Конструктивные требования, обеспечивающие огнесохранность железобетонных конструкций



13.1 Конструктивные требования, обеспечивающие огнесохранность железобетонных конструкций, следует назначать с учетом физико-химических процессов и структурных изменений, происходящих в бетоне при высокотемпературном нагреве.

При кратковременном высокотемпературном нагреве во время пожара в бетоне происходят физико-химические процессы, изменяющие его механические свойства. В начале пожара при температурах нагрева до 200°С прочность бетона на сжатие практически не изменяется, происходит дополнительная гидратация клинкерных минералов и повышение прочности заполнителей, что упрочняет структуру бетона. Однако, если влажность бетона выше 3,0 %, то при огневом воздействии в диапазоне температур 100-250 °С возможно хрупкое разрушение бетона.

С повышением температуры нагрева бетона до 350°С вследствие его высыхания начинают образовываться трещины от температурной усадки (рис. 12.1).

При нагреве свыше 350°С в структуре бетона образуются и развиваются микротрещины в кристаллизационной решетке цементного камня. Внутренние напряжения и микротрещины, которые образуются при нагревании из-за различия температурных деформаций в бетоне, снижают прочность и повышают деформативность бетона.

После нагрева бетона до температуры выше 450°С в охлажденном состоянии свободная окись кальция (известь) цементного камня гасится влагой воздуха, при этом происходит значительное увеличение объема минерала с нарушением структуры бетона. Температурная усадка цементного камня при одновременном расширении заполнителей нарушает связи между ними и разрывает цементный камень на отдельные части.

При нагреве бетона на гранитном заполнителе до температуры 573°С происходят модификационные превращения кристаллического α-кварца в β-кварц в граните, которые сопровождаются значительным увеличением объема минерала и снижением прочности заполнителя.

При температуре нагрева бетона свыше 750°С из цементного камня удаляется химически связанная вода, и структура бетона продолжает нарушаться из-за разности температурных деформаций цементного камня и заполнителей.

Охлаждение бетона водой при пожаротушении вызывает дополнительное нарушение структуры в наружных слоях бетона.

 

1 - до 250 °С - хрупкое взрывообразное разрушение поверхности бетона с влажностью > 3,5 %; 2 - от 250 - 350 °С - в бетоне образуются трещины от температурной усадки бетона; 3 - до 450 °С - в бетоне образуются трещины, преимущественно, от разности температурных деформаций цементного камня и заполнителей; свыше 450 °С - нарушение структуры бетона из-за дегидрации Са(ОН)2, когда свободная известь в цементном камне гасится влагой воздуха с увеличением объема; 4 - свыше 573 °С - нарушение структуры бетона из-за модификационного превращения α-кварца в β-кварц в граните, сопровождающегося увеличением объема заполнителя; 5 - свыше 750 °С - структура бетона полностью разрушена. Рисунок12.1 - Нарушение структуры бетона после высокотемпературного нагрева

13.2  Огнесохранность железобетонной конструкции после пожара следует обеспечивать расчетным методом по указаниям раздела 13.

При этом критическую температуру прогрева ненапрягаемой арматуры принимают не свыше 400оС во избежание полной утраты сцепления арматуры с бетоном. Согласно опытным данным, при нагреве порядка 100 оС сцепление арматуры периодического профиля с бетоном уменьшается почти на 30%, а при температуре 450 оС сцепление нарушается полностью. Следовательно, толщину защитного слоя бетона следует назначать с учетом сохранности сцепления арматуры с бетоном.

13.3   При расчете огнесохранности следует учитывать частичное или полное восстановление прочностных свойств арматуры в зависимости от температуры нагрева при пожаре (см. коэффициенты условий работы арматуры в табл. 5.5.

Следует особо отметить, что холоднодеформированная стержневая арматура класса В500С после нагрева до 600 оС в охлажденном состоянии не восстанавливает прочностные свойства, поэтому при проектировании расположение этой арматуры по сечению необходимо предусматривать таким образом, чтобы ее нагрев не превышал 500 оС при требуемом пределе огнестойкости.

13.4 Конструирование предварительно напряженных железобетонных конструкций с позиций огнесохранности должно обеспечить нагрев предварительно напряженной арматуры не более 100 °С.

13.5 В железобетонных изгибаемых плитных конструкциях следует предусматривать поперечное конструктивное армирование хомутами и поперечными стержнями, предотвращающее выпучивание (выход из плоскости) нижней продольной арматуры в случае обрушения защитного слоя бетона во время пожара.

13.6  При проектировании железобетонных конструкций следует учитывать конструктивные требования раздела 13, а также мероприятия по защите от хрупкого разрушения бетона при пожаре.

13.7 В жестких конструктивных схемах высотных зданий из монолитного железобетона (статически неопределимые конструкции) конструирование изгибаемых элементов следует производить на основе результатов расчетов остаточной прочности опорных зон из условия недопущения образования опорных пластических шарниров, т.к. образование опорных пластических шарниров хотя бы в одном изгибаемом элементе приведет к изменению конструктивной схемы всего здания в целом.


Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 48;