Методика натурних випробувань та аналітичної оцінки залишкової несучої здатності залізобетонних конструкцій після пожежі
DOI:
https://doi.org/10.33271/crpnmu/86.217Ключові слова:
залізобетонні конструкції, пожежа, залишкова несуча здатність, неруйнівний контроль, прогин, тріщиностійкість, зчеплення арматури, оцінювання пошкодженьАнотація
Мета. Розробити та обґрунтувати методику оцінювання технічного стану і залишкової несучої здатності залізобетонних конструкцій після пожежі на основі комплексного застосування натурного обстеження, неруйнівного контролю та лабораторних випробувань.
Методика. За вихідну основу використано матеріали відбору пошкоджених елементів, вимірювання прогинів і тріщин, визначення залишкової міцності та жорсткості, а також вимог безпеки під час випробувань авторами. Методика розширена з урахуванням сучасної міжнародної практики fib, Eurocode, ISO та ACI. Запропоновано багаторівневу схему діагностики.
Результати. Наведено аналітичні залежності для коефіцієнтів фізико-механічних характеристик. Обґрунтовано необхідність визначення температурного профілю по перерізу. Показано, що оцінювання лише міцності бетону є недостатнім. Запропоновано послідовність «пожежний сценарій – карта пошкоджень – NDT – лабораторний контроль – розрахунок – натурне навантаження – інтегральна оцінка».
Наукова новизна. Встановлено аналітичні залежності для кількісного оцінювання основних залишкових фізико-механічних характеристик залізобетонних конструкцій після пожежі. Запропоновано систему коефіцієнтів (kfc), (kE), (kM), (kcr) та (kb), що характеризують ступінь збереження відповідних властивостей після пожежного впливу. Удосконалено методику післяпожежного оцінювання шляхом інтеграції результатів візуального обстеження, неруйнівного та лабораторного контролю, натурних випробувань і методу скінченних елементів у єдину систему кількісної оцінки технічного стану та залишкової несучої здатності.
Практична значимість. Практичним результатом є алгоритм вибору між подальшою експлуатацією, ремонтом, підсиленням або демонтажем. Запропонований інтегральний критерій призначений для прозорого порівняння результатів різних видів діагностики. Методика орієнтована на реальні конструкції, для яких історія температури та властивості матеріалів відомі частково, тому передбачає калібрування непрямих методів за контрольними зразками, що підвищує достовірність інженерного висновку та безпеку.
Посилання
1. ДБН В.1.2-6:2021. (2022). Основні вимоги до будівель і споруд. Механічний опір та стійкість. Міністерство розвитку громад та територій України.
2. International Federation for Structural Concrete. (2008). Fire design of concrete structures – Structural behaviour and assessment (fib Bulletin No. 46). fib. https://doi.org/10.35789/fib.BULL.0046
3. ACI Committee 562. (2025). ACI CODE-562-25: Assessment, repair, and rehabilitation of existing concrete structures – Code requirements and commentary. American Concrete Institute.
4. ДБН В.1.2-7:2021. (2022). Основні вимоги до будівель і споруд. Пожежна безпека. Міністерство розвитку громад та територій України.
5. Shahraki, M., Hua, N., Elhami-Khorasani, N., Tessari, A., & Garlock, M. (2023). Residual compressive strength of concrete after exposure to high temperatures: A review and probabilistic models. Fire Safety Journal, 135, 103698. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103698
6. Wróblewski, R., & Stawiski, B. (2020). Ultrasonic assessment of the concrete residual strength after a real fire exposure. Buildings, 10 (9), 154. https://doi.org/10.3390/buildings10090154
7. Moura, M. A. do N., Moreno, A. L., & Ferreira, G. C. dos S. (2023). Ultrasonic testing on evaluation of concrete residual compressive strength: A review. Construction and Building Materials, 373, 130887. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.130887
8. Wang, T. C., Gao, W. Y., Hu, L. L., Hamed, E., Bai, Y. L., Zeng, J. J., & Yang, J. (2022). Analytical model for predicting the post-fire bond behavior between steel bars and concrete. Construction and Building Materials, 343, 128129. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128129
9. Das, A., Bošnjak, J., & Sharma, A. (2023). Post-fire bond behaviour of reinforcement in concrete considering different bonded lengths and position of rebars. Engineering Structures, 296, 116908. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.116908
10. Bošnjak, J., Das, A., & Sharma, A. (2024). Influence of concrete cover and transverse reinforcement on residual post-fire bond performance of reinforcement in concrete. Engineering Structures, 314, 118191. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.118191
11. Tajik, N., Elhami-Khorasani, N., Ranade, R., & Tessari, A. (2025). Experimental study of post-fire bond strength between steel reinforcing bars and concrete using beam-end specimens. Engineering Structures, 336, 120450. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2025.120450
12. Shachar, Y. M., & Dancygier, A. N. (2020). Assessment of reinforced concrete slabs post-fire performance. Fire Safety Journal, 111, 102932. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2019.102932
13. European Committee for Standardization. (n.d.). EN 1992-1-2: Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-2: General rules – Structural fire design. CEN.
14. International Federation for Structural Concrete. (2023). Performance-based fire design of concrete structures (fib Bulletin No. 108). fib. https://doi.org/10.35789/fib.BULL.0108
15. International Organization for Standardization. (2025). ISO 834-1:2025: Fire-resistance tests – Elements of building construction – Part 1: General requirements. ISO.
16. Gong, F., Jiang, X., Gamil, Y., Iftikhar, B., & Thomas, B. S. (2023). An overview on spalling behavior, mechanism, residual strength and microstructure of fiber reinforced concrete under high temperatures. Frontiers in Materials, 10. https://doi.org/10.3389/fmats.2023.1258195
17. Ramzi, S., & Hajiloo, H. (2023). The effects of supplementary cementitious materials (SCMs) on the residual mechanical properties of concrete after exposure to high temperatures – Review. Buildings, 13 (1), 103. https://doi.org/10.3390/buildings13010103
18. Non-destructive assessment of fire-damaged RC columns by experimental modal analysis and sonic testing: Development, validation and application to real cases. (2026). Buildings, 16 (11), 2155. https://doi.org/10.3390/buildings16112155
19. Cai, W. L., Mao, J. Y., Dong, K., Miao, J. J., Gu, Z. J., et al. (2023). Calculation method of the residual bearing capacities of concrete T-shaped beams considering the effect of fire cracks. Fire Technology, 59, 305–329. https://doi.org/10.1007/s10694-022-01324-0
20. Raouffard, M. M., & Nishiyama, M. (2016). Residual load bearing capacity of reinforced concrete frames after fire. Journal of Advanced Concrete Technology, 14(10), 625–633. https://doi.org/10.3151/jact.14.625
21. Cai, B., Li, B., & Fu, F. (2020). Finite element analysis and calculation method of residual flexural capacity of post-fire RC beams. International Journal of Concrete Structures and Materials, 14, Article 58. https://doi.org/10.1186/s40069-020-00428-7
22. Kodur, V. K. R., & Agrawal, A. (2020). A numerical approach for evaluating residual capacity of fire damaged concrete members. Revista ALCONPAT, 10(2), 230–242. https://doi.org/10.21041/ra.v10i2.483
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
All articles are published under the Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication.
Authors are permitted and encouraged to deposit the final published version of their article, or the Author's Accepted Manuscript (AAM), in institutional or subject-specific open-access repositories (including the university's own institutional repository, CORE, Zenodo, or Figshare), ensuring maximum visibility, accessibility, and impact of the publication.
