Огнестойкость. Горение. Средства защиты.

Зависимость прочности элементов от температуры пожара:

Во время пожара незащищенные металлические или железобетонные конструкции быстро теряют прочность и внезапно ломаются, в то время как деревянные массив­ные конструкции очень медленно теряют свою несущую способность. На рисунке показаны температурная кри­вая (1) и изменение прочности деревянного (2) и сталь­ного (3) элементов одинаковой несущей способности в условиях пожара. Под действием температуры деревян­ный элемент (кривая 1) главным образом благодаря своей низкой теплопроводности значительно медленнее теряет прочность, чем металлический элемент (кривая 2). В течении 20 мин, когда температура пожара достиг­нет 800 °С, деревянный элемент размером 50х100 мм сохраняет 40 % своей начальной прочности, в то время как металлический элемент всего лишь 10 %. Чем боль­ше размеры деревянного элемента, тем выше его огне­стойкость.

Таким образом, следует выделять различные степени огнестойкости зданий и сооружений, которые определя­ются пределами огнестойкости основных строительных конструкций и пределами распространения огня по этим конструкциям.

Огнестойкостью называется способность строитель­ных элементов и конструкций сохранять несущую спо­собность, а также сопротивляться образованию сквозных отверстий, прогреву до критических температур и рас­пространению огня. Предел огнестойкости определяется временем (в часах или минутах) от начала огневого стандартного испытания образцов до возникновения одного из предельных состояний элементов и конструк­ций.  Предельное состояние конструкций характеризует­ся несущей способностью, теплоизолирующей способно­стью (по повышению температуры на необогреваемой поверхности) и плотностью.

При огневых испытаниях температурное воздействие характеризуется зависимостью

, где

 t- время от начала испытания, мин; Т- температура в печи за время t;          

 Т₀ –температура до теплового воздействия.

  Предел огнестойкости де­ревянных конструкций прямоугольного сечения можно определить расчетом по прочности и устойчивости. Уста­новлено, что в условиях пожара древесина сгорает с по­стоянной скоростью, которая зависит от размеров и фор­мы сечения и колеблется в пределах 0,7—1,8 мм/мин. Обуглившийся наружный слой, имея очень низкий коэф­фициент теплопроводности (в 4 раза меньше, чем у дре­весины), препятствует проникновению тепла и кислорода в зону горения и тем самым защищает центральную часть элемента от возгорания. Толщину слоя, который может сгореть за определенное время, рассчитывают по формуле

, где

V₀ — скорость обугливания, мм/мин; τ_n— время огневого воздей­ствия, мин; τ_n =Пр— τ_о; Пр—предел огнестойкости конструкции; τ_о —время возгорания; для незащищенной древесины равно 3 мин.

  Расчет по прочности и устойчивости положения дере­вянных конструкций при заданной огнестойкости произ­водится на действие нормативных нагрузок с учетом сечения, которое осталось после поверхностного сгора­ния. При этом к расчетным характеристикам древесины вводятся понижающие коэффициенты, которые зависят от вида напряженного состояния.

Строительные материалы по возгораемости подраз­деляются на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Группы возгораемости материалов устанав­ливают при стандартных испытаниях. Сущность таких испытаний состоит в определении признаков возгораемо­сти образцов материала диаметром 45 мм, высотой 50.мм, объемом 80 см3 при действии температуры 800— 850 °С в течение 20 мин.

За предел распространения огня принимается раз­мер поврежденной зоны образца в плоскости конструкции от границы зоны нагрева перпендикулярно к ней до наиболее удаленной точки повреждения (обугливание или выгорание) для вертикальных конструкций — вверх, для горизонтальных — в каждую сторону.

По этим испы­таниям незащищенная древесина относится к группе сгораемых материалов, поэтому необходимо применять меры защиты древесины, переводящие ее в группу трудносгораемых материалов, а также соблюдать конструк­ционные мероприятия, повышающие предел огнестойко­сти деревянных конструкций.

Средства защиты:

1) Конструктивные:

- увеличение размеров поперечного сечения,

- увеличение сплошности сечения,

- членение здания на отдельные блоки с помощью кирпичных и бетонных перегородок в поперечном и продольном направлении,

- использование древесины в сочетании с огнестойкими конструкциями из других материалов.

2) Химические.

Заключаются в использовании антипиренов.

- водорастворимые (сернокислый аммоний, фосфорнокислый аммоний).

- лаки, краски, эмали.

Изолируют древесину от воздуха.

Расчет по I предельному состоянию производится на действие нормативных нагрузок.

 

Настилы и обрешетка.

Настилы являются несущими элементами ограждающих деревянных покрытий. Настилы из досок применяют в покрытиях в виде сплошной конструкции или обрешетки под кровли разных типов.

1- одинарный дощатый настил,

2- двухслойный настил.

Однослойный настил применяется под  кровлю из нескольких слоев рубероида. Доски крепятся гвоздями, и при этом каждая из них работает отдельно.

В двухслойном настиле нижний слой досок укладывается под углом, образуя сплошную поверхность, обеспечивает совместную работу всех досок настила, распределяет сосредоточенные нагрузки. При таких настилах прогоны не будут работать на косой изгиб, в отличие от одинарных настилов.