Разработка инженерно-технических решений по повышению устойчивости при пожаре здания автотранспортного предприятия г. Владивостока

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема:

Разработка инженерно-технических решений по повышению устойчивости при пожаре здания автотранспортного предприятия г. Владивостока

Слушателя третьей группы

капитана внутренней службы

Потоцкого Кирилла Юрьевича

Руководитель преподаватель

Шелегов Владимир Георгиевич,

АННОТАЦИЯ

Дипломного проекта слушателя третьей группы капитана внутренней службы Потоцкого Кирилла Юрьевича

Руководитель преподаватель, Шелегов В.Г.

Кафедра Пожарной безопасности технологических процессов, зданий и сооружений

Тема: Разработка инженерно-технических решений по повышению устойчивости при пожаре здания автотранспортного предприятия г. Владивостока.

Пояснительная записка на 84 листах

Графическая часть

1. Схема расположения строительных конструкций.

2.      Железобетонная колонна. Расчетное сечение. Схема обогрева.

.        Железобетонная балка. Расчетное сечение. Схема обогрева.

.        Железобетонная плита перекрытия. Расчетное сечение. Схема обогрева.

.        Методика расчета железобетонных конструкций. Мероприятия по восстановлению несущей способности.

.        Графики снижения несущей способности железобетонных конструкций.

.        Разрезы 1-1 и 2-2;

8. План на отм. 0.000;

.   .Колонна;

10. Ферма покрытия;

11.    .Исходные данные для теплотехнического расчета;

Методы защиты и усиления железобетонных конструкций.

Краткое содержание проекта и предложения:

В первом разделе описан технологический процесс производства и его пожарная опасность цеха газового сырья производства ДМФА. Дан анализ конструктивных, объемно-планировочных решений, проведена экспертиза эвакуационных путей и выходов, противодымной защиты на предмет выполнения противопожарных требований норм и правил.

Второй раздел посвящен обследованию технического состояния несущих конструкций здания. Описаны основные причины разрушения железобетонных конструкций с учетом срока эксплуатации.

В третьем разделе произведен расчет пределов огнестойкости железобетонной колонны, балки и ребристой плиты перекрытия без учета и с учетом срока эксплуатации, и сделаны выводы об огнестойкости конструкций и их соответствии требованиям противопожарных норм.

На основании выводов, в 4-ом разделе, разработаны предложения по восстановлению несущей способности этих конструкций и повышению их огнестойкости.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Конструктивные решения здания производственной базы ВПОПТ г. Владивостока

.1 Характеристика объекта

.2 Пожарная опасность производства

.3 Конструктивные решения здания ВПОПТ г. Владивостока

.4 Экспертиза строительных конструкций

. Обследование технического состояния каркаса здания с диагностикой их дефектов

.1 Агрессивная среда и ее влияние на несущую способность железобетонных конструкций

.2 Изменение прочности бетона от воздействия технических масел

.3 Состояние железобетонных конструкций и их дефекты

.4 Причины и характер разрушения железобетонных конструкций

. Расчет пределов огнестойкости строительных конструкций с учетом воздействия агрессивной среды

.1 Выбор конструкций для расчета

.2 Основы расчета фактических пределов огнестойкости железобетонных конструкций

.3 Расчет фактических пределов огнестойкости железобетонных конструкций с учетом воздействия агрессивных сред

.3.1 Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной фермы покрытия

. Мероприятия по восстановлению несущей способности железобетонных конструкций и защите их от коррозии

.1. Защита железобетонных конструкций от коррозии

.1.1 Степень агрессивного воздействия среды

.1.2 Основные требования к материалам и конструкциям

.1.3 Защита от коррозии поверхностей железобетонных конструкций

.1.4 Подготовка поверхности железобетонных конструкций перед проведением ремонтно-восстановительных работ

.2 Восстановление несущей способности железобетонных конструкций

.2.1 Усиление железобетонной колонны

.2.1.1 Расчет фактического предела огнестойкости усиленной железобетонной колонны

.2.2 Усиление железобетонной фермы

.2.2.1 Расчет фактического предела огнестойкости усиленной железобетонной фермы

Выводы

Литература

Введение

Как показывает практика, бетонные и железобетонные конструкции являются наиболее широко используемыми в практике современного строительства. Они могут выполнять роль ограждающих и несущих конструкций в зданиях различного функционального назначения. Очевидно, что эти конструкции могут эксплуатироваться в условиях с различной окружающей средой, так для Приморского края и других регионов Дальнего Востока наиболее характерна эксплуатация бетонных и железобетонных конструкций во влажной среде. Как показывают результаты исследований, проводимых на кафедре пожарной безопасности технологических процессов, зданий и сооружений ФГОУ ВПО ВСИ МВД России, именно условия эксплуатации в значительной степени определяют несущую способность конструктивных элементов зданий и сооружений.

В соответствии со СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» при проектировании бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, их коррозионную стойкость следует обеспечивать применением коррозионно-стойких материалов, добавок, повышающих коррозионную стойкость бетона и его защитную способность для арматуры, снижением проницаемости бетона технологическими приемами, установлением требований к категории трещиностойкости, ширине расчетного раскрытия трещин, толщине защитного слоя бетона [1]. В случае недостаточной эффективности названных выше мер должна быть предусмотрена защита поверхности конструкции, но зачастую эти требования не выполняются. Исследования причин обрушения железобетонных конструкций зданий промышленного назначения показали, что одной из основных причин снижения их прочности является коррозирующее воздействие агрессивных сред, то есть на железобетоне появляются различные дефекты в виде трещин, сколов защитного слоя, коррозии рабочей арматуры (рёбер и сеточного армирования). В связи с этим возрастают затраты на ремонт и реконструкцию зданий и сооружений.

Обследование здания производственной базы муниципального пассажирского автотранспортного предприятия г. Владивостока (МУПВ ВПОПАТ-1) показало, что за период эксплуатации на бетонных и железобетонных конструкциях появились различные видимые повреждения из-за неблагоприятного воздействия на них окружающих факторов (воздушной среды, условий эксплуатации и т.д.), поэтому огнестойкость этих конструкций необходимо принимать с учетом их технического состояния.

В связи с вышесказанным возникла необходимость в изучении влияния агрессивной среды на эти конструкции, оценке их огнестойкости (как в нормальных условиях, так и с учетом срока эксплуатации), а также разработка мероприятий по защите, ремонту и реконструкции железобетонных элементов, подвергнутых воздействию агрессивных сред. Это позволит снизить затраты на ремонт и реконструкцию здания, позволит увеличить срок эксплуатации строительных конструкций и, как следствие, отразится на сроке эксплуатации всего здания в целом и на его долговечности.

 

1. Конструктивные решения здания базы автотранспортного предприятия

 

.1 Характеристика объекта

Муниципальное унитарное предприятие города Владивостока «Владивостокское производственное объединение пассажирского автотранспорта №1» (МУПВ ВПОПАТ-1) представляет собой единый специализированный комплекс для технического обеспечения работоспособности и надежности подвижного состава расширяющегося парка муниципальных автобусов. Предприятие является одним из лучших в крае по технической оснащенности, наличию производственных площадей, соответствию государственным стандартам, санитарным нормам и правилам охраны труда.

В настоящее время парк автомобилей насчитывает 75 автобусов и 14 автомобилей хозтехобслуживания.

Производственная база рассчитана на проведение всех видов обслуживания, планово-предупредительного ремонта автобусов всех модификаций, а также технических ремонтов автобусов, троллейбусов и их агрегатов, в том числе и двигателей внутреннего сгорания (ДВС) у автобусов агрегатно-постовым методом с минимальными затратами времени на ремонт.

В процессе технического обслуживания и текущего ремонта автобусов производится:

·   ежедневное обслуживание, включающее контроль, направленный на обеспечение безопасности движения, а также работы по поддержанию надлежащего внешнего вида, заправку топливом, маслом и охлаждающей жидкостью, санитарную уборку и мойку автобусов;

·   техническое обслуживание №1 (ТО-1): смазка, контрольно-диагностические и крепежные работы;

·   техническое обслуживание №2 (ТО-2): регулировочные и другие работы, направленные на выявление неисправностей и ухудшения параметров, влияющих на экономию топлива, автошин, отрицательное воздействие на окружающую среду;

·   текущий ремонт: замена неисправных узлов и агрегатов на постах ТР и ремонт их в подсобных цехах и участках.

Кроме того, в целях сокращения расходов на капитальный ремонт, уменьшения транспортных расходов при перевозке ДВС с АРМ и сокращения простоев автобусов в ремонте, автотранспортное предприятие производит на своей базе также капитальный ремонт ДВС всех марок.

Здание ВПОПАТ №1 г. Владивостока состоит из 2-х зон: зоны ТО-2, размерами 48 м на 18 м и высотой 6,24 м и зоны ТР размерами 36 м на 42 м и высотой здания 12 м. Фундаменты бутово-ленточные, плиты покрытия железобетонные. Крыша совмещенная, покрытие толевое. Полы цементные. Оконные проемы двойные глухие, створные, дверные проемы филенчатые, ворота деревянные. Каркас здания выполнен из железобетонных конструкций, стены и перегородки выполнены из кирпича. Отопление водяное от местной котельной, вентиляция приточно-вытяжная, водоснабжение на хозяйствено-питьевые нужды осуществляется от внутреннего хозяйственно-питьевого водопровода, запитанного от городской сети. Освещение электрическое. По пожарной опасности согласно [2,3,4] здание относится к категории «В».

Основное производство включает в себя следующие участки: пост ТО-1, зону ТО-2, зона ТР (посты текущего ремонта, а также цеха по ремонту снятых узлов и агрегатов), комплекс капитального ремонта ДВС.

Вспомогательный комплекс включает в себя: контрольно-технический пункт АТП (ОТК), ЕО - уборка и мойка автобусов на постах двух поточной механизированной мойки, автозаправочный пункт с маслохозяйством, шиномонтажный участок, центральный склад для складирования новых запасных частей и склад оборотных агрегатов для хранения и выдачи узлов и агрегатов, поступивших после ремонта из подсобных цехов, малярное отделение, участок мойки узлов и агрегатов, служба подготовки производства, столярный участок, отдел главного механика, собственная котельная.

Для выполнения ТО-2 и ТР в здании имеются 8 тупиковых постов со смотровыми ямами и специальными подъемниками, четыре проездных поста, также оснащенных смотровыми ямами и один пост с гидравлическим подъемником. На участках ТО и ТР для подъемно-транспортных работ предусмотрены кран-балки и консольные краны, имеются гидравлические домкраты. Снабжение сжатым воздухом осуществляется от компрессорных установок.

Агрессивное воздействие, вызывающее коррозию железобетонных конструкций на данном объекте, оказывается наличием машинных масел, а также влиянием влажного морского климата, наличием в воздухе большого количества различных солей.

1.2 Пожарная опасность производства

Пожарная опасность автотранспортных предприятий обусловлена тем, что в процессе производства обращается большое количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, способных образовывать взрывоопасные концентрации, а также наличием других горючих веществ и материалов (таких, как древесина, каучук, другие синтетические материалы). Ниже приведены характеристики основных веществ и материалов, обращающихся в здании АТП г. Владивостока согласно [5]:

a) дизельное топливо - легковоспламеняющиеся или горючие жидкости. Молярная масса от 203,6 до172,3. Плотность от 788 до 921 кг/м³; температура кипения 150-348⁰С; температура вспышки 37-110°С; температура воспламенения около 112°С; температура самовоспламенения 210-370°С; нижний концентрационный предел распространения пламени 0,5-0,6%; температурные пределы распространения пламени: нижний 35-99°С, верхний 75-155°С;

b)   бензин - легковоспламеняющаяся бесцветная жидкость; температура вспышки -35°С; температура самовоспламенения 375°С; температурные пределы распространения пламени: нижний -35°С, верхний 17°С; плотность около 700 кг/м³;

c) покрышка автомобильной шины (каркас с протектором) - горючий материал, плотность 1147 кг/м3; температура воспламенения 440°С; температура тления отсутствует. При непрерывном нагревании образца размером 0,125×0,125×0,125 м в течение 96 ч при 240°С материал не самовозгорается;

d)   древесина сосновая - горючий материал. Влажность 9%, плотность 414-510 кг/м3; теплота сгорания - (18731-20853) кДж/кг. Показатель горючести более 2,1; температура воспламенения 255°С; температура самовоспламенения 399°С; склонна к тепловому самовозгоранию; температура тления при самовозгорании 295°С; нижний концентрационный предел распространения пламени 34 г/м3; максимальное давление взрыва 520 кПа; максимальная скорость нарастания давления взрыва 5,5 МПа/с; коэффициент дымообразования 717 м2/кг при 400°С; токсичность продуктов горения 35,5±2,7 г/м3 при 400 °С;

e) масло моторное (М-8Г₂К и М-10Г₂К) - температура вспышки 205°С; температура застывания -15°С; вязкость при 100°С 11 мм²/с;

f)   масло трансмиссионное (ТС-15К) - температура вспышки 180°С; температура застывания -25°С; плотность 930 кг/м³.

В нормальных условиях образование взрывоопасных концентраций и выход их наружу невозможен. Образование взрывоопасной концентрации в объеме помещения возможно при аварийной ситуации или при нарушении технологического регламента. Реальную пожарную опасность представляют также баки для слива отработанного масла.

По статистике пожаров, происшедших на автотранспортных предприятиях, основными их причинами явились:

·   нарушение правил хранения подвижного состава;

·   нарушение правил эксплуатации электрооборудования;

·   нарушение правил проведения газо-электросварочных и других огневых работ;

·   нарушение противопожарного режима.

Также возможным источником воспламенения может послужить: самовозгорание промасляной одежды и ветоши.

Основными путями распространения пожара будут являться: розливы ЛВЖ и ГЖ; горючие вещества и материалы, находящиеся в подвижном составе (покрышки автомобильных шин, внутренняя обшивка салонов, сидения и т.д.); горючие материалы в отделке помещений; обмотка электрических проводов, кабелей и другие.

В случае возникновения пожара работа подразделений ГПС будет осложняться быстрым распространением пожара, интенсивным дымовыделением, необходимостью быстрой эвакуации подвижного состава, наличием большого количества токсичных продуктов горения, что вызовет необходимость использования средств индивидуальной защиты органов дыхания.

1.3 Экспертиза строительных конструкций здания

Владивостокское муниципальное пассажирское автотранспортное предприятие построено по проекту, выполненному проектным институтом ГИПРО Автотранс и введено в эксплуатацию в 1978 году. Как говорилось выше основное здание состоит из 2-х основных зон: зоны ТО-2, размерами 48 м на 18 м и высотой 6,24 м и зоны ТР размерами 36 м на 42 м и высотой здания 12 м. Здание каркасное, из сборного железобетона. Наружные стены выполнены из обычного глиняного кирпича.

Колонны железобетонные, сечением 400×400 мм, толщина защитного слоя арматуры 30 мм. Покрытие сборное железобетонное из плит, расположенных ребрами вниз, толщина защитного слоя арматуры 30 мм. Фермы покрытия железобетонные сечением нижнего пояса 250×200 мм. Толщина наружных кирпичных стен 51 см. Внутренние перегородки толщиной 12 см выполнены из обыкновенного глиняного кирпича. В качестве утеплителя использованы жесткие минераловатные плиты толщиной 100 мм. Оконные проемы двойные глухие, створные; дверные проемы филенчатые, ворота деревянные. Кровля выполнена слоем гравия, втопленного в битум - 10 мм, 3 слоя бетона по горячей битумной мостике, цементно-песчаная стяжка - 16 мм, утеплитель - минватные плиты, пароизоляция - горячим битумом за 2 раза. Полы цементные.

В соответствии с [2,6] здание относится к классу функциональной пожарной опасности Ф5.1.

Согласно технологического регламента производства, в данном здании предусматривается категория «В» по взрывопожарной и пожарной опасности [2,3,4]. Для проверки соответствия произведем расчет.

Для того, чтобы можно было отнести здание к категории «В», необходимо, чтобы:

a) здание не должно относиться к категориям «А» или «Б»;

b)   суммарная площадь помещений с категориями по взрывопожарной и пожарной опасности «А, Б и В» не должна превышать 5% от площади всех помещений (10%, если в здании отсутствуют помещения с категориями «А» и «Б»).

Площадь всех помещений составляет

S_пом= 42 ×32 = 1344 м².

Суммарная площадь помещений, относящихся к категориям «А, Б и В» составляет S_А,Б,В = 978 м², что составляет:

Следовательно, здание можно отнести к категории «В» по взрывопожарной и пожарной опасности.

В соответствии с [7,8] требуемая степень огнестойкости здания - III, требуемый класс конструктивной пожарной опасности здания - С0.

Тогда, в соответствии с [2,6] требуемые пределы огнестойкости основных строительных конструкций должны быть не ниже представленных в таблице 1.1, а классы пожарной опасности строительных конструкций не должны превышать указанные в таблице 1.2:

Таблица 1.1

Требуемые пределы огнестойкости конструкций

Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
Несущие элементы здания	Наружные ненесущие стены	Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)	Элементы бесчердачных покрытий		Лестничные клетки
			Настилы (в том числе с утеплителем)	Фермы, балки, прогоны	Внутренние стены	Марши и площадки лестниц
R 45	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 60	R 45

Таблица 1.2

Требуемые классы пожарной опасности конструкций

Класс пожарной опасности строительных конструкций, не ниже
Несущие стержневые элементы (колонны, ригели, фермы и др.)	Стены наружные с внешней стороны	Стены, перегородки, перекрытия и бесчердачные покрытия	Стены лестничных клеток и противопожарные преграды	Марши и площадки лестниц в лестничных клетках
K0	K0	K0	K0	K0

Для того, чтобы выполнялось условие безопасности, необходимо, чтобы фактические пределы огнестойкости конструкций и классы пожарной опасности были не ниже требуемых, т.е. должны выполняться следующие условия:

П_Ф ³ П_ТР (1.1)

К_Ф ³ К_ТР (1.2)

Определив фактический предел огнестойкости конструкций, мы сможем определить фактическую степень огнестойкости здания в целом, а также зная классы пожарной опасности строительных конструкций можно определить класс конструктивной пожарной опасности здания. Для того, чтобы здание соответствовало требованиям норм, должны соблюдаться следующие условия:

О_Ф ³ О_ТР (1.3)

С_Ф ³ С_ТР (1.4)

Произведем проверку соответствия фактической степени огнестойкости и класса конструктивной пожарной опасности рассматриваемого в дипломном проекте здания требованиям строительных норм и правил.

По пособию к СНиП II-2-80 [9], а также по [2,6,10,11] определим фактический предел огнестойкости конструкций и фактическую степень огнестойкости здания в целом. Результаты экспертизы строительных конструкций представлены в табл. 1.3.

По результатам проведенной экспертизы строительных конструкций можно сделать вывод, что фактическая степень огнестойкости здания - II, класс конструктивной пожарной опасности здания С0, что соответствует требованиям норм. Условия безопасности (1.3-1.4) выполняется.

Таблица 1.3

Проверка соответствия показателей огнестойкости и пожарной опасности строительных конструкций и здания в целом противопожарным требованиям норм

Вид основных конструкций	Требуется (допускается) СНиП				Ссылка на нормы	Принято в проекте				Основание	Вывод о соответствии
	Отр	Стр	Птр, мин	Ктр		Пф	Кф	Оa	Сф
1. Стены наружные из кирпича толщиной 51 см.	III	C0	R 45	К0	Табл. 5 [7] Табл. 4*, 5* [6]	330	К0	I	С0	[9] п2.30, т10; [6] т.4*,5*; [12] п.10.6	Соотв.
2. Внутренние перегородки из обычного глиняного кирпича толщиной 12 см.			Е 15	К0	Тоже	150	К0	I	С0	[9] п2.30, т10; [6] т.4*,5*; [12] п.10.6	Соотв.
3. Колонны железобетонные сечением 400*400 мм, толщина защитного слоя 30 мм.			R 45	К0	Тоже	90	К0	I	С0	[9] п2.18, 2.21, 2.27, т8; [6] т.4*,5*; [12] п.10.6	Соотв.
4. Плиты покрытия железобетонные толщиной 120 мм, толщина защитного слоя 30 мм.			REI 45	К0	Тоже	54	К0	II	С0	[9] п2.18, 2.27, т8; [6] т.4*,5*; [12] п.10.6	Соотв.
5. Фермы с преднапряженной арматурой			R 15	К0	Тоже	120	К0	I	С0	[9] п2.18, 2.26, т8; [6] т.4*,5*; [12] п.10.6	Соотв.

2. Обследования технического состояния несущих конструкций здания с диагностикой их дефектов

 

.1 Характеристика среды, воздействующей на железобетонные конструкции

Для Приморского края наиболее характерна эксплуатация бетонных и железобетонных конструкции во влажной окружающей среде. Близость крупнейшего водного бассейна и влияние охлажденного зимой материка, создают специфические, суровые климатические условия. Летом господствуют южные, юго-западные ветра, дующие с океана на материк, сопровождающиеся сравнительно высокими температурами, пасмурной погодой, высокой влажностью, большим количеством тумана и дождей. Климатические условия характеризуются обильными туманами и дождями в летнее время, тайфунами в осеннее и бесснежной зимой с резкими изменениями температуры в течении нескольких дней (от -5°С до - 30°С), сильными ветрами и высокой солнечной радиацией в зимнее время. Эти особенности климата предъявляют высокие требования к морозостойкости бетона.

Морозостойкость бетона, противостояние проникновению в него и воздействию на арматуру агрессивных сред можно достичь улучшением его структуры. Процесс твердения цемента в бетоне приводит к образованию прочного конгломерата сложной структуры. Капиллярно-пористая структура цементного камня, и бетона в целом, его высокоразвитая внутренняя поверхность, в значительной степени определяют интенсивность коррозийных процессов, проницаемость и морозостойкость, а в целом и долговечность бетона.

Структура бетона складывается из суммарных факторов, но главная, основополагающая характеристика - структурная пористость, зависящая от плотности укладки бетона, водопотребности цемента и бетонной смеси, а также гранулометрического состава наполнителей. Структурная пористость бетона практически определяет все его свойства, влияющие на долговечность.

На степень стойкости бетона к воздействию агрессивной среды также оказывает существенное влияние общая, крупная пустотность бетона, образующаяся при неплотной укладке бетона и большого количества воды в бетонной смеси. Всякое ускорение отвердения бетона посредством термообработки, приводит к увеличению микропористости бетона в результате интенсивного испарения свободной воды, что ведет к снижению коррозийной стойкости.

Тонкий защитный слой, его растрескивание, ведут к проникновению влаги к арматуре и интенсивной коррозии стали, в следствии чего, появлению большого количества продуктов коррозии (ржавчины) и их расширяющего воздействия на поверхностный слой бетона.

Помимо влажностных факторов воздуха Приморского края, на долговечность, прочность и огнестойкость железобетонных конструкций здания автотранспортного предприятия оказывает негативное влияние машинное масло, находящееся на предприятии в большом количестве.

Результаты исследований, проводимых на кафедре пожарной безопасности технологических процессов, зданий и сооружений ВСИ МВД России, показывают, что технические масла существенно влияют на прочностные свойства железобетона.

С течением времени пары масла и влаги пропитывают железобетонные конструкции на глубину вплоть до арматуры и далее, тем самым, разрушая защитный слой конструкции и приводя к коррозии арматуры. Здание автотранспортного предприятия эксплуатируется более 30 лет и уже хорошо видны последствия воздействия агрессивных сред на железобетонные конструкции.

 

2.2 Изменение прочности бетона от воздействия технических масел

1. Влияние различных минеральных масел на бетоны

В последние годы вопросам о воздействии технических масел на бетон уделяется большое внимание. Выводы, сделанные ранее, основывались на недостаточно обширных результатах исследований и имели противоречивый характер, хотя правильно оценивалось вредное воздействие масел на бетон.

Было доказано, что вид масла не имеет существенного значения, а также что снижение прочности бетона происходит за счёт остающихся в маслах смол или добавленных специально присадок. Эти вещества адсорбируются в микродефектах бетона, на контактах цементного камня с заполнителем и арматурой, оказывают расклинивающее действие, снижают прочность бетона и сцепление с арматурой.

По данным, полученным при испытании бетона на различных предприятиях, можно сделать вывод, что прочность промасленных бетонов на 15-50% ниже, чем не промасленного, в зависимости от плотности и марки, а так же от длительности воздействия масел.

Время воздействия масла на бетон влияет на прочность, однако, минеральные масла не оказывают химического воздействия на составляющие бетон материалы.

С понижением прочности бетона его проницаемость для масел повышается, а потеря прочности увеличивается, также увеличивается модуль упругости. При этом видимых признаков разрушения не проявляется. Бетон на смешанных цементах более подвержен воздействию масел. Снижение сцепления бетона, пропитанного маслом с арматурой гладкого профиля доходит до 60%, а с арматурой периодического профиля примерно равно снижению прочности бетона. Несмотря на значительное снижение прочности бетона на сжатие, ползучесть его уменьшается, а модуль упругости повышается на 14-18,5%. Набухание в воде или усадки в сухих условиях в промасленном бетоне не происходит [13].

Кроме того, в бетоне, пропитанном маслом, прекращается (дополнительная) дальнейшая гидратация цементного камня, вокруг которого создаются гидрофобные масляные плёнки, прекращающие доступ влаги к ним, в результате низкого значения поверхностного натяжения масла.

. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), содержащихся в маслах, на прочность бетонов

Бетон, как было указано выше, под воздействием минерального масла значительно снижает прочность. Механизм этого воздействия следующий. Поверхностно-активные вещества, содержащиеся почти во всех минеральных маслах, попадая в микродефекты бетона, вызывают адсорбционное понижение его прочности и, кроме того, оказывают расклинивающее воздействие, что в свою очередь также снижает и прочность бетона. Установлено, что чем больше внутренних микродефектов пористого тела занято поверхностно - активными веществами, тем сильнее их воздействие.

При действии масла большую роль играют содержащиеся в них малые добавки ПАВ, которыми в нефтяных средах являются высокомолекулярные полярные смолы. Адсорбция активной среды в пористых телах протекает с образованием адсорбционных слоёв в объёме тела путём поверхностной диффузии (миграции) по микро- и макро капиллярам.

Проникновение адсорбционно-активной среды в микро капилляры цементного камня проходит при высокой скорости, сопоставимой со скоростью двухмерной миграции поверхностно - активных молекул в микротрещины.

В зависимости от вязкости адсорбционно-активной среды миграция её в поровое пространство цементного камня или бетона будет осуществляться по капиллярам различных диаметров с различной скоростью.

Скорость заполнения пор и капилляров цементного камня и бетона, свободных от жидкой фазы, значительно велика и заполнение их будет происходить быстро. Но, ввиду того, что большое количество капилляров в цементном камне и бетоне заполнено жидкой фазой, проникновение нефтяных сред в растворы и бетоны связано с вытеснением ими водных сред жидкой фазы цементного камня из капилляров и микродефектов структуры. В зависимости от радиуса капилляра и вида среды скорость проникновения нефтяных сред через водные среды будет различна.

В структуре цементного камня, имеющего в своём составе 48% кварцевого наполнителя, адсорбционно-активная среда нарушает целостность структуры в контактах между цементным камнем и микро наполнителями, что в дальнейшем определяет значительное снижение прочности нарушает целостность структуры в контактах между цементным камнем и микро наполнителями, что в дальнейшем определяет значительное снижение прочности в структурах подобного вида.

В зависимости от присутствия в углеводородной среде полярных групп, эффект разупрочнения цементного камня и бетона будет проявляться тем быстрее, чем большее количество полярных групп находится в среде.

В технических маслах находится большее количество полярных групп, чем у других представителей углеводородных нефтяных сред.

Для производства нефтяных масел в нашей стране используются в основном сернистые нефти Урало-Волжского района и нефти Западной Сибири. Эти нефти по своему химическому составу и свойствам обеспечивают получение масел с высокими эксплуатационными качествами.

Действие адсорбционно-активных нефтяных углеводородных сред на растворы и бетоны зависит от наличия в их составе серо- и азотосодержащих полярных смол, остающихся после переработки соответствующих нефтепродуктов, а также от наличия присадок, имеющих в своём составе функциональные полярные группы, добавляемых к нефтепродуктам для улучшения отдельных свойств. При отсутствии таких групп среда является инактивной по отношению к растворам и бетонам и не вызывает эффекта разупрочнения во времени [13].

Все марки масла уменьшают прочность практически одинаково, а вазелиновое масло, не имеющее практически ПАВ (около 2%) присадок, в течение 3,5 лет не снизило прочности бетона. Наоборот, отработанное масло автол привело к снижению прочности бетона на 60% уже через 1,5 года [13].

Следует сделать вывод, что прочность бетона уменьшалась только в тех случаях, когда нефтепродукты имеют в своём составе смолы, являющиеся ПАВ, способными снижать твёрдость и прочность пористых материалов.

Действие адсорбционно-активных углеводородных сред на бетоны характеризуется в первую очередь нарушением контактов у раздела фаз между цементным камнем и заполнителем, а затем нарушением контактов в поликристаллических сростках цементного камня.

Петрографические, рентгеноструктурные, электронно-микроскопические исследования бетона, длительное время выдержанного в масле, наличие новообразований не показали [13]. Следовательно, снижение прочности бетона вызвано не химическим воздействием на состояние бетона, а процессами физико-химической механики (адсорбционным понижением прочности бетона ПАВ и их расклинивающими действиями). Медленное снижение прочности бетона можно объяснить тем, что смолы, постепенно накапливаясь в микродефектах, уменьшают его прочность. Когда все микродефекты заполнены ПАВ, прочность бетона стабилизируется.

Для экстренного определения прочности промасленного бетона предлагается формула 2.1.

, МПа (2.1)

где:

R₀ - первоначальная прочность, МПа;

t - продолжительность воздействия масла на бетон, годы;

,1 - коэффициент, показывающий интенсивность снижения прочности во времени при обильном попадании масла на бетон.

Данную формулу можно применять в течение 7-8 лет после начала пропитки бетона маслами. Использование этой формулы рекомендуется при обильном попадании масла на бетон и железобетон.

Установлено, что при длительном воздействии масла на бетон (более года), он под действием температуры 250…350°С, в первые 30 минут, имеет свойство взрывоопасно разрушаться. Это объясняется тем, что масло проникшее в бетон при нагревании до 100…200°С расширяется закрывает (заклинивает) поры и капилляры бетона, в это же время начинается активное испарение химически свободной воды по всему объему бетона, однако выход из него пара по вышеуказанной причине затруднен. Это приводит к увеличению избыточного давления в сечении бетона и, как следствие, увеличению температуры кипения воды. Устанавливается динамическое равновесие между температурой прогрева и интенсивностью испарения воды. Однако, при прогреве бетона до 250…350°С, образовавшиеся в нем микротрещины сливаются в более крупные и наступает момент, когда происходит выход пара из всего объема бетона. При резком внутриобъемном снижении давления, влага, нагретая свыше 100°С вскипает, происходит бурный переход ее из жидкого состояния в газообразное и это сопровождается динамическим ударом, отколом крупных частей бетона.

 

.3 Причины и характер разрушения бетонных и железобетонных конструкций

Коррозию и стойкость бетона на портландцементе и его разновидностей исследуют уже много лет. По мере улучшения качества цемента и накопления знаний о его твердении, появилась необходимость детального изучения коррозионных процессов, влияющих на долговечность бетонных конструкций и усилению мер против их разрушений. Одновременно в лабораториях Дальневосточного политехнического института и ДальНИИСа проводились исследования, которые позволили установить постоянные и переменные факторы (внешние и внутренние), влияющие на коррозию и долговечность железобетонных конструкций промышленных и производственных зданий под воздействием внешней среды в условиях южного побережья Приморского края.

К основным из них относятся:

-  качество составных частей бетона, включающих в себя качество цемента, заполнителя и наличие добавок, повышающих коррозионную стойкость бетона;

-       методы укладки, уплотнения бетона, характер его твердения (естественное или ускоренное при помощи термообработки);

-       свойства бетона, включающие в себя плотность и пористость, прочность, водопоглощение, морозостойкость (которые полностью зависят от образовавшейся структуры бетона);

-       наличие и величина начальной коррозии арматуры в бетоне и марка ее стали;

-       наличие достаточного слоя защиты по толщине и плотности бетона до арматуры;

-       характер среды, в которой эксплуатируются железобетонные конструкции, т.е. вид и влажность грунта, характер грунтовых вод, влажность воздуха, резкое изменение температуры воздуха, особенности климата региона (частота ливневых дождей, сила ветра, величина солнечной радиации и т.д.);

-       конструктивные особенности здания при устройстве наружного или внутреннего водоотвода дождевой воды, правильность устройства дренажа, исправность кровель и парапетов и т.д.

Все перечисленные факторы, влияющие на коррозию и общую долговечность железобетонных сооружений, касаются ограждающих и несущих конструкций, соприкасающихся с окружающей средой.

Разрушения некоторых конструктивных элементов могут возникнуть по следующим причинам:

-  нарушение целостности кровельного покрова, неправильной заделки мягкой кровли у карнизов, парапетов и вентиляционных шахт (в связи с чем под воздействием обильных атмосферных осадков, периодического замораживания разрушается бетон и коррозирует арматура несущих элементов покрытия зданий и сооружений);

-       недостаточные по выносу карнизы зданий с неорганизованным водостоком, в результате чего от намокания разрушаются панельные железобетонные и даже кирпичные стены;

-       отсутствие и недостаточная защита цокольных панелей специальной штукатуркой, неверно выполненный дренаж по периметру здания;

-       нарушение закладки фундамента (как правило приводит к образованию трещин и разрушению стен, колон и других несущих конструкций);

-       наличие других случаев разрушения ограждающих и несущих конструкций объясняется индивидуальными для каждого случая причинами (повышенная вибрация от технологического оборудования, резкий перепад температур внутри и снаружи здания, механическая и динамическая нагрузка на конструкции и т.п.).

При визуальном осмотре железобетонных изгибаемых конструкций (балок, ригелей, плит покрытия и перекрытия) часто наблюдаются трещины, возникающие в результате не только коррозионного ослабления конструкций, но и по ряду других причин, которые можно разделить в следующей последовательности:

-  трещины от силовых воздействий в растянутой зоне железобетонных конструкций;

-       от усадки бетона;

-       от температурных воздействий;

-       от нарушения анкеровки арматуры;

-       раскалывание уже уплотненной бетонной смеси в результате излишнего вибрирования;

-       в предварительно напряженных элементах (трещины возникают в момент неправильного отпуска натяжения арматуры и передачи напряжения на бетон);

-       от коррозии арматуры (что считается наиболее опасным).

2.4 Состояние железобетонных конструкций и их дефекты

Железобетонные конструкции, применяемые в практике строительства Приморского края, наиболее подвержены воздействию влажного морского воздуха (в совокупности с другими видами агрессивного воздействия), что способствует разрушению бетона, т.е. более раннему износу конструкций и всего здания в целом.

Причинами быстрого развития коррозии бетона являются:

·   нарушение технологического процесса производства;

·   замена одних строительных материалов другими, не предназначенными для строительства в данном регионе из-за специфических климатических условий;

·   отсутствие контроля за уборкой различных разливов масла и других жидкостей, вызывающих коррозию бетона (что наиболее характерно для данного автотранспортного предприятия).

Вышеперечисленные причины приводят к значительному снижению несущей способности конструкций, в связи с чем, возникает необходимость в капитальном ремонте здания (как правило, раньше намеченного срока).

За период эксплуатации здания автотранспортного предприятия г. Владивостока многие железобетонные конструкции были подвержены воздействию агрессивной среды, арматура в некоторых местах оголена. Несмотря на это, капитальный ремонт здания не производился, ранее проводимые ремонты имели косметический характер, что не давало должного эффекта.

В здании ремонта и технического обслуживания более всего подвержены коррозии колонны (от воздействия технического масла), а также элементы покрытия, плиты и фермы (от воздействия влажного морского климата). Проникновение масляных паров в конструкциях, происходит в основном через швы, разделки в сборных конструкциях, места, где пробиты сквозные отверстия и закреплено оборудование.

Колонны имеют повреждения в большей части на участках технического обслуживания и ремонта; плиты и фермы покрытия имеют повреждения возле въездных ворот и местах повреждения рубероидной кровли, где хорошо прослеживаются подтеки, отложения солей и мелкие трещины на защитном слое бетона.

3. Расчет огнестойкости строительных конструкций

3.1 Выбор конструкций для расчета

Для проведения расчета, осмотренные железобетонные конструкции, по выявленным дефектам, можно подразделить на:

·   отсутствие видимых дефектов и повреждений, указывающих на снижение несущей способности и уменьшение срока эксплуатации, необходимость в ремонтно-восстановительных работах на момент осмотра;

·   защитный слой бетона по отношению к арматуре на отдельных участках снижен и требуется проведение восстановительных работ;

·   существующие повреждения железобетонных конструкций свидетельствуют о явном снижении несущей способности и пригодности к эксплуатации, что связано с капитальным ремонтом конструкций [14].

Необходимая стойкость бетонных и железобетонных конструкций может быть достигнута только в случае, если будет осуществлен комплекс мероприятий по защите этих конструкций, повышения их долговечности и расчетного срока службы сооружения, обусловленного моральным старением оборудования и возможностями капитальных ремонтов при наименьших затратах [15].

Во вновь построенных промышленных зданиях и сооружениях, при соблюдении всех строительных норм и технических условий на производство работ, начальная безремонтная долговечность строительных конструкций в условиях Приморского края должна быть не менее 10-15 лет без текущего ремонта и не менее 25-50 лет без капитального ремонта [16].

Изучение прочностных свойств бетона в исследуемых конструкциях предполагает 2 подхода: использование разрушающих и неразрушающих методов.

Традиционные методы изучения прочностных свойств конструкций из бетона и железобетона, связанные с разрушением образцов материала и отдельных элементов конструкций, не способны в полной мере дать ответ на вопрос о действительном состоянии конструкций. Эти методы практически не применимы для изучения работы эксплуатируемых сооружений, не способны обеспечить сплошной контроль, являются сложными в исполнении и дорогостоящими.

В связи с этим неразрушающие методы изучения прочностных свойств бетона и железобетона являются приоритетными. Неразрушающие методы контроля параметров эксплуатационных качеств (ПЭК) зданий и сооружений приведены на рисунке 3.1. Недостатком данных методов является то, что для их исполнения требуется проведение специальных, зачастую сложных мероприятий по технике безопасности, а также сложной регистрирующей и дозиметрической аппаратуры и специально подготовленного персонала. Кроме того, эти методы применимы для исследования выпускаемых конструкций и сложны в применении при обследовании конструкций уже построенных зданий и сооружений.

В связи с этим широко используются методики оценки состояния железобетонных конструкций по внешним признакам [17, 18, 19].

Осмотр основных несущих железобетонных конструкций показал, что их состояние условно можно оценивать по критериям, приведенным в табл. 3.1.

Если предположить, что оценка «1» соответствует предаварийному состоянию конструкции, то оценка «0» - аварийному состоянию, при котором отмечается существенное снижение несущей способности железобетонных конструкций. Такие конструкции подлежат обязательной замене или усилению.

Для расчетов фактических пределов огнестойкости железобетонных конструкций рассматриваемого здания с учетом срока эксплуатации выберем наиболее поврежденные конструкции. По приведенными выше критериями оценки их состояние соответствует оценкам «2», «3» и «4».

Таблица 3.1

Критерии оценки состояния основных несущих железобетонных конструкций

Оценка	Состояние конструкций
5	Не имеет коррозионных повреждений.
4	В некоторых местах конструкций защитный слой бетона отколот или имеются микротрещины.
3	Имеются поперечные трещины, в некоторых местах защитный слой отколот.
2	В отдельных местах конструкций защитный слой отколот, имеются микротрещины в результате коррозии арматуры.
1	В конструкциях имеются продольные трещины шириной более 0,1 мм.
0	Во многих местах защитный слой отсутствует, отсутствует сцепление арматуры, частичное разрушение всей конструкции.

К таким конструкциям относятся: железобетонные колонны, фермы покрытия, ребристые плиты покрытия.

Рис. 3.1 Неразрушающие методы определения контроля параметров эксплуатационных качеств

.2 Основы расчета фактических пределов огнестойкости железобетонных конструкций

Для оценки фактической огнестойкости железобетонных конструкций на момент обследования воспользуемся результатами, полученными на кафедре пожарной безопасности технологических процессов зданий и сооружений, учитывающие срок эксплуатации, их техническое состояние, степень и интенсивность воздействия окружающей среды [20].

Для этого рекомендуется выполнение ряда этапов:

1. Установить срок эксплуатации конструкций здания.

2.      Определить наличие агрессивных сред:

·   агрессивная среда отсутствует;

·   воздействие одной агрессивной среды;

·   воздействие двух и более агрессивных сред.

3. Определить степень агрессивного воздействия на строительные конструкции [21,22]:

·   неагрессивная;

·   слабоагрессивная;

·   среднеагрессивная;

·   сильноагрессивная.

4. Определить интенсивность воздействия:

·   разовое воздействие;

·   циклическое воздействие;

·   постоянное воздействие.

5. Определить глубину проникновения агрессивной среды в конструкцию:

·   поверхностное воздействие;

·   пропитка на глубину защитного слоя;

·   глубокая пропитка.

6. Установить срок воздействия агрессивной среды:

·   малой - до 10 лет;

·   средней - от 10 до 20 лет;

·   высокой - свыше 20 лет.

7. Определить техническое состояние (степень повреждения) железобетонных конструкций [17]:

·   неповрежденные;

·   слабоповрежденные;

·   сильноповрежденные;

-   конструкции в аварийном состоянии.

В качестве исходного параметра следует принять фактический предел огнестойкости (П_ф0), определенный расчетом, без учета срока эксплуатации. Учет срока эксплуатации и воздействие агрессивной среды устанавливается произведение П_ф0, на поправочные коэффициенты К₁ и К₂ [20]:

П_ф = П_ф0^. К₁^. К₂

К₁ - коэффициент учитывающий срок эксплуатации, степень повреждения конструкции и агрессивное воздействие;

К₂ - коэффициент учитывающий степень агрессивного воздействия.

В случае двух и более агрессивных сред (П_фо) умножаем на К₁ и К₂ для других сред,

П_ф = П_фо^. К₁^. К_2,1^. К_1,2^. К_2,2...К_1п^. К_2п

Степень воздействии агрессивных сред на незащищенные железобетонные конструкции в производственных зданиях, предлагаю оценивать по показателям, приведенным в табл. 3.1 [22].

Для оценки огнестойкости железобетонных конструкций за основу возьмем этот метод, и расчетом определим фактическую огнестойкость железобетонных конструкций на момент проектирования.

Таблица 3.2

Оценка степени агрессивного воздействия среды на незащищенные железобетонные конструкции при их эксплуатации

Степень агрессивности	Показатели агрессивного воздействия на конструкции
	Глубина разрушения поверхностного слоя бетона, мм/год	Скорость равномерной коррозии стальной арматуры, мм/год	Среднегодовая потеря несущей способности конструкций, %
Слабая	До 4	Менее 0,08	4
Средняя	0,4 - 1,2	0,08 - 0,4	8
Сильная	Более 1,2	Более 0,4	12

3.3 Расчет фактических пределов огнестойкости железобетонной колонны

Исходные данные для расчета:

Размеры сечения: ширина b = 400 мм, высота h = 400мм; длина l = 4000 мм; бетон класса B30 на гранитном щебне (R_bn = 22 МПа [23, 24]); плотность r = 2400 кг/м³; влажность w = 3%; арматура - 4 стержня диаметром 25 мм, класс арматуры А-III, (R_sn = 390 МПа [23, 24]); толщина защитного слоя a_l = 30 мм; нормативная нагрузка, действующая на конструкцию N_n = 2000 кН.

Сечение колонны для расчета огнестойкости представлено на рисунке 3.2.

Несущую способность сжатого элемента определяют из условия:

 (3.1)

Где R_sn - нормативное сопротивление арматурной стали сжатию, таблица 19 [23]; R_bn - нормативное сопротивление сжатию бетона, таблица 12 [23];

A_b - площадь рабочего сечения бетона, м²;

A_s - суммарная площадь арматуры, м²;

γ_st - коэффициент снижения прочности стали при нагревании;

φ - коэффициент продольного изгиба, зависящий от отношения l₀/b_t.

Рис. 3.2 Расчетное сечение колонны

Коэффициент продольного изгиба j для нагретых колонн следует принимать в зависимости от отношения расчетной длины l₀ к наименьшему размеру стороны приведенного прямоугольного сечения b_t [24].

При l₀/b_t=4/0,4=10; φ=0,98

R_bn=22,0 МПа [23]; R_sn=390 МПа [23]

γ_st=1 [23]; A_s=1964 мм² п. 3.1.1 [23]

Расчет будем производить для различных моментов времени пожара, пока нормативная нагрузка не превысит расчетную (т.е. произойдет обрушение данной конструкции).

Выполним расчет на момент времени пожара 0.5 ч.

Теплотехнический расчет.

Определяем значения коэффициентов φ₁ и φ₂: табл.9.3.3. [11], п 3.2.9 [23] при ρ=2400 кг/м^3, φ₁ =0,63 ч^1/2; φ₂=0,5.

Определяем значение приведенного коэффициента температуропроводности прогреваемого слоя бетона колонны по формуле:

 (3.2)

Где l и С - расчетные средние коэффициенты теплопроводности и теплоемкости бетона, вычисляются для температуры 450°С;

W_b - весовая эксплуатационная влажность бетона, в кг/кг;

r - плотность сухого бетона, кг/м³ (при 3% влажности составит ρ=2328 кг/м³).

 Вт/(м∙ºС)

 кДж/(кг∙ºС)

Тогда приведенный коэффициент температуропроводности составит:

м²/ч

Определяем значения параметра l (толщина прогрева слоя бетона в метрах) по формуле:

 (3.3)

где τ - время, ч.

Толщину слоя бетона, прогретого до t_b,cr у третьей обогреваемой поверхности определяют:

(3.4)

Для этого вычислим:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

Так как r>1, то принимаем r=1.

где t_b,cr=500ºС [18].

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности:

м

a_t1 - толщина слоя прогретого бетона до t_b,cr в углу сечения, которую вычисляют по формуле:

(3.8)

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона в углу колонны:

, м

Площадь, ограниченную изотермой t_b,cr, определяют по формуле:

A=F=ψ(2c)² (3.9)

Для этого определим:

=h/2 - a_lt=0.4/2 - 0.042=0,177;

ψ=b/c - 0.2=0.177/0.191 - 0.2=0.727;=F=0.727∙(2·0,191)²=0,106 м².

Тогда сторона рабочего сечения

м.

Температуру бетона и арматуры в прямоугольной колонне при четырехстороннем огневом воздействии, когда взаимно параллельные первая и вторая, третья и четвертая поверхности обогреваются, определяют по формуле:

(3.10)

Определяем значения параметров , ,  и .

При определении температуры прогрева арматуры воспользуемся формулой:

 (3.11)

Где x_i - расстояние в метрах от рассматриваемой точки бетона в сечении до i-ой обогреваемой поверхности;

j₁, j₂ - коэффициенты, зависящие от плотности бетона;

Y_i - расстояние в метрах от i-й обогреваемой поверхности до оси арматуры;_s - диаметр арматуры, м.

Определяем относительные расстояния по формуле:

 (3.12)

Так как  и , то согласно (3.12), принимаем

Определяем значение температуры прогрева арматур при τ = 0,5 ч. по формуле (3.10):

Статический расчет.

Несущая способность колонны при пожаре определяется по формуле:

 (3.13)

Где j _tem - коэффициент, учитывающий гибкость элемента, длительность загружения и армирование [23], м.

А_bt - площадь сечения бетона при температуре (берется из теплотехнического расчета), м²;_bn - нормативное сопротивление бетона [24], МПа;_sn - нормативное сопротивление арматуры i-х стержней, находящихся в одинаковых условиях обогрева [23], МПа;_s,i - площадь i-х стержней арматуры, находящихся в одинаковых условиях обогрева [24], м²;

γ_s,i,t - коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры [24];- количество стержней в разных условиях обогрева.

Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по п. 3.2.10 [24] с учетом уменьшения рабочего сечения бетона колонны при воздействии пожара, учитывая отношение l₀/b_t(τ=1ч):

Определяем коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры при пожаре по п. 3.1.5 [24]:

γ_s,t = 1.

По формуле (3.13) определяем несущую способность колонны через 1 час температурного воздействия:

Так как несущая способность колонны на момент времени пожара τ=0,5 ч N= 2943 кН больше нормативной нагрузки, действующей на конструкцию N_n = 2000 кН, то соответственно предел огнестойкости рассматриваемой колонны более 30 мин.

Выполним расчет на момент времени пожара 1 ч.

Теплотехнический расчет.

φ₁ =0,63 ч^1/2; φ₂=0,5.

м²/ч

;

Так как r>1, то принимаем r=1.

.

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности:

м

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона в углу колонны:

, м

=h/2 - a_lt=0.4/2 - 0.042=0,158;

ψ=b/c - 0.2=0.158/0.178 - 0.2=0.69;=F=0.69∙(2·0,178)²=0,09 м².

Тогда сторона рабочего сечения м.

Определяем значения параметров , ,  и .

Определяем относительные расстояния:

Так как  и , то согласно (3.12), принимаем

Определяем значение температуры прогрева арматур при τ = 1 ч. по формуле (3.10):

Статический расчет

Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по п. 3.2.10 [24] с учетом уменьшения рабочего сечения бетона колонны при воздействии пожара, учитывая отношение l₀/b_t(τ=1ч):

Определяем коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры при пожаре по п. 3.1.5 [24]:

γ_s,t = 0.56.

По формуле (3.13) определяем несущую способность колонны через 1 час температурного воздействия:

Так как несущая способность колонны на момент времени пожара τ=1 ч составляет 2264 кН, что больше нормативной нагрузки, действующей на конструкцию, то предел огнестойкости рассматриваемой колонны более 60 мин.

Выполним расчет на момент времени пожара 1,5 ч.

Теплотехнический расчет.

φ₁ =0,63 ч^1/2; φ₂=0,5.

м²/ч

;

Так как r>1, то принимаем r=1.

.

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности:

м

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона в углу колонны:

,

=h/2 - a_lt=0.4/2 - 0.057=0,143;

ψ=b/c - 0.2=0.143/0.167 - 0.2=0.65;=F=0.65∙(2·0,167)²=0,07 м².

Тогда сторона рабочего сечения

м.

Определяем значения параметров , ,  и .

Определяем относительные расстояния:

Так как  и , то согласно (3.12), принимаем

Определяем значение температуры прогрева арматур при τ = 1 ч. по формуле (3.10):

Статический расчет

Определяем коэффициент продольного изгиба колонны по п. 3.2.10 [24] с учетом уменьшения рабочего сечения бетона колонны при воздействии пожара, учитывая отношение l₀/b_t(τ=1ч):

Определяем коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры при пожаре по п. 3.1.5 [24]:

γ_s,t = 0.22.

По формуле (3.13) определяем несущую способность колонны через 1 час температурного воздействия:

Так как несущая способность колонны на момент времени пожара τ=1,5 ч составляет 1554 кН, что меньше нормативной нагрузки, действующей на конструкцию, то предел огнестойкости рассматриваемой колонны менее 90 мин. Для более точного определения значения предела огнестойкости строим график зависимости несущей способности колонны, от времени воздействия пожара (рис. 3.2).

Таким образом, фактический предел огнестойкости составит 1,2 ч или 72 минуты. Это выше требуемого предела огнестойкости П_тр=45 мин, следовательно, железобетонная колонна на момент ввода в эксплуатацию соответствовала противопожарным требованиям.

Рис. 3.2 График зависимости несущей способности колонны, от времени воздействия пожара

огнестойкость строительный железобетонный агрессивный

Учитывая исследования, проводимые на кафедре [20], можно получить коэффициенты, учитывающие срок эксплуатации (k₁) и степень агрессивности среды (k₂). О данной методике оценки огнестойкости железобетонных конструкций с учетом срока эксплуатации говорилось выше.

Зная, что срок эксплуатации здания и железобетонных конструкций более 20 лет, состояние конструкции в соответствии с [17] - неудовлетворительное, степень агрессивности среды в соответствии с табл. 3.1 - слабоагрессивная, то коэффициенты (k₁) и (k₂) будут иметь следующие значения: k₁ = 0,3; k₂ = 1,3.

Учитывая полученные значения, рассчитаем фактический предел огнестойкости колонны с учетом срока эксплуатации, путем умножения фактической огнестойкости конструкции без учета срока эксплуатации на эти коэффициенты.

П_ф,э = П_ф· k₁· k₂ = 72·0.3·1,3 = 28 мин., что ниже требуемого предела огнестойкости.

Другими словами, конструкция до эксплуатации соответствовала требованиям противопожарных норм, а с учетом срока эксплуатации фактический предел огнестойкости стал ниже требуемого. Поэтому необходимо предложить мероприятия по повышению предела огнестойкости данной конструкции.

3.3 Расчет фактических пределов огнестойкости железобетонных конструкций с учетом воздействия агрессивных сред

Расчетное сечение ребристой плиты по огнестойкости принимается путем объединения ребер двух соседних плит и рассчитывается как балка.

Исходные данные для расчета:

Длина плиты 5550 мм, ширина 1485 мм, ширина ребра 85 мм.

Расчетное сечение 300×170 мм;

Класс бетона В30;

Плотность ρ₀ = 2350 кг/м³;

Влажность w_b = 2,5%;

Арматура 4 Æ 25 мм; Класс арматуры А-III;

Обогрев с 3-х сторон;

Нагрузка, действующая на плиту 18,5 кН/м.

Сечение плиты перекрытия для расчета огнестойкости представлено на рисунке 3.3.

Проведем расчет огнестойкости плиты без учета срока эксплуатации.

Определим значения, которые не будут изменяться на протяжении всего расчета.

Суммарная площадь арматуры, для каждой группы стержней по п.3.1.1 [24], находящихся в разных условиях обогрева:_s,1 = 982 мм²; A_s,2 = 982 мм².

Нормативные сопротивления бетона и арматуры в зависимости от класса бетона и класса арматуры соответственно [23]:_bn = 22 МПа; R_sn = 390 МПа.

1485 4Æ25 - А-III 170

Рис. 3.3 Схема к расчету огнестойкости плиты: «1», «2», «3» - номера обогреваемых пожаром поверхностей сечения плиты

Зададимся временными периодами температурного воздействия (пожара) на плиту. Определим несущую способность плиты для τ = 0, 1, 2 часа пожара.

Так как в наиболее неблагоприятных условиях при воздействии пожара находятся ребра плиты, поэтому, как был сказано выше, огнестойкость такой конструкции будем оценивать как огнестойкость балки при трехстороннем обогреве.

τ = 0 (до пожара).

Несущая способность плиты до пожара определяется по формуле:

 (3.14)

 (3.15)

где

A_s - площадь сечения арматуры;

h₀ - рабочая высота сечения бетона;

x - высота сжатой зоны бетона;

R_sn - нормативное сопротивление арматуры, определяется в зависимости от класса арматуры [23].

R_bn - нормативное сопротивление бетона, определяется в зависимости от класса бетона [23].

Определяем высоту сжатой зоны по формуле (3.15):

Определим несущую способность плиты до пожара по формуле (3.14):

где a - расстояние до центра тяжести арматуры;

Выполним расчет на момент времени пожара 1 ч.

Теплотехнический расчет

Определим значение приведенного коэффициента температуропроводности прогреваемого слоя бетона колонны по формуле (3.3):

Определяем значения коэффициентов, зависящих от плотности бетона φ₁ и φ₂: Согласно п. 3.2.8 и 3.2.9 [18] при ρ= 2350 кг/м³, имеем φ₁ = 0,62 и φ₂ = 0,5.

Определяем температуру прогрева арматур T_s1 и T_s2 плиты.

Температура бетона и арматуры в балке при трехстороннем огневом воздействии, когда первая и вторая обогреваемые поверхности параллельны, а третья им перпендикулярна, определяют по формуле:

 (3.16)

Определяем значения параметра l (толщины начавшего прогреваться слоя бетона) по формуле (3.3):

Расчет температур в общем случае проводится по условной толщине рассматриваемого слоя бетона x_i от обогреваемой поверхности.

Определяем значения параметров  и  для разных групп арматур, т.е. арматур находящихся в разных условиях обогрева.

Для арматуры из первой группы:

При определении температуры прогрева арматуры воспользуемся формулой (3.11):

Определяем относительные расстояния по формуле (3.12):

Так как , то согласно (3.12), принимаем

Для арматуры из второй группы:

Определяем относительные расстояния по формуле (3.12):

Так как , то согласно (3.12), принимаем

Определяем значение температуры прогрева арматур при τ = 1 ч. по формуле(3.16):

Определим площадь бетона, сохранившую свою прочность в расчетный момент времени воздействия пожара.

Согласно п.3.2.6 [18], значение критической температуры прогрева тяжелого бетона на гранитном заполнителе будет равно 500°С ().

Толщину слоя бетона, прогретого до  у третьей обогреваемой поверхности определяем по формулам (3.5) - (3.7) и по формуле:

 (3.17)

Толщину прогретого бетона у первой и второй обогреваемых поверхностей принимают как для параллельных обогреваемых поверхностей и находят по формулам (3.18), (3.19):

 (3.18)

Толщину слоя бетона, прогреваемого до критической температуры, определяют по формуле при : х₁ = δ^cr:

 (3.19)

Определяем значение параметра r для середины обогреваемой поверхности по формуле (3.7):

Определяем  по формуле (3.5):

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности (по оси y) по формуле (3.17):

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности (по оси x) по формулам (3.18) и (3.19):

Площадь бетона, сохранившая свою прочность равна:

Статический расчет (прочностная задача).

Несущая способность плиты при пожаре определяется по формуле:

 (3.19)

 (3.20)

Где x_tem - высота сжатой зоны, м;_bn - нормативное сопротивление бетона [23], МПа;_sn,i - нормативное сопротивление арматуры i-х стержней, находящихся в одинаковых условиях обогрева [23], МПа;_s,i - площадь i-х стержней арматуры, находящихся в одинаковых условиях обогрева [24], м²;

γ_s,i - коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры [24];

b_tem - ширина сечения при пожаре;

h_0,tem - рабочая высота сечения при температуре;- количество стержней в разных условиях обогрева.

Определяем коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры при пожаре по п. 3.1.5 [24] для каждой группы стержней:

γ_s,1 = 0.79; γ_s,2 = 1.

Определяем несущую способность плиты через 1 час температурного воздействия:

Выполним расчет на момент времени пожара 2 ч.

Теплотехнический расчет

φ₁ = 0,62 и φ₂ = 0,5.

Определяем температуру прогрева арматур T_s1 и T_s2 плиты.

Температура бетона и арматуры в балке при трехстороннем огневом воздействии, определяется по формуле (3.16):

Определяем значения параметра l по формуле (3.3):

Значения параметров  и  для разных групп арматур определены выше.

Для арматуры из первой группы:

Определяем относительные расстояния:

Так как , то принимаем

Для арматуры из второй группы:

Определяем относительные расстояния:

Определяем значение температуры прогрева арматур при τ = 2 ч. по формуле (3.16):

Определим площадь бетона, сохранившую свою прочность в расчетный момент времени воздействия пожара. .

Определяем значение параметра r для середины обогреваемой поверхности:

Определяем :

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности (по оси y):

Определяем значение толщины критически прогретого слоя бетона у середины прогреваемой поверхности (по оси x):

Площадь бетона, сохранившая свою прочность равна:

Статический расчет (прочностная задача).

Несущая способность плиты при пожаре определяется по формуле (3.19):

Определяем коэффициент, учитывающий снижение нормативного сопротивления арматуры при пожаре по п. 3.1.5 [18] для каждой группы стержней:

γ_s,1 = 0,05; γ_s,2 = 0,46.

Определяем несущую способность плиты через 2 часа температурного воздействия:

Несущая способность плиты до пожара равна 98 кНм. На плиту действует равномерно-распределенная нормативная нагрузка q_n = 10,5 кН/м.

Найдем момент, действующий на плиту:

По результатам расчета строим график зависимости несущей способности плиты, от времени воздействия пожара без учета срока эксплуатации (рис. 3.4).

Фактический предел огнестойкости плиты в условиях стандартного пожара без учета срока эксплуатации равен 0,9ч или 54 минуты, что выше требуемого предела огнестойкости (П_тр = 45 минут). Другими словами на момент ввода в эксплуатацию, железобетонная плита покрытия соответствовала требования норм.

Рис. 3.4 График снижения несущей способности плиты

Учитывая исследования, проводимые на кафедре [20], можно получить коэффициенты, учитывающие срок эксплуатации (k₁) и степень агрессивности среды (k₂).

Учитывая полученные значения, рассчитаем фактический предел огнестойкости плиты с учетом срока эксплуатации, путем умножения фактической огнестойкости конструкции без учета срока эксплуатации на эти коэффициенты.

П_ф,э = П_ф· k₁· k₂ = 54·0.3·1,3 = 21 мин.,

что ниже требуемого предела огнестойкости.

Учитывая срок эксплуатации можно отметить, что фактический предел огнестойкости плиты стал ниже требуемого. Поэтому необходимо предложить мероприятия по повышению предела огнестойкости данной конструкции.

 

.3.1 Расчет фактического предела огнестойкости железобетонной фермы покрытия

Наиболее уязвимым с точки зрения огнестойкости является нижний пояс фермы, работающий на изгиб. Бетон плохо работает на растяжение, поэтому основная нагрузка в растянутой зоне фермы будет восприниматься арматурой. Нижний пояс фермы можно рассматривать, как балку, работающую на изгиб.

Для расчета выбираем конструкцию со следующими исходными данными:

-  железобетонная ферма покрытия (с параллельными поясами - рис.3.5) длиной l = 18 м;

-       размеры расчетного сечения (нижний пояс фермы): высота сечения h = 250 мм, ширина сечения b = 200 мм;

-       бетон класса В25, плотность ρ₀ = 2300 кг/м³, влажность w_b = 2,5%;

-       армирование симметричное шестью стержнями арматуры класса А-III, диаметром 20 мм каждый;

-       на ферму действует равномерно распределенная нагрузка q_n = 4 кН/м.

Сечение нижнего пояса фермы для расчета огнестойкости представлено на рисунке 3.6.

Рис 3.5 Железобетонная ферма покрытия с параллельными поясами

Рис 3.6 Расчетное сечение нижнего пояса фермы

Несущую способность конструкции с учетом температурного воздействия будем определять по формуле:

 (3.21)

Рассчитаем огнестойкость балки без учета срока эксплуатации.

Определим среднее расстояние до оси арматуры по формуле:

 (3.22)

Где A_s,i - площадь i-х стержней арматуры, находящихся в одинаковых условиях обогрева [24], м²;

а_i - расстояние до оси арматуры i-х стержней арматуры, находящихся в одинаковых условиях обогрева, м;- количество стержней в одинаковых условиях обогрева.

В соответствии с п.3.1.1. [25] A_s1 = A_s2 = 628 мм², A_s3 = A_s4 = 314 мм².

a₁ = a₂ = a₃ = 40 мм, a₄ = 120 мм.

По [23] определим нормативные сопротивления бетона и арматуры в зависимости от класса бетона и класса арматуры соответственно.

R_bn = 18,5 МПа, R_sn = 390 МПа.

Для выполнения дальнейших расчетов зададимся интервалами времени пожара t = 0, 1, 2 часа.

Определим несущую способность фермы до пожара.

При t = 0 ч, b_tem = b, γ_s,tem =1.

Определим несущую способность фермы для t = 1 час.

Для этого по п. 3.2.11 [24] определим слои бетона прогретые до критической температуры:

δ_tx = δ_ty = 15 мм.

b_tem = 280-2∙15 = 250 мм.

По п. 3.1.4 [24] определим температуру арматуры:

t₁ = 420°C, t₂ = 280°C, t₃ =300°C, t₄ = 150°C.

Этим значениям температур соответствуют, коэффициенты снижения прочности арматурной стали γ_s,tem,1 = 0,99; γ_s,tem,2 = 1; γ_s,tem,3 = 1; γ_s,tem,4 = 1.

Определим несущую способность балки для t = 2 часа.

Для этого по п. 3.2.11 [24] определим слои бетона прогретые до критической температуры:

δ_tx = δ_ty = 30 мм.

b_tem = 280-2∙30 = 220 мм.

По п. 3.1.14 [24] определим температуру арматуры:

t₁ = 700°C, t₂ = 500°C, t₃ =450°C, t₄ = 200°C.

Этим значениям температур соответствуют, коэффициенты снижения прочности арматурной стали γ_s,tem,1 = 0,18; γ_s,tem,2 = 0,79; γ_s,tem,3 = 098; γ_s,tem,4 = 1.

Найдем момент, действующий на ферму:

По результатам расчета строим график зависимости несущей способности плиты, от времени воздействия пожара без учета срока эксплуатации (рис. 3.7).

Фактический предел огнестойкости фермы в условиях стандартного пожара без учета срока эксплуатации равен 1,5 ч или 90 минут, что выше требуемого предела огнестойкости (П_тр = 45 минут). Другими словами на момент ввода в эксплуатацию, железобетонная ферма покрытия соответствовала требования норм.

Рис. 3.7 График снижения несущей способности фермы

Учитывая исследования, проводимые на кафедре [20], можно получить коэффициенты, учитывающие срок эксплуатации (k₁) и степень агрессивности среды (k₂).

Зная, что срок эксплуатации здания и железобетонных конструкций более 20 лет, состояние конструкции в соответствии с [17] - удовлетворительное, степень агрессивности среды в соответствии с табл. 3.1 - слабоагрессивная, то коэффициенты (k₁) и (k₂) будут иметь следующие значения: k₁ = 0,5; k₂ = 1,3.

Учитывая полученные значения, рассчитаем фактический предел огнестойкости плиты с учетом срока эксплуатации, путем умножения фактической огнестойкости конструкции без учета срока эксплуатации на эти коэффициенты.

П_ф,э = П_ф· k₁· k₂ = 90·0.5·1,3 = 58,5 мин.,

что выше требуемого предела огнестойкости

Учитывая срок эксплуатации можно отметить, что фактический предел огнестойкости фермы, хотя и выше требуемого, все равно достаточно низкий. Поэтому необходимо осуществить поверхностный ремонт ферм, чтобы уменьшить дальнейшее снижение несущей способности и огнестойкости данной конструкции.

4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ЗАЩИТЕ ИХ ОТ КОРРОЗИИ

4.1 Защита железобетонных конструкций от коррозии

Защита строительных конструкций от коррозии осуществляется в соответствии с [21].

Как уже отмечалось ранее, по степени воздействия на строительные конструкции среды разделяются на неагрессивные, слабоагрессивные, среднеагрессивные и сильноагрессивные.

По физическому состоянию среды разделяются на газообразные, твердые и жидкие.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, их коррозионную стойкость следует обеспечивать применением коррозионно-стойких материалов, добавок, повышающих коррозионную стойкость бетона и его защитную способность для стальной арматуры, снижением проницаемости бетона технологическими приемами, установлением требований к категории трещиностойкости, ширине расчетного раскрытия трещин, толщине защитного слоя бетона.

В случае недостаточной эффективности названных выше мер должна быть предусмотрена защита поверхности конструкции:

·   лакокрасочными покрытиями;

·   оклеечной изоляцией из листовых и пленочных материалов;

·   облицовкой, футеровкой или применением изделий из керамик, шлакоситала, стекла, каменного литья, природного камня;

·   штукатурными покрытиями на основе цементных, полимерных вяжущих, жидкого стекла, битума;

·   уплотняющей пропиткой химически стойкими материалами.

Меры защиты железобетонных конструкций от коррозии следует применять с учетом вида и особенностей защищаемых конструкций, технологии их изготовления, возведения и условий эксплуатации [6].

4.1.1 Степень агрессивного воздействия среды

Как уже отмечалось ранее, агрессивными средами, воздействующими на основные несущие конструкции здания ВПОПТ г. Владивостока являются влажный морской климат и воздействие технических масел. В свою очередь влажный морской воздух будет относиться к газообразной среде, а технические масла к жидкой органической среде.

Степень агрессивного воздействия газообразных сред на конструкции из бетона и железобетона приведены в табл. 2 [21] в зависимости от влажностного режима в помещении и группы агрессивных газов (в зависимости от их вида и концентрации). Тогда степень агрессивного воздействия для влажного морского воздуха принимаем как слабоагрессивную.

Степени агрессивного воздействия для жидких органических сред приведены в табл. 8 [21] в зависимости от среды, воздействующей на конструкции и марки бетона по водонепроницаемости. Марку бетона по водонепроницаемости определяем в соответствии с п. 2.3 [10]. Так как все основные несущие конструкции выполнены из тяжелого бетона класса В30, то принимаем марку бетона по водонепроницаемости W6. Тогда степень агрессивного воздействия для технических масел принимаем как слабоагрессивную.

4.1.2 Основные требования к материалам и конструкциям

Для бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений с агрессивными средами необходимо предусматривать следующие виды цементов:

·   портландцемент, портландцемент с минеральными добавками, шлакопортландцемент, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-76;

·   сульфатостойкие цементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22266-76;

·   глиноземистый цемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 969-77;

·   напрягающий цемент.

В качестве мелкого заполнителя следует предусматривать кварцевый песок (отмучиваемых частиц не более 1% по массе по ГОСТ 10268-80)., а также пористый песок, отвечающий требованиям ГОСТ 9759-83.

В качестве крупного заполнителя следует предусматривать фракционированный щебень изверженных пород, гравий и щебень из гравия, отвечающие требованиям ГОСТ 10268-80. Следует использовать щебень изверженных пород марки не ниже 800, гравий и щебень из гравия - не ниже Др 12.

Воду для затворения бетонной смеси необходимо применять в соответствии с требованиями ГОСТ 23732-79 [6].

Арматурные стали по степени опасности коррозионного повреждения подразделяются на три группы (табл. 9 и 10 [6]).

Требования к толщине защитного слоя и водонепроницаемости бетона при воздействии газообразных и твердых агрессивных сред изложены в табл. 10 а при воздействии жидких сред - табл. 11 [6].

В основных несущих конструкциях здания ВПОПТ используются арматурная сталь классов А-III, которая относится к I группе арматурных сталей, а также К-7, которая относится ко II-ой группе арматурных сталей.

Для арматурных сталей первой группы при воздействии слабоагрессивной среды толщина защитного слоя должна быть не менее 20 мм при марке бетона по водонепроницаемости W4, а для арматурных сталей второй группы при воздействии слабоагрессивной среды толщина защитного слоя должна быть на менее 25 мм при марке бетона по водонепроницаемости W4.

4.1.3 Защита от коррозии поверхностей железобетонных конструкций

Защиту поверхностей конструкций следует предусматривать в случаях, указанных в табл. 13 [21], и назначать в зависимости от вида и степени агрессивного воздействия среды.

Следует использовать следующие виды защиты поверхностей:

·   лакокрасочные покрытия - при действии газообразных и твердых сред (аэрозоли);

·   лакокрасочные толстослойные (мастичные) покрытия - при действии жидких сред, при непосредственном контакте покрытия с твердой агрессивной средой;

·   оклеечные покрытия - при действии жидких сред, в грунтах, в качестве непроницаемого подслоя в облицовочных покрытиях;

·   облицовочные покрытия, в том числе из полимербетонов, - при действии жидких сред, в грунтах, в качестве защиты механических повреждений оклеечного покрытия;

·   пропитку (уплотняющую) химически стойкими материалами - при действии жидких сред, в грунтах;

·   гидрофобизацию - при периодическом увлажнении водой или атмосферными осадками, образовании конденсата, в качестве обработки поверхности до нанесения грунтовочного слоя под лакокрасочные покрытия.

Лакокрасочные материалы, используемые для защиты поверхностей железобетонных конструкций, приведены в справочном приложении 3 [21].

Лакокрасочные толстослойные (мастичные), оклеечные и облицовочные покрытия для защиты поверхностей железобетонных конструкций, контактирующих с жидкой агрессивной средой, приведены в справочном приложении 4 [21].

Следует особо отметить, что не допускается применение лакокрасочных покрытий, рулонных, листовых материалов, а также композиций герметиков на основе битума в жидких органических средах (масла, нефтепродукты, растворители).

Защиту от коррозии необетонируемых стальных закладных деталей и соединительных элементов железобетонных конструкций следует предусматривать:

·   лакокрасочными покрытиями (прил.3 [21]) в помещениях с сухим или нормальным влажностным режимом при неагрессивной и слабоагрессивной степени воздействия среды;

·   металлическими покрытиями (цинковыми и алюминиевыми) в помещениях с влажным или мокрым режимом при неагрессивной и слабоагрессивной степени воздействия среды;

·   комбинированными покрытиями (лакокрасочными по металлизационному слою) при средней и сильной степени агрессивного воздействия среды.

Закладные детали и соединительные элементы в стыках наружных ограждающих конструкций, подвергающихся увлажнению атмосферной влагой, конденсатом, промышленными водами, независимо от степени агрессивного воздействия среды должны быть защищены металлическими или комбинированными покрытиями.

Толщина металлизационных покрытий и металлизационного слоя в комбинированных покрытиях должна быть для цинковых и алюминиевых покрытий не менее 120 мкм [6].

 

.1.4 Подготовка поверхности железобетонных конструкций перед проведением ремонтно-восстановительных работ

Одним из важнейших этапов при проведении ремонтно-восстановительных работ является подготовка поверхности конструкции.

Качество подготовки бетонной поверхности для нанесения защитных покрытий оценивают по влажности поверхностного слоя бетона, по шероховатости и по чистоте. Состояние бетонной поверхности зависит от состава бетона, способа его формирования, качества опалубки, типа форм и вида их смазки. В зависимости от высоты выступающих частиц и числа раковин и углублений устанавливают класс шероховатости поверхности бетона. Для окрасочных и оклеечных покрытий, класс шероховатости должен быть не ниже 3Ш, для мастичных - 2Ш, для облицовочных - 1Ш. Перед нанесением покрытия поверхность железобетонных конструкций очищают от всякого рода загрязнений, выравнивают при помощи ручных и механизированных (песко- и дробеструйных) инструментов (шлифовальных машин и т.д.), обеспыливают. Жировые загрязнения удаляют растворителем, солеобразование удаляют чистой водой, продукты взаимодействия с кислотами - 4-5% раствором кальцинированной соды. Затем бетонные поверхности вновь промывают водой. Все раковины и трещины должны быть заделаны бетоном или раствором одинакового состава с конструкцией.

Для повышения прочности сцепления возможно введение в состав раствора или бетона вводных поливинилацетатных эмульсий, латексов, эпоксидных и других материалов.

Влажность поверхностного слоя бетона на глубине до 20 мм конструкции, подготовленной к защите покрытиями, не должна превышать 5-6%. Влажность определяют стандартным методом в 3-4 местах на пробах с глубины 10 мм. Для покрытий из материалов, отвердевающих при повышенной влажности, или водорастворимых материалов требование по влажности поверхности не имеет решающего значения.

4.2 Восстановление несущей способности железобетонных конструкций

Низкое качество проектирования и производства работ при строительстве зачастую приводит к преждевременному разрушению конструкций или их частей, необходимости проведения внеочередных капитальных ремонтов, восстановления и усиления строительных конструкций или даже реконструкции здания в целом. Реконструкция зданий, а также восстановление и усиление их строительных конструкций в условиях действующих предприятий всегда трудоемкое и дорогостоящее мероприятие, особенно если их выполнение требует полной или частичной остановки работы производства.

В последние годы реконструкция стала одним из магистральных направлений в области капитального строительства. Ее объемы неуклонно возрастают. По своей специфике проектирование и проведение работ по реконструкции существенно отличаются от процесса создания новых зданий и сооружений, что обуславливает необходимость соответствующей подготовки инженерных кадров.

Для усиления железобетонных конструкций применимы обычные традиционные методы усиления, при выборе и выполнении которых следует только учитывать специфику повреждения железобетона, а также техническое задание на реконструкцию здания или сооружения, которое включает возможные изменения объемно-планировочных решений, нагрузок и условий эксплуатации.

При выборе оптимального способа усиления строительных конструкций важно установить действительный характер их работы, фактически действующие нагрузки.

При определении нагрузок на существующие конструкции необходимо использовать фактические данные о собственной массе технологического оборудования и строительных материалов, так как принятие нормированных значений этих величин, установленных для проектирования вновь возводимых сооружений, приводит к существенному завышению фактически действующих нагрузок, и, как следствие, к неоправданному и дорогостоящему усилению конструкций [20].

При выборе вариантов усиления следует отдавать предпочтение решениям с четкой расчетной схемой, обеспечивающей совместную работу усиливаемой конструкции с элементами усиления и позволяющей достоверно определять дополнительно воспринимаемую нагрузку.

Усиление конструкций может осуществляться по двум схемам:

·   возведение новых разгружающих или заменяющих конструкций, которые полностью или частично воспринимают дополнительные нагрузки;

·   увеличение несущей способности существующих конструкций.

В свою очередь увеличение несущей способности конструкций может осуществляться:

·   без изменения и с изменением расчетной схемы и напряженного состояния;

·   с применением специальных методов усиления.

Для элементов усиления без предварительного напряжения рекомендуется применять рабочую арматуру классов А-I, А-II, А-III; для предварительно напряженных конструкций усиления (шпренгелей, затяжек) - А-IIIв, А-IV, А-V, А-VI; арматурные канаты классов К-7 и К-19 и др. в конструкциях, эксплуатируемых в агрессивных условиях, рекомендуются стали Ат-VI, Ат-V, Ат-VI, Ат-VIК.

При длине усиливаемой конструкции до 12 м рекомендуются все виды арматуры, при длине более 12 м - канаты из проволоки диаметром не менее 2,5 мм.

Конструкции усиления из канатов и пучков высокопрочной проволоки, расположенных открыто или в пазах, следует применять только в неагрессивных и слабоагрессивных средах.

Расчет железобетонных конструкций усиления выполняется с учетом фактических характеристик прочности и армирования материалов.

Бетон усиления должен приниматься на один класс выше, чем условный класс прочности бетона усиливаемого элемента, но не ниже В15 - для наземных конструкций и В12,5 - для фундаментов. Кроме того, при агрессивных условиях эксплуатации класс бетона должен отвечать требуемой плотности и стойкости, соответствующей требованиям эксплуатации среды.

Раствор для заделки отверстий, защитной штукатурки и т.п. принимается не ниже марки 150.

При усилении бетонных и железобетонных конструкций наращиванием, «рубашками» и обоймами следует использовать портландцемент марки не ниже 400.

Эффективность усиления железобетонных конструкций во многом определяется качеством бетонной смеси, видом и крупностью заполнителя. При виброуплотнении бетона крупность заполнителя (за исключением массивных конструкций) принимается не более 20 мм, а при усилении обоймами толщиной 70-120 мм - не более 10 мм. При торкретировании крупность заполнителя определяется паспортными данными цемент-пушки и принимается не более 10 мм.

Песок рекомендуется применять с модулем крупности не ниже 2,2-2,5 и с количеством пустот не более 40%.

Состав бетона должен обеспечить проектную прочность элементов усиления и качественное уплотнение бетонной смеси. При толщине усиления до 120 мм осадка конуса принимается 6-8 см, от 120 до 200 мм - 6-2 см, более 200 мм - 1-3 см.

При выполнении работ в зимнее время усиливаемые конструкции и бетон усиления должны иметь температуру не менее + 15 °С.

Минимальная толщина защитного слоя бетона предварительно напряженной арматуры усиления принимается 20 мм. В агрессивных условиях рекомендуется использовать стали марок 18Г2С и 25Г2С. наиболее ответственные узлы усиления рекомендуется располагать вне зон постоянного увлажнения.

Для улучшения сцепления бетона усиления с бетоном усиливаемой конструкции, рекомендуется делать насечки.

Перед производством работ по усилению конструкций или отдельных участков и элементов необходимо разгрузить усиляемые конструкции или подвести под них страховочные подпорки и крепления.

Подлежащие усилению участки или элементы следует освободить от поврежденных частей бетона с разрушенной структурой. Участки должны быть очищены от мусора, пыли и промыты водой под давлением [20].

4.2.1 Усиление железобетонной колонны

Как показали расчеты, несущая способность колонн в процессе эксплуатации значительно снизилась, фактический предел огнестойкости колонн ниже требуемого, поэтому необходимо разработать технические решения по их усилению.

Поврежденные железобетонные колонны могут быть усилены: односторонним, двухсторонним или трехсторонним наращиванием слоя армированного бетона, замкнутыми монолитными железобетонными рубашками, охватывающим колонну, металлическими обоймами разных конструкций.

Усиление колонны металлическими обоймами изображено на рис. 4.2. устройство для усиления колонны включает обойму, выполненную из уголков (установленных по граням колонны и соединенных планками), снабженную натяжными болтами, каждый из которых состоит из опорных элементов и натяжного винта. Обойма выполнена составной по высоте, причем опорные элементы закреплены на стыкуемых концах колонны, а натяжной винт выполнен с разносторонней резьбой по концам.

Для включения стержней усиления в совместную работу с колонной им с помощью распорных болтов придается предварительное сжатие расчетной величины.

По окончании напряжения уголков приваривают планки, а монтажные стяжки удаляют.

Натяжные узлы могут быть срезаны или декоративно закрыты.

Восстановление защитного слоя производится с помощью торкретирования.

Усиление колонны предварительно напряженными двухсторонними металлическими распорками изображено на рис.4.3. в данном случае усиление производят путем постановки по всей высоте дополнительных распорок из уголков, двутавров или швеллеров, соединенных в середине высоты шарнирно, стянутых болтами и соединенных накладками. Опорами распорок служат: внизу - фундамент, а вверху - конструкция перекрытия. При стягивании распорок они принимают на себя часть вертикальных нагрузок, разгружая эту колонну.

Восстановление защитного слоя бетона производят с помощью торкретирования с предварительной очисткой арматуры и бетона.

Однако одним из наиболее эффективных способов усиления железобетонных колонн является устройство железобетонных обойм.

Наиболее простым типом железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны.

Усиление колонны железобетонной обоймой изображено на рис. 4.4. при таком способе усиления важно обеспечить совместную работу «старого» и «нового» бетона, что достигается тщательной очисткой поверхности бетона усиливаемой конструкции пескоструйным аппаратом, насечкой или обработкой металлическими щетками, а также промывкой под давлением непосредственно перед бетонированием. Для улучшения адгезии и защиты бетона и арматуры в агрессивных условиях рекомендуется применение полимербетонов.

Толщина обоймы колонн определяется расчетом и конструктивными требованиями (диаметром продольной и поперечной арматуры, величиной защитного слоя и т.п.). как правило, она не превышает 300 мм. Площадь рабочей продольной арматуры также определяют расчетом, ее диаметр принимают не менее 16 мм для стержней, работающих на сжатие, и 12 мм для стержней, работающих на растяжение. Поперечную арматуру диаметром не менее 6 мм для вязаных каркасов и 8 мм для сварных устанавливают с шагом 15 диаметров продольной арматуры и не более трехкратной толщины обоймы, но не более 200 мм. В местах концентрации напряжений шаг хомутов уменьшается.

Для усиления железобетонных колонн здания ВПОПТ г. Владивостока выберем именно этот способ, так как он является более простым и позволяет использовать для его осуществления средства малой механизации.

Способы обработки поверхностного слоя с использованием средств малой механизации изображены на рис. 4.5.

Торкретирование производится под давлением сжатого воздуха до 5-6 атм. Состав цемента и песка (1:3) перемешивают и загружают в цемент-пушку под давлением воздуха. Смесь по материальному шлангу подается к соплу, где смачивается водой, а затем выбрасывается под давлением на защищаемую поверхность послойно (1-й слой - цемент М300, толщиной 10-20 мм, 2-й слой - цемент М500 толщиной 10-15 мм).

Флюатирование бетона начинается с нанесения на сухую очищенную поверхность раствора хлористого кальция, а затем флюатов. Флюаты наносятся кистью или распылителем в три слоя с повышением их концентрации для первого - 2-3% по массе, для третьего - уже 12%. Каждый слой наносится после прекращения впитывания флюата с перерывами до 4 ч на его высыхание. После нанесения очередного слоя поверхность обрабатывается насыщенным раствором гидрата окиси кальция, приготавливаемого путем растворения извести в воде.

Расход флюата зависит от плотности и структуры обрабатываемого материала и составляет 150-300 г кристаллической соли на 1 м² поверхности.

Силикатизация поверхностного слоя состоит во взаимодействии нанесенного на конструкцию жидкого стекла (после его высыхания) с раствором хлористого кальция, в результате чего образуется силикат кальция, заполняющий поры и повышающий стойкость конструкции к агрессивной среде.

Силикатизация может быть осуществлена как распылителем, так и кистью по такой же технологии.

Для гидрофобизации бетонных конструкций используется следующий набор кремнийорганических полимерных материалов:

·   водная эмульсия ГКЖ-94, представляющая собой водный раствор кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, содержащей в качестве эмульгатора желатину;

·   раствор ГКЖ-94 в уайт-спирите или керосине;

·   водный раствор ГКЖ-94, являющийся смесью кремнийорганических соединений.

Указанные материалы наносятся кистью или пульверизатором на сухую, предварительно очищенную поверхность из расчета на 1 м² поверхности 250-300 г 20%-ной эмульсии, нанесенной в один слой.

Карбонизация поверхностного слоя свежеприготовленного бетона состоит в превращении гидрата окиси кальция Са(ОН)₂ под воздействием углекислого газа в карбонат кальция Са(СО₂)₃, который более стоек к внешним воздействиям.

Для осуществления карбонизации пистолет-распылитель соединяют с баллоном сжатого углекислого газа и обрабатывают этим газом поверхность свежеуложенного бетона.

Учитывая все изложенные рекомендации мы сможем усилить колонну и обеспечить ее стойкость к воздействию агрессивных сред.

 

.2.1.1 Расчет фактического предела огнестойкости усиленной железобетонной колонны

Произведем обетонирование колонны торкретированием. Толщина защитного слоя арматуры усиления составит 30 мм. Арматура усиления класса А-III, 4 стержня диаметром 15 мм каждый. Класс бетона В30.

Расчет будем производить по описанной ранее методике.

Сечение колонны для расчета огнестойкости представлено на рисунке 4.6.

Железобетонная колонна высотой l = 6 м; размеры сечения: высота сечения h = 460 мм, ширина сечения b = 460 мм; бетон класса В30.; плотность ρ₀ = 2300 кг/м³; влажность w_b = 2,5%; армирование симметричное восемью стальными стержнями класса А-III диаметром 25 и 16 мм; обогреваемая с 4-х сторон;, коэффициент, учитывающий снижение прочности бетона K_agr,b=0,85, коэффициент, учитывающий снижение сечения арматуры в результате коррозии K_agr,a = 0,8; на колонну действует продольная нормативная нагрузка N_n = 1000 кН.

Определяем предел огнестойкости колонны (без агрессивного воздействия) - П_ф,k,0.

Расчет температурных и прочностных полей, расчет температур стержней арматуры, а также их расчетных сопротивлений в условиях пожара выполняется на ЭВМ по вышеуказанной программе.

Исходные данные для теплотехнического расчета колонны приводятся в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Данные для теплотехнического расчета усиленной колонны в условиях пожара

Параметры, вводимые в ЭВМ	Без учета агрессивного воздействия
1	2
размеры сечения, м	0,490*0,490
количество точек замера по сечению	49*24
количество стержней арматуры в элементе, находящихся в одинаковых условиях,	2
количество обогреваемых сторон,	4
начальная температура окружающей среды, °С	20
коэффициент, учитывающий отличие температурного режима пожара от стандартного	1
коэффициенты, учитывающие плотность бетона: к; к1	0.62; 0,5
плотность бетона, кг/м3	2300
влажность бетона, %	2,5
Нормативное сопротивление бетона, кгс/см2	224
Нормативное сопротивление арматуры, кгс/см2	3900
Коэффициенты для расчета теплофизических характеристик бетона: Коэффициент теплопроводности коэффициент теплоемкости	1,03-0,0003Тр 0,17+0,0002Тр
Коэффициенты, учитывающие агрессивность среды: Для бетона Для арматуры	0,85 0,8
Расположение и диаметр арматуры Xi, Yi, Di, м	0.03;0.03;0,016 0,75;0,75;0,25

Несущая способность усиленной колонны до нагревания определяется по формуле 3.4.

В условиях температурного воздействия расчет ведем по формуле 3.5.

Как уже отмечалось ранее, статическая часть расчета сводится к определению кинетики снижения несущей способности колонны в зависимости от времени пожара.

В таблице 4.2 приведены результаты расчетов несущей способности усиленной железобетонной колонны.

Таблица 4.2

Основные расчетные данные и несущая способность усиленной колонны в заданные промежутки времени стандартного пожара.

t, час	Ab,м2	As,1, мм2	As,2, мм2	Rb,n, МПа	Rs,tem,1 МПа	Rs,tem,1 МПа	Np,t,t, кН
1	2	3		4	5		7
0	0,5625	1964	804	22	390	390	13454,52
1	0,5329				385	278,235	12703,45
2	0,5041				372,76	100,62	11901,21
3	0,4761				332,586	0	11120,02
4	0,4489				281,22	0	10385,35
5	0,4225				227,21	0	9664,752

По результатам расчетов строим график кинетики снижения несущей способности усиленной колонны при пожаре (рисунок 4.7.)

По нормативной нагрузке, действующей на колонну, определяем пределы огнестойкости:

Пф,k,0 более 5 часов.

Как мы видим, разработанные мероприятия позволили увеличить предел огнестойкости колонны до требуемого и обеспечить тем самым фактическую степень огнестойкости требуемой.

4.2.2 Усиление железобетонной фермы

Подобно железобетонным колоннам сжатые раскосы и элементы верхнего пояса ферм могут быть усилены железобетонной рубашкой или металлической обоймой, которые упираются в узлы фермы. Железобетонную обойму можно армировать продольными стержнями с поперечными хомутами или спиральной навивкой.

Металлические обоймы могут выполняться из уголков или швеллеров, которые ставятся на тело раскоса или верхнего пояса на растворе и плотно прижимаются к нему при помощи струбцин или болтовых стяжек, затем на продольные элементы обоймы навариваются поперечные пластинчатые накладки. Для обеспечения включения обоймы в совместную с усиливаемым элементом работу необходимо на обойме установить сварные концевики («башмаки»), обеспечивающие упор в узлы фермы [12].

В нашем случае необходимо усиление растянутого нижнего пояса фермы. Усиление этих конструкций может быть выполнено различного рода напрягаемыми затяжками. Обычно это прямолинейные стержневые затяжки, напрягаемые до заданной величины. Усилия натяжения затяжки на нижнем поясе фермы передаются на бетон нижнего пояса через опорные детали, устанавливаемые на его торцы. Стержни затяжки следует специальными хомутами-фиксаторами связывать с промежуточными узлами нижнего пояса фермы. Усилия затяжки на растянутом раскосе фермы передаются через специальные детали, упирающиеся в верхнюю грань узла на верхнем поясе фермы и в нижнюю грань узла на нижнем поясе [12].

Эффективным и достаточно простым способом усиления, который предлагается выполнить в здании ВПОПТ г. Владивостока являются предварительно напряженные шарнирно-стержневые цепи, располагаемые в пределах высоты ферм (при наличии мостовых кранов) или ниже конструкции. При больших пролетах или значительном увеличении нагрузки шарнирно-стержневые цепи усиления располагаются в двух уровнях.

Усиление состоит из двух одинаковых цепей по обе стороны конструкции, анкерных устройств в верхней зоне на опорах, подвесок из круглой стали или стоек из профильного металла, расположенных в местах перегиба ветвей цепей.

Ветви обычно выполняют из уголков, вертикальные полки которых подрезают в местах изгиба цепей, а также из арматурных стержней диаметром до 36 мм или канатов из высокопрочной проволоки. Анкеры изготовляют из листовой или профильной стали. Арматуру элементов усиления принимают классов А-I, А-II, А-III, К7, К19, металлические конструкции - из сталей ВСт3сп, ВСт3пс и ВСт3кп. Шарнирно-стержневые цепи разгружают усиливаемые элементы, создавая антинагрузку, приложенную в заранее намеченных точках, которые определяются очертанием цепей. Величина разгрузочных реактивных сил задается расчетом и достигается путем предварительного напряжения статически определимой шарнирно-стержневой цепи.

Предварительное напряжение шарнирно-стержневой системы осуществляют путем закручивания гаек динамометрическим ключом, домкратом с оттарированным манометром или штучными грузами.

При использовании данного метода используются металлические конструкции, которые во время пожара через 15 минут перестанут выполнять свои функции, поэтому их необходимо защитить огнезащитными покрытиями или слоем бетона, что придаст дополнительную прочность усиливаемой ферме.

4.2.2.1 Расчет фактического предела огнестойкости усиленной железобетонной фермы

Усиленная ферма будет иметь следующие характеристики:

Железобетонная ферма покрытия длиной l = 18 м; размеры сечения: высота сечения h = 250 мм, ширина сечения b = 320 мм; бетон класса В30.; плотность ρ₀ = 2300 кг/м³; влажность w_b = 2,5%; армирование симметричное десятью канатами класса К-7 диаметром 15 мм каждый и двумя канатами класса К-7 диаметром 25 мм каждый; обогреваемая с 4-х сторон; защитный слой арматуры 30 мм и 10 мм для шарнирно-стержневых цепей; коэффициент, учитывающий снижение прочности бетона K_agr,b = 0,85, коэффициент, учитывающий снижение сечения арматуры в результате коррозии K_agr,a = 0,8; на ферму действует равномерно распределенная поперечная нормативная нагрузка N_n = 1050 кН.

Определяем предел огнестойкости фермы в начале эксплуатации (без агрессивного воздействия) П_ф,k,0.

Как уже говорилось, расчет температурных и прочностных полей в сечении железобетонных конструкций определяется по программе ЭВМ, разработанной в ВСИ МВД России

В таблице 4.3 приведены данные для теплотехнического расчета усиленной фермы покрытия в условиях пожара, вводимые в ЭВМ.

Таблица 4.3

Данные для теплотехнического расчета усиленной фермы покрытия в условиях пожара.

Параметры, вводимые в ЭВМ	Без учета агрессивного воздействия
1	2
размеры сечения, м	0,25*0,320
количество точек замера по сечению	49*24
количество стержней арматуры в элементе, находящихся в одинаковых условиях,	4
количество обогреваемых сторон,	4
начальная температура окружающей среды, °С	20
коэффициент, учитывающий отличие температурного режима пожара от стандартного	1
коэффициенты, учитывающие плотность бетона: к; к1	0.62; 0,5
плотность бетона, кг/м3	2300
влажность бетона, %	2,5
Нормативное сопротивление бетона, кгс/см2	18,4
Нормативное сопротивление арматуры, кгс/см2	9999
Коэффициенты для расчета теплофизических характеристик бетона: коэффициент теплопроводности коэффициент теплоемкости	1,03-0,0003Тр 0,17+0,0002Тр
Коэффициенты, учитывающие агрессивность среды: Для бетона Для арматуры	0,85 0,8
Расположение и диаметр арматуры Xi, Yi, Di, м	0.065;0.03;0,015 0,135;0,03;0,015 0,065;0,90;0,015 0,03;0,125;0,025

Несущая способность фермы при нормальных условиях (до пожара) определяется по формуле 3.1.

При огневом воздействии несущая способность фермы орпеделяется по формуле 3.3.

В таблице 4.4 приведены результаты расчетов несущей способности усиленной железобетонной фермы перекрытия.

Таблица 4.4

Основные расчетные данные и несущая способность усиленной железобетонной фермы в заданные промежутки времени стандартного пожара

t, час	Ab, м2	As,tot, мм2	Rb,tem, МПа	Rs,tem,1, МПа	Rs,tem,2, МПа	Rs,tem,3, МПа	Rs,tem,4, МПа	Np,t,t, кН
1	2	3	4	5	6	7	8	9
0	0,08	2945,25	1,8	980,29				2838,187
1			1,43	855,947	880,9	973,274	912,135	2392,647
2	557,549	666,1		376,68	1730,989
3			0,77	280,76	446,71	791,15	151,747	1125,995
4			0,451	48,786	240,62	640,35	0	608,196
5			0,123	0	51,689	477,978	0	365,941

По результатам расчетов строим график кинетики снижения несущей способности фермы покрытия при пожаре (рис. 4.8).

По нормативной нагрузке, действующей на ферму, определяем предел огнестойкости в нормальных условиях эксплуатации:

Пф,k,0 = 3,2 ч.

Как мы видим, благодаря усилению конструкции фактический предел огнестойкости стал больше требуемого, условие безопасности соблюдается.

ВЫВОДЫ

В дипломном проекте проведена работа по оценке огнестойкости строительных конструкций производственной базы муниципального пассажирского автотранспортного предприятия ВПОПТ г. Владивостока с учетом сроков их эксплуатации (воздействие технических масел и влажного морского климата).

На основании проведенных в дипломном проекте исследований можно сделать следующие выводы:

·   Оценка процесса обслуживания и ремонта автотранспорта показывает, что данный процесс обладает повышенной пожарной опасностью в связи с наличием большого количества ЛВЖ и ГЖ.

·   Конструктивные решения главного корпуса ВПОПТ г. Владивостока выполнены в соответствии с проектом и отступлений от требований строительных норм и правил не имеют.

·   В процессе эксплуатации в результате воздействия агрессивной среды несущая способность основных несущих железобетонных конструкций здания ВПОПТ г. Владивостока значительно снижена.

·   Выполненные в дипломном проекте расчеты показали, что фактический предел огнестойкости с учетом сроков эксплуатации для ферм покрытия составил 0,25 ч, для колонн составил 0,5 ч, что меньше требуемого.

·   В дипломном проекте предложенны конструктивные решения по усилению ферм покрытия и колонн от воздействия агрессивной среды, годовой экономический эффект от внедрения которых составляет 100тыс 034 руб.

·   Учет сроков эксплуатации при проведении ПТО объектов различного назначения и промышленных предприятий в частности, позволяет более объективно оценивать фактические пределы огнестойкости основных несущих конструкций и степень огнестойкости здания в целом.

·   При проектировании зданий и сооружений различного назначения необходимо использовать наиболее оптимальные конструктивные решения, учиывающие специфику эксплуатации конструкций на этих объектах.

ЛИТЕРАТУРА

1. НПБ 105-03 Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности.

2. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справ. изд.: в 2-х книгах; А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко, Г.Н. Кравчук и др. - М.: Химия, 1990.

3. СНиП 31-03-2001 Производственные здания.

4. СНиП 21-01 - 97* Пожарная безопасность зданий и сооружений.

5. Пособие по определению пределов огнестойкости конструкций, пределов распространения огня по конструкциям и группам возгораемости материалов (к СНиП II-2-80)/ ЦНИИСК им.Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1985. - 56с., ил.

6. Техническое обслуживание и ремонт зданий и сооружений. Справ. Пособие / М.Д. Бойко, А.И. Мураховский, В.З. Величкин и др.; под ред. М.Д. Бойко. - М.: Стройиздат, 1993. - 208 с: ил.

7. Асанов А.А. Исследование поведения тяжёлых бетонов, пропитанных техническими маслами, в условиях высоких температур.: Дипломный проект. - Иркутск, 1988. ВИПТШ МВД СССР.

8. Петров К.А. Оценка огнестойкости железобетонных конструкций Владивостокского автобусного парка с учетом воздействия машинных масел.: Дипломный проект. - Иркутск, 1997. ИВШ МВД России.

9. Шелегов В.Г. Проблема долговечности и огнестойкости железобетонных конструкций.: Иркутск, Вестник ВСИ МВД России. 1998. №1(4).

10.СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. / Минстрой России. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1995.-80с.

11.Рекомендации по обследованию зданий и сооружений, поврежденных пожаром / НИИЖБ. - М.: Стройиздат, 1987. - 80 с.

12.Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1985.

13.Повышение эффективности капитального строительства на Дальнем Востоке. А.А. Стоценко. - Владивосток. Изд. Дальневосточного университета.

14.Шелегов В.Г. Рекомендации по определению пределов огнестойкости железобетонных конструкций зданий с учётом срока эксплуатации в агрессивных средах. - Иркутск: ИВШ МВД России, 1997. - 16с.

15.Шелегов В.Г. Оценка огнестойкости зданий и сооружений с учётом воздействия агрессивных сред. Методические рекомендации. - Иркутск: ИВШ МВД России, 1997. - 27с.

16.Ройтман М.Я. Противопожарное нормирование в строительстве. - М.: Стройиздат, 1985. - 590с., ил.

17.Бойков В.Н. Строительные конструкции - М.: Строиздат, 1980 г.

18.Инструкция по расчёту фактических пределов огнестойкости строительных конструкций на основе применения ЭВМ. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1975.

19.Мосалков И.Л. и др. Методические указания к выполнению контрольной работы №2 по дисциплине «Здания, сооружения и их поведение в условиях пожара». - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1991.-96с.

20.Реконструкция зданий и сооружений / А.Л. Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров; Под ред. А.Л. Шагина: Учеб. пособие для строит. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 352 с.: ил.

21.СНиП 2.03.11 - 85. Защита строительных конструкций от коррозии / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 48 с.

22.ГОСТ 30403-96 Конструкции строительные. Метод определения пожарной опасности.