48 - Tűz hatása vasbeton szerkezetekre
A tűz fulladás, mérgezés és magas hőmérséklet miatt életveszélyes, de ha egy épületben fordul elő, a veszélyt maga az épület szerkezete fokozza. Friss levegővel rendelkező kültéri házban szinte lehetetlen meghaladni a 700ºC-ot. Zárt helyiségben a hőmérséklet a falak visszaverődése és sugárzása miatt 30% -kal emelkedik.
A kritikus gyulladási pont (gyulladási pont) 273 ° C-on található, eddig csak az alumíniumszerkezetet érinti. Innentől kezdve kifejlesztik az úgynevezett ekvivalens vagy normalizált tüzet, amelyre az összes előírás és az anyagok tűzállósága vonatkozik percekben mérve. 40 perces egyenértékű tűz felett már egy nagyon fontos tűzről beszélünk, amely bizonyos kockázatot jelent az emberi életre.
Annak megállapításához, hogy a magas hőmérséklet milyen hatással van az anyagokra, azt mondjuk, hogy 400 ° C-on az acél képlékeny, 600 ° C-on pedig hirtelen csökken az ellenállása.
A beton hosszú ideig 380 ºC feletti hőmérsékleten kezd romlani. 400 ºC-on az ellenállásveszteség 15-25% között van, attól függően, hogy mészkő vagy szilícium-aggregátumokról van szó. 800 ° C felett már nincs életképes nyomószilárdsága, és hűléskor tovább gyengül, amikor a tűz kialszik.
A vasbetonra gyakorolt hatások
A vasbeton szerkezetekre gyakorolt hatás maguknak az anyagoknak a viselkedésével kezdődik. Mint láttuk, a beton magas hőmérsékleten kevesebb kapacitást veszít, mint az acél. Az előfeszített acél esetében sokkal többet vádolnak: amikor a beton 35% -os veszteséget szenved, akkor arról beszélnénk, hogy az előfeszített acél elveszíti kapacitásának 60-70% -át.
Az acéltól eltérően a beton tűznek van kitéve, ezért az értékelések összetettebbek. Az egyes tűzre jellemző változókon túl (üzemanyag-terhelés, levegőztetés stb.) A konkrét eredmények változása számos belső tényezőnek köszönhető, mint például a sűrűség, porozitás, az adalékanyag típusa és a kivitelezés során alkalmazott rezgés módszere.
Alapvetően a tűz vasbetonra gyakorolt fő hatásait a következőképpen lehet összefoglalni:
- Az tapadás károsodása az acélvasalás és az azt borító beton közötti hőszakadás következtében.
- A beton burkolatának vastagsága jelentősen csökken, a beton hasító hatása vagy robbanásszerű leválása miatt.
- A beton ellenállásának csökkenése, ha annak hőmérséklete hosszabb ideig meghaladja a 380ºC-ot.
- Az acélerősítések ellenállásának csökkenése, ha a hőmérséklet meghaladja a 250ºC-ot.
- Az ízületek és tömítések károsodása vagy megsemmisülése, amely bizonyos szerkezetekben összeomláshoz vezethet.
2.1. A tapadás károsodása.
Az üregek vagy gyengeségek megléte a betonszakaszban lehetővé teszi, hogy a magas hőmérséklet áthaladjon a betonon és nagyon gyorsan elérje a vasalást. Az acél jó vezető, így az egész acélrúd fűtött, de nem a beton. Az acél hajlamos tágulni, a beton pedig nem. Ez nyomásokat és repedéseket eredményez. Lehűlés után megtörik.
A tapadást pontosan ez a hőugrás károsítja.
Az előfeszített beton esetében ez egyre élesebbé válik, mivel tapadással működik.
Ezt a jelenséget vagy a hőmérséklet brutális emelkedése, vagy hirtelen lehűlés (agresszív kihalás) okozza.
A beton tapadása a tapadással hűtéssel történik, vagyis amikor már nincs füst. Ezért az így megjelenő repedések fehérek, mivel a belső felület nem füstölt.
2.2. Spalling hatás
A leválási folyamat, más néven spalling, a hőhatás és a közbenső víz állapotváltozása következtében gyorsan, 100-150 ºC-on megy végbe.
Amint a víz gőzzé válik, és a beton sűrű szerkezete miatt a gőz nem tud hatékonyan távozni a mátrixán keresztül, és a nyomás növekszik. Amikor a betonban lévő nyomás meghaladja az ellenállását, megkezdődik a hömpölyögés vagy a kiömlés folyamata. Ezek az így előállított ládák a „friss” betont teszik ki, amely intenzív hőnek van kitéve, amely nagyobb sebességgel reprodukálja a leválás folyamatát.
A hömpölygő hatás azonnali, így a burkoló beton a tűz alatt megugrik, vagyis a belső felület füstnek és koromnak van kitéve: a kifröccsenés miatti repedések és üregek megfeketednek.
A masszív kifröccsenés a beton teljes elvesztéséhez vagy „leeséséhez” vezethet, ami feltárja a vasalást.
Addig a pillanatig a beton megakadályozta az acél magas hőmérséklet elérését, így megőrizte szilárdságát is. Ugyanakkor a tűz nagysága olyan, hogy az acél gyorsan eléri a 250ºC vagy annál magasabb hőmérsékletet. A páncél ellenállásának csökkenése bekövetkezik.
Ha egy épületen belüli tűzről van szó, akkor a szerkezetnek a tűznek leginkább kitett és egyben a legérzékenyebb része a padlók alsó oldala. Itt a feszültségek húzóerővel bírnak, és alapvetően az acél megerősítések támasztják alá őket. Tehát, ha ezeket magas hőmérséklet befolyásolja, az ellenállás csökkenése a feszültségek betonba történő átvitelét eredményezi, ami már belül is túlterhelt. Ez a beton törékeny nyírási hibáját és a födém összeomlását eredményezi a vasalás negatív pillanataiban bekövetkező meghibásodás miatt.
A pattanás hatása nagymértékben függ a beton víz/cement arányától. Elismert tény, hogy 3% alatti nedvességtartalom mellett nincs kockázat. Mi felel meg az I. expozíciós osztálynak.
Nagy ellenállású betonban 2-3% nagyon finom polipropilén szál (f »30m) ajánlott, hogy ezek a szálak megolvadjanak, amikor a hőmérséklet emelkedik, és így lehetővé teszik a gőz tágulási utakat.
Végső gondolatok
Ellenőrizzük a beton vastagságának garantálásának fontosságát. Emellett korlátozhatjuk a beton (és az acél) hőmérsékletét, hogy késleltessük vagy megakadályozzuk a kritikus hőmérséklet elérését passzív védelmi módszerekkel.
Spalling esetén ez nemcsak a szerkezet jelentős károsodását vonja maga után. Figyelembe véve, hogy a tűz korai szakaszában fordul elő, akkor fordul elő, amikor még lehetnek emberek az épületben, vagy a tűzoltó-mentő csapatok vannak jelen. A robbanószerkezetű leválasztott beton törmelékzápor, amely sérüléseket okozhat és elzárhatja a kijárati utakat. Az emberek kiürítését és a tűzoltó csapatok munkáját nagymértékben akadályozza.
Ezért úgy tűnik, hogy megpróbálná megakadályozni, vagy legalábbis késleltetni a beton kipattanását vagy leválását.
A beton típusának, az adagolásnak stb. Az egyik mód az lenne, ha passzív tűzvédelmet alkalmaznának a betonbélésre. Megfelelő szervetlen tűzvédelmi termékréteg alkalmazása megakadályozza a beton leválását mind a szükséges stabilitási időszakban, mind azon túl, mivel az anyag a beton hőszigetelésén keresztül továbbra is előrelátható szintű védelmet nyújt. Ez a művelet megakadályozza a szerkezet hirtelen összeomlását, közvetlenül meghatározott időtartamú stabilitás vagy tartós tűz után.
BIBLIOGRÁFIA
CEPREVEN (2003): „Passzív tűzvédelem” monográfiai tanfolyam. CEPREVEN, az élet és vagyon biztonságának kutatószövetsége. Madrid, 2003. november.
FALLER, GEORGE (2004): „A kockázat azonosítása és a tűz kialakítása”. ICCP Arup tűz. A „Kockázatelemzés és strukturális megbízhatóság. Tűzoltás ”. IETcc - Felső Tudományos Kutatási Tanács. Madrid, 2004. március.