Расчет огнестойкости деревянных конструкций

Потеря деревянными конструкциями несущей способности происходит в результате обгорания, ведет к уменьшению их рабочего сечения и увеличению напряжения в них. Предельное состояние конструкции по прочности наступает в момент, когда напряжения в рабочем сечении конструкции станут равными нормативным.

Предел огнестойкости деревянных стержневых элементов определяют с учетом уменьшения их сечения за счет обугливания в результате воздействия огня. Скорость обугливания принимается равной 0,7 мм/мин для элементов 120 х 120 мм и более, а для элементов меньших сечений – 1 мм/мин.

Задача определения предела огнестойкости сводится к нахождению времени, когда в результате уменьшения площади поперечного сечения напряжения станут равными нормативным.

Огнестойкость конструкций, содержащих полимерные материалы

В практике строительства широко внедрены синтетические материалы на основе органических высокомолекулярных веществ – полимеров. Особенностью этих веществ является их пластичность, т. е. способность под влиянием нагревания и давления принимать заданную форму и затем ее сохранять. Они обладают рядом ценных свойств, выгодно отличающих их от других строительных материалов: высокой прочностью при малой плотности, водостойкостью, неподверженности гниению, стойкостью к коррозии, простотой изготовления, легкостью обработки и монтажа. Широкое применение в строительстве находят различные стеклопластики, органическое стекло, винипласт, пенопласты, сотопласты и др. Основной недостаток этих материалов – горючесть. Большинство пластмасс воспламеняются при более низких температурах, чем древесина. При горении пластмассы выделяют токсичные продукты. Кроме того, пластмассы имеют сравнительно невысокую жесткость и повышенную ползучесть, поэтому применение конструкций, изготовленных целиком из пластмасс, не имеют широких перспектив в строительстве.

Наиболее перспективной областью применения пластмасс в сочетании с другими материалами являются конструкции стен и кровель, используемые в крупнопанельном домостроении.

Современные трехслойные стеновые панели состоят из легкого пластмассового уплотнителя, оклеенного или облицованного различными негорючими материалами, толщина которых составляет от нескольких миллиметров до десятка сантиметров.

Из числа современных конструкций самонесущих и навесных стен, содержащих горючие теплоизоляционные материалы, можно выделить следующие характерные типы конструкций.

Многослойные самонесущие стеновые панели для наружных стен здания, в которых несущей является железобетонная сплошная плита толщиной 80…90 мм. Эта плита обычно является внутренней поверхностью стены, а наружную поверхность составляет такая же плита толщиной около 40 мм. Между плитами Размещен горючий теплоизоляционный материал толщиной до 100 мм или несколько слоев различных теплоизоляционных материалов. Такие конструкции имеют предел огнестойкости от 2,5 до 5 ч.

Многослойные панели навесных стен, в которых наружная и внутренняя поверхность, а также торцы выполнены из негорючих тонкостенных материалов (асбестоцементные листы, сталь, алюминиевые сплавы и др.) Теплоизоляционными материалами панелей являются различные типы горючих пластиков, главным образом пенополистирол. Предел огнестойкости панелей этого типа составляет от 0,15 до 1 ч. В многослойных навесных стеновых панелях с наружной облицовкой из стеклопластика на полиэфирной смоле толщиной 3–4 мм и внутренней облицовкой из асбестоцементных плит толщиной 100 мм для теплоизоляции применяют фенолформальдегидный пенопласт. Предел огнестойкости таких панелей составляет от 0,15 до 0,4 ч.

Примером применения пластмасс в конструкциях кровель могут служить алюминиевые плиты покрытий с утеплителем из пенопласта. Нижняя и верхняя обшивка этих плит выполнены из алюминиевых листов, толщиной 1,5 мм. В качестве утеплителя использован пенопласт, имеющий плотность 130кг/м³. Боковое обрамление выполнено из фанеры толщиной 10 мм. Фанерное обрамление и алюминиевая обшивка соединены между собой с помощью алюминиевых неравнобоких уголков и алюминиевых заклепок. Плиты пенопласта приклеены к алюминиевым листам обшивки клеем.

Предел огнестойкости таких плит, зафиксированный по моменту их разрушения, оказался равным 7 мин. Эти плиты в условиях пожара обрушаются и горят, создавая дополнительные очаги горения и выделяя токсические вещества. Конструкции с применением полимерных материалов широко используются в настоящее время при строительстве торговых комплексов. Учитывая низкий предел огнестойкости этих конструкций, а также особенности их поведения в условиях пожара, их можно рекомендовать только для зданий, в которых отсутствуют горючие материалы.