ОЦЕНКА ОГНЕСТОЙКОСТИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ И РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ [7]

Проблема огнестойкости реконструируемых и надстраиваемых зданий имеет важное практическое значение в связи с массовой реконструкцией зданий различного назначения, городов и населенных пунктов, с учетом изменения функциональных, эксплуатационных, санитарно-бытовых и других требований.

Во время эксплуатации здания происходит постепенная утрата конструкциями своих эксплуатационных качеств, в том числе определенной доли их огнестойкости.

До настоящего времени оценка огнестойкости зданий производилась на основе справочных данных о пределах огнестойкости основных конструкций здания, полученных при стандартных огневых испытаниях до начала их эксплуатации.

При реконструкции зданий, проводимой в ряде случаев с надстройкой дополнительных этажей, может происходить повышение требуемой нормами степени огнестойкости здания. При этом огнестойкость основных существующих и эксплуатируемых конструкций может перестать удовлетворять требованиям норм.

Это приводит к необходимости проведения специальных оценок огнестойкости реконструируемых зданий, особенно ответственных в случае надстройки дополнительных этажей.

Решение такого рода задач затруднялось из-за недостаточного развития научно-методических аспектов оценки огнестойкости эксплуатируемых и реконструируемых зданий.

В данном параграфе излагаются разработанные методы оценки огнестойкости реконструируемых зданий, инженерные методы расчета на огнестойкость эксплуатируемых конструкций реконструируемых зданий.

Изменение в процессе эксплуатации объектов факторов, влияющих на огнестойкость конструкций

В процессе изготовления, возведения, эксплуатации конструкций в них формируются разного рода повреждения и дефекты, приводящие к отклонениям от исходного (проектного) состояния.

Как показывают обследования, повреждения железобетонных и каменных конструкций зависят от большого числа факторов: окружающей среды (влажности, температуры, агрессивных газов, жидких агрессивных сред), свойств бетона и арматуры, конструктивных решений (вида, количества, расположения арматуры, вида и уровня напряженного состояния в бетоне и арматуре, а также в составляющих каменной кладки).

Важную роль при образовании повреждений конструкций в условиях эксплуатации играет силовой фактор. Силовые воздействия на конструкции являются следствием внешних природных и искусственных нагрузок, приводящих к воздействию на конструкции продольных, сжимающих и растягивающих сил, изгибающих и крутящих моментов или их комбинаций. Это приводит к возникновению в сечениях конструкций различных напряженных состояний: сжатия, растяжения, внецентренного сжатия и растяжения, изгиба, сдвига, кручения. Во время эксплуатации здания такого рода воздействия приводят к образованию, накоплению микро- и макроповреждений, деформаций материалов конструкций.

К наиболее характерным дефектам железобетонных конструкций относятся:

  • • сколы бетона, как следствие механических воздействий;
  • • отслоение защитного слоя из-за коррозии арматуры (рис. 1.20, в);
  • • повреждения арматуры и закладных деталей из-за механических воздействий и коррозии арматуры (рис. 1.20, б);
  • • коррозия арматуры из-за потери бетоном защитных свойств (рис. 1.21);
  • • выпучивание арматуры, продольные трещины в сжатой зоне конструкции из-за перегрузки конструкции (рис. 1.20, а).

Дефекты и повреждения каменной кладки от воздействия силовых факторов возникают в наиболее нагруженных элементах каменных конструкций: несущих каменных столбах, простенках, пилястрах и др.

Эти элементы работают в основном на центральное и внецент- ренное сжатие.

Повреждение каменных сжатых элементов от силовых воздействий обычно сводится к образованию продольных трещин, которые с увеличением нагрузки развиваются по высоте, соединяются между собой и разделяют кладку на отдельные вертикальные гибкие столбики (рис. 1.22). Из-за потери устойчивости столбики последовательно разрушаются, что приводит в конечном итоге к разрушению всей конструкции.

Наиболее часто встречающимся силовым повреждением кладки является повреждение, вызванное местной перегрузкой при опира- нии металлических или железобетонных балок на кирпичные стены без устройства опорных железобетонных подушек или при применении неармированных бетонных подушек.

Основные виды дефектов и повреждений каменных конструкций, таким образом, включают в себя следующие:

• деформация стен (искривление горизонтальных и вертикальных швов, выпучивание, отклонение от вертикали) в результате неравномерной усадки оснований, бокового давления грунтов, од-

Характер повреждений сжатых железобетонных элементов в условиях длительной эксплуатации [7]

Рис. 1.20. Характер повреждений сжатых железобетонных элементов в условиях длительной эксплуатации [7]

ностороннего оттаивания кладки, температурных, силовых воздействий и т.п.;

  • • отколы, раковины, выбоины и другие нарушения сплошности в результате нарушения технологии строительства, механических воздействий в процессе эксплуатации;
  • • увлажнение стен в местах повреждения наружного слоя и скапливания влаги от атмосферных осадков, конденсации влаги; повреждения кровли в зоне карниза, нарушения гидроизоляции водосточных желобов, в зонах размещения санитарно-технического оборудования, трубопроводов, емкостей с жидкостью;
  • • разрушение основного материала стен в виде трещин в кладке (вертикальных, горизонтальных, параболических, У-образных)
Виды коррозии арматуры железобетонных конструкций [7]

Рис. 1.21. Виды коррозии арматуры железобетонных конструкций [7]: а — местная точечная; б — местная язвенная; в — местная пятнами; г — сплошная равномерная; д — сплошная неравномерная

из-за просадки грунта, перегрузки, пониженной прочности материала, недостаточного армирования, усилий в примыкающих конструкциях, температурно-влажностных деформаций, воздействия химически активных эксплуатационных сред и т.д. Перечисленные эксплуатационные изменения проектных характеристик конструкций приводят к снижению способности конструкций сопротивляться воздействию пожара, т.е. к снижению их огнестойкости.

Одним из основных параметров, от которых зависит также огнестойкость строительных конструкций, является коэффициент условий работы рабочей арматуры при пожаре ys Г

Физический смысл этого коэффициента подробно рассмотрен выше. По существу, этот коэффициент отражает степень нагружения материала конструкции от эксплуатационных нагрузок относительно его сопротивления и выражается в виде соотношения

Характер повреждений сжатого кирпичного столба [7]

Рис. 1.22. Характер повреждений сжатого кирпичного столба [7]

где ст5 — нормативное напряжение в сечении рабочей арматуры конструкции, МПа;

Rs сопротивление стали арматуры, МПа;

RsT сопротивление стали при температуре Т, МПа.

Из выражения (1.56) становится понятной важность коэффициента ys т при расчетах строительных конструкций на огнестойкость. Действительно, чем выше значение напряжений в сечении рабочей арматуры as от рабочих нагрузок, тем быстрее и при более низких температурах достигается предельная деформация растянутой арматуры и тем ниже критическая температура прогрева материала при пожаре.

Рассмотрим, что происходит с коэффициентом условий работы ys т рабочей арматуры в условиях эксплуатации конструкции. В этих условиях поперечное сечение рабочей арматуры может уменьшиться за счет коррозии. Уменьшение поперечного сечения рабочей арматуры конструкции приводит, в свою очередь, к соответствующему увеличению напряжений s в арматуре от рабочих нагрузок и, как следствие, к увеличению значения коэффициента условий работы при пожаре ys г этой арматуры.

Обозначим поправку на коррозию арматуры к значению коэффициента условий работы при пожаре рабочей арматуры осу

Тогда

аэкспл _ напряжение в сечении рабочей арматуры с учетом ее коррозии в условиях эксплуатации;

^.проект _ напряжение в сечении рабочей арматуры при начальных (проектных) сечениях.

Или

где ^проект _ проектная площадь сечения рабочей арматуры конструкции;

^экспл _ эксплуатационная площадь сечения рабочей арматуры

конструкции;

ds диаметр рабочей арматуры.

На рис. 1.23 представлена зависимость поправки соу от относительного уменьшения диаметра рабочей арматуры при коррозии.

Анализ графика рис. 1.23 показывает, что коэффициент условий работы при пожаре арматуры весьма существенно зависит от условий эксплуатации.

Очевидно, что, исходя из соотношения (1.58), процессы коррозии рабочей арматуры изгибаемых железобетонных элементов будут оказывать соответствующее влияние и на значения критической темпе-

График для оценки влияния коррозии рабочей арматуры железобетонных конструкций на величину поправки озу для коэффициента условий работы арматуры при пожаре [7]

Рис. 1.23. График для оценки влияния коррозии рабочей арматуры железобетонных конструкций на величину поправки озу для коэффициента условий работы арматуры при пожаре [7]

ратуры нагрева при пожаре арматурных сталей Tscr и снижению предела огнестойкости конструкций.

При реконструкции зданий, при необходимости надстройки дополнительных этажей рабочие нагрузки на отдельные конструкции могут значительно увеличиться.

Как показывают многочисленные исследования, все эти факторы могут оказывать существенное влияние на огнестойкость как отдельных конструкций, так и здания в целом.

В ряде случаев снижение огнестойкости конструкций может достигать величин, нарушающих противопожарную защиту здания по критерию огнестойкости, которую требуют современные нормы и правила.

Кроме того, при реконструкции зданий с устройством надстройки и соответствующим увеличением общего количества этажей согласно строительным нормам и правилам здание должно относиться к более высокой степени огнестойкости.

Здания и сооружения на всех этапах своего существования, как при эксплуатации, так и в случаях реконструкции, ремонта или аварийной ситуации, должны иметь пределы огнестойкости, соответствующие требованиям строительных норм и правил.

Пределы огнестойкости эксплуатируемых конструкций (эксплуатационные пределы огнестойкости конструкций) зависят от их технического состояния в процессе эксплуатации, что может существенно повлиять на степень огнестойкости эксплуатируемого здания.

Реконструкция зданий, связанная с надстройкой дополнительных этажей, в ряде случаев приводит к ужесточению нормативных требований к огнестойкости здания в целом и, соответственно, к ужесточению требований к огнестойкости конструкций.

Технический регламент [3] устанавливает общие требования противопожарной защиты помещений, зданий и других строительных сооружений на всех этапах их создания и эксплуатации.

В этом же документе обращается внимание на то, что «в процессе эксплуатации следует не допускать изменения конструктивных, объемно-планировочных и инженерно-технических решений без проекта, разработанного в соответствии с действующими нормами и утвержденного в установленном порядке».

В нормативно-технических документах регламентируется положение о том, что «при изменении функционального назначения существующих зданий или отдельных помещений в них, а также при изменении объемно-планировочных и конструктивных решений должны применяться действующие нормативные документы в соответствии с новым назначением этих зданий или помещений».

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >