Пример расчета огнестойкости деревянного элемента

Рассчитать фактический предел огнестойкости сжатого деревянного элемента из условия прочности.

Дано: Деревянная стойка из цельной древесины. Материал стойки – сосна второго сорта. Сечение bxh=(0, 18x0, 20) м. Влажность древесины > 9%. Нагрузка на стойку N_n=500 кН.

Варианты огнезащиты:

а) без огнезащиты

б) огнезащита слоем штукатурки (d=15 мм)

в) огнезащита вспучивающимся покрытием ВПД (2 слоя)

Решение:

Определяем время τ _f от начала теплового воздействия пожара на стойку до воспламенения древесины (таблица 9.3.17, разд. 9.3 [1])

а) для древесины без огнезащиты - τ _f=4 мин.

б) с огнезащитой слоем штукатурки (d=15 мм) - τ _f=30 мин.

в) с огнезащитой вспучивающимся покрытием ВПД (2 слоя) - τ _f=8 мин.

2. Определяем скорость обугливания древесины стойки при горении

Согласно табл. 9.3.16, разд. 9.3 [1] для стойки с наименьшей стороной сечения > 120 мм, из цельной древесины:

V=0, 8 мм/мин.=0, 8^.10^-3 м/мин.

3. Определяем расчетное сопротивление древесины стойки сжатию. Согласно табл. 9.3.15, разд. 9.3 [1] имеем для древесины второго сорта R_fc=23 МПа.

4. Определяем напряжение сжатия s_fc(τ) в стойке от заданной нормативной сжимающей нагрузки Nn в различные моменты времени воздействия пожара τ, после воспламенения древесины (τ > τ _f).

4.1. Задаемся несколькими последовательными моментами времени горения древесины стойки при пожаре: τ =20; 30; 40 мин.

4.2. Определяем для выбранных моментов времени τ изменения размеров сечения стойки b(τ), h(τ) в результате обугливания и, соответственно, A_n(τ) и напряжения сжатия в стойке

,

,

Представим результаты расчетов в таблице

Время горения балки при пожаре - t, мин.	, м	, м	, м2	, МПа
	0, 20	0, 18	0, 036	13, 9
	0, 168	0, 148	0, 0249	20, 1
	0, 152	0, 132	0, 0201	24, 9
	0, 136	0, 116	0, 0158	31, 7

Как видно из графика нормативное сопротивление сжатию для заданного деревянного элемента с заданной нагрузкой R_fc=23 МПа достигается в диапазоне времени пожара 20< t< 30 мин.

Используя линейную интерполяцию определим t_r.

мин.

Определяем искомое значение фактического предела огнестойкости τ _fr рассматриваемой стойки по признаку утраты прочности, с учетом заданных вариантов огнезащиты стойки.

а) при отсутствии огнезащиты:

б) с огнезащитой слоем штукатурки (d=15 мм):

в) с огнезащитой вспучивающимися покрытием ВПД (2 слоя):

ПРИЛОЖЕНИЯ