¿Una breve charla sobre la detección y refuerzo de estructuras de edificios después de un incendio?
El siguiente es el contenido relevante sobre la detección y refuerzo de estructuras de edificios después de un incendio que Zhongda Consulting le presentó para su referencia.
Después de que un edificio sufre un incendio, además de identificar la causa del incendio, se debe realizar una inspección detallada de los procedimientos de daños del edificio. Comprender el tamaño y alcance del incendio, las partes dañadas y la extensión del edificio, analizar el estado de la estructura durante y después del incendio en función de la temperatura en el lugar del incendio y proporcionar una evaluación correcta del grado de daño estructural en Para determinar la reparación del edificio. Plan de refuerzo para garantizar la seguridad de la estructura. Este artículo analiza el mecanismo y el efecto destructivo del daño por incendio a las estructuras del edificio. Este artículo presenta los métodos de identificación y detección de estructuras de construcción de hormigón armado después de un incendio, así como los métodos y pasos para fortalecer y reparar estructuras de construcción en diferentes situaciones de daño por incendio.
Introducción: Al observar los patrones de ocurrencia de incendios en varios países del mundo, los incendios en edificios generalmente representan alrededor del 60% del número total de incendios, mientras que los incendios en edificios residenciales representan una mayor proporción de los incendios en edificios. En lo que respecta a este tipo de incendio, los incendios en edificios Las estructuras han sufrido diversos grados de daños, algunas necesitan una simple reparación o refuerzo, mientras que otras necesitan ser demolidas y reconstruidas. En la actualidad, debido a que la ingeniería internacional contra desastres en estructuras de edificios acaba de comenzar, el trabajo actual de detección y refuerzo de estructuras de edificios después de un incendio no está estandarizado y, en la práctica del trabajo de supervisión de incendios, a menudo entramos en contacto con situaciones similares. Introduce los métodos y procedimientos actuales de protección general contra incendios de estructuras de edificios.
1 El mecanismo y el efecto destructivo del daño por incendio en las estructuras de los edificios.
Para implementar la detección científica y el refuerzo de las estructuras de los edificios, primero debemos comprender el mecanismo y el efecto destructivo del daño por incendio en los edificios. estructuras. El hormigón es una piedra artificial formada por cemento como material cementante, árido grueso (piedra), árido fino (arena), aditivos, aditivos, etc. y agua y endurecimiento. Su mecanismo bajo la acción del fuego se puede resumir en los siguientes tres aspectos: primero, la temperatura de la superficie expuesta al fuego aumenta más rápido que la del interior, y la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior provoca el agrietamiento del hormigón. Durante un incendio, todo tipo de humedad en el concreto se vaporiza rápidamente, el volumen se expande significativamente y se escapa rápidamente a través de obstáculos, lo que resulta en una disminución de la resistencia. En segundo lugar, la piedra de cemento se descompone debido al calor, destruyendo la fuerza de unión coloidal, causando; grietas y la superficie se vuelve peluda, arenosa y con forma de panal, grietas, esquinas que se caen, etc. En tercer lugar, la incompatibilidad térmica entre el agregado y la piedra de cemento, la piedra de cemento está bajo tensión y el agregado está bajo presión; lo que resulta en la concentración de tensiones y el desarrollo de microfisuras. El grado de daño depende del ritmo de aumento de la temperatura, de la temperatura máxima y de la duración de la acción del fuego: cuando la temperatura es inferior a 500°C, la resistencia del hormigón enfriado por riego es menor que después del enfriamiento natural, mientras que cuando la temperatura es superior a 600°C, la resistencia del hormigón enfriado por riego es menor que la del enfriamiento natural. La resistencia después del enfriamiento por agua es mayor que la del enfriamiento natural. La principal influencia del fuego sobre el acero se manifiesta en la intensificación y difusión de la vibración térmica atómica, lo que resulta en un ablandamiento, que puede compensar el efecto del endurecimiento hasta cierto punto. A altas temperaturas, la fuerza de enlace entre los átomos también disminuye, aumentando así la deformación por deslizamiento y reduciendo la capacidad antideslizante. A 1400°C, las barras de acero entran en estado líquido y pierden su capacidad de resistir cargas. Durante un incendio, la fuerza de unión entre las barras de acero y el hormigón muestra una tendencia a la baja a medida que aumenta la temperatura, y el impacto en las barras de acero redondas simples es más prominente que el de las barras de acero roscadas. El efecto del fuego sobre la mampostería está determinado por el material de los ladrillos y las propiedades del mortero. El módulo elástico del mortero es menor que el de los ladrillos, y su dilatación térmica es mayor que la de los ladrillos. producirán una mayor deformación lateral que los ladrillos cuando se presionan a altas temperaturas.
2 Inspección de las estructuras de los edificios después de un desastre
La inspección de las estructuras de los edificios antes del refuerzo es muy importante, ya que puede evitar la ceguera durante el refuerzo. Sin embargo, la identificación mediante inspección sólo puede determinar de forma aproximada el estado actual de la estructura. Por esta razón, el trabajo de identificación y prueba debe recopilar la mayor cantidad posible de datos de investigación y medición reales para poder emitir un juicio más objetivo sobre la situación actual de la estructura. El trabajo de evaluación incluye recopilación de datos, detección del estado actual, cálculo de resistencia y sugerencias de refuerzo.
2.1 La recopilación de datos significa una investigación detallada del estado del edificio, incluidos dibujos estructurales arquitectónicos, años de construcción, descripción general de la superestructura, estructura básica y datos geológicos, condiciones de carga, descripción general de la construcción, etc.
2.2 Detección de situación actual Específicos de la detección de materiales de estructuras de edificios, los principales son:
2.2.1 Método de rebote: Utilice un medidor de rebote para golpear la superficie de concreto, y Se determina la dureza de la superficie reflectante. Determine el valor de rebote.
Hay piedras, piedras de cemento y coloides de cemento en la superficie del concreto. Cuando el grado del cemento es mayor, la resistencia de las piedras de cemento es alta, el valor de rebote también es alto y la resistencia del concreto también es alta.
2.2.2 Método de tracción: Se utilizan herramientas especiales para anclar el hormigón y se estima la resistencia a la tracción a partir de la resistencia a la compresión para evaluar su calidad.
2.2.3 Método ultrasónico: en el hormigón normal, el módulo de elasticidad tiene una relación estable con la resistencia. Las ondas ultrasónicas miden la velocidad de la onda a través de los dispositivos transmisores y receptores. La velocidad de la onda se puede utilizar para evaluar la resistencia. del material a través del módulo elástico.
2.2.4 Método de perforación: utilice un taladro de impacto de velocidad constante para perforar la superficie del concreto bajo presión constante, y la calidad intrínseca del concreto está determinada por la velocidad de perforación.
2.2.5 Método de muestreo de núcleos de roca: es un mejor método de medición de la resistencia, pero tomar un núcleo demasiado pequeño afectará la medición, y tomar un núcleo demasiado grande fácilmente aumentará el daño.
2.2.6 Método dinámico: Las características dinámicas de la estructura se miden mediante excitación o vibración por pulsos. A partir de la frecuencia se puede determinar el módulo de elasticidad, y luego se puede evaluar su resistencia:
2.2.7 Prueba de carga estructural en sitio: Es un método de prueba relativamente costoso. Generalmente se debe agregar de 5 a 10 veces más que la carga de diseño, pero debe ser menor que la carga última, de lo contrario. causar fácilmente daños estructurales.
2.2.8 Método de percusión: el método de rebote y el método de perforación con núcleo son métodos de detección básicos que pueden medir cuantitativamente el valor de cambio de resistencia del hormigón. Dado que los puntos de detección de estos dos métodos son limitados y las temperaturas del fuego en varias partes de la estructura varían mucho y son irregulares, cuando se miden los datos, el método de golpeteo se usa a menudo para verificar el rango y la profundidad específicos del refuerzo. Vea la resistencia a la compresión del hormigón y su estado después del golpe.
Para los métodos anteriores, los resultados de las pruebas a menudo varían mucho debido a las herramientas de prueba, los métodos operativos, etc., y es necesario utilizar métodos de "evaluación integral" y "evaluación comparativa" para mejorar la eficiencia y confiabilidad de la detección. .
Después de que ocurre un incendio, el propietario debe trabajar primero con los departamentos de protección contra incendios, diseño, inspección de calidad y otros departamentos para investigar y detectar el daño al edificio. El contenido principal debe incluir: temperatura del fuego, material estructural. Rendimiento, estructura dañada Ver la apariencia y la deformación.
2.3 Cálculo de la resistencia
Comprobar la resistencia de la estructura existente para determinar el nivel de refuerzo:
2.3.1 La resistencia existente de los materiales estructurales, Después En caso de incendio, se debe considerar la reducción de la resistencia y la distribución a lo largo de la sección transversal del material.
2.3.2 La rigidez real existente de la estructura. Es crucial para determinar la distribución del momento flector de la estructura estáticamente indeterminada.
2.3.3 La resistencia de la estructura de hormigón se calculará según el refuerzo real y se proporcionará el valor de carga permisible según la especificación. Cuando se utilice hormigón para reforzar la estructura de mampostería, se deberá determinar su resistencia. calcularse de acuerdo con las especificaciones de mampostería.
2.3.4 Cuando no se puede medir el refuerzo de la estructura, se puede realizar el cálculo de la resistencia en función de la carga existente y de las condiciones de deformación y grietas estructurales. Una vez recopilada toda la información y los datos de prueba, se procede a realizar el cálculo. Se pueden determinar los requisitos de refuerzo y la situación actual de la estructura, posibilidad de sitio y condiciones de construcción, posibilidad de suministro de material, etc., sacar conclusiones de evaluación y proponer uno o varios planes para llevar a cabo el diseño de refuerzo.
3 Refuerzo y reparación de estructuras de edificios
3.1 Los daños por incendio se pueden dividir aproximadamente en las siguientes categorías: ① Daño leve: daño superficial local, descamación de bordes y grietas; ② Daño moderado: no hay deformación plástica de los componentes estructurales, pero sí daños severos en la sección transversal y reducción de la resistencia del acero ③ Daños graves en el ámbito de los componentes y estructuras individuales del edificio: los componentes portantes pierden parcial o completamente su función, pero no perderán su función; colapso; ④. Daño químico: con diferencia, la situación más importante es la erosión de las estructuras de hormigón por los gases de combustión del PVC.
3.2 Reparación y refuerzo de componentes dañados
3.2.1 Principios básicos
El diseño de reparación y refuerzo debe ser simple, seguro, confiable, económico y razonable; preste atención a La estructura de nodos y el método de construcción de los componentes reforzados garantizan que las partes reforzadas funcionen en armonía con la estructura original y considere el impacto del refuerzo en el cambio de tensión general del edificio.
Hay dos tendencias que vale la pena señalar a la hora de determinar un plan:
(l) Tomarlo a la ligera. Se cree que los componentes no perdieron completamente su capacidad de carga después del incendio, y no se consideró el impacto de los riesgos de incendio en el uso a largo plazo de los componentes y no se les dio ningún tratamiento serio.
(2) Demasiado conservador.
Ampliar arbitrariamente el alcance del procesamiento y decidir arbitrariamente "abolir y reconstruir". De hecho, a veces no es seguro "derribar y reconstruir". Por ejemplo, en vigas continuas, derribar un tramo a voluntad tendrá un efecto adverso en la distribución de fuerzas internas de los tramos adyacentes.
3.2.2 Garantizar la calidad de la construcción
Dado que la estructura y los métodos de construcción de reparación y refuerzo son diferentes a los de la construcción normal, se debe enfatizar la construcción cuidadosa para garantizar la calidad. Por ejemplo, si se repara y refuerza una viga de marco utilizando el "método de sección transversal aumentada", se requiere cubrir la superficie del componente original con una capa de concreto de aproximadamente 5 cm. La construcción es difícil y se requiere equipo de construcción especial. Se deben utilizar técnicas, como vibrar con un vibrador de diámetro pequeño o vibrar con un vibrador de diámetro pequeño. Utilice inserción y golpeo manual, etc.
3.3 Métodos de refuerzo estructural
3.3.1 El principio de varios métodos de refuerzo estructural es eliminar el hormigón dañado y agregar barras de acero si es necesario para garantizar que los componentes estructurales tengan plena capacidad de carga. Según las dimensiones requeridas se restablecen con el hormigón correspondiente y el refuerzo se puede conseguir mediante sustitución, bobinado de alambre, unión de acero o unión de fibra de vidrio. Para daños menores que no afecten la capacidad de carga de los componentes estructurales, solo es necesario retirar las partes sueltas de concreto, rellenarlas y preparar la superficie de concreto para asegurar que las barras de acero no se corroan. La tensión interna causada por la contracción y deformación de la piedra de cemento después de que se calienta el concreto en el área del incendio y la tensión de temperatura causada por la distribución desigual de la temperatura durante las etapas de calentamiento y enfriamiento del incendio causan una serie de cambios en la microestructura de la zona quemada, provocando una serie de cambios en la microestructura del hormigón, aparecen finas grietas en el interior del hormigón, reduciendo la resistencia del hormigón y aumentando su deformación plástica. Para determinar el grado de daño del concreto, se utilizó el método de pulso de sonido J ultrasónico para detectar la profundidad de la quema, y el método de extracción se complementó con la perforación de muestras de núcleos de concreto para detectar la resistencia del concreto de vigas y columnas. En caso de daños moderados que reduzcan la capacidad de carga de la estructura, la capa de hormigón dañada debe retirarse con cuidado con una pala. No es necesario realizar una investigación precisa de la resistencia de esta capa de hormigón, que se puede comprobar por el color del fuego, que varía en función de la composición del hormigón y de la temperatura alcanzada. En términos generales, la mejor manera de limpiar y raspar la superficie del hormigón dañado que permanece rojo es mediante chorro de arena. Si se reduce la resistencia de las barras de acero, es necesario colocar barras de acero adicionales. Finalmente se rehabilita el tramo con hormigón nuevo de resistencia correspondiente. Debe haber una buena combinación entre el hormigón nuevo y el viejo, y las barras de acero deben estar bien combinadas y tener un fuerte poder de sujeción. Además, el método de combinar acero adherido y fibra de vidrio tiene grandes ventajas, dependiendo de los componentes estructurales. La mayoría de ellos se vierten mediante hormigón proyectado o encofrado. Los daños graves deben tratarse individualmente según las condiciones del lugar, requiriendo a menudo refuerzo parcial o demolición y reconstrucción. Los principios anteriores también pueden abordarse según corresponda en tales casos:
3.3.2 El refuerzo. de varios componentes del edificio tiene diferentes características.
3.3.2.1 El refuerzo de columnas generalmente se realiza mediante la colocación de trampas. El tamaño de la trampa debe seleccionarse para asegurar que haya suficiente espacio para colocar barras de acero adicionales y verter el concreto suavemente: las trampas son. en su mayoría están hechos en encofrado y las columnas son más altas. Al hacer refuerzos, retire con cuidado todo el concreto dañado y suelto para asegurarse de que no queden grietas internas en las columnas. Si es necesario, tome medidas de seguridad, como agregar soportes. Para el refuerzo de columnas, se deben colocar barras de acero adicionales de acuerdo con los requisitos de tensión, se deben usar barras de acero delgadas como estribos y la densidad del diseño debe ser alta.
3.3.2.2 Las vigas, especialmente las de placa, generalmente siempre se queman en la parte inferior, es decir, el daño por incendio se produce principalmente en la zona de tensión. Debido al desconchado de la capa de hormigón, las barras de acero a menudo quedan expuestas y se deben agregar las barras de acero adicionales necesarias durante el refuerzo. Después de erradicar la capa de hormigón suelta y dañada, se colocan los refuerzos adicionales sobre las vigas para asegurar un buen anclaje de los refuerzos adicionales: además, se debe utilizar primero hormigón proyectado sobre las vigas. Puede haber dos situaciones en la losa: en primer lugar, el revestimiento de hormigón no se puede mantener; en segundo lugar, las barras de acero que se encuentran debajo pueden quedar expuestas y, en algunos lugares, no hay conexión entre el hormigón y las barras de acero. En ambos casos se debe prestar mucha atención a la resistencia de las barras de acero y se deben prever suficientes barras de acero adicionales. El refuerzo de otros componentes del edificio, como la mampostería, también debería realizarse de manera similar.
3.3.2.3 En algunas escenas de incendio donde se almacenan productos plásticos de cloruro de polivinilo y se utiliza una gran cantidad de materiales poliméricos para la decoración, el cloruro de polivinilo se descompone cuando la temperatura es de 120 °C y el ácido clorhídrico gaseoso se separa en la temperatura. Al mismo tiempo, el ácido clorhídrico se utiliza para extinguir incendios. El vapor de agua de extinción se mezcla para formar una niebla de ácido clorhídrico, que se condensa en la estructura de hormigón armado y causa daños químicos a las barras de acero y reduce la resistencia estructural.
Además de reparar este tipo de daño mediante eliminación mecánica, en los últimos años se ha adoptado a menudo el "método de reparación con cal", que consiste en aplicar pasta de cal capa por capa sin causar daños estructurales por incendio en la superficie superior del hormigón. Cuando se han eliminado el negro de carbón y la suciedad, cuando la pasta de cal se seca, la sustancia química corrosiva cloruro se succiona y luego se elimina con la capa de cal seca, reduciendo así el contenido de cloruro residual al valor límite siguiente, mejorando así la resistencia estructural.
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