Полная версия

Главная arrow БЖД

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Особенности инженерного расчета деревянных конструкций на огнестойкость

Исходные предпосылки

Расчетное определение фактического предела огнестойкости ^ деревянных конструкций производится на основе выражения

где т0 — время от начала теплового воздействия на древесину при пожаре до начала процесса ее воспламенения и обугливания; хг время от начала обугливания древесины до наступления предельного состояния конструкции при пожаре:

где V — скорость обугливания древесины;

— толщина слоя древесины, при которой наступает предель-

кр

ное состояние конструкции при пожаре;

  • 8 — толщина слоя древесины, прогретого до температур (175—
  • 300 °С), при которых материал утрачивает несущую способность.

В общем случае для расчета предела огнестойкости деревянных конструкций на основе выражения (1.44) необходимо решение двух задач: теплотехнической и прочностной.

Решение теплотехнической задачи огнестойкости применительно к деревянным конструкциям заключается:

  • а) в определении времени т0 от начала теплового воздействия пожара до воспламенения (начала обугливания) древесины конструкции;
  • б) в определении изменения рабочего сечения деревянной конструкции после воспламенения древесины при пожаре, за счет процесса ее обугливания.

Решение прочностной задачи огнестойкости применительно к деревянным конструкциям заключается:

  • а) в определении изменения соответствующих напряжений в расчетных сечениях конструкций от нормативных нагрузок в зависимости от изменения рабочих сечений деревянной конструкции за счет обугливания древесины после ее воспламенения при пожаре;
  • б) в проверке условий прочности деревянной конструкции на воздействие соответствующих нормативных нагрузок, с учетом изменения напряжений от этих нормативных нагрузок в зависимости от времени горения древесины; и определения времени ткр от начала воспламенения древесины до утраты конструкцией несущей способности;
  • в) в определении искомого значения предела огнестойкости туг рассматриваемой деревянной конструкции, в соответствии с выражением (1.44), как суммы полученных значений т0 и ткр

Решение теплофизической задачи огнестойкости для деревянных конструкций

  • 1. Определяется время от начала теплового воздействия пожара на деревянную конструкцию до начала воспламенения древесины т0 Обычно это определение производится в зависимости от способа огнезащиты конструкции, с помощью справочных данных (табл. 1.10, 1.11).
  • 2. Определяется изменение рабочего сечения деревянных конструкций за счет обугливания древесины после начала воспламенения, в различные моменты времени развития пожара. Для выполнения этой операции необходимо иметь данные о скорости обугливания древесины, с учетом различных факторов. Такого рода данные содержатся в специальных справочных пособиях и руководствах.

В качестве примера в табл. 1.11 приведены значения скорости обугливания древесины V в зависимости от размеров сечения конструкции, клееной или цельной древесины.

Таблица 1.10

Время т() от начала воздействия пожара до воспламенения древесины, в зависимости от способа огнезащиты

Способ огнезащиты

Время

до воспламенения древесины мин

Без огнезащиты и при пропитке антипиренами

4

Штукатурка гипсовая, б = 10-12 мм

30

Штукатурка цементная по металлической сетке, 8 = 10—15 мм

30

Полужесткая минераловатная плита, б = 70 мм

35

Асбестоцементноперлитовый плоский лист, б = 10-12 мм

20

Асбестоцементный пресованный плоский лист, б = 10—12 мм

15

Вспучивающиеся покрытия:

а) ВПД (4 слоя)

8

б) ОФП9 (2 слоя)

8

Таблица 1.11

Скорость обугливания древесины (ель, сосна) для условий воздействия «стандартного» пожара, при влажности древесины более 9%

Наименьшая сторона сечения элемента, мм

Скорость обугливания древесины, Vмм/мин

клееной

цельной

> 120

0,6

0,8

< 120

0,7

1,0

При расчете изменения рабочего сечения деревянных кон

струкций при пожаре следует учитывать схему воздействия пожара на рассматриваемую конструкцию:

  • • одностороннее воздействие пожара (междуэтажные деревянные перекрытия);
  • • трехстороннее воздействие пожара (деревянные балки, деревянные стойки, примыкающие к стенам);
  • • четырехстороннее воздействие пожара (деревянные колонны, стойки и т.п.).

Начало обугливания древесины при прогреве поверхности до 300 °С.

В большинстве методик расчетов пределов огнестойкости ДДК принимается, что слой древесины, прогретый от 175 до 300 °С, не учитывается при расчетах несущей способности из-за существенного снижения прочности древесины в этом диапазоне температур. Толщину этого слоя рекомендуется принимать 5 мм.

Величина слоя древесины б, расположенного за слоем обугливания, принимается равной 5 мм.

Обычно инженерные методы расчета пределов огнестойкости несущих деревянных конструкций относятся к случаю воздействия стандартного режима пожара и не распространяются на элементы каркаса панелей ограждений, выполненных из древесины; на конструкции, несущими элементами которых являются фанера, древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты.

Инженерный метод расчета несущих деревянных конструкций на огнестойкость основан на следующих допущениях:

  • • обугливание древесины конструкции после ее воспламенения при пожаре происходит с постоянной скоростью;
  • • свойства древесины необуглившейся (рабочей) части сечения конструкции одинаковы по всей его площади.

Решение прочностной задачи огнестойкости для деревянных конструкций

Для решения этой задачи в первую очередь надо с помощью нормативных документов, справочных пособий определить расчетные сопротивления различных сортов древесины для различных напряженных состояний деревянных конструкций (табл. 1.12).

Изменение напряжений растяжения ст^ (т) центрально растянутых элементов, в зависимости от времени их горения при пожаре т, следует определять из выражения

где NH продольная сила от нормативных нагрузок, Н;

Ап (т) — площадь поперечного сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре т, м2.

Время хг от начала воспламенения деревянного элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условия:

Таблица 1.12

Расчетные сопротивления древесины в зависимости от сорта древесины и вида напряженного состояния, используемые для оценок огнестойкости деревянных конструкций

Напряженное

состояние

Условное

обозначение

Расчетные сопротивления для сортов древесины, Мпа (кг/см2)

1

2

3

Изгиб

RM

29 (290)

26 (260)

18 (180)

Сжатие и смятие вдоль волокон

Rfc

26 (260)

23 (230)

16(160)

Растяжение вдоль волокон

Rf,

20 (200)

15 (150)

Растяжение поперек волокон

RJ:

1,1(11)

1,1(11)

-

Скалывание вдоль волокон цельной древесины

Rfqs

3,7(37)

3,2 (32)

2,9(29)

Скалывание вдоль волокон клееной древесины

Rf,

1,3(13)

1,2(12)

1,1(11)

Изменение напряжений сжатия сус (т) центрально сжатых элементов, в зависимости от времени их горения при пожаре т, следует определять:

а) по прочности из условия

б) по устойчивости из условия

где |/(т) — коэффициент продольного изгиба, определяемый с учетом изменения рабочего сечения элемента в моменты времени его горения;

Ad(т) — расчетная площадь поперечного сечения элемента с учетом его обугливания.

Время т от начала воспламенения элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условия:

Изменение изгибающих напряжений а^т(х) и скалывающих напряжений ст^(т) изгибаемых элементов, в зависимости от времени т их горения при пожаре, определяются из выражений:

где Мн — изгибающий момент в расчетном сечении от нормативных нагрузок, кНм;

Wn (т) — момент сопротивления рабочего сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре, м3;

QH — поперечная сила в расчетном сечении от нормативных нагрузок, кН;

Sb(т) — статический момент, брутто, в зависимости от времени т горения расчетного сечения при пожаре, м3;

Jb(т) — момент инерции расчетного сечения, брутто, в зависимости от времени т горения расчетного сечения при пожаре, м4; Ь(т) — ширина элемента, в зависимости от времени т его горения при пожаре, м.

Для элементов прямоугольного сечения значения ст^ (т) можно определять из выражения

Время хг от начала воспламенения древесины элемента при пожаре до утраты им несущей способности определяется из условий:

а) прочности на изгиб:

б) прочности на скалывание:

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>