Повреждения конструкций при пожарах происходят в результате воздействия высоких температур. Высокотемпературное воздействие пожара – воздействие температур свыше 200°С на строительные конструкции при пожаре, при котором возникают температурные напряжения, могут меняться физико-механические и упругопластические свойства материалов конструкций и уменьшаться работоспособное сечение элемента [1]. При этом ухудшаются эксплуатационные качества конструкций, снижается прочность материала, сила сцепления арматуры с бетоном. Из-за неравномерного температурного нагрева может изменяться расчетная схема элементов, работающих в составе неразрезных систем.
При пожарах большой интенсивности и длительности деревянные и металлические конструкции имеют тенденцию приходить в негодность, в то время как железобетонные и каменные конструкции частично сохраняют свои эксплуатационные качества.
Рассмотрим наиболее подробно воздействие пожара на конструкции, выполненные из различных материалов.
Металлические конструкции
Металлическая конструкция имеет множество преимуществ: легкость и скорость монтажа, значительную несущую способность при нормальных условиях эксплуатации, она в 4 раза легче, чем железобетонные и каменные конструкции при одинаковой несущей способности. Металлические конструкции при резком повышении температуры, резко и сильно теряют прочность. Металлы очень чувствительны к действию высоких температур и огня. Они быстро нагреваются, и происходит снижение прочностных свойств. При температурах до 250°С прочность мягкой малоуглеродистой стали увеличивается, а потом постепенно уменьшается. Критическая температура потери несущей способности стальных конструкций наступает при 500°С.
Приблизительно через 10 минут с начала пожара стальные конструкции складываются как карточный домик. Сталь должна быть защищенной. Это может быть обеспечено за счет: огнезащитной краски; бетонирования; обертывания теплоизоляцией.
Деревянные конструкции
Древесина – это горючий материал, относящийся обычно к горючим строительным материалам. В случае пожара на древесине образуется слой древесного угля с плохой теплопроводностью, что предотвращает последующее горение. При сжигании древесины образуются CO и CO2, а при обработке древесины огнезащитными средствами или материалами для обработки поверхности, то образуются опасные токсичные газы [2]. По сравнению со многими строительными материалами, древесина, хотя и горит, но ее молекулярная цепь не изменяется под воздействием огня, древесина обладает хорошими теплозащитными свойствами и не разрушается внезапно. Обугленная поверхность затрудняет распространение огня. Однако древесина значительно увеличивает пожарную нагрузку.
До температуры 100°С свойства древесины почти не изменяются. Возгорание древесины и обгорание ее поверхности происходит при температуре 290°С.
Обгорание поверхности происходит со скоростью 1,8-2см за 30 минут, тем самым уменьшая поперечное сечение конструкции [3]. Деревянные перекрытия старой конструкции, состоящие из деревянного пола, балок, наката и т.д., теряют несущую способность через 40 минут с начала возгорания. Несущая способность поврежденных пожаром деревянных конструкций оценивается в зависимости от площади сечения неповрежденной древесины конструкции.
Каменные конструкции
Каменная кладка из строительных материалов (глиняный кирпич, силикатный кирпич, блоки из легкого бетона) является огнестойкой.
Воздействие огня и воды при тушении пожара приводит к отслаиванию поверхностного слоя кладки и разрушению раствора.
Под воздействием огня обычно прочность строительных кирпичей не уменьшается, но раствор между кирпичами будет рыхлиться и разрушаться. Если раствор поврежден на глубину более 3 см, то кладка считается не выдержавшей нагрузки и должна быть разобрана [4].
Каменные конструкции практически никогда не разрушаются при пожаре, наблюдаются лишь поверхностные повреждения кладки. Израсходование огнестойкости каменных конструкций происходит вследствие недопустимого повышения температуры на необогреваемой поверхности.
Железобетонные конструкции
Бетон негорючий и достаточно огнестойкий материал. Однако под воздействием высоких температур его прочностные и защитные свойства по отношению к заключенной в нем арматуре снижаются. Кроме того, при длительном пожаре сама арматура сильно нагревается, по этой причине происходит значительная деформация. Поэтому, изгибаемые элементы получают прогибы и открытые трещины.
В зависимости от степени повреждения состояние поверхности железобетонных конструкций после пожара может быть различной:
- при слабой степени повреждения – наличие следов копоти и сажи;
- при средней степени повреждения – происходит изменение цвета бетона от серого до розового, элементы полностью покрыты сажей и копотью;
- при сильной степени повреждения – цвет бетона становится желтый;
- при полной степени повреждения – цвет бетона темно-желтый.
Таким образом, все здания и сооружения представляют собой объекты, и каждый объект защиты должен иметь систему обеспечения пожарной безопасности [5].
Результаты воздействия высоких температур на элементы строительных конструкций вследствие произошедшего пожара в обязательном порядке должны рассматриваться и оцениваться при проведении экспертизы промышленной безопасности зданий и сооружений на опасных производственных объектах, при проведении планового технического обследования зданий и сооружений. Степень поврежденности конструкций, изменение физико-механических свойств материалов, вызванные пожаром, непременно должны учитываться при разработке рекомендаций по приведению зданий и сооружений в работоспособное состояние для обеспечения их дальнейшей безопасной эксплуатации.
Библиографический список
- СП 329.1325800.2017. Свод правил. Здания и сооружения. Правила обследования после пожара. (утв. и введен в действие Приказом Минстроя России от 30.10.2017 №1490/пр) URL: http://docs.cntd.ru/document/556793892 (дата обращения: 14.11.2020).
- Способы и средства огнезащиты древесины. Руководство. ‒ М.: ВНИИПО ‒ 2011.
- Орлова С.С. Здания, сооружения и их устойчивость при пожаре: учебное пособие / С.С.Орлова, Т.А.Панкова, С.В. Затинацкий – Саратов: Издательство «Саратовский источник» – 2015.
- Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром / НИИЖБ. – М.: Стройиздат – 1987.
- Федеральный закон от 22.07.2008 №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (ред. от 27.12.2018г.) URL: https://base.garant.ru/12161584/ (дата обращения: 15.11.2020).
Количество просмотров публикации: Please wait