Деревянные строительные конструкции

Деревянные конструкции являлись основными в течение многих веков и имеют широкие перспективы применения в современном облегчённом капитальном строительстве. Огромные лесные богатства нашей страны являются надёжной сырьевой базой производства деревянных строительных конструкций. Деревянные конструкции характеризуются малой массой, малой теплопроводностью, повышенной транспортабельностью и их перевозки на значительные расстояния вполне рациональны. Ценные строительные свойства древесины определяют и области её эффективного использования.

Высокая прочность древесины позволяет создавать деревянные конструкции больших размеров для перекрытий зданий, имеющих свободные пролёты до 100 м и более.

Деревянные конструкции подвержены загниванию. Однако современные методы конструктивной и химической защиты от загнивания позволяют снизить до минимума опасность их гнилостного поражения и обеспечить им необходимую долговечность в самых различных условиях эксплуатации.

Древесина является стойким материалом в ряде агрессивных по отношению к бетону и металлу сред. Кроме того, деревянные конструкции проявляют необходимую долговечность в ряде сооружений химической промышленности. [7]

Поведение деревянных строительных конструкций при пожаре

Воспламенение древесины от открытого огня может происходить при температуре около 230°С. Стойкое и длительное горение ее начинается при температуре 260°С и сопровождается повышением температуры. При отсутствии открытого пламени воспламенение может произойти при быстром (в течение 1-2 мин) нагревании древесины до температуры свыше 330°С. При длительном воздействии тепла температура воспламенения древесины снижается до 170°С. Это обстоятельство необходимо учитывать при размещении деревянных конструкций вблизи нагреваемых предметов (отопительные прибора, дымоходы, трубы и т.д.,). Нормы ССНиП П-25-80, например, требуют обеспечения условий, при которых температура окружающего (деревянные конструкции) воздуха не превышала бы 50°С для конструкций из цельной и 35°С для конструкций из клееной древесины.

Гладкая, без трещин поверхность массивного деревянного элемента не способствует распространению огня по площади элемента, а низкий коэффициент теплопроводности древесины препятствует проникновению высоких температур внутрь его сечения. Образующаяся на поверхности горящего элемента «угольная шуба», имеющая коэффициент теплопроводности в 4 раза меньше, чем сама древесина дополнительно ухудшает условия горения деревянных элементов массивного сечения (например, клееных при площади сечения более 350 см²).

Перечисленные обстоятельства объясняют относительно высокий предел огнестойкости деревянных элементов крупного сечения, а известная на сегодня скорость обугливания деревянного элемента в глубину сечения и равная 0,6 - 0,8 мм/мин позволяет проектировать конструкции с заранее заданным пределом огнестойкости.

Опыты, проведенные за рубежом, а позже на кафедре пожарной профилактики Высшей школы МВД СССР, показали, что балка сплошного прямоугольного сечения при непосредственном воздействии огня и температуры около 900-950°С в 1 часа обугливается на глубину 35…40 мм.

Температура внутри балки сечением 28х116 см через 45 минут испытаний в огневой камере по стандартному режиму, измеренная посредством термопар, оказалась равной 40°С. При этом температура в камере составляла 900°С, под слоем угля 273°С, а на глубине 60 мм - 78°С.

Институтом по исследованию строительных материалов в Штутгартском университете в результате испытания клееных деревянных балок сечением 16х40 см в условиях пожара получены следующие данные:

балки после испытания в режиме, соответствующем режиму для вынесения оценки «полуогнестойкий» (повышение температуры до 880°С происходило в течение 30 мин.) обладали 2,4 - кратным запасом прочности при 3х-кратном исходном;

опытная балка, подвергнутая воздействию огня при температуре 1000°С в течение 30 мин. оказалась способной воспринимать после испытаний около 60% своей расчетной нагрузки.

Учитывая опыт применения деревянных конструкций в нашей стране и за рубежом, отечественные противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений (СНиП II-2-80) разрешают применение деревянных конструкций в несущих и ограждающих элементах зданий с третьей степенью огнестойкости. При этом, пределы огнестойкости принимаются для балок, ферм, арок и рам 0,75 часа, а для колонн - 2 часа.

Таким образом, несмотря на то, что древесина является возгораемым материалом, массивные конструкции из нее (площадью сечения не менее 350-400 см²) даже без специальной обработки обладают достаточно высокой огнестойкостью, превышающей, например, огнестойкость незащищенных металлических конструкций.