7.2. Решение прочностной задачи огнестойкости для деревянных конструкций

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 определении времени τ_r – от начала воспламенения древесины до утраты конструкцией несущей способности.

Рекомендуемый 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 не обуглившейся (рабочей) части сечения конструкции одинаковы по всей его площади.

Расчетные сопротивления различных сортов древесины для различных напряженных состояний деревянных конструкций, используемые для решения прочностной задачи огнестойкости, приведены в табл. 7.3.

Таблица 7.3

Расчётные сопротивления древесины при оценках огнестойкости деревянных

конструкций в зависимости от сорта древесины и вида напряженного состояния

Напряженное состояние	Условное обозначение	Расчётные сопротивления для сортов древесины, МПа (кг/см2)
		1	2	3
Изгиб		29(290)	26(260)	18(180)
Сжатие и смятие вдоль волокон		26(260)	23(230)	16(160)
Растяжение вдоль волокон		20(200)	15(150)	-
Растяжение поперёк волокон		1,1(11)	1,1(11)	-
Скалывание вдоль волокон цельной древесины		3,7(37)	3,2(32)	2,9(29)
Скалывание вдоль волокон клееной древесины		1,3(13)	1,2(12)	1,1(11)

Изменение напряжений растяжения центрально-растянутых элементов в зависимости от времени их горения при пожаре следует определять из выражения

, (7.2)

где N_H – продольная сила от нормативных нагрузок, Н; – площадь поперечного сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре τ, м².

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

если , то (7.3)

Изменение напряжений сжатия центрально-сжатых элементов, в зависимости от времени их горения при пожаре τ, следует определять:

а) по прочности из условия

; (7.4)

б) по устойчивости из условия

, (7.5)

где – коэффициент продольного изгиба, определяемый с учетом изменения рабочего сечения элемента в моменты времени τ его горения и в соответствии с положениями СНиП «Деревянные конструкции»; – расчетная площадь поперечного сечения элемента с учетом его обугливания, принимаемая в соответствии с п. 4.2 СНиП «Деревянные конструкции».

Время τ_r определяется из условия (7.3).

Изменение изгибающих напряжений и скалывающих напряжений изгибаемых элементов в зависимости от времени их горения при пожаре определяются из выражений

, (7.6)

, (7.7)

где – изгибающий момент в расчетном сечении от нормативных нагрузок, ; – момент сопротивления рабочего сечения элемента, нетто, в зависимости от времени горения при пожаре, м³; Q_H – поперечная сила в расчетном сечении от нормативных нагрузок, кН; – статический момент, брутто, в зависимости от времени горения расчетного сечения при пожаре, м³; – момент инерции расчетного сечения, брутто, в зависимости от времени горения расчетного сечения при пожаре, м⁴; – ширина элемента в зависимости от времени его горения при пожаре, м.

Для элементов прямоугольного сечения значения можно определять из выражения

(7.8)

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

а) прочности на изгиб:

если , то ; (7.10)

б) прочности на скалывание:

если , то . (7.11)