Строительные материалы

После 1 – 1.5 часа огневого воздействия колонны начинают укорачиваться. Спустя 2 – 3 часа высота нагретых колонн примерно равна их высоте в нагруженном состоянии до пожара. Нагруженные слои бетона и рабочая арматура, нагретые до температуры выше 6000С, теряют прочность и в дальнейшей работе практически участия не принимают. Колонна ведет себя аналогично бетонной. Колонны укорачиваться с возрастающей скоростью до момента их обрушения.

Характер разрушения железобетонных колонн с продольной гибкой и косвенной арматурой отличается от характера разрушения элементов только с продольным армированием.

Колонна с продольным армированием разрушаются под действием огня с отпаданием защитного слоя, выпучиванием рабочей арматуры и раздроблением бетона в ядре сечения, как правило, в средней части по высоте [2].

1.2.2 СТАЛЬНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ  КОНСТРУКЦИИ

Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролётных зданий и сооружений, для цехов с тяжёлым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой ёмкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области применения стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учётом соотношения их стоимостей, а также в зависимости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество стальных конструкций (по сравнению с железобетонными) — их меньшая масса. Этим определяется целесообразность их применения в районах с высокой сейсмичностью, труднодоступных областях Крайнего Севера, пустынных и высокогорных районах и т.п. Расширение объёмов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций (в т. ч. из тонколистовой стали) позволят значительно снизить вес зданий и сооружений.

Конструкции стальные строительные классифицируют по:

- назначению;

- видам соединений;

- степени заводской готовности;

- условиям строительства и эксплуатации;

- ответственности.

По назначению конструкции подразделяют на:

- несущие (основные и вспомогательные);

- ограждающие;

- совмещающие функции несущих и ограждающих.

По видам соединения конструкции подразделяют на:

-сварные;

-болтовые (в том числе с фрикционными соединениями на высокопрочных болтах);

-клепаные;

-винтовые;

-комбинированные.

По степени заводской готовности конструкции подразделяют на:

-полностью изготовленные на заводе;

-изготовленные на заводе в виде отправочных марок (элементов) и укрупняемые при монтаже.

По условиям эксплуатации и строительства конструкции подразделяют в зависимости от:

-вида силового воздействия;

-степени агрессивности внешней среды;

-температурных условий;

-характера функционирования.

По виду силового воздействия конструкции подразделяют на:

-воспринимающие постоянные, временные нагрузки и воздействия;

-воспринимающие, кроме постоянных и временных, особые нагрузки типа подвижных, вибрационных, взрывных, сейсмических.

По степени агрессивности внешней среды конструкции подразделяют на эксплуатируемые в средах:

-неагрессивных:

-слабоагрессивных;

-среднеагрессивных:

-сильноагрессивных.

По температурным условиям возведения и эксплуатации конструкции подразделяют:

-с расчетной температурой минус 40 °С и выше;

-с расчетной температурой от минус 40 до минус 50 °С включ.;

-с расчетной температурой ниже минус 50 до минус 65 °С включ.;

-с температурой воздействия 100 — 150 °С;

-эксплуатируемые в отапливаемых зданиях и сооружениях;

-эксплуатируемые в неотапливаемых зданиях и сооружениях.

По характеру функционирования конструкции подразделяют на:

-стационарные;

-сборно-разборные;

-передвижные.

По ответственности в зависимости от опасности последствий, которые могут возникнуть при выходе конструкций из строя, различают конструкции, отказ которых:

-может привести к полной непригодности к эксплуатации здания или сооружения в целом либо значительной его части;

-может привести к затруднению нормальной эксплуатации здания или сооружения;

-не приводит к нарушению функционирования других конструкций или их элементов.[6]

1.2.2 СТАЛЬНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Стальные конструкции применяются главным образом для каркасов большепролётных зданий и сооружений, для цехов с тяжёлым крановым оборудованием, домен, резервуаров большой ёмкости, мостов, сооружений башенного типа и др. Области применения стальных и железобетонных конструкций в ряде случаев совпадают. При этом выбор типа конструкций производится с учётом соотношения их стоимостей, а также в зависимости от района строительства и местонахождения предприятий строительной индустрии. Существенное преимущество стальных конструкций (по сравнению с железобетонными) — их меньшая масса. Этим определяется целесообразность их применения в районах с высокой сейсмичностью, труднодоступных областях Крайнего Севера, пустынных и высокогорных районах и т.п. Расширение объёмов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката, а также создание эффективных пространственных конструкций (в т. ч. из тонколистовой стали) позволят значительно снизить вес зданий и сооружений.

Конструкции стальные строительные классифицируют по:

- назначению;

- видам соединений;

- степени заводской готовности;

- условиям строительства и эксплуатации;

- ответственности.

По назначению конструкции подразделяют на:

- несущие (основные и вспомогательные);

- ограждающие;

- совмещающие функции несущих и ограждающих.

По видам соединения конструкции подразделяют на:

-сварные;

-болтовые (в том числе с фрикционными соединениями на высокопрочных болтах);

-клепаные;

-винтовые;

-комбинированные.

По степени заводской готовности конструкции подразделяют на:

-полностью изготовленные на заводе;

-изготовленные на заводе в виде отправочных марок (элементов) и укрупняемые при монтаже.

По условиям эксплуатации и строительства конструкции подразделяют в зависимости от:

-вида силового воздействия;

-степени агрессивности внешней среды;

-температурных условий;

-характера функционирования.

По виду силового воздействия конструкции подразделяют на:

-воспринимающие постоянные, временные нагрузки и воздействия;

-воспринимающие, кроме постоянных и временных, особые нагрузки типа подвижных, вибрационных, взрывных, сейсмических.

По степени агрессивности внешней среды конструкции подразделяют на эксплуатируемые в средах:

-неагрессивных:

-слабоагрессивных;

-среднеагрессивных:

-сильноагрессивных.

По температурным условиям возведения и эксплуатации конструкции подразделяют:

-с расчетной температурой минус 40 °С и выше;

-с расчетной температурой от минус 40 до минус 50 °С включ.;

-с расчетной температурой ниже минус 50 до минус 65 °С включ.;

-с температурой воздействия 100 — 150 °С;

-эксплуатируемые в отапливаемых зданиях и сооружениях;

-эксплуатируемые в неотапливаемых зданиях и сооружениях.

По характеру функционирования конструкции подразделяют на:

-стационарные;

-сборно-разборные;

-передвижные.

По ответственности в зависимости от опасности последствий, которые могут возникнуть при выходе конструкций из строя, различают конструкции, отказ которых:

-может привести к полной непригодности к эксплуатации здания или сооружения в целом либо значительной его части;

-может привести к затруднению нормальной эксплуатации здания или сооружения;

-не приводит к нарушению функционирования других конструкций или их элементов.[6]

1.2.2.1 ПОВЕДЕНИЕ СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПОЖАРЕ.

Металл отличается высокой теплопроводностью. Это приводит к тому, что в условиях пожара незащищенные металлические конструкции быстро прогреваются до температур, превышающих 400-500°С. Под воздействием этих температур и нормативной нагрузки интенсивно развиваются температурные деформации и деформации ползучести. Это приводит к быстрому обрушению металлических колонн, балок (в пределах всего 0,12-0,25 часа), потере ограждающей и теплоизолирующей способностей ограждений.

Наличие теплоизолирующих экранов позволяет конструкциям при пожаре замедлить прогревание металла и сохранить свои функции в течение определенного времени, то есть до наступления критической температуры, при которой начинается потеря несущей способности.

Можно выделить следующие способы огнезащиты стальных конструкций:

- облицовка конструкций огнезащиты плитными материалами или установка огнезащитных  экранов на относе (конструктивный способ);

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных  покрытий (обмазка, окраска, напыление и т.д.);

- нанесение непосредственно на поверхность конструкций огнезащитных  тонкослойных вспучивающихся красок;

- комбинированный (композиционный) способ, представляющий собой рациональное сочетание различных способов огнезащиты.

Огнезащитная эффективность составов подразделяется на 5 групп:

- 1-я - не менее 150 мин;

- 2-я - не менее 120 мин;

- 3-я - не менее 60 мин;

- 4-я - не менее 45 мин;

- 5-я - не менее 30 мин.

При определении группы огнезащитной эффективности составов не рассматриваются результаты испытаний с показателями менее 30 мин.

Также эффективным способом является спринклерное орошение элементов конструкции.

1.3 ДЕРЕВЯННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Деревянные конструкции являлись основными в течение многих веков и имеют широкие перспективы применения в современном облегчённом капитальном строительстве. Огромные лесные богатства нашей страны являются надёжной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. Деревянные конструкции характеризуются малой массой, малой теплопроводностью, повышенной транспортабельностью и их перевозки на значительные расстояния вполне рациональны. Ценные строительные свойства древесины определяют и области её эффективного использования.

Высокая прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий, имеющих свободные пролёты до 100 м и более.

Деревянные конструкции подвержены загниванию. Однако современные методы конструктивной и химической защиты от загнивания позволяют снизить до минимума опасность их гнилостного поражения и обеспечить им необходимую долговечность в самых различных условиях эксплуатации.

Древесина является стойким материалом в ряде агрессивных по отношению к бетону и металлу сред. Кроме того, деревянные конструкции проявляют необходимую долговечность в ряде сооружений химической промышленности.[7]

1.3.1 ПОВЕДЕНИЕ ДЕРЕВЯНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПОЖАРЕ

Воспламенение древесины от открытого огня может происходить при температуре около 230°С. Стойкое и длительное горение ее начинается при температуре 260°С и сопровождается повышением температуры. При отсутствии открытого пламени воспламенение может произойти при быстром (в течение 1-2 мин) нагревании древесины до температуры свыше 330°С. При длительном воздействии тепла температура воспламенения древесины снижается до 170°С. Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагреваемых предметов (отопительные прибора, дымоходы, трубы и т.д.,). Нормы ССНиП П-25-80, например, требуют обеспечения условий, при которых температура окружающего (деревянные конструкции) воздуха не превышала бы 50°С для конструкций из цельной и 35°С для конструкций из клееной древесины.

Гладкая, без трещин поверхность массивного деревянного элемента не способствует распространению огня по площади элемента, а низкий коэффициент теплопроводности древесины препятствует проникновению высоких температур внутрь его сечения. Образующаяся на поверхности горящего элемента "угольная шуба", имеющая коэффициент теплопроводности в 4 раза меньше, чем сама древесина дополнительно ухудшает условия горения деревянных элементов массивного сечения (например, клееных при площади сечения более 350 см2).

Перечисленные обстоятельства объясняют относительно высокий предел огнестойкости деревянных элементов крупного сечения, а известная на сегодня скорость обугливания деревянного элемента в глубину сечения и равная 0,6 - 0,8 мм/мин позволяет проектировать конструкции с заранее заданным пределом огнестойкости.

Опыты, проведенные за рубежом, а позже на кафедре пожарной профилактики Высшей школы МВД СССР, показали, что балка сплошного прямоугольного сечения при непосредственном воздействии огня и температуры около 900-950°С в 1 часа обугливается на глубину 35…40 мм.