Согласно Пособию по обследованию строительных конструкций зданий (АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ»):
1. Предварительное обследование зданий, подвергшихся воздействию пожара.
1.1. Целью предварительных обследований является общая оценка состояния конструкций по внешним признакам и установление необходимости проведения детальных обследований.
1.2. В результате предварительного обследования решаются следующие задачи:
- оценка повреждения конструкций по внешним признакам и классификация их по степени повреждения в соответствии с контролируемыми показателями и характером повреждений для различных конструкции;
- анализ возможности нахождения людей в различных зонах здания в зависимости от степени повреждения конструкций;
- обобщение и анализ материалов акта «Описание пожара», представленного специальной комиссией Госпожнадзора;
- определение мест для размещения подмостей, лестниц, освещения и других приспособлений, связанных с необходимостью выполнения работ по детальному обследованию.
1.3. По результатам предварительного обследования составляется «Акт предварительного обследования состояния здания, подвергшегося воздействию пожара».
1.4. Если в результате предварительного обследования не удается сделать окончательный вывод о состоянии и степени повреждения конструкций, необходимо исключить возможность пребывания в помещении людей до результатов детального обследования.
2. Детальное обследование конструкций зданий, подвергшихся воздействию пожара.
2.1. В зависимости от степени повреждения конструкций после пожара, класса ответственности здания, условий дальнейшей его эксплуатации и конкретных рассматриваемых задач различают следующие методы инструментальных исследований:
- натурное инструментальное обследование конструкции без ее демонтажа;
- лабораторное испытание образцов материалов, отобранных из поврежденных конструкций;
- стендовое испытание демонтированных элементов или конструкций в целом.
2.2. Методы и приборы инструментальных обследований прочностных характеристик конструкций, поврежденных пожаром, как правило, не отличаются от применяемых при обследовании физически изношенных конструкций. Однако при этом следует дополнительно учитывать ряд факторов, обусловленных воздействием высоких температур.
3. Железобетонные конструкции.
3.1. Поверхностные слои почти всех видов конструкций под действием высоких температур существенно изменяют свои физико-технические свойства. Поэтому механические методы определения прочностных характеристик (молоток Физделя, Кашкарова, пистолет ЦНИИСКа и др.) не дают достоверную оценку свойств материала по сечению конструкций. В этих случаях необходимо использовать ультразвуковые методы определения прочностных характеристик материалов и конструкций.
3.2. Перед инструментальным обследованием поверхность элементов конструкций очищают от пыли, грязи, сажи скребками или стальными щетками. Особенно тщательно следует обрабатывать места установки датчиков, приборов и наклейки тензорезисторов.
Если при тушении пожара использовали воду, то ультразвуковые исследования конструкций следует проводить по истечению не менее 30ч.
3.3. При применении ультразвуковых методов следует руководствоваться указаниями ГОСТ 17624-2012 "Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности".
3.4. При ультразвуковых измерениях следует применять метод сравнительного анализа. Для этого необходимо в однотипных элементах вне зоны высокотемпературного воздействия определить скорость ультразвуковых волн, на основании которой принимают эталонную скорость. При этом эталонной скоростью служит среднее значение скоростей из совокупности, включающей максимальную скорость и все значения, отличающиеся не более 5 % максимальной. Для оценки прочности бетона в конструкциях, которые подвергались нагреву, берут отношение каждой измеренной скорости к ее эталонному значению. Закономерное снижение скорости в отдельных зонах или участках конструкций позволяет судить об изменениях прочностных свойств бетона вследствие нагрева и о температурном режиме, которому бетон подвергался.
3.5. При определении скорости ультразвуковых волн арматура диаметром до 10 мм не оказывает существенного влияния на результаты испытаний. При диаметрах арматуры более 10 мм направление прозвучивания должно быть перпендикулярным направлению стержней арматуры.
3.6. Поврежденный огнем защитный слой бетона нередко отслаивается, поэтому при определении прочности его сцепления измерительные средства лучше размещать в середине, а не на углах элемента.
3.7. Определение прочностных характеристик отобранных для лабораторных испытаний образцов производится в соответствии с рекомендациями Пособия по обследованию строительных конструкций зданий (АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ»), п. 6.7.
Образцы отбирают с намечаемых при осмотре участков повреждения конструкций. Если необходимо уточнить границы зоны демонтажа конструкций, образцы отбирают на стыке аварийной зоны и участков сильных и слабых повреждений. С одного участка обычно берут три экземпляра образцов. За основу оценки принимают близкие результаты двух образцов.
3.8. Стендовые испытания демонтированных железобетонных конструкций, поврежденных пожаром, следует проводить согласно указаниям ГОСТ 8829-94 "Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости". Для проведения испытаний обычно устраивают временные стенды в помещениях здания, не поврежденных пожаром, во избежание разрушения конструкций при транспортировке.
3.9. Допускается испытывать конструкции непосредственно, без демонтажа, если возможно их разгружение до величин нагрузки 0,3-0,4 расчетной, и последующего ее загружения до расчетной нагрузки; схему нагружения конструкции следует принимать исходя из обеспечения ее работы в самых неблагоприятных условиях эксплуатации. При этом испытание конструкции следует выполнять по ГОСТ 8829-94.
3.10. При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочные расчеты остаточной несущей способности конструкций производят в соответствии с действующим СНиП и учетом коэффициентов снижения физико-технических показателей материалов, подвергшихся воздействию высоких температур.
3.11. Для этой цели по внешним признакам воздействия пожара на железобетонные конструкции устанавливают примерную температуру нагрева поверхности конструкций. Используя эту температуру, находят температуру и глубину прогрева конструкции.
3.12. Далее проводят расчеты железобетонных конструкций согласно Пособию по обследованию строительных конструкций зданий (АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ»), п.п. 13.3.14 - 13.3.18.
3.13. Остаточная несущая способность конструкций определяется с учетом требований СП 63.13330.2012 "Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" и СП 27.13330.2011 "Бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся технологическим температурным воздействиям", с учетом изменений свойств бетона и арматуры под действием температуры при пожаре.
Пригодность железобетонных конструкций к дальнейшей эксплуатации, ремонту и усилению устанавливается в зависимости от предела снижения их несущей способности. Допустимые пределы снижения прочности железобетонных конструкций в зависимости от капитальности здания.
После огневого воздействия необратимые деформации арматурных сталей являются причиной появления остаточных прогибов железобетонных конструкций. В преднапряженных элементах они вызывают дополнительно необратимую потерю жесткости.
4. Каменные конструкции.
4.1. При детальных инструментальных обследованиях каменных и армокаменных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, определение прочностных характеристик производят аналогично железобетонным с применением ультразвуковых методов.
4.2. Прочностные характеристики кирпича и раствора кирпичной кладки определяются на основе лабораторных испытаний отобранных из поврежденных пожаром конструкций образцов - целых кирпичей или высверленных кернов (цилиндров) диаметром 50-60 мм и из раствора высотой 30 мм и диаметром 15 мм.
4.3. При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочный расчет и оценка несущей способности каменных конструкций, поврежденных пожаром, производятся путем учета коэффициента снижения их несущей способности k по формуле: P = Nk, где:
N - расчетная несущая способность каменных конструкций, определяется в соответствии с указаниями СП 15.13330.2012 "Каменные и армокаменные конструкции" без учета повреждения конструкций;
k - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности, определяемый:
- при глубине поврежденной кладки без учета штукатурки - до 5 мм, для стен и простенков толщиной 380 мм и более k = 1,0 (при одностороннем температурном воздействии) и k = 0,95 (при двустороннем температурном воздействии);
- при глубине поврежденной кладки без учета штукатурки - до 20 мм, для стен и простенков толщиной 380 мм и более k = 0,95 (при одностороннем температурном воздействии) и k = 0,9 (при двустороннем температурном воздействии);
- при глубине поврежденной кладки без учета штукатурки - до 60 мм, для стен и простенков толщиной 380 мм и более k = 0,9 (при одностороннем температурном воздействии) и k = 0,8 (при двустороннем температурном воздействии).
4.4. При определении несущей способности стен и простенков с вертикальными трещинами, возникшими в результате действия горизонтальных растягивающих сил от температурных воздействий пожара, коэффициент k принимается равным единице.
4.5. При наличии трещин в местах пересечения кирпичных стен или при разрыве поперечных связей между стенами, стойками и перекрытиями несущую способность и устойчивость стены при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок определяют с учетом фактической свободной высоты стен.
5. Стальные конструкции.
5.1. Детальные инструментальные обследования стальных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, проводят также как и неповрежденных стальных конструкций.
5.2. При этом определение механических характеристик элементов стальных конструкций производится на основе лабораторных испытаний вырезанных образцов из поврежденных пожаром конструкций. Вырез заготовки производят в местах, не получивших пластических деформаций и не нарушающих устойчивость и несущую способность стальных конструкций.
Все заготовки маркируются, а места их взятия и марки обозначаются на схемах, прилагаемых к материалам обследования конструкций.
5.3. Характеристики механических свойств стали определяют при испытании образцов на растяжение по ГОСТ 1497-84 "Металлы. Методы испытаний на растяжение (с Изменениями N 1, 2, 3)" или по твердости поверхностного слоя по Бринеллю в соответствии с ГОСТ 9012-59 "Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю (с Изменениями N 1, 2, 3, 4, 5)".
5.4. При отсутствии прочностных показателей инструментальных обследований поверочный расчет и оценка несущей способности и эксплуатационной пригодности стальных конструкций, подвергшихся действию высоких температур пожара, следует производить с учетом изменений свойств стали.
Для горячекатаных углеродистых сталей изменения предела текучести, модуля упругости и временного сопротивления, выражающие отношение этих характеристик при заданной повышенной температуре к значениям при нормальной температуре (+20 °С), приведены ниже "коэффициенты учета изменения прочностных свойств стали под воздействием температур":
- температура +20 град., коэфф. предела текучести - 1,0, коэфф. модуля упругости - 1,0, коэфф. временного сопротивления - 1,0;
- температура +100 град., коэфф. предела текучести - 0,99, коэфф. модуля упругости - 0,96, коэфф. временного сопротивления - 1,0;
- температура +200 град., коэфф. предела текучести - 0,85, коэфф. модуля упругости - 0,94, коэфф. временного сопротивления - 1,12;
- температура +300 град., коэфф. предела текучести - 0,77, коэфф. модуля упругости - 0,90, коэфф. временного сопротивления - 1,09;
- температура +400 град., коэфф. предела текучести - 0,70, коэфф. модуля упругости - 0,86, коэфф. временного сопротивления - 0,90;
- температура +500 град., коэфф. предела текучести - 0,58, коэфф. модуля упругости - 0,80, коэфф. временного сопротивления - 0,60;
- температура +600 град., коэфф. предела текучести - 0,34, коэфф. модуля упругости - 0,72, коэфф. временного сопротивления - 0,30.
При расчете конструкций, выполненных из сталей других классов, приведенные значения изменения механических свойств стали могут быть использованы как приближенные.
5.5. Для оценки состояния металлоконструкций после пожара может быть использовано время, в течение которого они находились под воздействием высокой температуры. Это время следует сравнивать с пределом огнестойкости конструкций, за который принимают время, в течение которого металлические конструкции способны нормально функционировать в условиях воздействия высоких температур (около 500 °С).
6. Деревянные конструкции.
6.1. Детальные инструментальные обследования деревянных конструкций, подвергшихся воздействию пожара, проводят также как и неповрежденных деревянные конструкций. При этом замеряют глубину обугливания древесины и поверочным расчетом устанавливают остаточную несущую способность конструкции с ослабленным сечением элементов по действующим СНиП.
6.2. При отсутствии инструментальных данных по глубине обугливания ее определяют ориентировочно по формуле: Z = t V, где:
t - продолжительность пожара, мин., принимаемая по акту Госпожнадзора «Описание пожара»;
V - усредненная скорость обугливания древесины, мм/мин., принимаемая равной:
- 0,7 - для легкой и сухой древесины;
- 0,5 - для плотной и влажной (влажность более 20%).