К оценке резервов несущей способности железобетонных плит в условиях пожара

Введение. Отмечена актуальность понимания механизмов формирования напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкций в условиях пожара. Выявлена необходимость учета расчетной ситуации, при которой аварийное высокотемпературное воздействие прикладывается по верхней грани железобетонной плиты. Обозначена связь работоспособности железобетонного сечения, обогреваемого по верхней грани, с изменением полезной нагрузки в процессе развития пожара вследствие ее выгорания. Целью работы является получение расчетной методики, позволяющей оценить зависимость отказа конструкции от изменяющейся полезной нагрузки и определить резервы несущей способности сечения конструкции.

Теоретические положения исследования. Приведен аналитический вывод зависимости силовой нагрузки от времени развития пожара, его температуры, а также низшей рабочей теплоты сгорания помещений. Вывод аналитической зависимости выполнен через эквивалент сгорания массы древесины к силовой нагрузке.

Результаты и их обсуждение. На основании предложенных зависимостей проведены численные расчеты для административного здания. Приведены графики зависимости уменьшения нагрузки от времени пожара и его температуры. Расчетами установлено, что в административных зданиях через 60 мин с момента начала пожара силовая нагрузка на несущие конструкции уменьшается не менее чем на 420 Н/м². С учетом полученных зависимостей установлено, что резервы несущей способности железобетонных плит перекрытий достигают не менее 79 мин при учете убывания нагрузки, изменяющейся во времени, по сравнению с постоянной нагрузкой.

Заключение. Сделан вывод о том, что при моделировании высокотемпературного загружения по верхней грани железобетонных плит перекрытий целесообразно учитывать уменьшение нагрузки вследствие ее выгорания. Это позволит учитывать дополнительные резервы несущей способности железобетонных плит при пожаре.

1. Dehn F., Werther N., Knitl J. Großbrandversuche für den City-Tunnel Leipzig // Beton- und Stahlbetonbau. — 2006. — Vol. 101, Issue 8. — P. 631–636 (in German). DOI: 10.1002/best.200608186.

2. Kordina K. Brände in unterirdischen verkehrsanlagen // Bautechnik. — 2003. — Vol. 80, No. 5. — P. 327–338 (in German). DOI: 10.1002/bate.200302620.

3. Korolchenko D., Tusnin А., Trushina S., Korolchenko A. Physical parameters of high expansion foam used for fire suppression in high-rise buildings // International Journal of Applied Engineering Research. — 2015. — Vol. 10, No. 21. — P. 42541–42548.

4. Law M. A review of formulae for T-equivalent // Fire Safety Science. — 1997. — Vol. 5. — P. 985–996. DOI: 10.3801/iafss.fss.5-985.

5. Lees’ loss prevention in the process industries. Hazard identification, assessment and control / Mannan S. (ed.). — 3rd ed. — Texas, USA : Elsevier, Inc., 2005. — Vol. 1. — 3708 p. DOI: 10.1016/b978-0-7506-7555-0.x5081-6.

6. Lucherini A., Giuliani L., Jomaas G. Experimental study of the performance of intumescent coatings exposed to standard and non-standard fire conditions // Fire Safety Journal. — 2018. — Vol. 95. — P. 42–50. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.10.004.

7. Werther N. Brandversuche an tunnelinnenschalenbetonen für den M 30-nordtunnel in Madrid // Beton- und Stahlbetonbau. — 2006. — Vol. 101, Issue 9. — P. 729–731. (in German). DOI: 10.1002/best.200608187.

8. Жуков В. В., Молчадский И. С., Лавров В. Н. Расчет пределов огнестойкости безбалочных перекрытий // Пожарная безопасность. — 2006. — № 1. — С. 36–41.

9. Мехрализадех А. Конструктивная безопасность монолитных высотных зданий с переходными этажами при аварийных воздействиях : дис. … канд. техн. наук. — М., 2014. — 202 с.

10. Tamrаzyan A. G. Calculation of reinforced concrete plates with hole at long-term loading // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2018. — Vol. 365. — Article Number 052021. DOI: 10.1088/1757-899x/365/5/052021.

11. Голованов В. И., Павлов В. В, Пехотиков А. В. Экспериментальные и аналитические исследования огнестойкости сплошной бетонной плиты со стальной и композитной арматурой // Пожарная безопасность. — 2013. — № 2. — С. 44–51.

12. Мкртычев О. В., Сидоров Д. С. Современные подходы к определению предела огнестойкости зданий и сооружений // Вестник НИЦ “Строительство”. — 2011. — № 3–4. — С. 96–111.

13. Тамразян А. Г., Звонов Ю. Н. К оценке надежности железобетонных плоских безбалочных плит перекрытий на продавливание при действии сосредоточенной силы в условиях высоких температур // Промышленное и гражданское строительство. — 2016. — № 7. — С. 24–28.

14. Тамразян А. Г., Звонов Ю. Н. К оценке надежности изгибаемых железобетонных плит при огневых воздействиях // Научное обозрение. — 2015. — № 14. — С. 130–133.

15. Кузнецова И. С., Соломонов В. В. Важные аспекты пожарной безопасности зданий и сооружений // Бетон и железобетон — взгляд в будущее : III Всероссийская (II Международная) конференция. — В 7 т. — М. : МГСУ, 2014. — Т. 2. — С. 81–86.

16. Федоров В. С., Левитский В. Е., Молчадский И. С., Александров А. В. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций. — М. : АСВ, 2009. — 408 с.

17. Ройтман В. М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. — М. : Пожнаука, 2001. — 382 с.

18. Молчадский И. С. Пожар в помещении. — М. : ВНИИПО, 2005. — 456 с.

19. Абдурагимов И. М., Андросов А. С., Исаева Л. К., Крылов Е. В. Процессы горения. — М. : Высшая инженерная пожарно-техническая школа МВД СССР, 1984. — 268 с.

20. Драйздейл Д. Д. Введение в динамику пожаров / Пер. с англ. — М. : Стройиздат, 1990. — 424 с.