Потенциальная пожароопасность зданий и сооружений - Огнестойкость железобетонных конструкций (2)

Стены. При пожарах, как правило, стены обогреваются с одной стороны и поэтому прогибаются или в сторону пожара, или в обратном направлении. Стена из центрально-сжатой конструк­ции превращается во внецентренно сжатую с увеличивающимся во времени эксцентриситетом. В этих условиях огнестойкость не­сущих стен в значительной степени зависит от нагрузки и от их толщины. С увеличением нагрузки и уменьшением толщины сте­ны ее предел огнестойкости уменьшается, и наоборот.

С увеличением этажности зданий нагрузка на стены воз­растает, поэтому для обеспечения необходимой огнестойкости толщину несущих поперечных стен в жилых зданиях принимают равной (мм): в 5... 9-этажных зданиях - 120, 12-этажных - 140, 16-этажных - 160, в домах высотой более 16 этажей - 180 и более.

Однослойные, двухслойные и трехслойные самонесущие панели наружных стен подвергаются действию небольших нагру­зок, поэтому огнестойкость этих стен обычно удовлетворяет про­тивопожарным требованиям.

Несущая способность стен при действии высокой темпера­туры определяется не только изменением прочностных характери­стик бетона и стали, но главным образом деформативностью эле­мента в целом. Огнестойкость стен определяется, как правило, потерей несущей способности (разрушением) в нагретом состоя­нии; признак же обогрева "холодной" поверхности стены на 140° С не является характерным. Предел огнестойкости находится в зависимости от рабочей нагрузки (запаса прочности конструк­ции). Разрушение стен от одностороннего воздействия происхо­дит по одной из трех схем:

1) с необратимым развитием прогиба в сторону обогреваемой поверхности стены и ее разрушением в середине вы­соты по первому или второму случаю внецентренного сжатия (по нагретой арматуре или "холодному" бетону);

2) с прогибом элемента в начале в сторону нагревания, а на конечной стадии в противоположном направлении; раз­рушение - в середине высоты по нагретому бетону или по "холодной" (растянутой) арматуре;

3) с переменной направления прогиба, как и в схеме 1, но разрушение стены происходит в приопорных зонах по бетону "холодной" поверхности или по косым сечениям.

Первая схема разрушения характерна для гибких стен, вто­рая и третья - для стен с меньшей гибкостью и платформенно опертых. Если ограничить свободу поворота опорных сечений стены, как это имеет место при платформенном опирании, уменьшается ее деформативность и поэтому предел огнестойкости увеличивается. Так, платформенное опирание стен (на не смещаемые плоскости) увеличивало предел огнестойкости в среднем в два раза по сравнению с шарнирным опиранием независимо от схемы разрушения элемента.

Уменьшение процента армирования стен при шарнирном опирании снижает предел огнестойкости; при платформенном же опирании изменение в обычных пределах армирования стен на их огнестойкость практически не влияет. При нагревании стены од­новременно с двух сторон (межкомнатные стены) у нее не возни­кает температурного прогиба, конструкция продолжает работать на центральное сжатие и поэтому предел огнестойкости не ниже, чем в случае одностороннего обогрева.

Основные принципы расчета огнестойкости железобетонных конструкций

Огнестойкость железобетонных конструкций утрачивается, как правило, в результате потери несущей способности (обруше­ния) за счет снижения прочности, теплового расширения и тем­пературной ползучести арматуры и бетона при нагревании, а так­же вследствие прогрева не обращенной к огню поверхности на 140° С. По этим показателям - предел огнестойкости железобетон­ных конструкций может быть найден расчетным путем.

В общем случае расчет состоит из двух частей: теплотехни­ческой и статической.

В теплотехнической части определяют температуру по сече­нию конструкции в процессе ее нагревания по стандартному тем­пературному режиму. В статической части вычисляют несущую способность (прочность) нагретой конструкции. Затем строят график (рис. 3.7) снижения ее несущей способности во времени. По этому графику находят предел огнестойкости, т.е. время на­гревания, по истечении которого несущая способность конструк­ции снизится до рабочей нагрузки, т.е. когда будет иметь место равенство:

М_рt (N_рt) = М_n(М_n), где М_рt (N_рt) - несущая способность изгибаемой (сжатой или внецентренно сжатой) конструкции;

М_n(М_n), - изгибающий момент (продольное усилие) от нор­мативной или другой рабочей нагрузки.