Оценка несущей способности и эксплуатационной пригодности плиты перекрытия после высокотемпературного воздействия

Введение. Железобетонные конструкции зданий и сооружений хорошо сопротивляются высокотемпературным воздействиям, но эти воздействия приводят к изменению прочностных и деформационных характеристик материала. Кроме того, для предварительно напряженных конструкций при огневых воздействиях может иметь место потеря предварительного напряжения, которое обеспечивает уменьшение ширины раскрытия трещин и прогиба несущих конструктивных элементов.

Материалы и методы. Приведены и проанализированы результаты аналитических расчетов несущей способности и эксплуатационной пригодности сборной железобетонной предварительно напряженной ребристой плиты перекрытия до и после высокотемпературного огневого воздействия на нее. После воздействия пожара расчеты выполняются при полной потере арматурой предварительного напряжения. Температура прогрева бетона сжатой зоны и растянутой арматуры в расчетном поперечном сечении плиты перекрытия принимается по результатам экспериментальных исследований.

Результаты. Сравнение прогибов плиты перекрытия, полученных расчетным путем и экспериментально, свидетельствует о наличии дополнительных факторов (температурное расширение бетона и арматуры, высокотемпературная ползучесть арматуры), определяющих увеличенное значение экспериментального прогиба плиты перекрытия по сравнению с расчетным. Анализируется конструктивное решение плиты перекрытия, рассматривается целесообразность увеличения площади продольной растянутой арматуры для повышения несущей способности и уменьшения ширины раскрытия трещин в плите. Показано влияние огнезащиты на температуру прогрева бетона сжатой зоны и растянутой арматуры плиты.

Выводы. Сравнение результатов расчета плиты до огневого воздействия и после него показало, что высокотемпературное воздействие привело к потере предварительного напряжения и, как следствие, к значительному увеличению прогиба плиты. В то же время ширина раскрытия трещин увеличилась не столь значительно, так как на ее величину оказывает влияние процент армирования, который при конструировании плиты был увеличен. Несущая способность плиты изменилась незначительно вследствие малого изменения прочностных характеристик бетона и арматуры при достигнутой температуре прогрева материалов.

1. Ефрюшин С.В., Юрьев В.В. Численное моделирование огнестойкости железобетонной плиты с помощью программного комплекса ANSYS // Строительная механика и конструкции. 2019. № 4 (23). С. 86–92. EDN AQXAQL.

2. Кудряшов В.А., Жамойдик С.М., Кураченко И.Ю., Нгуен Т.К. Результаты натурных огневых испытаний железобетонного монолитного перекрытия в составе экспериментального фрагмента каркасного здания // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2021. Т. 5. № 1. С. 49–66. DOI: 10.33408/2519-237X.2021.5-1.49. EDN EODTXX.

3. Мкртычев О.В., Сидоров Д.С. Расчет железобетонного здания на температурные воздействия // Вестник МГСУ. 2012. № 5. С. 50–55.

4. Полевода И.И., Зайнудинова Н.В. Огнестойкость изгибаемых железобетонных предварительно напряженных плит без сцепления арматуры с бетоном // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2018. Т. 2. № 2. С. 161–167. EDN XPAXHF.

5. Полевода И.И., Зайнудинова Н.В. Моделирование поведения железобетонных предварительно напряженных плит без сцепления арматуры с бетоном в программном комплексе ANSYS // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2017. Т. 1. № 4. С. 385–391. EDN ZRKOZD.

6. Голованов В.И., Павлов В.В., Пехотиков А.В. Экспериментальные и аналитические исследования несущей способности большепролетных железобетонных балок при огневом воздействии // Пожаро-взрывобезопасность. 2015. Т. 24. № 11. С. 31–38. DOI: 10.18322/PVB.2015.24.11.31-38

7. Ильин Н.А., Панфилов Д.А. Особенности определения огнестойкости многопустотных преднапряженных железобетонных плит перекрытий зданий // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Естественные науки и техносферная безопасность : сб. ст. 2017. С. 231–238. EDN YQLMID.

8. Кудряшов В.А., Кураченко И.Ю. Аналитическая оценка несущей способности изгибаемых железобетонных конструкций после пожара // Судебная экспертиза Беларуси. 2018. № 1 (6). С. 56–60. EDN NVKKDR.

9. Зайцев А.М., Никулин А.В. Анализ возможности эксплуатации железобетонных ферм после пожара // Пожаровзрывобезопасность. 2004. Т. 13. № 4. С. 66–71.

10. Духов Д.Г., Клещунов Я.Я., Колгудаев А.Н. Особенности обследования зданий после пожара // Ceteris Paribus. 2015. № 4. С. 21–26. EDN UNRXYH.

11. Плотников Д.А., Башевая Т.С., Новиков Н.С. Характер воздействия пожаров на элементы железобетонных конструкций и средства их огнезащиты // Вестник Института гражданской защиты Донбасса. 2016. № 1 (5). С. 14–21. EDN YTLEJC.

12. Жувак О.В., Рыбаков В.А., Сергеева Ф.А. Огнестойкость железобетонных конструкций с применением различных огнезащитных покрытий // Проблемы обеспечения функционирования и развития наземной инфраструктуры комплексов систем вооружения : мат. Всерос. науч.-техн. конф. 2021. С. 51–56. EDN QSSFJG.

13. Левашов Н.Ф., Акулова М.В., Потемкина О.В., Соколова Ю.А. Разработка аналитической модели потери прочности цементных композитов при воздействии повышенных температур // Строительство и реконструкция. 2018. № 5. С. 104–111.

14. Загоруйко Т.В., Леденев А.А., Мацюрак Б.К. Определение огнестойкости железобетонных конструкций с учетом изменения свойств бетона // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2018. № 1 (9). С. 143–145. EDN XSLVWP.

15. Загоруйко Т.В., Леденев А.А., Перцев В.Т. К вопросу огнестойкости железобетонных изделий и конструкций // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2016. № 1–1 (7). С. 227–230. EDN WDHLND.

16. Данилов Р.А. Коррозия как фактор снижения огнестойкости железобетонных конструкций // Проблемы техносферной безопасности : мат. Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов. 2022. № 11. С. 137–141. EDN PXUPIH.

17. Кузнецова И.С., Суриков И.Н., Востров М.С., Саврасов И.П. Исследование физико-механических свойств арматуры современного производства при высокотемпературном нагреве и охлаждении // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 12. С. 18–23. EDN XISIYX.

18. Приступюк Д.Н., Фёдоров В.Ю., Данилов Р.А. Исследование утраты огнестойкости эксплуатируемых железобетонных ригелей и балок // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2022. Т. 6. № 3. С. 278–293. DOI: 10.33408/2519-237X.2022.6-3.278. EDN AWIKFF.

19. Ройтман В.М., Приступюк Д.Н., Фёдоров В.Ю. Метод оценки пределов огнестойкости железобетонных конструкций // Ройтмановские чтения : сб. мат. VII науч.-практ. конф. 2019. С. 34–38. EDN UDGUCI.

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

21. Портнов Ф.А., Ковалева С.А. Состояние и перспективы развития вопроса оценки огнестойкости железобетонных конструкций // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2020. № 2 (54). С. 133–139. EDN BLEECI.