Степень огнестойкости деревянных конструкций

Степень огнестойкости деревянных конструкций

Деревянные конструкции. Пределы огнестойкости. Методики расчета

В строительстве применяются ограждающие и несущие конструкции, выполненные с примением древесины и древесных материалов.

Соединение деревянных конструкций выполняется с помощью гвоздей, шурупов, саморезов, гвоздевых пластин, хомутов, врубку без помощи специальных приспособлений. Наиболее надежным является нагельное соединение с помощью болтов (нагелей), врубку.

Широкое применение получили деревянные клееные конструкции: балки, фермы, панели и т.д.

Клееные балки (ЛВЛ) выполняются из слоев лущеного шпона толщиной 33 и 42 мм после фрезерования с отношением высоты к ширине поперечного сечения h/b=6-8. В последнее время в практике строительства применяются армированные клееные балки. В сжатую и растяную зоны таких балок, в заранее профрезерованные отверстия вклеивается стальная арматура периодического профиля класса A-II, A-III. Армирование балок позволяет увеличивать их несущую способность и жесткость во время эксплуатации.

Клеефанерные балки, по сравнению с дощатокленными, имеют более рациональное распределение материала по сечению. Пояса в таких балках выполняются из досок, а стенки из ОСП (ориентированно-стружечная плита) толщиной не менее 20 мм. Поперечное сечение клеефанерных балок может быть коробчатым или двутавровым. Чтобы предотвратить потерю устойчивости плаской фанерной стенки из её плоскости, стенку укрепляют ребрами жесткости из досок.

Причиной обрушения деревянных элементов конструкции во время пожара является обугливание части сечения. Действующая на деревянный элемент или конструкцию нагрузка воспринимается необугленной частью сечения, уменьшение размеров которого во время пожара способствует снижению несущей способности элемента. Огневые испытания показали, что изгибамемые деревянные элементы или конструкции, к которым относятся балки, могут разрушиться не только в сечении, где действует максимальные нормальные напряжения от изгиба, но и в их опорных зонах, где наблюдатся действие максимальных касательных напряжений.

Это объясняется том, что прочность древесины на действие касательных напряжений, способствующих её скалыванию вдоль волокон, а также прочность клеевого шва в условиях температурного воздействия при пожаре снижается быстрее, чем изгибная прочность древесины.

Результаты огневых испытаний, проведенных в ЦНИИСК им. Кучеренко, показали что предел огнестойкости клееных балок с размерами сечения 200х200 мм, 130х200 мм, 130х400 мм, при действии сосредоточенных гагрузок, расположенных в 1/3 пролета конструкции, составляли 27-28 мин. При соотношении размеров поперечного сечения h/b>6 в условиях пожара может наблюдаться потеря плоской формы устойчивости балки.

Несущая способность армированных балок при пожаре меньше чем у неармированных. Это объясняется низкой термостойкостью эпоксидных клеев при прогреве их до температуры 80-100С. С учетом защитного слоя древесины толщиной 20-40 мм прогрев клеевого шва в армированных балках до критической температуры происходит через 20-25 мин после начала действия "стандартного пожара". Из рассмотренных конструктивных решений балок наиболее пожароопасными являются клеефанерные балки, что объясняется небольшими размерами поперечных сечений их элементов. Обрушение клеефанерных балок в условиях пожара может произойти за счет исчерпания несущей способности растянутого нижнего пояса, разрышения клеевого шва, крепящего деревянный пояс к фанерной стенке, а также выхода из строя сомай фанерной стенки. Наличие пустот в балках коробчатого сечения способствуют распространению огня по конструкции.

При определении предела огнестойкости балок из условия прочности по нормальным напряжениям необходимо учитывать, что балка с переменной по длине высотой, в отличие от балки с непостоянной высотой, сечение где действуют максимальные нормальные напряжения от изгиба не совпадают с сечением , в котором рассматривается действие максимального момента. Так для двускатной шарнирно-опертой балки, воспринимающей равномерно распределенную нагрузку, сечения с максимальными нормальными напряжениями распологаются от опор на расстоянии x=lh о /2h.

К балочным плоскостным сквозным конструкциям относятся различные типы ферм. Достоинством ферм, по сравнению с балками, является наиболее рациональное распределени материала в виде поясов и элементов решетки, что способствует снижнию материалоемкости этих конструкций. Однако большое количество узлов и, в связи с этим, наличие жестких требований к точности изготовления ферм увеличивает трудоемкость их производства. Стропильные деревянные фермы применяются для перекрытия пролетов от 9 до 40 м. В большинстве случаев применяются металлодеревянные фермы, в которых сжатые элементы решетки и верхний пояс изготавливают из клееной или цельной древесины, а растянутые элементы решетки и нижний пояс выполнены из профильной или круглой стали.

Дощатоклееными рамами в зданиях различного назначения перекрываются пролеты от 12 до 30 м. В строительстве применяются двухшарнирные и трехшарнирные рамы. Среди различных типов двухшарнирных рам наибольшее распространение получили рамы с жестко закрепленными в основание стойками. В ысота стоек таких рам может превышать 4 м.

Гнутоклееные рамы изготавливают из досок толщиной 16-25 мм после фрезерования с радиусом гнутья 2-4 м и высотой стоек до 3,5 , что обеспечивает условия перевозки транспортом. Гнутоклееные рамы пролетом 58 м были использованы при строительстве крытого дворца спорта на 4000 мест в г. Твери. Предел огнестойкости арок и рам выше чем у ферм, что объясняется более мощными сечениями их элементов. Исчерпание несущей способности этих конструкций при огневом воздействии может наступить из-за потери прочности клееных элементов в сечениях, где действует максимальный изгибающий момент, а также за счет потери устойчивости плоской формы сечения в результате обрушения связей или элементов ограждения, выполняющего роль связей. Кроме этого, как показал пожар в здании легкоатлетического манежа "Трудовые резервы" в г. Минске, отказз арок и рам может произойти из-за потери несущей способности узлов. В условиях пожара более опасными являются арки, в которых распор воспринимается стальной затяжкой, обладающей низким пределом огнестойкости.

При оценке пределов огнестойкости арок и рам необходимо учитывать, что деревянные этих конструкций работают в условиях сложного сопротивления от совместного действия нормальной силы сжатия и изгибющего момента. В арках максимальный момент возникает в 1/4 пролета конструкции, от совместного действия на всем пролете постоянной нагрузки (собственный вес арки и вес ограждающих конструкций) и снеговой нагрузки, расположенной на половине или части пролета.Максимальный момент в рамах наблюдается в зоне их карнизов при совместном действии постоянной и снеговой нагрузок на всем пролете конструкции.

Читайте также:  Сварить буржуйку своими руками видео

Факторы, определяющие огнестойкость деревянных конструкций. Модели.

В условиях пожара снижение несущей способности деревянных конструкций определяется снижение несущей способности их деревянных элементов и узловых соединений этих элементов. Снижени несущей способности деревянных элементов конструкций происходит из-за обугливания древесины, что приводит к уменьшению размеров рабочего сечения их элементов, способного воспринимать действующие нагрузки, а также из-за изменения прочности древесины в необуглившейся части сечения. На изменение несущей способности узловых соединений при пожаре оказывает влияние как обугливание древесины, так и снижение прочности стальных элементов, используемых в конструкциях этих содинений (нагели, стальные накладки, башмаки).

По результатам исследований, проведённых ВНИИПО МВД РФ, предложена следующая физическая модель обугливания древесины деревянных конструкций при воздействии на них "стандартного" пожара, включающая два этапа. В ссответствие с рисунком 4.18,а первый этап процесса характеризуется интенсивным прогревом поверхностных слоев древесины, вызывающим выпаривание влаги, находящейся в древесине, в окружающую среду и перемещением её в глубь сечения элемента. При этом образуется три характерные зоны, в первой из которых наблюдается частичная деструкция древесины, а значения температур на границах этой зоны соответственно равны: t 1 2 >175С. Во второй зоне при t 2 >100С проиходит фазовое превращение влаги в пар. В третьей зоне темпратура в древесине колеблется в пределах 20 300 С образуется слой угля с неоднородной пористой стуктурой с усадочными трещинами. Этот переугленный слой древесины обладает более низкими, по сравнению с небугленной древесиной, теплофизическими характеристиками: коэффициентом теплопроводности , удельной теплоемкостью . Процесс обугливания происходит последовательно, распространяясь от поверхностных слоев вглубь сечения элемента, что приводит к уменьшению его размеров.

Скорость обугливания различных пород древесины колеблется в пределах от 0,6 до 1,0 мм/мин и зависит от: изменения и продолжительности температурного режима; плотности и влажности древесины; количества сторон обогрева деревянного элемента, а также размеров его сечения и шерховатости поверхности. С увеличением плотности, влажности древесины и размеров сечения деревянного элемента скорость обугливания снижается, а с увеличением темпратуры нагревающей среды при пожаре, притока воздуха, количества сторон обогрева сечения и шерховатости поверхности их плоскостей скорость обугливания древесины возрастает. По сравнению с клееной древесиной, скорость обугливания цельной древесины выше. С увеличением продолжительности температурного воздействия скорость обугливания снижается.

Для элементов прямоугольного сечения скорость обугливания древесины зависит от отношения высоты сечения h к его ширине b. Так при обогреве элемента стрех сторон при h/b=1 (квадратное сечение) скорость обугливания V боковых гранений равна скорости обугливания нижней грани (V бок =V), а для отношения h/b=3,4 — V низ = 1,3V бок .

ПРИМЕРНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗДАНИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ СТЕПЕНИ ОГНЕСТОЙКОСТИ

Степень огнестойкости Конструктивные характеристики

I Здания с несущими и ограждающими конструкциями из
естественных или искусственных каменных материалов, бетона
или железобетона с применением листовых и плитных негорючих
материалов
II То же. В покрытиях зданий допускается применять незащищенные
стальные конструкции
III Здания с несущими и ограждающими конструкциями из
естественных или искусственных каменных материалов, бетона
или железобетона. Для перекрытий допускается использование
деревянных конструкций, защищенных штукатуркой или
трудногорючими листовыми, а также плитными материалами. К
элементам покрытий не предъявляются требования по пределам
огнестойкости и пределам распространения огня, при этом
элементы чердачного покрытия из древесины подвергаются
огнезащитной обработке
IIIа Здания преимущественно с каркасной конструктивной схемой.
Элементы каркаса — из стальных незащищенных конструкций.
Ограждающие конструкции — из стальных профилированных листов
или других негорючих листовых материалов с трудногорючим
утеплителем
IIIб Здания преимущественно одноэтажные с каркасной
конструктивной схемой. Элементы каркаса — из цельной или
клееной древесины, подвергнутой огнезащитной обработке,
обеспечивающей требуемый предел распространения огня.
Ограждающие конструкции — из панелей или поэлементной
сборки, выполненные с применением древесины или материалов
на ее основе. Древесина и другие горючие материалы
ограждающих конструкций должны быть подвергнуты огнезащитной
обработке или защищены от воздействия огня и высоких
температур таким образом, чтобы обеспечить требуемый предел
распространения огня.
IV Здания с несущими и ограждающими конструкциями из цельной
или клееной древесины и других горючих или трудногорючих
материалов, защищенных от воздействия огня и высоких
температур штукатуркой или другими листовыми или плитными
материалами. К элементам покрытий не предъявляются
требования по пределам огнестойкости и пределам
распространения огня, при этом элементы чердачного покрытия
из древесины подвергаются огнезащитной обработке
IVа Здания преимущественно одноэтажные с каркасной
конструктивной схемой. Элементы каркаса — из стальных
незащищенных конструкций. Ограждающие конструкции — из
стальных профилированных листов или других негорючих
материалов с горючим утеплителем.
V Здания, к несущим и ограждающим конструкциям которых не
предъявляются требования по пределам огнестойкости и
пределам распространения огня.

[13.02.2014 12:45:31]

defrag ®, укажите причину, для чего и на основании чего нужно повышать степень огнестойкости?
А, то у Вас только «пожарные просят».
Ну и пусть себе просят, Вам то какой интерес? К сожалению фактически это приговор, детей выгонят на улицу-новое здание никто строить не будет
вот фото здания:
http://www.radikal.ru">
http://i055.radikal.ru/1402/0a/0be06.

[13.02.2014 12:51:21]

Надо естественно строить новое здание, хотя им проще закрыть единственный интернат на весь муниципальный район. Сейчас один выход как то повысить степень огнестойкости и на это как удивительно деньги выделяют Ещё раз на каком основании нужно повышать степень огнестойкости?

[13.02.2014 14:03:02]

В 2010г было указание Приволжского РЦ по переводу деревенских школ из 5 в 4 степени огнестойкости. Отбивались примерно таким текстом:

Читайте также:  Битумная мастика для гидроизоляции праймер

Начальнику МЧС РФ по .
Уважаемый,
Довожу до Вашего сведения, что на селекторном совещании, состоявшемся 11.06.2009г. по реализации положений ФЗ-123 от 22.07.08г. заместитель директора ДНД МЧС РФ Гилетич А.Н. сообщил:
Конституция РФ статья 54 гласит: «закон устанавливающий, или отягощающий ответственность – обратной силы не имеет. Никто не может нести ответственность за деяние, которое в момент его совершения не признавалось правонарушением». Комментарий к Конституции РФ Председателя Конституционного суда Зорькина имеет выдержки: «по общему для всех отраслей права принцип «закон действует в отношении будущего, с момента вступления в силу, и не имеет обратной силы. В этой сфере законодатель не в праве распространить действие закона, имеющего любые негативные последствия для положения субъекта права, которых он касается на прошлое время». Значит, все, что принято до вступления ФЗ-123 в силу, т.е. все решения, все проекты решений, они должны приниматься и выполняться. Гражданский кодекс РФ: «акты гражданского законодательства не имеют об-ратной силы и применяются в отношениях, возникших после введения их в действие. Действие закона распространяется на отношения, возникшие до введения его закона, только в тех случаях, когда это прямо предусмотрено законом». Для тех объектов, которые проектами приняты и которые на стадии строительства ведутся, должны соблюдаться те нормы и правила, которые действовали на тот период.
На интернет-интервью, состоявшихся 6.10.2009г. в ИА «Гарант» и 25.11.2009г. в компании «КонсультантПлюс» ваш Гилетич сообщил:
Если здание построено до вступления в силу ФЗ-123, то в нем должны соблюдаться требования тех нормативных документов, которые существовали на момент принятия ФЗ-123. Если здание не реконструируется, мы используем старую базу. У нас было большое количество нормативных документов — свыше 2000. Возможно, они где-то дублировались, существовали взаимоисключающие положения. Но сегодня они по-прежнему актуальны для зданий, построенных ранее. Со временем здания будут перестраиваться, реконструироваться, а, следовательно, подпадать под действие норм принятого ФЗ-123.
В связи с вышеизложенным, прошу отменить пункт №____ предписания №____ от_________, по устранению требований пожарной безопасности МОУ «____________ средняя общеобразовательная школа», поскольку данная школа была построена двухэтажной в деревянных конструкциях, что полностью соответствовало действовавшему на период проектирования и строительства здания СНиП II-л.4-62 «Общеобразовательные школы и школы-интернаты. Нормы проектирования».
Вместе с тем, сообщаю, что статьей 169 УК РФ предусмотрена ответственность за воспрепятствование законной деятельности: неправомерный отказ в выдаче специального разрешения (лицензии) на осуществление определенной деятельности либо уклонение от его выдачи, ограничение прав и законных интересов юридического лица, если эти деяния совершены должностным лицом с использованием своего служебного положения, — наказываются штрафом в размере до двухсот тысяч рублей или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период до восемнадцати месяцев, либо лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до трех лет со штрафом в размере до восьмидесяти тысяч рублей или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период до шести месяцев, либо обязательными работами на срок от ста двадцати до ста восьмидесяти часов. Те же деяния, причинившие крупный ущерб, — наказываются лишением права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью на срок до пяти лет со штрафом в размере до восьмидесяти тысяч рублей или в размере заработной платы или иного дохода осужденного за период до шести месяцев, либо обязательными работами на срок от ста восьмидесяти до двухсот сорока часов, либо арестом на срок от четырех до шести месяцев, либо лишением свободы на срок до двух лет.

Примечание. Крупным размером, крупным ущербом, доходом либо задолженностью в круп-ном размере признаются стоимость, ущерб, доход либо задолженность в сумме, превышаю-щей двести пятьдесят тысяч рублей, особо крупным — один миллион рублей.

С преогромным уважением,.

Те школы,которые добились финансирования на это дело, в основном обшивали фасады оцинкованным профнастилом по несгораемому плитному утеплителю (вентфасад). Несомненная польза: утепление здания и увеличение срока его службы.

Позже пришла бумага, разъясняющая, что эта инициатива РЦ — глупость и можно забить.

Совет, попытайтесь оспорить, см. текст выше. Если ближайшее боеспособное пожарное подразделение находится у черта на куличках, то повышение огнестойкости в данном случае — мертвому припарки.

Вообще не проблема!

Повышение степени огнестойкости с 5 до 4 принципиально невозможно. Она зависит не только от стен, но и от других несущих элементов.

Если смотреть СП 2, то учебные корпуса 5 СО могут быть одноэтажные (не выше 3 метров), вместимостью до 270 человек. А спальные — вместимостью до 60 человек.

Повышение СО до 4 или даже до 3 никак не влияют на этажность и вместимость (Таблица 6.13).

По старым нормам тоже похожие требования были. См. СНиП 2.08.02-89 и СНиП II-65-73.
Деревянные стены с внутренней стороны, перегородки и
потолки зданий V степени огнестойкости детских дошкольных
учреждений, школ, школ-интернатов, лечебных и амбулаторно-
поликлинических учреждений, детских оздоровительных и клубов
(кроме одноэтажных зданий клубов с рублеными и брусчатыми стенами)
должны быть отштукатурены или покрыты огнезащитными красками или
лаками.
(в ред. Изменения N 5, принятого Постановлением Госстроя РФ
от 23.06.2003 N 98).
2. Внутренние поверхности ограждающих конструкций зданий школ и спальных корпусов школ-интернатов, а также интернатов при школах V степени огнестойкости должны быть защищены от возгорания штукатуркой.
4. Спальные корпуса вместимостью не более чем на 120 спальных мест и здания школ не более чем на 320 учащихся допускается проектировать деревянными рублеными и брусчатыми V степени огнестойкости высотой не более двух этажей со стенами и перегородками, защищенными изнутри от возгорания штукатуркой.
5. Перекрытия над подвальными помещениями зданий школ и школ-интернатов IV и V степени огнестойкости должны приниматься трудносгораемыми с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч.

Читайте также:  Вес быка в среднем таблица

Площадь отсека 400 кв.метров также не превышает 500, допустимые для 5 СО.

[13.02.2014 18:46:40]

Отлично, похоже наш ГПН этим указанием Приволжского РЦ и руководствуется. Найти бы эту «бумагу, разъясняющая, что эта инициатива РЦ — глупость и можно забить.»

"По старым нормам тоже похожие требования были. См. СНиП 2.08.02-89 и СНиП II-65-73.
Деревянные стены с внутренней стороны . должны быть отштукатурены или покрыты огнезащитными красками или лаками".

И сейчас в нормах имеется похожий пункт:
"СП 2.13130.2012
п.6.7.11. Стены с внутренней стороны, перегородки и перекрытия зданий дошкольных образовательных организаций, детских оздоровительных организаций и лечебных корпусов со стационаром (класс Ф1.1), амбулаторно-поликлинических учреждений (класс Ф3.4) и клубов (класс Ф2.1) в зданиях класса конструктивной пожарной опасности С1 — С3, в том числе с применением деревянных конструкций, должны иметь класс пожарной опасности не ниже К0 (15)".

Но, у меня вопрос. Относится ли данное требование к зданиям V степени огнестойкости?
Я лично очень даже сомневаюсь.

[22.02.2014 20:28:04]

А как быть с этим, получается без расчета риска здесь никак?
СП 4.13130.2009
5.2.2.2 Спальные помещения объектов класса функциональной пожарной опасности Ф1.1 должны быть размещены в блоках или частях здания, отделенных:
— в зданиях III, IV и V степеней огнестойкости — противопожарными перекрытиями и стенами 2-го типа. При этом для спальных помещений, размещаемых в пределах одного этажа, допускается вместо стен 2-го типа устройство противопожарных перегородок 1-го типа.

Еще вариант,полностью наоборот — доказать что в данном здании нельзя находиться детям с ночным пребывание, и ходатайствовать о строительстве нового здания.

Сейчас по актуальной норм. базе нельзя считать риски для Ф1.1 и Ф1.3.

[23.02.2014 7:28:01]

Но если здание 70-80х, годов, можно по ГОСТу рассчитывать риски?

Можно, да только расчет Ф1.1 по ГОСТ это камень на душу. Человечки при расчете бегают гораздо более скоренько чем реальные дошкольники.
Ниче ,некоторые стационары больниц по ГОСТу считают. У них там , наверное, люди сразу после операций трубки с вен долой и придерживая разрезы на теле вперед, в безопасную зону.

[25.02.2014 4:15:23]

Деревянные школы для умственно отсталых не очень редко горят. Я бы сказал, что даже часто. Детская шалость.

Еще вариант,полностью наоборот — доказать что в данном здании нельзя находиться детям с ночным пребывание, и ходатайствовать о строительстве нового здания.

Под огнестойкостью деревянной конструкции понимается временной промежуток, по истечении которого в условиях распространения пожара она сохраняет свою целостность (несущую способность и конструктивную устойчивость).

Предел огнестойкости деревянных конструкций в среднем составляет от 30-ти до 45-ти минут, что несколько превышает те же показатели для металлических сооружений. Однако в сравнении с аналогичным параметром для железобетонных сооружений по своей защищённости они значительно уступают последним.

Основные этапы горения древесины

Горение материала древесины может быть представлено в виде двух последовательных стадий. На первом этапе происходит сгорание продуктов разложения в газообразной форме, которое сопровождается образованием яркого пламени.

Вторая стадия этого процесса представляет собой беспламенное догорание образовавшегося на начальном этапе угля.

Определяющее влияние на огнестойкость деревянной конструкции (частного дома, например) оказывает первая из этих стадий, в течение которой создаются оптимальные условия для поддержания распространения горения.

Несмотря на ограниченность по времени этот процесс сопровождается выделением значительного количества тепла.

Какое-то время оба этих процесса протекают практически одновременно, после чего выделение газов прекращается, а гореть продолжает один только уголь. При этом скорость, с которой выгорает основная масса древесного материала здания, определяется следующими факторами:

  • объемный вес всей конструкции;
  • влажность исходного строительного материала;
  • температура окружающей среды;
  • соотношение свободных пространств к объёмам, занимаемым древесиной.

Более плотный по своей структуре древесный материал (дуб, например) сгорает медленнее, чем та же осина, что объясняется различием в их теплопроводности.

При воспламенении древесины с повышенным показателем влажности определённое количество тепла расходуется на испарение влаги. В результате этого на разложение материала тратится меньше тепловой энергии. Естественно, что сухая древесина с учётом всего изложенного сгорает намного быстрее.

Температура горения и способствующие факторы

Температура, достигаемая на первой стадии самовозгорания, заметно превышает тот же показатель для беспламенного периода сгорания продуктов разложения. На начальной стадии тонкий слой угля образуется лишь на поверхности древесины, и он сначала не горит, несмотря на то, что находится в раскалённом состоянии.

Дело в том, что на этом этапе практически весь кислород расходуется на поддержание пламени и имеет ограниченный доступ к другим продуктам сгорания. Уголь начинает разлагаться только с того момента, когда полностью завершается этап пламенного горения.

Температура возгорания древесного материала, обеспечивающая поддержание устойчивого горения, для большинства сортов составляет 250-300 градусов.

Эффективному развитию горения в деревянных конструкциях способствует близкое расположение отдельных элементов, как правило, монтируемых параллельно и с небольшим зазором.

Наглядным примером такого расположения являются стропила и обрешётка кровель. Вследствие этого неизбежен их взаимный разогрев с одновременным усилением воздушной тяги в продольных направлениях.

Всё перечисленное заставляет строителей предпринимать специальные меры защиты древесных сооружений от воздействия открытых очагов огня.

Поведение конструкций во время пожара

Особенность разрушения деревянных конструкций состоит в том, что при непосредственном контакте с открытым огнём, они разрушаются (обугливаются) со средней скоростью один миллиметр в минуту.

>

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector