AWARIE(BO11)_Skutki pożaru katedry w Petersburgu.pdf

Prof. PW dr hab. in. Mirosław KOSIOREK, e-mail: i.zelazko@itb.pl

Instytut Technik Budowlanych

Prof. dr hab. in. Roman ORŁOWICZ, e-mail: kboikd@ps.pl

Politechnika Szczeciska

SKUTKI PO ARU KATEDRY TROICKO–IZMAIŁOWSKIEJ W

PETERSBURGU

FIRE IMPLICATIONS TO THE TROICKO-IZMAILOWSKA CATHEDRA IN PETERSBURG

Streszczenie Omówiono przebieg poaru kopuły centralnej katedry oraz jego skutki. Szczególn uwag

zwrócono na zachowanie si konstrukcji murowych podczas poaru i jego gaszenia. Podano właciwoci

poarowe muru w wietle bada dowiadczalnych i ustale normowych.

Abstract In the paper there is discussed the fire spread of the cathedral central dome, and the fire implications.

The especial attention is applied to brickwork's structures' proceeding during the fire and fire extinguishing.

There are presented fire characteristics of the bricks walls on the ground of experimental researches and

technical standards.

1. Charakterystyka katedry

Katedra została wybudowana w 1826 r. według projektu architekta Stasowa (Rys. 1).

Budynek murowany o wysokoci 83 m posiada cztery małe kopuły i jedn centraln o

rednicy w planie około 26 m.

Rys. 1. Kopuły katedry Troicko-Izmaiłowskiej

275

Kopuła centralna składa si z dwóch czci: drewnianej, która dwiga krzy i miedziane

poszycie dachowe oraz sklepienia ceglanego półkulistego o rednicy około 21 m. Sklepienie

to zostało wykonane z cegły ceramicznej na zaprawie wapiennej o zmiennej gruboci – 22 cm

w zworniku i 64 cm w strefie podporowej (Rys. 2a). Warto zaznaczy, e konstrukcja

drewniana w aden sposób nie była połczona ze sklepieniem. Od 2004 r. kopuła centralna

była remontowana. W tym celu po jej całym obwodzie na zewntrz wykonano rusztowanie

drewniane z drewna impregnowanego (Rys. 2b).

Rys.2. Przekrój poprzeczny kopuły zniszczonej poarem (a) i widok rusztowania

do prowadzenia prac remontowych na pocztku poaru (b)

2. Przebieg po aru i charakterystyka zniszczenia

25 sierpnia 2006 r. na rusztowaniu powstał poar. Straacy, którzy przybyli ju po czterech

minutach od chwili powstania poaru nie byli w stanie opanowa ognia, w zwizku z czym do

akcji został włczony helikopter poarowy. W tym momencie centralna kopuła praktycznie

spłonła (Rys. 3a) i zadaniem helikoptera było zdławi ogie aby nie da mu moliwoci

rozprzestrzenienia na cały dach katedry (Rys. 3b).

Rys.3. Widok kopuły podczas poaru (a) i gaszenia z helikoptera (b)

276

Rys. 4. Katedra Troicko-Izmaiłowska po poarze

Podczas zrzucania wody na dach powstało zagroenie zawalenia si sklepienia ceglanego

(od obcienia dynamicznego zrzucanej wody, ciaru spadajcych na sklepienie elementów

stalowych i drewnianych oraz odkształce termicznych powstajcych podczas chłodzenia

wod nagrzanego muru). Pomijajc te obawy gaszenie z helikoptera było skuteczne.

Zakres zniszcze i uszkodze w wyniku poaru podano niej:

- rusztowanie drewniane wraz z konstrukcj non drewnianej kopuły spłonło

całkowicie,

- blacha miedziana poszycia kopuły stopiła si,

- krzy wraz z konstrukcj wsporcz stalow uległ duym zniekształceniom i spadł na

sklepienie ceglane,

- wystpiło znaczce poluzowanie elaznych cigów obwodowych zamontowanych w

strefie podporowej sklepienia ceglanego w celu zrównowaenia napre

rozcigajcych w kierunku równolenikowym (Rys. 5a),

- mur sklepienia oraz ceglane elementy jego uebrowania zostały prawie na całej

powierzchni zdegradowane przez ogie na głboko około 2 ÷ 3cm (Rys. 5b).

Rys.5. Ogólny widok sklepienia po poarze (a)

i fragment stopionej przez ogie powierzchni filarka murowego (b)

277

Mur w warstwach zdegradowanych został w wikszoci stopiony, a zaprawa w spoinach

zeskałowana. Natomiast nie stwierdzono adnych zarysowa i spka sklepienia (podczas

wizji lokalnej i badaniach ultradwikowych in situ ). Istotnym było to e freski na tynku

pokrywajcym wewntrzn powierzchni sklepienia nie uległy uszkodzeniu a tynk, na którym

one były malowane nie wykazywał adnych spka i zarysowa.

3. Wła ciwo ci po arowe murów

Pomijajc szok termiczny, które dostało sklepienie podczas poaru i gaszenia wod brak

jego zarysowa i spka mona objani du odkształcalnoci muru na zaprawie wapiennej

(jest ona około 5 razy wiksza ni na zaprawie cementowej) oraz lokalizacj najwikszych

gradientów temperatury w przypowierzchniowych warstwach sklepienia. Poza tym po całej

zewntrznej powierzchni podczas poaru sklepienie było nagrzewane praktycznie

równomiernie o czym wiadczy stan degradacji jego powierzchniowych warstw (Rys. 5a).

Temperatura warstwy powierzchniowej przekraczała 700°C, gdy powstała faza szklista.

Przyjmuje si [1], e warto temperatury granicznej, która powoduje tak degradacj

materiału, e jego wytrzymało jest pomijalna, wynosi 600°C (tabl.1.). Izoterma Q z = 600°C

okrela wic „pracujcy” rdze przekroju. Materiału o temperaturze wyszej od 600°C nie

uwzgldnia si w obliczeniach [1].

Q z [°C]

Cegła ceramiczna 600

Beton komórkowy 400

Cegła silikatowa 500

Beton lekki, zaprawa zwykła 400

Q z – izoterma graniczna okrelajca „zniszczon”

cz przekroju

Podczas ogrzewania według krzywej standardowej, która jest stosowana powszechnie przy

okrelaniu odpornoci ogniowej głbokoci połoenia izotermy Q z w zalenoci od czasu

podano w tabl.2.

Tablica 2. Połoenie izotermy Q z (gruboci „strat zniszcze n ia”)

Mur

30 minut 60 minut 120 minut

Elementy ceramiczne

0,2 cm

1,4 cm

3,5 cm

Elementy silikatowe

0,6 cm

2,3 cm

4,2 cm

Elementy z betonu lekkiego

1,0 cm

2,2 cm

3,8 cm

Elementy z betonu komórkowego [600 kg/m 3 ]

0,3 cm

0,6 cm

1,6 cm

Wytrzymało i odkształcalno murów z rónych tworzyw w funkcji temperatury

scharakteryzowano [3] na rysunkach 6 i 7. Pod wpływem temperatury tworzywa silikatowe i

tworzywa z gliny rozszerzaj si, natomiast beton komórkowy i beton lekki kurcz si

(Rys. 6). Zjawiska te mog wpływa na redystrybucj sił wewntrznych i zmiany przekroju

pracuj cego na ciskanie, przy czym wpływ ten mo e by zarówno korzystny jak i

niekorzystny. Zaley to od pocztkowego rozkładu napre. W wyniku ogrzewania

materiały staj si bardziej odkształcalne, tzn. maleje moduł sprystoci, natomiast

278

Tablica 1. Wartoci izoterm Q z

Mur nieotynkowany

wytrzymało (z wyjtkiem wyrobów z gliny) wzrasta a do wysokich wartoci temperatury

(Rys. 7). Wyrany spadek wytrzymałoci silikatów nastpuje w temperaturze 750°C, betonu

komórkowego w temperaturze 650°C, a betonu lekkiego w temperaturze powyej 550°C.

Rys. 6 Wydłuenia termiczne Dl tworzyw według [1]

Rys. 7. Właciwoci mechaniczne tworzyw

(e - odkształcenie, k s - wzgldna warto naprenia w stosunku do wytrzymałoci w 20°C)

279

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: