48 - Огневи ефекти върху стоманобетонни конструкции

Пожарът е животозастрашаващ поради задушаване, отравяне и високи температури, но ако възникне в сграда, опасността се увеличава от структурата на самата сграда. В заграждение на открито, с чист въздух, е почти невъзможно да се надвиши 700ºC. В затворено помещение температурата се повишава с 30% повече поради отражението и излъчването на стените.

Критичната точка на запалване (точка на проблясъка) е при 273 ° C, досега ще бъде засегната само алуминиевата конструкция. Оттук се разработва т. Нар. Еквивалентен или нормализиран пожар, към който се отнасят всички разпоредби и огнеустойчивостта на материалите, измерени в минути. Над 40 минути еквивалентен огън вече говорим за много важен пожар с определен риск за човешкия живот.

За да имаме справка за това как високите температури влияят на материалите, ще кажем, че при 400 ºC стоманата става пластична и при 600 ºC има внезапен спад в нейното съпротивление.

Бетонът започва да се влошава при температури над 380 ºC за дълги периоди от време. При 400 ºC има загуба на устойчивост между 15-25%, в зависимост от това дали е варовик или силициеви инертни материали. Над 800 ° C той вече не притежава жизнеспособна якост на натиск и ще отслабва допълнително, докато се охлажда, когато огънят угасне.


Ефекти върху стоманобетона

Ефектите върху стоманобетонните конструкции започват с поведението на самите материали. Както видяхме, бетонът губи по-малък капацитет при високи температури от стоманата. В случай на предварително напрегната стомана се обвинява много повече: когато бетонът претърпи 35% загуби, ще говорим за предварително напрегната стомана, която губи 60-70% от капацитета си.

За разлика от стоманата, бетонът е изложен на огън, поради което оценките са по-сложни. В допълнение към променливите, специфични за всеки пожар (натоварване с гориво, аерация и т.н.), вариацията в конкретните резултати може да се дължи на поредица от вътрешни фактори като плътност, порьозност, вид на инертния материал и метод на вибрация по време на изпълнение.

По принцип основните ефекти на пожара върху стоманобетона могат да бъдат обобщени като:

  • Увреждане на сцеплението поради термично скъсване между стоманената армировка и бетона, който я покрива.
  • Значителна загуба на дебелина на бетонното покритие, дължащо се на изпъкналия ефект или експлозивно отделяне на бетона.
  • Намаляване на устойчивостта на бетона, когато температурата му надвишава 380ºC за продължителни периоди.
  • Намаляване на устойчивостта на стоманените армировки, когато температурата надвишава 250 ° C.
  • Повреда или разрушаване на ставите и уплътненията, които в определени конструкции могат да доведат до колапс.

2.1. Увреждане на придържането.

огневи

Наличието на кухини или слабости в бетонната секция позволява високите температури да преминават през бетона и да достигат до армировката много бързо. Стоманата е добър проводник, така че цялата стоманена пръчка се загрява, но не и бетона. Стоманата има тенденция да се разширява, а бетонът не. Това води до компресии и пукнатини. След охлаждане и счупване настъпва.

Адхезията се уврежда именно от този термичен скок.

В случай на предварително напрегнат бетон това става по-остро, тъй като работи чрез прилепване.

Това явление се поражда или от жестоко повишаване на температурата, или от внезапно охлаждане (агресивно изчезване).

Счупването на бетона чрез залепване става при охлаждане, т.е. когато вече няма дим. Следователно пукнатините, които се появяват по този начин, са бели, тъй като вътрешната повърхност не е опушена.

2.2. Spalling ефект

Процесът на отделяне, наричан още изсипване, протича бързо, при 100-150 ºC, в резултат на термичното въздействие и промяната на състоянието на интерстициалната вода.



Тъй като водата се превръща в пара и поради плътната структура на бетона, парата не може ефективно да излезе през матрицата си и налягането се увеличава. Когато налягането в бетона надвиши съпротивлението му, започва процесът на изсипване или излюпване. Така произведените каси излагат „пресния“ бетон, който е изложен на силна топлина, която възпроизвежда процеса на отделяне с по-висока скорост.

Ефектът на излюпване е незабавен, така че покриващият бетон скача по време на пожара, т.е.вътрешната повърхност е изложена на дим и сажди: пукнатини и кухини поради изсипване са почернели.

Масивното изсипване може да доведе до пълна загуба на покриващия бетон или „падане на“, излагайки армировката.

До този момент бетонът е пречел на стоманата да достигне високи температури, така че е запазил и здравината си. В същото време степента на пожара е такава, че стоманата бързо достига температура от 250 ° C и повече. Намалява съпротивлението на бронята.

Ако говорим за пожар в сграда, частта от конструкцията, която е най-изложена на огън, а също и най-чувствителна е долната страна на етажите. Тук напреженията са сцепление и основно се поддържат от стоманените армировки. Така че, ако те са засегнати от високи температури, намаляването на тяхното съпротивление се превръща в предаване на напрежения върху бетона, който вече е вътрешно пренапрегнат. Това води до чупливо разрушаване на срязването на бетона и срутване на плочата поради разрушаване в отрицателни моменти на армировката.

Ефектът на разцепване силно зависи от съотношението вода/цимент в бетона. Признава се, че при съдържание на влага под 3% няма риск. Какво се среща с клас на експозиция I.

В бетон с висока устойчивост се препоръчва да има 2-3% много фини полипропиленови влакна (f »30 m), така че тези влакна да се стопят, когато температурата се повиши и по този начин да позволят пътища за разширяване на парите.

Финални мисли

Ние проверяваме важността на гарантирането на дебелината на покриващия бетон. В допълнение към това, можем да ограничим температурата на бетона (и стоманата), за да забавим или да го предотвратим да достигне критичната си температура чрез пасивни методи за защита.
В случай на изсипване, това не само включва значителни повреди по конструкцията. Като се има предвид, че това се случва в ранна фаза на пожара, това се случва, когато в сградата все още има хора или там са екипите на пожарната и спасителната служба. Експлозивният отделен бетон е отломки, които могат да причинят наранявания и да блокират изходните пътища. Евакуацията на хора и работата на пожарните екипи са силно затруднени.

Следователно, изглежда, че ще се опита да предотврати или поне да забави отпадането или отлепването на бетона.

Освен контролиране на вида бетон, дозировката и т.н. Един от начините би бил да се приложи пасивна противопожарна защита към бетонната облицовка. Прилагането на слой подходящ неорганичен противопожарен продукт предотвратява отделянето на бетона както по време на необходимия период на стабилност, така и след този период, тъй като материалът продължава да осигурява предвидимо ниво на защита чрез топлоизолацията на бетона. Това действие предотвратява внезапното срутване на конструкция, непосредствено след определен период на стабилност или дълготраен пожар.

БИБЛИОГРАФИЯ

CEPREVEN (2003): Монографски курс "Пасивна защита срещу пожари". CEPREVEN, Изследователска асоциация за безопасност на живота и активите. Мадрид, ноември 2003 г.

FALLER, GEORGE (2004): „Идентифициране на риска и проектиране на пожари“. ICCP Arup Fire. Презентация на семинара „Анализ на риска и структурна надеждност. Пожарна техника ”. IETcc - Висш съвет за научни изследвания. Мадрид, март 2004 г.