Характер опирания конструкций и сочленения их с другими конструкциями
В условиях пожара конструкции различных видов могут претерпевать обогрев с различного количества сторон:
· с одной стороны: конструкции стен, перекрытий, колонны (п. 1
рис. 1.4);
Рис. 1.4. Возможные варианты обогрева колонн при пожаре в помещении. 1 - с одной стороны, 2 - с двух сторон, 3 - с трех сторон, 4 - с четырех сторон.
· с двух сторон - колонны (п. 2, см. рис. 1.4), перегородки, стены (при пожаре в смежных помещениях);
· с трех сторон - балки, прогоны, колонны (п. 3,см. рис. 1.4);
· с четырех сторон -колонны (п.4, см. рис. 1.4), элементы ферм.
От количества обогреваемых сторон конструкции зависит предел ее огнестойкости. Так Пф колонны, обогреваемой с 4 сторон, будет существенно ниже, чем обогреваемой с одной стороны (при прочих равных условиях).
Еще более существенное влияние на Пф оказывает способ ее опирания и сочленения с другими конструкциями. Так балка при свободном опирании является статически определимой конструкцией, а при жестком защемлении - статически не определимой конструкцией.
При нагреве снизу нагруженной свободно опертой железобетонной балки растут деформации арматуры, снижается ее прочность, что в итоге приводит к снижению несущей способности балки. В середине пролета образуется «пластический шарнир» и балка ломается (рис. 1.5). Условие наступления Пф: Мt = Мn.
Рис. 1.5. Поведение статически определимой балки при пожаре.
При жестком защемлении железобетонной балки она становится статически неопределимой (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Изменение усилий, воспринимаемых балкой от внешний нагрузки (изгибающих моментов), в статически неопределимой (защемленной на опорах) железобетонной балке во время пожара. а - схема защемления балки и нагружения; б) эпюры моментов: 1 - от внешней нагрузки; 2 - от внешней нагрузки через 5 - 15 мин пожара; 3 – то же - через 20 - 30 мин пожара.
При ее нагреве за счет температурного расширения быстрее прогревающейся нижней части балки происходит перераспределение усилий, растет величина изгибающего момента на опоре (усилия, воспринимаемые опорой) вначале нагрева, уменьшаясь в пролете.
При более длительном нагреве опорные моменты снижаются, снова увеличиваясь в пролете. Тем не менее, для наступления Пф необходимо образование нескольких пластических шарниров (на один больше, чем статическая неопределимость балки).
Таким образом, статическая неопределимость - один из способов повышения Пф изгибаемых ЖБК. Защемление же металлических конструкций на опорах приводит к противоположному эффекту. При нагреве они прогреваются быстро и практически равномерно по всей высоте поперечного сечения. Однако защемление на опорах препятствует их свободному расширению, что приводит к возникновению в конструкции дополнительных напряжений. Они уже при 100 °С могут достичь предела текучести стали, что в результате явится причиной наступления предела огнестойкости конструкции.
Таким образом, следует дифференцировнно подходить к анализу поведения различных видов конструкций в условиях пожара - с учетом их способа опирания и сочленения с другими конструкциями.