и рабочая арматура постепенно перестают участвовать в восприятии нагрузки. На рисунке 1 можно визуально оценить повреждение железобетонного элемента после пожара.

При осевом сжатии исчерпание прочности нормального сечения происходит при достижении предельной сжимаемости в центральном наименее нагретом участке бетона. Для колонн, внецентренно сжатых как со случайным, так и с расчётным эксцентриситетом, возможно разрушение вследствие потери устойчивости.

Согласно нормативному документу [2] огнестойкость железобетонных конструкций – это способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара.

Таким образом, проанализировав литературу и предыдущие исследования можно конкретизировать, как высокотемпературный нагрев влияет на несущую способность железобетонных конструкций

1. Несущие изгибаемые конструкции

Их разрушение происходит в результате перегрева нижней рабочей арматуры.

2. Несущие сжатые колонны

Разрушение колонн происходит в результате снижения прочности как бетона, так и рабочей продольной арматуры.

3. Несущие сжатые стены

При пожаре стены нагреваются, как правило, с одной стороны, благодаря чему они прогибаются либо в сторону огня, либо в обратном направлении. Изменение условий работы стены с центрального на внецентренное сжатие уменьшает её огнестойкость. В общем случае огнестойкость сжатых стен зависит от тех же факторов и равна тем же величинам, что и у колонн.

4. Ненесущие стены

Потеря ограждающей и теплоизоляционной функции наступает в результате деформации и трещинообразования элемента.

 

Список литературы:

  1. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.
  2. СП 468.1325800.2019 Бетонные и железобетонные конструкции. Правила обеспечения огнестойкости и огнесохранности.
  3. Милованов А.Ф. Стойкость железобетонных конструкций при пожаре. Стройиздат. 1998.
  4. Орлова С.С., Панкова Т.А., Затинацкий С.В. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре.
  5. Ройтман В.М., Приступюк Д.Н. Особенности оценки стойкости зданий и сооружений из железобетонных конструкций при комбинированных особых воздействиях с участием пожара.
  6. Куранов Д.В., Стародубцев А.Е. Оценка влияния воздействия высоких температур при пожарах на поврежденные железобетонных конструкции.
  7. Тамразян А.Г., Звонов Ю.Н. К оценке резервов несущей способности железобетонных плит в условиях пожара.
  8. Курлапов Д.В. Воздействия высоких температур пожара на строительные конструкции.
  9. МДС 21-2.2000 Методические Рекомендации по расчету огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций.
  10. СТО 36554501-006-2006 Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций / ФГУП 17 НИЦ Строительство.

Оставить комментарий