В данной статье поднимается вопрос методики обследования зданий и конструкций после воздействия высоких температур. Особенности экспертизы, ее цели и задачи.
После пожара необходимо оценить состояние конструкций, чтобы сделать заключение о возможности и методах их восстановления. Это заключение выполняется на основании обследования здания и конструкций. Для этого проводится комплекс инженерных работ, основной целью которых является определение несущей способности отдельных железобетонных конструкций и всего здания в целом, а также разработка мероприятий, направленных на усиление и восстановление поврежденных строительных конструкций. При пожаре здание или сооружение подвергается воздействию высоких температур и воды, что может привести к полному или частичному разрушению строительных конструкций: снижается качество бетона, в нем могут появиться трещины, ухудшается сцепление арматуры с бетоном. Особенно сильно страдают стены, перекрытия, колонны.
Методика обследования.
Обследование зданий, пострадавших после пожара может не только выявить виновных в ЧП, но и позволить определить дальнейшую судьбу строения.
При обследовании зданий объектами рассмотрения являются следующие основные несущие конструкции:
– фундаменты, ростверки и фундаментные балки;
– стены, колонны, столбы;
– перекрытия и покрытия (в том числе: балки, арки, фермы стропильные и подстропильные, плиты, прогоны);
– подкрановые балки и фермы;
– связевые конструкции, элементы жесткости;
– стыки, узлы, соединения и размеры площадок опирания.
На основании проведенных обследований и поверочных расчетов конструкциям присваивается категория технического состояния.
- Исправное состояние — категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся отсутствием дефектов и повреждений, влияющих на снижение несущей способности и эксплуатационной пригодности.
- Работоспособное состояние — категория технического состояния здания, при которой некоторые из численно оцениваемых контролируемых параметров не отвечают требованиям проекта, норм и стандартов, но имеющиеся нарушения требований не приводят к нарушению работоспособности конструкций.
- Ограниченно работоспособное состояние — категория технического состояния здания или его строительных конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения.
- Недопустимое состояние — категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся снижением несущей способности и эксплуатационных характеристик, при котором существует опасность для пребывания людей и сохранности оборудования.
- Аварийное состояние — категория технического состояния строительной конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся повреждениями и деформациями, свидетельствующими об исчерпании несущей способности и опасности обрушения.
Далее, исходя из технической категории конструкции принимаются решения о проведении работ по усилению, ремонту или разбору здания.При исправном и работоспособном состоянии эксплуатация конструкций при фактических нагрузках и воздействиях возможна без ограничений.
При ограниченно работоспособном состоянии конструкций необходимы контроль за их состоянием. Если конструкции остаются неусиленными, то требуются обязательные повторные обследования, сроки которых устанавливаются на основании проведенного обследования.
При недопустимом состоянии конструкций необходимо проведение мероприятий по их восстановлению и усилению.
Экспертиза здания предполагает проведение типовых операций, к которым относятся обмерные работы, фото фиксация дефектов, технический анализ состояния конструктивных элементов и др. Они подробно описываются в программе обследования. Кроме того, в рамках экспертизы необходимо произвести проверочные расчеты поврежденных конструкций.
Особенности обследования конструкций после пожара.
При осмотре здания, поврежденного пожаром, обнаруживается и фиксируется документально очаг поражения и прилегающие к нему зоны повреждения конструкции, а также выявляется состояние конструкций в зонах поражения здания, в первую очередь в зоне разрушения. После этого отыскивается и обеспечивается сохранность предметов — термосвидетелей (строительных конструкций, их элементов, оборудования и материалов), которые могут охарактеризовать температурный режим в зонах огневого воздействия. Затем собирают сведения о состоянии строительных конструкций до пожара, а также о развитии пожара и его тушении.
В зависимости от интенсивности огневого воздействия железобетонные конструкции получают различные повреждения. Различают три основные зоны повреждений конструкции:
– наиболее интенсивного огневого воздействия (очаг поражения);
– прилегающие к очагу пожара (зоны поражения);
– не поврежденные огнем участки.
Прилегающие к очагу пожара зоны поражения подразделяются в свою очередь на участки тяжелых, сильных и слабых повреждений.
Однако при осмотре нельзя определить заранее, какие следы пожара приобретут решающее значение. Поэтому важно правильно закрепить и сохранить обнаруженные следы поражения. В здании, поврежденном пожаром, до окончания осмотра должны быть сохранены: строительные конструкции или их элементы, предметы и признаки, характеризующие обстановку накануне пожара; следы пожара, отражающие особенности горения, поведения строительных конструкций и их состояния по зонам повреждения, а также признаки и другие доказательства причины разрушения (обрушения) железобетонных конструкций во время или после пожара.
В процессе осмотра зданий, поврежденных пожаром, определяют состояние железобетонных конструкций, степень их прогрева, наличие скрытых дефектов, трещин.
Глубина прогрева сечений железобетонных элементов ориентировочно можно оценить по изменению звука и цвета бетона, непосредственным испытанием, путем откола бетона по сечению молотком, теплотехническим расчетом, если известны длительность и максимальные температуры огневого воздействия. Цвет бетона изменяется в зависимости от вида заполнителя и вяжущего. При температуре до 300 С тяжелый бетон принимает розовый оттенок, при 400–600 С — красноватый, при 900–1000 С — бледно-серый.
В зоне интенсивного горения с температурами более 800 С сильной закопченности бетона, как правило, не бывает, так как сажа полностью выгорает. В зоне действия повышенных и умеренно высоких температур (100–400 С) может происходить значительное оседание сажи.
При простукивании молотком можно установить степень повреждения огнем структуры бетона. Неповрежденный бетон имеет высокий тон звука, с увеличением степени разрушения бетона звук становится глухим. После воздействия температур более 600 С молоток при уларе сминает бетон на поверхности образца.
Часть сечения образца, прогретая свыше 500 С, при уларе средней силы откалывается.
При воздействии умеренно высоких (200–400 С) и высоких температур (400–800 С) разрушение бетона носит или относительно спокойный, или взрывообразный характер.
При относительно спокойном разрушении происходит температурное расшатывание бетона. Это объясняется тем, что в тяжелом бетоне коэффициент линейного температурного расширения заполнителей изменяется в больших пределах, вследствие чего сцепление заполнителей с цементным камнем при умеренно высоких температурах резко снижается. Микротрещины в бетоне образуются при температуре 300–400 С. При дальнейшем росте температур возникают макротрещины. После нагрева бетона до 500 «С трещины увеличиваются настолько, что становятся видны невооруженным глазом. Ширина температурно-усадочных трещин при этом менее 0,1 мм.
После воздействия температур 400–800 С трещины развиваются интенсивнее. Ширина раскрытия поверхностных трещин 0,5–1 мм. Образцы, прогретые до центра сечения температурами свыше 700 С, после охлаждения разрушаются. Увлажнение образцов бетона, нагретого до 600 С, приводит к их полному разрушению.
Конструкции, находившиеся под воздействием повышенных и высоких температур (до 700 С), можно определить по изменению скорости распространения ультразвука (рис. 1) при известной прочности поврежденного бетона и длительности огневого воздействия.
Рис. 1. Номограмма для определения температуры нагрева тяжелого бетона класса В 15 в зависимости от его остаточной прочности и скорости распространения ультразвука
Рис. 2. Максимальные температуры на обогреваемой поверхности железобетонных конструкций
Изменение прочности арматуры после пожара можно оценить, зная значения максимальных температур ее нагрева, положение арматуры в конструкции, класс арматуры, ее предварительное напряжение.
Рис. 3. В таблице показано снижение прочности арматуры по сравнению с изначальными характеристиками арматуры
Вывод
В процессе горения свойства материалов, из которых состоят несущие и ограждающие конструкции меняются, что влечет за собой дефекты, скрытые и явные, снижение прочностных характеристик и приводит здание в не пригодное для безопасной эксплуатации состояние. Результаты обследования таких зданий позволяет нам объективно оценить ущерб, причиненных чрезвычайной ситуацией и проанализировать варианты дальнейшей судьбы конструкций (ремонт, усиление, замена).
Литература:
- СП 13–102–2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»
- А. С. Чугунов,, О. В. Жадан, М. В. Кузнецов, А. В. Бармашов. Особенности обследования железобетонных большепролетных конструкций после пожара // СтройПРОФИль. — 2011. — № 4–11. — С. 15–17.
- Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром.//Москва. — 1987.
- В. А. Соколов. Категории технического состояния строительных конструкций при их диагностике вероятностными методами// Фундаментальные исследования. — 2014. — № 6.
- Определение температур огневого воздействия на конструкции при пожаре// Железобетонный каркас. URL: http://beton-karkas.ru/index.php/component/content/article/71/314–2010–01–03–13–30–46 (дата обращения: 16.11.2016).
