Ученые изучали, как конструкция здания влияет на его разрушение при пожаре

Существующий подход к пожарной безопасности обычно достаточен для предотвращения обрушения зданий. Однако, есть редкие случаи, в которых противопожарных усилий недостаточно. Например, когда пожар выходит из-под контроля, и пламя становится слишком горячим, то огнезащита больше не может защищать конструкции и здания рушатся.

При стандартных испытаниях используются лабораторные печи, обычно вмещающие только отдельные компоненты зданий. В Национальной лаборатории исследований пожаров инженеры могут строить и безопасно сжигать сооружения высотой до двух этажей.

«Основная цель этого эксперимента состоит в том, чтобы разработать реалистичные структуры и условия пожара, которые можно использовать для разработки или проверки вычислительных программ», — сказала автор исследования. — Затем программы могут быть расширены до различных типов зданий и использованы для безопасного проектирования».
Подражая дизайну полов из высотных офисных зданий, ученые установили бетонные плиты на стальные балки длиной 12,8 метра — типичная длина для офисных зданий. Полы были подвешены в воздухе и закреплены на концах с помощью двойных угловых или сдвиговых соединений.

Чтобы сделать условия испытаний более реалистичными, инженеры использовали гидравлическую систему для опускания полов, имитируя вес пассажиров и движущихся объектов, таких как мебель. Балки были покрыты огнеупорным материалом с двухчасовой огнестойкостью, чтобы соответствовать требованиям строительных норм.

Внутри несгораемого отсека полы поджигали три горелки. Пока отсек прогревался, различные приборы измеряли силы, давящие на балки, а также их деформацию и температуру. Когда температура внутри отсека превысила 1000°C, расширяющиеся балки начали изгибаться вблизи концов.

Ни один пол не вышел из испытаний огнем неповрежденным, но некоторые были в лучшем состоянии, нежели другие. Приблизительно после одного часа нагревания соединения, опущенные более чем на шесть сантиметров, сломались, что привело к разрушению. Однако балки с двойным угловым соединением отбивали тепло и остались целыми до тех пор, пока печи не были отключены, поскольку балки охлаждались и сжимались, разрывая соединения с двойным углом.

Фото: NIST