RU2687305C1 - Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element - Google Patents

Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element Download PDF

Info

Publication number
RU2687305C1
RU2687305C1 RU2018120272A RU2018120272A RU2687305C1 RU 2687305 C1 RU2687305 C1 RU 2687305C1 RU 2018120272 A RU2018120272 A RU 2018120272A RU 2018120272 A RU2018120272 A RU 2018120272A RU 2687305 C1 RU2687305 C1 RU 2687305C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wooden
charring
section
wood
compressed element
Prior art date
Application number
RU2018120272A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Алексеевич Ильин
Денис Александрович Панфилов
Валентина Николаевна Ильина
Яна Александровна Бузовская
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority to RU2018120272A priority Critical patent/RU2687305C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2687305C1 publication Critical patent/RU2687305C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/50—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating flash-point; by investigating explosibility
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/46—Wood

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Abstract

FIELD: fire safety.
SUBSTANCE: invention relates to fire safety: to investigation of combustion parameters of solid substances, construction materials and wooden structures, in particular to determination of rate of charring of wooden compressed elements in fire conditions in a building. According to the invention, a wooden compressed element is tested without flame exposure by nondestructive methods on a set of unit quality factors of a wooden compressed element. For this purpose position of wooden compressed element in building space is determined, geometrical sizes of wooden element, conditions for burning of dangerous cross-section of wooden element in fire conditions, critical layer of charring, average density, strength and moisture of wood in natural condition. Required value of the rate of charring of the section of a wooden compressed element is determined from analytical equation (1). Description of burning process of compressed element in fire conditions for assessment of charring section rate is represented by mathematical dependence, which takes into account position of heated faces of wooden compressed element in building space, massiveness of section, actual moisture content, average density and strength of wood for compression.
EFFECT: possibility of determining the rate of charring of a wooden compressed element without fire tests, high reliability of quality control of construction timber, wooden compressed structural elements and nondestructive tests, low economic costs for testing.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области пожарной безопасности, к исследованию параметров горения твердых веществ, строительных материалов и деревянных конструкций, в частности к определению скорости обугливания деревянного сжатого элемента в условиях пожара в здании.The invention relates to the field of fire safety, to the study of the parameters of combustion of solids, building materials and wooden structures, in particular to determine the speed of charring of a wooden compressed element in a fire in a building.

Известен способ определения скорости выгорания твердых материалов в муфельной печи при температуре t=920±10°С, в котором испытуемый образец древесины размером 150×60×30 мм сначала взвешивают и затем укладывают на фарфоровые салазки, прикрепленные кронштейном к торговым весам. При опыте фиксируют момент воспламенения образца и моменты потери образцом каждые (5-10) г массы до прекращения пламенного горения. Получив еще 5÷10 точек по потере массы при тлении образца, опыт прекращают. Полученные результаты обрабатывают; по ним строят график выгорания образца и рассчитывают среднюю скорость выгорания образца за фиксированный промежуток времени

Figure 00000001
. / Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. - М.: Химия, 1972. - С. 288-290/ [1].A known method for determining the burnout rate of solid materials in a muffle furnace at a temperature of t = 920 ± 10 ° C, in which the test sample of wood 150 × 60 × 30 mm in size is first weighed and then placed on a porcelain skid attached with a bracket to a commercial scale. During the experiment, the instant of ignition of the sample and the moments of loss of the sample every (5-10) g of mass until the flame burning ceases are recorded. Having received another 5 ÷ 10 points for the loss of mass during the decay of the sample, the experiment is stopped. The results obtained are processed; they plot the sample burnout and calculate the average sample burnout rate over a fixed period of time.
Figure 00000001
. / Monkhov V.T. Methods for studying the fire hazard of substances. - M .: Chemistry, 1972. - p. 288-290 / [1].

К недостаткам известного способа относится то, что в известном способе скорость обугливания сечения образца деревянной конструкции можно определить косвенным путем, приближенно, и невозможно определить показатели обугливания натурной деревянной конструкции, имеющей другие геометрические размеры, при этом не учитываются фактические показатели прочности, плотность и влажность древесины, массивность сечения деревянной конструкции и условия обогрева деревянной конструкции при пожаре в здании.The disadvantages of this method include the fact that in a known method the speed of charring of the cross section of a sample of a wooden structure can be determined indirectly, approximately, and it is impossible to determine the indicators of charring of a full-scale wooden structure having other geometrical dimensions, while not taking into account the actual strength, density and humidity of wood , the massiveness of the cross section of the wooden structure and the conditions for heating the wooden structure in case of fire in the building.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения скорости обугливания деревянных конструкций путем испытания, включающего проведение технического осмотра, выявление схемы обогрева сечения деревянных конструкций в условиях пожара в здании, установление породы и сорта древесины, при этом испытание деревянных конструкций производят без огневого воздействия неразрушающими методами по комплексу единичных показателей качества. Технический осмотр дополняют инструментальными измерениями геометрических размеров деревянных конструкций, выявляя массивность опасных (расчетных) сечений деревянных конструкций, определяют число и место расположения участков, в которых определяют единичные показатели качества деревянных конструкций, экспериментально определяют показатели средней плотности и влажности древесины в естественном состоянии, находят нормативное сопротивление сортовой древесины на сжатие, и, используя полученные единичные показатели: наименьший размер поперечного сечения деревянных конструкций, влажность древесины, нормативное сопротивление древесины на сжатие, показатель условий расположения обогреваемых граней деревянных конструкций в пространстве здания при пожаре, плотность древесины, посредством использования построенной параметрической номограммы определяют среднюю скорость обугливания деревянных конструкций здания. / Патент 2282179 RU, МПК, G01N 25/50 Способ определения скорости обугливания деревянных конструкций здания / Ильин Н.А., Козлито К.П., Ильина В.Н., Ковалевский А.С, заяв. СГАСУ: 06.09.04, опуб. 20.08.06. Бюл. №23 [2], - принят за прототип.The closest way to the same purpose to the claimed invention on the totality of signs is the method of determining the speed of charring of wooden structures by testing, including conducting a technical inspection, identifying the heating scheme of the cross section of wooden structures in a fire in the building, establishing the type and type of wood, and produce without fire exposure by non-destructive methods for a complex of single indicators of quality. Technical inspection is supplemented with instrumental measurements of the geometric dimensions of wooden structures, identifying the massiveness of dangerous (calculated) sections of wooden structures, determine the number and location of sections in which individual indicators of the quality of wooden structures are determined, experimentally determine indicators of average density and humidity of wood in their natural state, find the resistance of varietal wood to compression, and using the single indices obtained: the smallest size The cross section of wooden structures, wood moisture, normative compressive resistance of wood, the indicator of the conditions of location of heated wooden structures in the building during a fire, the density of the wood, determine the average charring rate of the wooden structures using the constructed parametric nomogram. / Patent 2282179 RU, IPC, G01N 25/50 Method for determining the speed of charring of wooden structures of a building / Ilyin N.A., Kozlito K.P., Ilyina V.N., Kovalevsky A.S., claimed. SGASU: 09/06/04, publ. 08.20.06 Bul No. 23 [2], - adopted for the prototype.

К недостаткам известного способа, принятого за прототип, относится то, что использование громоздкой полипараметрической номограммы для определения скорости обугливания деревянных конструкций дает результаты расчета с большей погрешностью; в ряде случаев требуется дополнительное построение графиков номограммы; кроме этого при построении полипараметрической номограммы не учитываются показатели надежности деревянного сжатого элемента по назначению (уровню ответственности здания), а так же не учитываются особенности условий обугливания опасного сечения деревянных конструкций и коэффициент их продольного изгиба; использование полипараметрической номограммы не позволяет производить составление эффективных программ расчета искомых величин на ЭВМ вследствие увеличения требуемого объема оперативной памяти компьютера.The disadvantages of the known method adopted for the prototype, is that the use of cumbersome polyparametric nomograms to determine the speed of charring of wooden structures gives the results of the calculation with greater error; in some cases, additional plotting of the nomogram is required; in addition, when building a polyparametric nomogram, the reliability indicators of a wooden compressed element are not taken into account (the level of responsibility of the building), as well as the characteristics of the charring conditions of the dangerous section of wooden structures and the coefficient of their buckling are not taken into account; the use of a polyparametric nomogram does not allow the compilation of effective programs for calculating the desired quantities on a computer due to an increase in the required amount of computer memory.

Сущность изобретения состоит в установлении показателей пожарной опасности здания в части его пожароустойчивости, гарантированной длительности сопротивления деревянных сжатых элементов конструкций в условиях пожара, в определении скорости обугливания древесины и в оценке фактических показателей пожароустойчивости деревянных сжатых элементов конструкций здания при проектировании, строительстве, эксплуатации и/или при пожаре; в снижении экономических затрат при испытании деревянного сжатого элемента на пожароустойчивость, расширение технологических возможностей оценки фактической скорости обугливания деревянного сжатого элемента любой толщины, имеющих различное напряженное состояние и различно расположенного в пространстве.The invention consists in establishing indicators of fire danger of a building in terms of its fire resistance, guaranteed duration of resistance of wooden compressed structural elements in fire conditions, in determining the rate of charring of wood and in assessing the actual indicators of fire resistance of wooden compressed structural elements of a building during design, construction, operation and / or in case of fire; in reducing economic costs when testing a wooden compressed element for fire resistance, expanding the technological capabilities of assessing the actual charring speed of a wooden compressed element of any thickness, having a different stress state and differently located in space.

Технический результат - исключение огневых испытаний при определении скорости обугливания деревянного сжатого элемента; снижение трудоемкости и упрощение процесса определения показателей возгораемости деревянного сжатого элемента; повышение точности и оперативности определения скорости обугливания деревянного сжатого элемента; снижение экономических затрат на испытание.The technical result is the elimination of fire tests when determining the charring rate of a wooden compressed element; reducing the complexity and simplifying the process of determining the flammability of a wooden compressed element; improving the accuracy and efficiency of determining the speed of charring of a wooden compressed element; reducing the economic cost of testing.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе определения скорости обугливания деревянной конструкции путем испытания, включающем проведение технического осмотра, выявление схемы обогрева сечения деревянной конструкции в условиях пожара, установление вида, породы и сорта древесины, при этом испытание производят без огневого воздействия неразрушающими методами по комплексу единичных показателей качества, при техническом осмотре выполняют инструментальные измерения геометрических размеров деревянной конструкции, выявляя массивность опасных расчетных сечений, а также определяют число и место расположения участков, в которых определяют единичные показатели качества деревянной конструкции, определяют показатели средней плотности и влажности древесины в естественном состоянии, находят нормативное сопротивление сортовой древесины на сжатие и единичные показатели ее качества, наименьший размер поперечного сечения деревянной конструкции, показатель условий расположения обогреваемых граней в пространстве здания при пожаре особенность заключается в том, что в качестве деревянной конструкции принимают деревянный сжатый элемент, а среднюю скорость обугливания сечения (ν0, cж, см/мин) деревянного сжатого элемента определяют, используя аналитическое уравнение (1):This technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a known method for determining the speed of charring of a wooden structure by testing, including conducting a technical inspection, identifying the heating pattern of a wooden structure section in fire conditions, determining the type, type and type of wood, while testing Impacts by non-destructive methods on a set of single quality indicators; during technical inspection, instrumental measurements are performed. the wooden dimensions of the wooden structure, identifying the massiveness of the dangerous design sections, as well as determining the number and location of the plots in which individual quality indicators of the wooden structure are determined, determine the average density and moisture content of the wood in its natural state, find the standard resistance of high-quality wood for compression and individual indicators its quality, the smallest cross-sectional size of a wooden structure, an indicator of the conditions for the arrangement of heated faces in spaces during a fire characteristic lies in the fact that as wooden construction element receiving compressed wood, and the average speed sectional charring (ν 0, czh cm / min) of compressed wood element is determined using an analytical equation (1):

Figure 00000002
Figure 00000002

где ψ01 - показатель расположения граней деревянного сжатого элемента в пространстве здания: ψ01=1,2 - для граней колонны, стойки; е=2,72 - натуральное число; С - интегральный показатель условий обугливания граней сечения деревянного сжатого сечения; ρ - средняя плотность древесины в естественном состоянии, г/см3.where ψ 01 is the index of the location of the faces of the wooden compressed element in the space of the building: ψ 01 = 1.2 - for the faces of the column, stand; e = 2.72 is a natural number; C - integral indicator of the conditions of charring of the edges of the section of a wooden compressed section; ρ is the average density of wood in its natural state, g / cm 3 .

Интегральный показатель условий обогрева сечения (С) деревянного сжатого элемента вычисляют, используя аналитическое уравнение (2):The integral indicator of the heating conditions of the cross section (C) of a wooden compressed element is calculated using the analytical equation (2):

Figure 00000003
Figure 00000003

где В - ширина сечения сжатого элемента, см; RH - нормативное сопротивление древесины сжатию, МПа; ω - влажность древесины, %; Sсч - критическая толщина обугливания опасного сечения деревянного сжатого элемента, см.where B is the width of the cross section of the compressed element, cm; R H - normative resistance of wood to compression, MPa; ω is the moisture content of wood,%; S mf is the critical thickness of charring of a dangerous section of a wooden compressed element, see

Критическую толщину обугливания опасного сечения деревянного сжатого элемента (Sсч, cм) выявляют, используя аналитическое уравнение (3):Critical thickness charring dangerous sectional compressed wooden element (S MF, cm) detected using an analytical equation (3):

Figure 00000004
Figure 00000004

где В и H - ширина и высота сечения деревянного сжатого элемента, см; λ0 - расчетная длина деревянного сжатого элемента, см; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, МПа.where B and H are the width and height of the section of the wooden compressed element, cm; λ 0 - the calculated length of the wooden compressed element, cm; N oc - compressive force from the test load, kN; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa.

Скорость обугливания υ0, см/мин, сечения деревянного сжатого элемента ведут при положительной и отрицательной температуре воздуха.The charring rate υ 0 cm / min, the cross section of a wooden compressed element is carried out at positive and negative air temperatures.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем: исключение огневых испытаний в существующем здании и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки показателей возгораемости строительных материалов и деревянных конструкций, расширяет технологические возможности определения фактической скорости обугливания различно напряженных деревянных конструкций любых размеров в условиях эксплуатации здания без нарушения его функционального процесса, а также дает возможность сопоставления полученных результатов со стандартными огневыми испытаниями аналогичных сжатых деревянных конструкций. Следовательно, условия испытания строительных конструкций на возгораемость и пожароустойчивость значительно упрощены и экономически целесообразны.The causal relationship between the set of features and the technical result is as follows: eliminating fire tests in an existing building and replacing them with non-destructive tests reduces the complexity of assessing the flammability of building materials and wooden structures, expands the technological capabilities of determining the actual charring rate of variously stressed wooden structures of any size in the operating conditions of the building without disrupting its functional process, and also gives the possibility of comparing the results obtained with the standard fire tests of similar compressed wooden structures. Consequently, the test conditions of building structures for flammability and fire resistance are significantly simplified and economically viable.

Использование математического описания процесса обугливания деревянного сжатого элемента взамен стандартному огневому воздействию повышает точность и оперативность определения скорости их обугливания.The use of a mathematical description of the process of charring of a wooden compressed element instead of the standard fire effect improves the accuracy and efficiency of determining the speed of their charring.

Определение скорости обугливания деревянного сжатого элемента только по одному показателю качества, например, по прочности древесины, приводит, как правило, к существенной ее недооценке. Вследствие этого в предложенном способе оценку скорости обугливания деревянного сжатого элемента предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей их качества. Это повышает точность оценки ее фактического значения. В предложенном способе уточнен комплекс единичных показателей качества деревянного сжатого элемента, влияющих на скорость его обугливания, определяемых неразрушающими испытаниями.Determination of the charring rate of a wood squeezed element based on only one quality indicator, for example, on the strength of wood, leads, as a rule, to a substantial underestimation of it. As a consequence, in the proposed method, the rate of charring of a wooden compressed element is estimated not by one indicator, but by a set of individual indicators of their quality. This increases the accuracy of the evaluation of its actual value. In the proposed method, a set of single quality indicators of a wooden compressed element is refined, affecting its charring rate, determined by non-destructive testing.

На фиг. 1 и 2 изображена расчетная схема деревянного сжатого элемента (фиг. 1); 1 - сжатый элемент; 2 - опора защемленная; 3 - опора шарнирная; 4 - центрально приложенная нагрузка; 5 - тепловое воздействие стандартного испытания,

Figure 00000005
; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки;
Figure 00000006
- расчетная длина сжатого элемента, см; расчетное сечение А-А (фиг. 2) деревянного сжатого элемента с размерами сечения В×Н, см, в условиях четырехстороннего огневого воздействия: δ0 - предельная толщина обугливания, см.FIG. 1 and 2 shows the design diagram of a wooden compressed element (Fig. 1); 1 - compressed element; 2 - support clamped; 3 - pivot bearing; 4 - centrally applied load; 5 - thermal effects of the standard test,
Figure 00000005
; N oc - compressive force from the test load;
Figure 00000006
- estimated length of the compressed element, cm; the calculated section A-A (Fig. 2) of a wooden compressed element with the dimensions of the section B × H, cm, under the conditions of the four-sided fire impact: δ 0 is the limiting thickness of charring, see

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result.

Последовательность действий осуществления способа определения скорости обугливания деревянных сжатых элементов конструкций. Сначала проводят визуальный осмотр здания. Затем определяют группу однотипных конструкций и их общее число в ней. Вычисляют величину выборки однотипных конструкций. Назначают комплекс единичных показателей качества деревянных сжатых элементов конструкций, влияющих на скорость ее обугливания. Вычисляют число испытаний единичного показателя качества конструкции в зависимости от его статистической изменчивости. Затем определяют единичные показатели качества деревянного сжатого элемента конструкции и их интегральные параметры и, по ним находят скорость обугливания испытуемых деревянных конструкций. Под визуальным осмотром понимают проверку состояния деревянных конструкций, включающую выявление условий опирания отдельных сжатых элементов конструкций, определение породы и сорта древесины.The sequence of actions for implementing the method for determining the charring rate of wood compressed structural elements. First conduct a visual inspection of the building. Then determine the group of similar structures and their total number in it. Calculate the sample size of the same type of structures. Assign a complex of single indicators of quality wooden compressed structural elements that affect the speed of its charring. Calculate the number of tests of a single indicator of the quality of the structure, depending on its statistical variability. Then determine the individual indicators of the quality of wooden compressed structural elements and their integral parameters and, by it, find the charring rate of the tested wooden structures. Visual inspection means checking the condition of wooden structures, including identifying the conditions for supporting individual compressed structural elements, determining the type and type of wood.

Схему обогрева сечений деревянных сжатых элементов конструкций в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения элементов в конструкции здания, устройства подвесных потолков, укладки смежных строительных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева.The scheme of heating sections of wooden compressed structural elements in fire conditions is determined depending on the actual location of elements in the building structure, installation of suspended ceilings, laying of adjacent building structures, reducing the number of heating sides.

Число и место расположения участков, в которых определяют показатели качества деревянных сжатых элементов конструкций, определяют следующим образом. В сжатых деревянных конструкциях, имеющих одно опасное сечение, участки располагают только в этом сечении. В деревянных конструкциях, имеющих несколько опасных сечений, участки располагают равномерно по поверхности с обязательным расположением части участков в опасных сечениях.The number and location of the plots in which the quality indicators of compressed wooden structural elements are determined are determined as follows. In compressed wooden structures with one dangerous section, the areas are located only in this section. In wooden structures with several dangerous sections, the areas are evenly distributed over the surface with the obligatory location of a part of the sections in dangerous sections.

К основным единичным показателям качества деревянного сжатого элемента относятся: геометрические размеры опасного сечения; предел прочности древесины на сжатие, влажность и плотность древесины в естественных условиях.The main individual indicators of the quality of a wooden compressed element include: the geometric dimensions of the dangerous section; ultimate strength of wood for compression, moisture and density of wood in natural conditions.

Проверяемыми геометрическими размерами являются: для конструкций стоек и колонн сплошного сечения - ширина и высота сечения.The geometrical dimensions to be checked are: for structures of columns and columns of solid section - width and height of section.

Размеры конструкции проверяют с точностью ±1 мм.Dimensions of construction are checked with an accuracy of ± 1 mm.

Проверку прочности древесины конструкций при выборочных контрольных испытаниях определяют по ГОСТ 18321 и ГОСТ 20736. Прочность древесины брусьев и круглых лесоматериалов в полевых условиях оценивают визуально по сортообразующим признакам и дополнительным требованиям к древесине по СП 64.13330.2011 «СНиП II-25-80* Деревянные конструкции».Checking the strength of wood structures with selective control tests is determined according to GOST 18321 and GOST 20736. The strength of wood bars and round timber in the field is assessed visually for the variety-forming characteristics and additional requirements for wood according to SP 64.13330.2011 "SNiP II-25-80 * Wooden structures ".

Для экспресс-оценки свойств и качеств материалов и изделий из строительной древесины используют справочное пособие.For the rapid assessment of the properties and qualities of materials and products from construction wood use a reference manual.

Используя полученные единичные показатели: наименьший размер поперечного сечения деревянного сжатого элемента конструкции В, мм, влажность древесины ω, %, нормативное сопротивление древесины сжатию RH, МПа, показатель условий расположения деревянного элемента в пространстве здания ψ0, плотность древесины, ρ, г/см3, по приведенному аналитическому уравнению (1) находят скорость обугливания деревянного сжатого элемента.Using the obtained single indicators: the smallest cross-sectional size of a wooden compressed structural element B, mm, wood moisture content ω,%, normative resistance of wood to compression R H , MPa, an indicator of the conditions of the wooden element in the building space ψ 0 , wood density, ρ, g / cm 3 , according to the analytical equation (1), find the charring speed of a wooden compressed element.

Пример: Дано: деревянный (без огнезащиты) сжатый элемент - стойка: уровень ответственности конструкции здания - пониженный (γн=0,8); расчетная длина (высота) стойки λ0=390 см; усилие на центральное сжатие от испытательной нормативной нагрузки

Figure 00000007
; расчетное усилие на сжатие:Example: Given: wooden (without fire protection) compressed element - stand: the level of responsibility of the building structure is reduced (γ n = 0.8); estimated length (height) of the rack λ 0 = 390 cm; compression force from test regulatory load
Figure 00000007
; estimated compressive force:

Figure 00000008
Figure 00000008

Древесина хвойной породы (ель) средней плотности ρ=0,43 г/см3; естественная влажность ω=8,7%; нормативное сопротивление древесины сжатия RH=25 МПа; поперечное сечение стойки В×Н=20×20 см; модуль упругости древесины Ев=10000 МПа, обогрев сечения стойки четырехсторонний. Требуется определить скорость обугливания сечения деревянного сжатого элемента.Coniferous wood (spruce) of average density ρ = 0.43 g / cm 3 ; natural humidity ω = 8.7%; normative resistance of wood compression R H = 25 MPa; cross section of the stand B × H = 20 × 20 cm; the modulus of wood elasticity is E in = 10,000 MPa, the heating of the cross-section of the rack is four-sided. It is required to determine the charring speed of the section of a wooden compressed element.

Решение: 1. Критическую толщину обугливания опасного сечения деревянного сжатого элемента (Scч, cм) выявляют, используя аналитическое уравнение (4):Solution: 1. The critical thickness of charring of a dangerous section of a wooden compressed element ( Sf , cm) is detected using the analytical equation (4):

Figure 00000009
Figure 00000009

где В и Н - ширина и высота сечения деревянного сжатого элемента, см; λ0 - расчетная длина деревянного сжатого элемента, см; Nоc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, МПаwhere B and H are the width and height of the section of the wooden compressed element, cm; λ 0 - the calculated length of the wooden compressed element, cm; N оc - compressive force from the test load, kN; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa

2. Интегральный показатель условия обгорания сечения деревянного сжатого элемента вычисляют, используя аналитическое уравнение (3):2. The integral indicator of the condition for burning a section of a wooden compressed element is calculated using the analytical equation (3):

Figure 00000010
Figure 00000010

где В - ширина сечения сжатого элемента, см; RH - нормативное сопротивление древесины сжатию, МПа; ω - влажность древесины, %; Sсч - критическая толщина обугливания опасного сечения деревянного сжатого элемента, см.where B is the width of the cross section of the compressed element, cm; R H - normative resistance of wood to compression, MPa; ω is the moisture content of wood,%; S mf is the critical thickness of charring of a dangerous section of a wooden compressed element, see

3. Среднюю скорость обугливания сечения (υ0,сж, см/мин) деревянного сжатого элемента определяют, используя аналитическое уравнение (2):3. The average charring rate of the cross section (υ 0, g , cm / min) of a wooden compressed element is determined using the analytical equation (2):

Figure 00000011
Figure 00000011

где ψ01 - показатель расположения граней деревянного сжатого элемента в пространстве здания: ψ01=1,2 - для граней колонны, стойки; е=2,72 - натуральное число; С - интегральный показатель условий обугливания граней сечения деревянного сжатого сечения; ρ - средняя плотность древесины в естественном состоянии, г/см3.where ψ 01 is the index of the location of the faces of the wooden compressed element in the space of the building: ψ 01 = 1.2 - for the faces of the column, stand; e = 2.72 is a natural number; C - integral indicator of the conditions of charring of the edges of the section of a wooden compressed section; ρ is the average density of wood in its natural state, g / cm 3 .

Предложенный способ применен при натурном осмотре деревянных сжатых элементов конструкций складского блока площадью 1100 м2 здания в г. Самаре.The proposed method is applied in the field inspection of compressed wooden structural elements of a storage unit with an area of 1100 m 2 of a building in Samara.

Источники информацииInformation sources

1. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. - М.: Химия, 1972. - С. 288-290.1. V.T. Monkhov Methods for studying the fire hazard of substances. - M .: Chemistry, 1972. - p. 288-290.

2. Патент 2282179 RU, МПК - 7 G01/N 25/50 Способ определения скорости обугливания деревянных конструкций здания / Ильин Н.А., Козлито К.П., Ильина В.Н., Ковалевский А.С, заяв. СГАСУ: 06.09.04, опубл. 20.08.06. Бюл. №23.2. Patent 2282179 RU, IPC - 7 G01 / N 25/50 Method for determining the speed of charring of wooden structures of a building / Ilyin N.A., Kozlito K.P., Ilyina V.N., Kovalevsky A.S. SGASU: 09/06/04, publ. 08.20.06 Bul No. 23

Claims (9)

1. Способ определения скорости обугливания деревянной конструкции путем испытания, включающий проведение технического осмотра, выявление схемы обогрева сечения деревянной конструкции в условиях пожара, установление вида, породы и сорта древесины, при этом испытание производят без огневого воздействия неразрушающими методами по комплексу единичных показателей качества; при техническом осмотре выполняют инструментальные измерения геометрических размеров деревянной конструкции, выявляя массивность опасных расчетных сечений, а также определяют число и место расположения участков, в которых определяют единичные показатели качества деревянной конструкции, определяют показатели средней плотности и влажности древесины в естественном состоянии, находят нормативное сопротивление сортовой древесины на сжатие и единичные показатели ее качества, наименьший размер поперечного сечения деревянной конструкции, показатель условий расположения ее обогреваемых граней в пространстве здания при пожаре, отличающийся тем, что в качестве деревянной конструкции принимают деревянный сжатый элемент, а скорость обугливания сечения (υ0,сж, см/мин) деревянного сжатого элемента определяют, используя аналитическое уравнение (1)1. The method for determining the speed of charring of a wooden structure by testing, including conducting a technical inspection, identifying the heating pattern of a wooden structure section under fire conditions, determining the type, type and type of wood, while testing is carried out without fire effects using non-destructive methods using a set of individual quality indicators; during technical inspection, instrumental measurements of the geometric dimensions of the wooden structure are performed, identifying the massiveness of the dangerous design sections, as well as determining the number and location of the sections in which individual indicators of the quality of the wooden structure are determined, determine the average density and humidity of the wood in its natural state, find the standard resistance of varietal wood for compression and individual indicators of its quality, the smallest cross-sectional size of a wooden structure AI, an indicator of the conditions of location of its heated edges in the building space in case of fire, characterized in that a wooden compressed element is taken as a wooden structure, and the rate of charring of the section (υ 0, gf , cm / min) of the wooden compressed element is determined using the analytical equation ( one)
Figure 00000012
,
Figure 00000012
, где ψ01 - показатель расположения граней деревянного сжатого элемента в пространстве здания: ψ01=1,2 - для граней колонны, стойки; е=2,72 - натуральное число; С - интегральный показатель условий обугливания граней сечения деревянного сжатого сечения; ρ - средняя плотность древесины в естественном состоянии, г/см3.where ψ 01 is the index of the location of the faces of the wooden compressed element in the space of the building: ψ 01 = 1.2 - for the faces of the column, stand; e = 2.72 is a natural number; C - integral indicator of the conditions of charring of the edges of the section of a wooden compressed section; ρ is the average density of wood in its natural state, g / cm 3 . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что интегральный показатель условий обогрева сечения (С) деревянного сжатого элемента вычисляют, используя аналитическое уравнение (2)2. The method according to p. 1, characterized in that the integral indicator of the heating conditions of the cross section (C) of a wooden compressed element is calculated using the analytical equation (2)
Figure 00000013
,
Figure 00000013
, где В - ширина сечения сжатого элемента, см; RH - нормативное сопротивление древесины сжатию, МПа; ω - влажность древесины, %; Sсч - критическая толщина обугливания опасного сечения деревянного сжатого элемента, см.where B is the width of the cross section of the compressed element, cm; R H - normative resistance of wood to compression, MPa; ω is the moisture content of wood,%; S mf is the critical thickness of charring of a dangerous section of a wooden compressed element, see 3. Способ по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что критическую толщину обугливания опасного сечения деревянного сжатого элемента (Sсч, см) выявляют, используя аналитическое уравнение (3)3. The method according to any one of claims 1, 2, characterized in that the critical thickness of charring of a dangerous section of a wooden compressed element (S m , cm) is detected using the analytical equation (3)
Figure 00000014
,
Figure 00000014
, где В и H - ширина и высота сечения деревянного сжатого элемента, см; λ0 - расчетная длина деревянного сжатого элемента, см; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, МПа.where B and H are the width and height of the section of the wooden compressed element, cm; λ 0 - the calculated length of the wooden compressed element, cm; N oc - compressive force from the test load, kN; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa.
RU2018120272A 2018-05-31 2018-05-31 Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element RU2687305C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120272A RU2687305C1 (en) 2018-05-31 2018-05-31 Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120272A RU2687305C1 (en) 2018-05-31 2018-05-31 Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687305C1 true RU2687305C1 (en) 2019-05-13

Family

ID=66578882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120272A RU2687305C1 (en) 2018-05-31 2018-05-31 Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687305C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2712092A1 (en) * 1993-11-04 1995-05-12 Bernard Michel Method for characterising the degree of inflammability and combustibility of vegetation, wood and cellulose fibres, and means for monitoring and warning of fire risks
RU2275622C1 (en) * 2004-09-06 2006-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method for fire stability determination in compressed timber structure members
RU2282179C2 (en) * 2004-09-06 2006-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method for timber building structure charring rate determination
RU2485488C2 (en) * 2011-04-14 2013-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method of determining fire-resistance of wood covering of building
RU2529651C1 (en) * 2013-04-18 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to detect mass speed of wood burning in building floor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2712092A1 (en) * 1993-11-04 1995-05-12 Bernard Michel Method for characterising the degree of inflammability and combustibility of vegetation, wood and cellulose fibres, and means for monitoring and warning of fire risks
RU2275622C1 (en) * 2004-09-06 2006-04-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method for fire stability determination in compressed timber structure members
RU2282179C2 (en) * 2004-09-06 2006-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method for timber building structure charring rate determination
RU2485488C2 (en) * 2011-04-14 2013-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method of determining fire-resistance of wood covering of building
RU2529651C1 (en) * 2013-04-18 2014-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Method to detect mass speed of wood burning in building floor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 30247.1-94, КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА ОГНЕСТОЙКОСТЬ. НЕСУЩИЕ И ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ, с.7-8. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2615047C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete column of building
Weerheijm et al. Tensile failure of concrete at high loading rates: new test data on strength and fracture energy from instrumented spalling tests
RU2615048C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building
Han et al. Hygrothermal aging of polyimide matrix composite laminates
RU2650704C1 (en) Method for evaluating fire resistance of beam structure
Moshtaghin et al. Experimental characterization of longitudinal mechanical properties of clear timber: Random spatial variability and size effects
Nziengui et al. Notched-beam creep of Douglas fir and white fir in outdoor conditions: Experimental study
Montero et al. Influence of moisture content on the wave velocity to estimate the mechanical properties of large cross-section pieces for structural use of Scots pine from Spain
RU2698572C1 (en) Method for assessing fire resistance of a wooden bent element
RU2604820C1 (en) Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
Silva et al. Dimensional variation of three softwood due to hygroscopic behavior
RU2529651C1 (en) Method to detect mass speed of wood burning in building floor
RU2687305C1 (en) Method for determining the rate of charring of a wooden compressed element
RU2281482C2 (en) Method to determine fire-resistance of compressed reinforced concrete building structure members
RU2322663C1 (en) Method to determine fire-resistance of building metal beam
RU2275622C1 (en) Method for fire stability determination in compressed timber structure members
RU2687304C1 (en) Method for determining the rate of charring of a wood bent element
RU2282179C2 (en) Method for timber building structure charring rate determination
RU2604478C1 (en) Method for assessing fire resistance of steel frame of a building
RU2695344C1 (en) Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
Björngrim et al. Resistance measurements to find high moisture content inclusions adapted for large timber bridge cross-sections
RU2674418C1 (en) Method for assessing fire resistance of monolithic reinforced concrete beam slabs of interior surfaces of buildings
RU2320982C1 (en) Method to determine steel building beam fire resistance
Navarro et al. Influence of the initiation length in predictions of life in fretting fatigue
RU2698571C1 (en) Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element