Gelžbetoninių konstrukcijų atsparumas ugniai

Gelžbetoninės monolitinės konstrukcijos yra vienos pagrindinių statybinių konstrukcijų, naudojamų statiniams statyti. Dėl temperatūros bei drėgmės svyravimų sukeliamų šių konstrukcijų deformacijų, daugeliu atvejų pastatai yra dalijami deformacinėmis sandūromis į atskiras dalis. Deformacinių sandūrų įrengimui yra naudojamos jungimo įdėtinės detalės. Sprendžiant deformacinių sandūrų įrengimo klausimus yra būtina išspręsti ne tik mechaninius šio mazgo uždavinius, bet ir užtikrinti jų ilgaamžiškumą, užtikrinant patikimą apsaugą nuo korozijos, bei apsaugą nuo gaisro. Kaip užtikrinti šias sąlygas? Deformacinių sandūrų įdėtinės detalės konstrukciniai šių mazgų projektavimo ir įrengimo ypatumus apžvelgia VGTU išleista mokomoji knyga „DEFORMACINIŲ IR GARSĄ IZOLIUOJANČIŲ SANDŪRŲ ĮRENGIMAS”, autoriai Bronius Jonaitis ir Arnoldas Šneideris. Šiame straipsnyje mes apžvelgsime įdėtinių detalių ilgaamžiškumo ir gaisrinės saugos klausimus. Apžvalgą atliksime 2013-06-27 patvirtinto Europos vertinimo dokumento ETAG 030 „Konstrukcinės kaištinės jungtys” pagrindu.

Gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas ir atsparumo ugniai skaičiavimas

Ši skaičiuoklė skirta gelžbetoninių konstrukcijų projektavimui ir kolonų ugniai atsparumo skaičiavimams pagal Eurokodo (EN 1992-1-2) A metodą. Skaičiuoklė leidžia įvertinti įvairius projektavimo aspektus, tokius kaip efektyvusis kolonos ilgis, apkrovos koeficientai, armatūros ir betono charakteristikos. Standartinio gaisro sąlygos atitinka temperatūrų intervalą nuo 20°C iki 1200°C.

Atsparumo ugniai nustatymo metodai ir taisyklės

Gelžbetonio konstrukcijų inžinieriai kreipia didelį dėmesį šių konstrukcijų atsparumui ugniai. Plieninės armavimo priemonės yra jautrios temperatūros poveikiui ir praranda savo mechanines savybes gaisro metu, todėl nuolat ieškoma alternatyvių sprendimų. Vienas jų - gelžbetonio konstrukcijų armavimas polipropileno plaušu. Nors betonas yra nedegus ir pasižymi mažu šilumos laidumo koeficientu, tačiau gaisro metu jis atskyla dėl sprogimo, kurį sąlygoja akutėse susikaupęs slėgis ir vidinė įtempimo jėga.

Poveikių derinimo taisyklės pateiktos LST EN 1991-1-2:2004 [8.5]. Koeficientas hfi ≈ 0,6. Jis taikomas atliekant elementų skaičiavimą. Duomenims, pateiktiems lentelėse, galima taikyti tiesinę interpoliaciją. Duomenys grindžiami plieno kritiškąja temperatūra qcr= 500 °C.

Kai armatūra yra išdėstyta keliomis eilėmis (žr. 5 pav.), turi būti taikomos toliau pateiktų taisyklių. Parametro mfireikšmę leidžiama pasirinkti lygią 0,7 visais atvejais.

Mažiausiasis sienos storis turi būti ne mažesnis už 2 lentelėje pateiktas reikšmes. Kai kurių konstrukcijų armatūros kritinė temperatūra gali tekti sumažinti iki 400 °C. Lentelėje įrašytas atstumas a turi būti padidintas 10 mm.

Lentelėse pateikti reikalavimai tinka sijoms, kurių trys šonai veikiami gaisro, t.y. gaisro poveikio. Aukštesnės temperatūros yra sijų skerspjūvio apatiniuose kampuose.

Grindų dangos atlieka atitvarinę funkciją (žr. 9 pav.).

Reikalavimai, pateikti 71-77 punktuose, tinka ir plokštėms.

Paprastuoju skaičiavimo modeliu nustatoma kaitinamojo skerspjūvio laikomoji geba. Tai leidžia atlikti konstrukcijos analizei. Kai nėra galimybės gauti kitos informacijos, betonas laikomas vienodai pažeistas. Betono laikomoji geba nustatomas bandymais arba skaičiavimais.

Skaičiuojant atsparumą ugniai, karšta sritis greitai apima drėgną sritį. TNO - 1999 m. TNO įrodė, kad, naudojant vienagijį pluoštą, pasiekiami geriausi rezultatai, sumažinant skilimą dėl sprogimo, lyginant su fibriliuotu pluoštu. Tada mėginiai buvo apkrauti iki 6,5 N/mm². RWS gaisro kreivė modeliuoja angliavandenilinį gaisrą ir vos po 10 minučių temperatūra pakilo iki 1200 ºC. Bandymo metu mėginius veikė slėgio jėga, kuri atitiko Kanalo tunelio geležinkelio jungties projekte numatomas tunelio modelio klojiniui teksiančias apkrovas.

Konstrukcijų dalių arba visos konstrukcijos atsparumo ugniai skaičiavimams taikomi bendrieji skaičiavimo modeliai. Tai leidžia atlikti gaisro veikiamų konstrukcijų realią analizę.

7-10 paveiksluose pateikti stačiakampio skerspjūvio kolonų temperatūrų laukai. 12-15 paveiksluose pateikti apvaliojo skerspjūvio kolonų temperatūrų laukai.

Deformacinių sandūrų ilgaamžiškumas ir gaisrinė sauga

Kodėl nerūdijantis plienas? Deformacinių sandūrų įdėtinių detalių ilgaamžiškumas pagal ETAG 030 turi būti ne trumpesnis nei 50 metų. Parenkant įdėtinių detalių medžiagas visų pirma būtina apibrėžti jos naudojimo aplinką pagal standarte EN ISO 12944-2 numatytas koroziškumo kategorijas nuo C1 iki C4.

Žvelgiant iš gamintojų perspektyvos, vienas iš įdėtinių detalių rinkos lyderių - Vokietijos gamintojas HALFEN, įdėtinių detalių eksploatacijos aplinką vertina III klase iš IV pagal Vokietijos nacionalinius reikalavimus, kas atitiktų C3 aplinką pagal standartą EN ISO 12944-2. HALFEN deformacinių sandūrų įdėtinių detalių gamybai yra naudojamas 1.4462 markės nerūdijantis plienas pagal standartą EN10088, kuris ir yra numatytas vertinimo dokumente ETAG 030, kaip tinkantis panaudojimui C3 kategorijos aplinkoje.

Deformacinių sandūrų atsparumas ugniai

Sprendžiant deformacinių sujungimų apsaugos nuo gaisro klausimus visų pirma būtina pažvelgti į dokumente „Gaisrinės saugos pagrindiniai reikalavimai” 2 lentelėje pateiktus reikalavimus atsparumo ugniai reikalavimus pastatų perdangoms. I ir II atsparumo ugniai laipsnio pastatuose perdangų atsparumas ugniai yra normuojamas, todėl įrengus perdangoje deformacinę sandūrą ji bus klasifikuojama kaip linijinė anga, kuri pagal gaisrinės saugos reikalavimų 59 str. turi būti užsandarinta linijinių sandūrų sandariklių sistema, kuri užtikrina ne mažesnį atsparumą ugniai nei perdangos.

Linijinių angų priešgaisrinio sandarinimo statybos produktai yra įtraukti į reglamentuojamų produktų sąrašą ir privalo būti išbandyti pagal standarto EN 1366-4 reikalavimus bei turėti galiojantį Eurpos Techninį Liudijimą. Pavyzdinis deformacinės sandūros ugniaatsparinimo sprendimas HALFEN įdėtinių detalių panaudojimo atveju panaudojant PROMAT sistemą:

Pačiom įdėtinėm detalėm pagal ETAG 030 yra keliami šie gaisrinės saugos reikalavimai: degumo klasės nustatymas pagal standartą EN 13501-1 ir atsparumo ugniai kriterijus R pagal standartą EN 13501-2.

Deformacinių sandūrų projektavimo aspektai

Taigi apžvelgus deformacinių sandūrų ilgaamžiškumo bei gaisrinės saugos aspektus matome, kad projektuojant šias sandūras būtina numatyti kompleksinę dviejų statybos produktų sistemą: įdėtines gelžbetoninių monolitinių konstrukcijų sujungimo detales bei linijinių priešgaisrinių angų sandariklius.

Apibrėžiant įdėtines detales svarbu numatyti ir tiksliai apibrėžti aplinkos koroziškumo kategoriją, kuri daugelių atveju turėtų būti ne žemesnė kaip C3 pagal standarto EN ISO 12944-2 reikalavimus, o įdėtinės detalės pagamintos iš ne prastesnės kaip 1.4462 markės nerūdijančio plieno pagal standartą EN10088. Parinktų įdėtinių detalių atsparumas ugniai R turi būti ne žemesnis nei projektuojamos perdangos.

Užtikrinant projektuojamos perdangos atsparumą ugniai, deformacinėse sandūrose turi būti sumontuota linijinių angų priešgaisrinio sandarinimo sistema, užtikrinanti ne mažesnį atsparumą ugniai nei pačios perdangos.

tags: #gelzbetonio #konstrukcijos #gaisro #saugastr