Здания и их устойчивость при пожаре / Demekhin - Zdaniya i ikh ustoychivost pri pozhare 2003

Таблица 6.7

Значения коэффициентов Kaf 1...i и Kcf 1...i

	Соединение		af 1..i		0	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7		0,8	0,9		1
			cf 1..i
	Односрезное	Kaf1..i			1	1	1	0,7	0,58	0,48	0,43		0,39	0,37		0,35
	несиметричное
		Kcf1..i			0	0,2	0,3	0,29	0,29	0,3	0,31		0,32	0,33		0,35
	Двусрезное	Kaf1..i			1	1	1	1	1	0,83	0,72		0,63	0,55		0,5
	симетричное	Kcf1..i			0	0,2	0,3	0,4	0,5	0,5	0,5		0,5	0,5		0,5
соединяемых деревянных элементов при пожаре, мм;													R fсма ,		R fсмc 3

расчетные сопротивления древесины смятию нагелем в элементах толщиной

« a » и «с», МПа ( R fсма = 0,64R fсKα , R fсмc = 0,64R fсKα 3 где R fс дано в

табл.6.2, а Kα 3 в табл. 6.6).

В формулах (6.40, 6.41) значения толщин соединяемых деревянных

элементов: a f 1...i = a − Z f 1...i − 16 и c f 1...i	= c − Z f 1...i − 16 3 для односрезного
несимметричного соединения; c f 1...i = c	3 для двусрезного симметричного

соединения. При расчете односрезных несимметричных соединений, для

более толстых элементов толщиной «с» до пожара, работающих на смятие

под углом к волокнам, значение коэффициента Kα

(табл. 6.6) к расчетному

сопротивлению R fсмc

следует умножать на дополнительный коэффициент

0,9 при (c f 1...i a) < 1,5 или на 0,75 при (c f 1...i

a f 1...i) ≥ 1,5 .

Несущая способность одного нагеля (кН), приходящаяся на один

шов сплачивания деревянных элементов толщиной « a » и «с» ( a ≤

c ), из

условия изгиба нагеля диаметром d (см) вычисляется по формулам:

T ′

=

0,0414d 2

R

fсм

R

γ

+

0,02a2

;

(6.42)

fw1...i

yn tem1..i

f 1...i

T ′

=

0,0578d 2

R

fсм

R

γ

,

(6.43)

fw1...i

yn tem1..i

где R fсм и Ryn даны в МПа, а значения a f 1...i

3 в см.

394

Эти значения несущей способности учитывают пластическую

работу стального нагеля при изгибе. В случае смятия древесины под углом

к волокнам расчетное сопротивление R fсм в формулах (6.42, 6.43)

определяется с учетом коэффициента Kα для максимального из значений

углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву.

Так, на рис. 6.8 деревянная накладка сминается нагелем под углом

α = 90o , а элемент конструкции под	углом α < 90o . Поэтому при
определении значения R fсмa = 0,64R fс Kα	используется коэффициент Kα

для α = 90o (табл. 6.6).

Расчет предела огнестойкости односрезного несимметричного и

двусрезного симметричного нагельных соединений деревянных элементов толщиной « a » и «с», где ( a ≤ c ) без учета огнезащиты древесины и нагелей

(рис. 6.44) выполняется в несколько этапов.

1. Время до наступления предельного состояния нагельного соединения при пожаре из условия смятия древесины под нагелем

определяется в следующей последовательности:

по формуле (6.31) определяют усилие Tn от действия нормативной нагрузки; задаются значениями расчетной глубины обугливания

Z	1...i	≤	0,25a (мм),		где Z	> δ	= 5 мм;		определяют значения глубины
					1
обугливания древесины Z f 1...i =							Z1...i − δ		, мм; вычисляют значения толщин
соединяемых				элементов		a f 1...i		и	c f 1...i ; определяют отношения
a f 1...i			c f 1...i	3 для	односрезного			несимметричного и a f 1...i c 3 для

двусрезного симметричного нагельных соединений; по табл. 6.7 находят

значения коэффициентов Kaf 1...i и Kcf 1...i ; с использованием табл. 6.2 и 6.6

вычисляют расчетное сопротивления смятия древесины элементов под

нагелем R fсма , R fсмc ; для каждого из заданных значений глубины обугливания, по формулам (6.40, 6.41) определяют значения несущей

способности элементов Tafсм1...i и Tcfсм1...i ; строят графики зависимости

несущей способности от заданных значений расчетной глубины

обугливания 3 Tafсм1...i (Tcfсм1...i) − Z f 1...i (рис.6.48,а); по этим графикам с

учетом равенства (6.30), т.е. Tafсм1...i (Tcfсм1...i) = Tn , находят предельные

395

Z1...i

значения расчетной глубины обугливания Z fcr ; по формуле (6.4) вычисляют время до наступления предельного состояния нагельного соединения из

условия смятия древесины под нагелем при τ fcr = Z fcr V .

2. Время до наступления предельного состояния нагельного

соединения при пожаре из условия изгиба нагеля определяется в следующей

последовательности:
вычислив значение R = 0,5l í ( l í	3 длина нагеля), по графику на
рис. 6.45 находят температуру нагеля to	через τ o = 4 мин после начала

«стандартного» пожара до начала обугливания древесины; по известным из расчета по этапу 1 значениям расчетной глубины обугливания

определяют глубины обугливания древесины Z f 1...i ; определяют значения

Rk = R −	Z fk в пределах необугленной части древесины (рис. 6.44), где
k = 1...i	3 число заданных (см. расчет по этапу 1) значений расчетной
глубины обугливания Z		; по формуле (6.37) вычисляют значения времени
	1...i

∆τ k , в течение которого глубина обугливания изменилась на величину

∆Zk ; по формуле (6.38) определяют значения критерия Фурье Fок и по

графику на рис. 6.47 находят значения относительной избыточной

температуры θk , где k = 1...i ; используя формулу (6.39), для каждого из

заданных значений расчетной глубины обугливания Z1...i вычисляют

значения средней температуры нагеля tk ; определив значения tk , по табл. 5.2 находят коэффициенты γ tem1...i , и по формулам (6.42, 6.43) определяют

значения несущей способности T ′	и T ′	; строят график
fw1...i	fw1...i

зависимости минимальных значений несущей способности от расчетной

глубины обугливания Tfw1...i − Z f 1...i ; по построенному графику с учетом

равенства (6.30), т.е. Tfw = Tn , находят Z fcr 3 предельное значение расчетной

глубины обугливания (рис. 6.48,б); по формуле (6.4) определяют время до наступления предельного состояния нагельного соединения из условия

изгиба нагеля при τ cr = Z fcr V .

3. Если значение усилия Tn , вычисленное по формуле (6.31), не пересекает графики, построенные по этапам 1 и 2, время до наступления

предельного состояния равно 3 τ о + (0,25a − δ ) V , где V 3 скорость

обугливания древесины (дана в табл. 6.1.).

4. Минимальное значение времени до наступления предельного

состояния, найденное по результатам расчета (см. этап 1, 2, 3), является

пределом огнестойкости нагельного соединения.

Для двусрезного симметричного соединения деревянных элементов

толщиной « с » до пожара, при использовании стальных накладок толщиной

« a » (рис. 6.49) снижение несущей способности нагельного соединения из

условия смятия древесины под нагелем определяется увеличением глубины обугливания древесины Z fk (k = 1...i) . Часть нагеля длиной 2Sk не

участвует в восприятии действую3

щих на соединение усилий при пожа3 ре. Согласно рис. 6.49 эта длина (мм)

равна 2Sk = 2(Z fk + 17) . По сравне3

нию с ранее рассмотренными типа3 ми нагельных соединений, увеличе3

ние этой длины на 1 мм со стороны

каждого из швов сплачивания объясняется более интенсивным

обугливанием древесины под сталь3

ными накладками.

Температура нагеля при по3

жаре tk определяется аналогично

нагельным соединениям с деревян3

ными накладками. При этом значе3

ние R принимается равным 0,5C , а

изменяющееся при пожаре расстоя3

ние 3 Rk = R − Z fk .

Рис.6.49.Расчетнаясхемакопределению пределаогнестойкостидвусрезногосим3 метричногонагельногосоединениясосталь3 ныминакладками

396

397

Для условий нагрева при пожаре несущая способность нагельного

соединения, приходящегося на один шов сплачивания одного нагеля,

определяется:

из условия смятия древесины под нагелем ( H )

Tfсм1...i =	0,5c f 1...idR fсм ,		(6.44)
из условия изгиба стального нагеля Tfw1...i		(кН) 3 по формуле 6.43.
В формуле (6.44) диаметр нагеля d		дан в мм;	расчетное
сопротивление R fсмc = 0,64R fсмKα	3 в МПа, а значение c f 1...i =		c − 2S1...i 3 в

мм, где S1...i = Z f 1...i + 17 . Задаваться при выполнении расчета значениями

расчетной глубины обугливания Z1...i = Z f 1...i + δ (мм) необходимо таким

образом, чтобы соблюдалось следующее условие 3 S1...i < 0,5c .

Порядок расчета предела огнестойкости двусрезного

симметричного нагельного соединения со стальными накладками

выполняется в соответствии с приведенными этапами:

1. Время до наступления предельного состояния нагельного

соединения из условия смятия древесины находится в следующей

последовательности:

по формуле (6.31) определяют усилие Tn от действия нормативной

нагрузки; задаются значениями расчетной глубины обугливания 3 Z1...i ≤ 0,25c , где значение Z1 принято не менее δ = 5 мм; определяют

значения глубины обугливания древесины 3 Z f 1...i = Z1...i − δ ; вычисляют значения в мм 3 S1...i < 0,5c и c f 1...i ; с использованием табл. 6.2 и 6.6

вычисляют расчетное сопротивление смятию древесины под нагелем 3 Rfсмc;

по формуле (6.44) вычисляют значение несущей способности Tfсм1...i ;

строится график зависимости несущей способности от значений расчетной глубины обугливания 3 Tfсм1...i − Z f 1...i ; для равенства Tfсм = Tn по

построенному графику (рис. 6.48,а) находят предельное значение расчетной глубины обугливания Z fcr ; по формуле (6.4) вычисляется время до

наступления предельного состояния нагельного соединения из условия

смятия древесины под нагелем при τ cr = Z fcr V .

398

2. Для оценки времени до наступления предельного состояния

нагельного соединения из условия изгиба стального нагеля необходимо

выполнить порядок действий применительно к построению графика зависимости несущей способности от расчетного значения глубины

обугливания 3 T ′	− Z	f 1 i	, определению для равенства T ′	i	= T
fw1...i			f 1		n

предельного значения расчетной глубины обугливания Z fcr и по формуле

(6.4) с учетом τ cr = Z fcr V определить время до наступления предельного

состояния. Таким образом, используется методика, изложенная ранее в

этапе 2 для нагельных соединений с деревянными накладками. При этом, согласно рис.6.49, необходимо учесть, что расстояния принимаются

равными 3 R = 0,5l н − a и Rk = R − Z fk , где k = 1...i .

3. Если значение усилия Tn , найденное по формуле (6.31), не

пересекает графики, построенные в соответствии с этапами 1 и 2, то для

данного случая время до наступления предельного состояния равно 3

τ о + (0,25c − δ ) V , где V 3 скорость обугливания древесины (дана

втабл. 6.1.).

4.За предел огнестойкости нагельного соединения принимается

минимальное значение времени до наступления предельного состояния, вычисленного в соответствии с этапами 1, 2 и 3 для симметричных

двусрезных соединений со стальными накладками. Предел огнестойкости

стальных накладок определяется в соответствии с методикой, изложенной

вразделе 5.

5.На рис. 6.50, 6.51 показаны блок3схемы для определения предела

огнестойкости рассмотренных типов нагельных соединений.

Рис.6.50.Блок3схемаопределения временидонаступленияпредельного состоянияодносрезныхнесиммет3 ричныхидвусрезныхсимметричных (сдеревяннымиилистальными накладками)нагельныхсоединений припожареизусловиясмятиядре3 весиныподнагелем

399

Рис.6.50.Блок3схемаопределениявременидонаступленияпредельногосостоянияодно3	Рис.6.50.Блок3схемаопределениявременидонаступленияпредельногосостоянияодно3
срезныхнесимметричныхидвусрезныхсимметричных(сдеревяннымиилистальными	срезныхнесимметричныхидвусрезныхсимметричных(сдеревяннымиилистальными
накладками)нагельныхсоединенийприпожареизусловиясмятиядревесиныпод	накладками)нагельныхсоединенийприпожареизусловиясмятиядревесиныпод
нагелем(продолжение)	нагелем(продолжение)

400

401

Рис.6.51.Блок3схемаопределениявременидонаступленияпредельногосостоянияодносрез3	Рис.6.51.Блок3схемаопределениявременидонаступленияпредельногосостоянияодно3
ныхнесимметричныхидвусрезныхсимметричныхнагельныхсоединенийприпожаре	срезныхнесимметричныхидвусрезныхсимметричныхнагельныхсоединений
изусловияизгибанагеля	припожареизусловияизгибанагеля(продолжение)

402

403

6.5. Огнезащита элементов деревянных конструкций и их узлов

Пожарная опасность деревянных конструкций может быть снижена

врезультате их огнезащитной обработки пропиточными и окрасочными

составами, а также использования защитных конструктивных

мероприятий.

Для глубокой пропитки древесины в автоклавах рекомендуется

применять водорастворимые составы типа МС 1:1; МС 3:7; ББ311 [71].

Составы МС 1:1 и МС 3:7 не изменяют цвет древесины, однако способствуют снижению ее прочности на 10%, а контакт пропитанной

древесины с металлом вызывает его коррозию. Данные составы

рекомендуются применять в зданиях с относительной влажностью воздуха

впериод эксплуатации не выше 80%.

Препарат типа ББ311 не изменяет цвет древесины, повышает ее

прочность на сжатие вдоль волокон и на поперечный изгиб, не вызывает коррозию металла, обладает биозащитными свойствами, безопасен для

людей и животных, не препятствует окрашиванию древесины.

Для пропитки древесины способом нанесения на поверхность (погружение, распыление, нанесение кистью) используют составы МС и

ПП.

Состав МС может эксплуатироваться в среде с относительной влажностью выше 80%, придает древесине биостойкость, не вызывает

коррозии металла, но снижает способность древесины склеиваться и

окрашиваться, а также легко вымывается из древесины.

Состав ПП не обладает биозащитными свойствами, не препятствует

окрашиванию древесины, легко вымывается из древесины, без

дополнительной влагозащиты может эксплуатироваться только в сухих

помещениях.

В качестве окрасочных составов рекомендуется применять

покрытия на основе эмали типа ХВ35169 и органосиликатных композиций

типа ОС (ОС312301 и ОС312303).

Покрытие типа ХВ35169 обладает хорошими влагозащитными

свойствами, эластично и трещиностойко, является быстросохнущим.

Покрытие типа ОС обладает малой водонепроницаемостью и

теплопроводностью, значительной термо3 и морозостойкостью, позволяет

защищать древесину от увлажнения. Однако это покрытие имеет низкую

механическую прочность и слабую адгезию к древесине.

Глубокая пропитка применяется только для элементов конструкций, выполненных из цельной древесины. Для изготовления клееной

конструкции доски, подверженные глубокой пропитке в антипиренах,

трудно склеить, поэтому клееные элементы обрабатываются окрасочными составами и составами для поверхностной пропитки.

С учетом вышесказанного, элементы дощатого каркаса в ограждающих конструкциях обязательно подвергаются глубокой пропитке

404

антипиренами, а клееные ребра должны пройти поверхностную обработку

огнезащитными составами.

Огнезащита листов фанеры различными составами мало перспективна из3за ее расклеивания в условиях пожара. С целью удержания

фанерных обшивок, приклеенных к каркасу, в проектном положении

рекомендуется дополнительно использовать оцинкованные шурупы.

В целях исключения выпадения минераловатного утеплителя в

плитах покрытия, защищающего деревянные ребра и верхнюю обшивку от

непосредственного воздействия огня, рекомендуется использовать стальные сетки(сетка Рабица или просечно3вытяжная) или полосовую сталь сечением

8х25 мм, обработанные ОЗС3МВ, которые располагаются между

утеплителем и нижней обшивкой панели (рис. 6.52). Стальные полосы устанавливаются с шагом 3003400 мм и крепятся к деревянному каркасу

шурупами длиной не менее 70 мм, а место крепления должно быть

защищено минераловатным утеплителем. Такое решение позволяет обеспечить предел огнестойкости плит покрытий в пределах 0,430,5 ч.

Рис.6.52.Расположениестальныхполос,удерживающихприпожареминераловатный утеплительвпроектномположении

Как уже отмечалось, особую опасность в пожарном отношении представляют утепленные ограждающие конструкции, имеющие вентиляционные продухи, способствующие распространению огня по конструкциям. Для уменьшения возможных размеров пожара в зданиях в

405

вентилируемых ограждающих конструкциях должно быть предусмотрено

устройство противопожарных диафрагм из несгораемых и

трудносгораемых материалов.

Противопожарные диафрагмы в ограждающих конструкциях

устраиваются вдоль и поперек здания (рис. 6.53), что позволяет разделить

покрытие на отдельные отсеки. Согласно требованиям противопожарных

Рис. 6.53. Устройство противо3 пожарныхдиафрагмвдеревян3ных кровельных покрытиях здания: 13продольнаядиафрагма;

23поперечнаядиафрагма

норм [4] площадь таких отсеков не должна привышать 54 м2. В продольном направлении здания диафрагма устанавливается вдоль конька, а в

поперечном 3 вдоль несущих конструкций покрытия с шагом не более 6 м

[71]. Конструкция продольной диафрагмы (рис. 6.54,а) выполняется с применением досок, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами,

асбестоцементных, цементно3стружечных или гипсоволокнистых листов.

Поперечные противопожарные диафрагмы выполняются в стыках

ограждающих конструкций с применением минеральной ваты (рис. 6.54,б). Для облегчения устройства противопожарных диафрагм рекомендуется

применять ограждающие конструкции, позволяющие организовать

вентиляцию в поперечном направлении здания.

	Рис. 6.54. Конструкция про3
	тивопожарныхдиафрагм:
	а 3 продольных,б 3 попереч3
	ных; 1 3 несущая конструк3
	ция покрытия;2 3огражда3
	ющая конструкций; 3 3про3
б	дольнаяпротивопожарная
	диафрагма;43поперечная
	противопожарнаядиафраг3
	ма

а

406

Интересное конструктивное решение плит покрытий размерами

1,5х6 м, снижающее их пожарную опасность, было разработано ЦНИИЭП

зрелищных зданий и спортивных сооружений, а затем использовано при строительстве крытого катка в г.Архангельске. Продольные ребра

несущего каркаса 3 плиты (рис. 6.55) сечением 210х75 мм 3 были склеены из

Рис.6.55.Плитапокрытия,разработаннаяЦНИИЭПзрелищныхзданийиспортивных сооружений:

1 3 продольные ребра; 2 3 поперечные ребра; 3 3 обрешетка; 4 3 продух; 5 3 утеплитель; 63нижняяобшивка;73стальныеполосы

досок толщиной 34 мм и обработаны огнезащитным покрытием ОФП39 на

фосфатной основе. В качестве утеплителя применялись минераловатные

плиты толщиной 1003120 мм, уложенные между продольными ребрами. Между нижней обшивкой и утеплителем находились стальные полосы,

прикрепленные к продольным ребрам и удерживающие утеплитель в

проектном положении. Нижняя обшивка была выполнена из асбесто3 цементноперлитовых листов, а верхняя 3 из стали. Поперечные ребра в плите, опирающиеся на продольные, позволяли организовать поперечное

проветривание конструкции, торцы которой были закрыты глухими диафрагмами. Огневые испытания таких плит, проведенные во ВНИИПО, показали, что конструкция сохраняет свою несущую способность во время пожара в течении 0,75 ч.

Огнезащита балок, изготовленных из цельной древесины

выполняется с помощью глубокой или поверхностной пропитки 407

антипиренами, а клееные балки защищаются окрасочными составами.

Клеефанерные балки, наиболее опасные в пожарном отношении, можно

защищать минераловатными плитами толщиной 50 мм (рис. 6.56), удерживаемыми в рабочем положении дополнительными слоями фанеры

[71]. Такая защита позволяет увеличить предел огнестойкости

а	б	в
	Рис.6.56.Конструктивнаяогнезащитаклеефанерныхбалок:
а 3 с одиночной стенкой;б 3 с двойной стенкой; в3 коробчатого сечения;1 3 деревянный пояс;
2 3фанернаястенка;33минераловатнаяплитанаклею;43дополнительныефанерныестенки,
	удерживающиеминераловатныеплитывпроектномположении
клеефанерных балок до 0,4 ч. Если позволяют условия эксплуатации
внутренних помещений здания, более эффективной защитой клееных и
клеефанерных балок может служить подвесной потолок, выполненный из
	негорючих или горючих (Г1, Г2)
	материалов (рис. 6.57). Применение
	подвесного потолка также эффектив3
	но и для огнезащиты металлодеревян3
	ных ферм. В том случае, если условия
	технологических процессов исключа3
	ют применение подвесного потолка,
	деревянные и стальные элементы фер3
	мы, а также ее узлы необходимо под3
	вергнуть обработке огнезащитными
	составами.
		Рис. 6.57. Устройство подвесного потолка:
		1 3деревяннаябалка;2 3плитаподвесногопотол3
		ка; 3 3 хомут (подвеска); 4 3 утеплитель; 5 3 под3
408		шивка

Огнезащита поверхностей деревянных элементов арок и рам

выполняется аналогично балкам. Наиболее опасными в пожарном

отношении являются узлы таких конструкций, выход которых из строя определяет предел огнестойкости всей конструкции. Стальные детали узлов

в арках и рамах отечественного производства, в большинстве случаев,

выполняются открытыми. Поэтому они должны быть обработаны огнезащитными составами, эффективность которых определяет несущую

способность конструкций в условиях пожара. Кроме этого, несущая

способность узлов может быть увеличена за счет применения защитных накладок из горючих(Г1, Г2) или негорючих материалов (рис. 6.58,а). Такие

а

б

					в						г

Рис.6.58.Конструктивнаяогнезащитаузловклееныхдеревянныхконструкций:

а, б 3 конькового узла;в 3 опорного узла арки; г 3 опорного узла рамы; 1 3 защитные накладки; 2 3 стальная накладка; 3 3 прокладка; 4 3 прорезь; 5 3 защитный чехол; 6 3 стальной башмак

накладки, защищающие от непосредственного воздействия огня на стальные детали, могут выполняться из досок толщиной 33335 мм, подвергнутых глубокой пропитке антипиренами, и гипсоволокнистых листов, которые крепятся к деревянным элементам гвоздевым забоем. Для

предотвращения интенсивного обугливания древесины под стальными

409

соединительными элементами, в узлах между стальной пластиной и

древесиной, можно использовать прокладки из горючих (Г1, Г2) и

негорючих материалов. Если в узлах используются соединительные элементы в виде накладок из цельной или клееной древесины, они должны

быть подвергнуты огнезащитной обработке. Защита опорных и конькового

узлов в распорных конструкциях выполняется с помощью огнезащитных чехлов (рис. 6.58,в,г). Используя зарубежный опыт огнезащиты узлов в

деревянных конструкциях, рекомендуется устанавливать стальные

элементы узлов в шлицах деревянных элементов (6.58,б). Однако такой способ защиты усложняет изготовление конструкции за счет повышения

требований к точности при сверлении отверстий под нагели и выполнении

шлица, а также уменьшает размеры расчетного сечения деревянного элемента в зоне узла. Болты в узлах могут устанавливаться в отверстия,

диаметр которых на глубине 30340 мм должен быть на 132 мм больше

диаметра шайбы. Болты закрываются деревянными пробками. Недостатком такого решения является уменьшение размеров соединяемого деревянного

элемента, что способствует снижению несущей способности нагельного

соединения.

Стальные затяжки в распорных конструкциях, которые могут

подвергаться непосредственному воздействию температуры при пожаре,

также должны быть обработаны огнезащитными составами.

Для повышения предела огнестойкости армированных конструкций

и соединений с применением стальных стержней, вклеенных в древесину,

необходимо, по3возможности, исключить применение таких соединений с открытыми металлическими деталями. Если такие детали существуют,

необходимо предусматривать их конструктивную защиту или обработку

огнезащитными составами. Термостойкость клеев, применяемых при

изготовлении ДКК, может быть повышена за счет введения в их состав различных добавок типа асбеста, тиокола, вибромолотого песка, а для

увеличения термостойкости клеев на эпоксидной основе возможна

модификация эпоксидной смолы кремнеорганическими соединениями. При разработке мероприятий, направленных на снижение

пожарной опасности деревянных конструкций, необходимо обращать

внимание огнезащите связей, обеспечивающих устойчивость как отдельных несущих конструкций и их элементов, так и пространственную

жесткость всего здания. Элементы связей в зданиях с применением

деревянных конструкций могут выполняться из клееной и цельной древесины, а также из фасонной стали. Деревянные элементы связей подвергаются глубокой пропитке антипиренами или поверхностной

обработке огнезащитными составами. Стальные элементы связей, а также узлы крепления деревянных и стальных элементов связей должны быть защищены от непосредственного воздействия на них температуры при пожаре.

При пересечении несущих ДКК покрытия внутренних несущих

каменных стен или перегородок, разделяющих помещения с одинаковым

410

Рис.6.59.Огнезащитавместахпере3 сечениянесущейДККскаменнойсте3 нойилиперегородкой:

1 3несущаяДКК;2 3стенаилиперего3 родка; 3 3 воздушный зазор; 4 3 влаго3 защитная обработка или гидро3 изоляция;53минеральнаявата;

63нащельник

температурно3влажностным режимом, а также наружных каменных стен в

неотапливаемых зданиях предусматривается устройство зазоров для проветривания шириной 30360 мм (рис. 6.59). В целях обеспечения

требований пожарной безопасности разрешается закрывать эти зазоры

минеральной ватой или другими биостойкими материалами с обязательной био3 и влагозащитной поверхностей деревянной конструкции, находящихся

в толще стены или перегородки. Места, заполненные минеральной ватой,

закрываются нащельником из несгораемых или трудносгораемых листовых материалов.

411

Раздел 7. ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

7.1. Виды железобетонных конструкций и особенности их поведения в условиях пожара

Железобетон / это технически возможное и экономически

целесообразное сочетание двух различных материалов: бетона и стальной

арматуры, рационально расположенной в конструкциях для восприятия

растягивающих, а в ряде случаев / сжимающих усилий. Бетон, будучи

искусственным камнем, хорошо сопротивляется сжатию и значительно

хуже (в 10/20 раз) / растяжению. Эта особенность бетона наиболее

неблагоприятна для изгибаемых и растянутых элементов, широко

распространенных в зданиях и сооружениях. Бетонная балка (без

арматуры), лежащая на двух опорах и подверженная поперечному изгибу,

в одной зоне (нижней), испытывает растяжение, а в другой (верхней) /

сжатие. Когда напряжения в растянутой зоне достигнут предельного

сопротивления бетона растяжению, образуется трещина и происходит

хрупкое разрушение балки задолго до того, как будет использована

прочность бетона на сжатие. Несущая способность такой балки

ограничена низким сопротивлением бетона растяжению (рис. 7.1,а).

Такая же балка, снабженная арматурой, размещенной в растянутой

зоне, обладает более высокой несущей способностью, значение которой

выше и может быть до 20 раз больше несущей способности бетонной балки

(рис. 7.1,б).

Впроцессе загружения рассматриваемая балка будет вначале работать подобно бетонной. После образования трещин в бетоне растянутой зоны балка не разрушится, так как растягивающие усилия будут восприниматься арматурой. Разрушение в этом случае наступит вследствие развития текучести стали и последующего раздавливания бетона сжатой зоны. Опыты показывают, что при эксплуатационных нагрузках, составляющих обычно 0,5/0,7 от разрушающих, напряжения в арматуре не более 250/300 МПа, а прогибы конструкций и ширина раскрытия трещин не превышают допустимых нормами значений [72]. В такой конструкции бетон может быть полностью использован в работе на сжатие, арматура / на растяжение.

Впоследние годы все более широкое распространение получают арматурные стали, обладающие высокой прочностью (600 МПа и выше).

Работа балки, армированной высокопрочной сталью (рис. 7.1,в),

принципиально не будет отличаться от работы балки, изображенной на рис. 7.1,б (при одинаковом количестве арматуры). Однако несущая способность

еебудет значительно выше. Вместе с тем в такой балке еще до исчерпания

несущей способности прогибы ( f ) и ширина раскрытия трещин ( acrc )

412

а

б

в

г

Рис. 7.1. Схемы разрушения балок: а / бетонной; б / железобетонной; в /железобетонной,армированной высокопрочнойсталью;

г/предварительнонапряженной;

д /диаграмма«нагрузка F / прогиб f »;

1/сжатаязона;2 /растянутаязона;

3/арматура

д

возрастают настолько, что значительно превышают допустимые в условиях

эксплуатации( fu , acrc,u ). Это ограничивает применение высокопрочной

арматуры в обычных железобетонных конструкциях.

Высокопрочную сталь можно успешно применять в предварительно

напряженных железобетонных конструкциях. Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы предварительно натянуть арматуру

и закрепить ее в таком состоянии, а после укладки и твердения бетона

отпустить ее. При этом арматура, стремясь сократиться, обжимает бетон. Иначе говоря, предварительно напряженными называют такие

железобетонные конструкции, в которых до приложения

эксплуатационных нагрузок, в процессе изготовления искусственно

создаются значительные сжимающие напряжения в бетоне и

растягивающие в арматуре. Начальные сжимающие напряжения создаются, как правило, в тех зонах бетона, которые впоследствии под воздействием

нагрузки будут испытывать растяжение.

При приложении нагрузки к предварительно напряженной балке

(рис. 7.1,г) растянутая зона бетона испытывает растягивающие напряжения 413