RU2698571C1 - Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element - Google Patents

Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element Download PDF

Info

Publication number
RU2698571C1
RU2698571C1 RU2018141453A RU2018141453A RU2698571C1 RU 2698571 C1 RU2698571 C1 RU 2698571C1 RU 2018141453 A RU2018141453 A RU 2018141453A RU 2018141453 A RU2018141453 A RU 2018141453A RU 2698571 C1 RU2698571 C1 RU 2698571C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressed element
wooden
fire
compressed
wood
Prior art date
Application number
RU2018141453A
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 RU2018141453A priority Critical patent/RU2698571C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2698571C1 publication Critical patent/RU2698571C1/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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (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. Disclosed is a method of testing a wooden compressed element without fire exposure by nondestructive methods on a complex 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 compressed element, conditions of burning of dangerous section of wooden compressed element in conditions of fire, critical thickness of carbonization layer, average density, strength and moisture of wood in natural state. Required value of the rate of carbonization of the section of a wooden compressed element is determined from an analytical equation. Description of burning process of wooden compressed element in fire conditions for assessment of charring speed of critical section is represented by mathematical relationship, which takes into account the position of heated faces of the wooden compressed element in the building space, massiveness of the cross-section, actual moisture content, average density and strength of the wood for compression.
EFFECT: possibility of determining the charring speed of a wooden compressed element without fire tests, high reliability of quality control of construction timber, wooden compressed structural elements and nondestructive tests.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. В частности, оно может быть использовано для классификации деревянных конструкций зданий по показателю сопротивления их воздействию пожара. Это дает возможность обоснованного использования существующих или проектируемых конструкций с фактическим временным показателем пожароустойчивости и огнестойкости в зданиях различных классов по функциональной пожарной опасности.The invention relates to the field of fire safety of buildings. In particular, it can be used to classify wooden structures of buildings according to their resistance to fire. This makes it possible to justify the use of existing or planned structures with an actual temporary indicator of fire resistance and fire resistance in buildings of various classes for functional fire hazard.

Известен способ оценки пожароустойчивости деревянного сжатого элемента путем огневого испытания, включающего проведение технического осмотра, определение породы и сорта древесины, установление фактических и проектных размеров сжатого элемента, выявление условий опирания сжатого элемента и его крепления, определение времени наступления предельного состояния по признаку потери несущей способности конструкции под нормативной нагрузкой в условиях стандартного теплового воздействия /ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: Изд-во стандартов, 1995. - 7 с./ [1].A known method of evaluating the fire resistance of a wooden compressed element by means of a fire test, including technical inspection, determining the species and type of wood, establishing the actual and design dimensions of the compressed element, identifying the conditions for supporting the compressed element and its fastening, determining the time of the onset of the ultimate state based on the loss of the structural bearing capacity under standard load under standard thermal exposure / GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures. - M .: Publishing house of standards, 1995. - 7 p. / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе испытания проводят на образце конструкции, на который воздействуют только постоянные и длительные нагрузки в их расчетных значениях с коэффициентом надежности, равным единице, то есть проектные нормативные нагрузки. Испытания проводят на специальном стендовом оборудовании в огневых печах до разрушения образцов конструкции. Размеры образцов ограничивают в зависимости от проемов стационарных печей. Следовательно, стандартные огневые испытания трудоемки, неэффективны, небезопасны, имеют малые технологические возможности для проверки на опыте различных по размерам и различно нагруженных конструкций, не дают необходимой информации о влиянии единичных показателей качества деревянного сжатого элемента на временной показатель пожароустойчивости. По малому числу испытуемых образцов (2-3 шт.) невозможно судить о действительном состоянии несущих конструкций здания. Результаты огневого испытания единичны и не учитывают разнообразия в закреплении концов сжатого элемента, его фактических размеров и схемы обогрева опасного сечения испытуемой конструкции в условиях пожара. Экономические затраты на проведение испытаний возрастают за счет расходов на демонтаж сжатого элемента, транспортирование к месту установки нагревательных печей и на создание в них стандартного теплового режима.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method include the fact that in the known method, tests are carried out on a design sample that is exposed to only constant and continuous loads in their calculated values with a reliability factor equal to unity, i.e. design normative load. The tests are carried out on special bench equipment in fire furnaces until the destruction of the structural samples. The size of the samples is limited depending on the openings of stationary furnaces. Therefore, standard fire tests are laborious, inefficient, unsafe, have little technological capabilities for testing various sizes and variously loaded structures, do not provide the necessary information about the effect of individual quality indicators of a wooden compressed element on a temporary fire resistance indicator. By a small number of tested samples (2-3 pcs.) It is impossible to judge the actual state of the supporting structures of the building. The results of the fire test are single and do not take into account the diversity in securing the ends of the compressed element, its actual dimensions and the heating circuit of the dangerous section of the test structure in a fire. The economic costs of testing increase due to the costs of dismantling the compressed element, transportation to the installation site of the heating furnaces and creating a standard thermal regime in them.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ оценки пожароустойчивости деревянного сжатого элемента, включающего проведение технического осмотра, выявление условий опирания сжатого элемента и его крепления его концов, измерение геометрических размеров сжатого элемента, определение породы и сорта древесины, неразрушающими испытаниями с применением существующих приборов проводят поверку единичных показателей качества сжатого элемента: геометрические размеры сжатого элемента, плотность и влажность древесины, нормативное сопротивление древесины на сжатие, модуль упругости древесины вдоль волокон, предельную толщину слоя обугливания сечения сжатого элемента, затем измеряют опасное сечение, выявляют форму сжатого элемента, после этого получают такие показатели качества деревянного сжатого элемента как: момент инерции поперечного сечения сжатого элемента, расчетную длину сжатого элемента, скорость обугливания сечения сжатого элемента, и предел воспламенения его, используя которые, а также геометрические размеры сжатого элемента по номограмме находят величину временного показателя пожароустойчивости деревянного сжатого элемента. /Патент RU 2275622 МПК G01N 25/50 (2006.01) Способ определения пожарной устойчивости сжатых элементов деревянных конструкций здания/ Ильин Н.А., Комов Е.М., Ильина В.Н. и др., заяв. СГАСУ: 06.09.2004, опубл. 27.04.2006. Бюл. №12 [2], - принят за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention by the totality of features is a method for evaluating the fire resistance of a wooden compressed element, including conducting a technical inspection, identifying the conditions for supporting the compressed element and its ends, measuring the geometric dimensions of the compressed element, determining the species and type of wood, non-destructive tests using existing devices, verification of individual quality indicators of the compressed element is carried out: geometric dimensions are compressed of the element, the density and moisture of the wood, the standard resistance of the wood to compression, the elastic modulus of the wood along the fibers, the maximum thickness of the carbonization layer of the cross section of the compressed element, then the dangerous section is measured, the shape of the compressed element is determined, then such quality indicators of the wooden compressed element as: moment are obtained inertia of the cross section of the compressed element, the estimated length of the compressed element, the carbonization rate of the section of the compressed element, and the ignition limit of it, using which, as well as the geome Compressed-geometric dimensions of the element are nomogram magnitude of the time index flammability compressed wood element. / Patent RU 2275622 IPC G01N 25/50 (2006.01) Method for determining the fire resistance of compressed elements of wooden structures of a building / Ilyin N.A., Komov E.M., Ilyina V.N. et al., application. SSACU: September 6, 2004, publ. 04/27/2006. Bull. No. 12 [2] - adopted as a prototype.

К недостаткам известного способа, принятого за прототип, относится то, что использование громоздкой номограммы для оценки временного показателя пожароустойчивости деревянного сжатого элемента дает результаты расчета с большой погрешностью, в ряде случаев требуется дополнительное построение графиков номограмм; кроме этого при построении номограммы не учитываются показатели надежности деревянного сжатого элемента по назначению (уровню ответственности), особенности условий обогрева опасного сечения сжатого элемента и коэффициента продольного изгиба.The disadvantages of the known method adopted for the prototype include the fact that the use of cumbersome nomograms to assess the temporary fire resistance of a wooden compressed element gives the calculation results with a large error, in some cases, additional construction of graphs of nomograms is required; in addition, when constructing a nomogram, reliability indicators of a wooden compressed element according to its purpose (level of responsibility), especially the conditions for heating a dangerous section of a compressed element and a coefficient of longitudinal bending are not taken into account.

Сущность изобретения заключается в усовершенствовании оценки временного показателя пожароустойчивости сжатого элемента; в снижении экономических затрат при оценочном испытании деревянного сжатого элемента на пожароустойчивость.The essence of the invention is to improve the assessment of the temporary indicator of fire resistance of the compressed element; in reducing economic costs in the evaluation test of a wooden compressed element for fire resistance.

Технический результат - исключение огневого испытания деревянного сжатого элемента в здании; снижение трудоемкости в оценке пожароустойчивости элементов деревянных конструкций; расширение технологических возможностей оценки фактической пожароустойчивости различно нагруженных деревянных элементов конструкций любых размеров и возможность сопоставления полученных результатов с испытаниями аналогичных сжатых элементов; возможность проведения испытания деревянного сжатого элемента на пожароустойчивость без нарушения функционального процесса в здании; снижение экономических затрат на испытание; сохранение эксплуатационной пригодности здания при обследовании и неразрушающих испытаниях сжатых элементов; упрощение условий и сокращение сроков испытания сжатых элементов на пожароустойчивость; повышение точности и оперативности испытания; учет реального ресурса деревянного сжатого элемента по устойчивости в условиях пожара использованием комплекса единичных показателей качеств; упрощение учета влияния на временной показатель пожароустойчивости деревянного сжатого элемента при различной статической схеме его работы; возможность оценки временного показателя пожароустойчивости деревянного сжатого элемента по их конструктивным параметрам.EFFECT: exclusion of fire testing of a wooden compressed element in a building; reducing the complexity in assessing the fire resistance of elements of wooden structures; expanding the technological capabilities of assessing the actual fire resistance of variously loaded wooden structural elements of any size and the possibility of comparing the results with tests of similar compressed elements; the possibility of testing the wooden compressed element for fire resistance without disturbing the functional process in the building; reduction in economic costs of testing; maintaining the serviceability of the building during inspection and non-destructive testing of compressed elements; simplification of conditions and reduction of the test time of compressed elements for fire resistance; improving the accuracy and efficiency of testing; taking into account the real resource of a wooden compressed element in terms of stability in a fire using a complex of individual quality indicators; simplification of accounting for the effect on the temporary fire resistance of a wooden compressed element with a different static scheme of its operation; the ability to assess the temporary fire resistance of a wooden compressed element according to their design parameters.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе оценки пожароустойчивости деревянного сжатого элемента, включающем проведение технического осмотра, выявление условий опирания сжатого элемента и крепления его концов, измерение геометрических размеров сжатого элемента, определение породы и сорта древесины, выявление расположения граней сечения сжатого элемента в пространстве здания; проведение неразрушающего испытания с применением существующих приборов, поверку единичных показателей качества сжатого элемента: плотности и влажности древесины в естественном состоянии, нормативного сопротивления древесины на сжатие, модуля упругости древесины вдоль волокон; выявление усилия на сжатие от испытательной нагрузки; определение интегрального показателя обгорания сечения сжатого элемента; выявление предельной глубины обгорания его сечения и времени начала воспламенения деревянного сжатого элемента в зависимости от ее огнезащиты, особенность заключается в том, что величину временного показателя пожароустойчивости деревянного сжатого элемента (Dсж, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method of assessing the fire resistance of a wooden compressed element, including technical inspection, identifying the conditions for supporting the compressed element and fixing its ends, measuring the geometrical dimensions of the compressed element, determining the species and type of wood, identifying the location of the section faces compressed element in the space of the building; non-destructive testing using existing instruments, verification of individual quality indicators of a compressed element: density and moisture of wood in its natural state, standard compression resistance of wood, elastic modulus of wood along the fibers; identification of compressive forces from the test load; determination of the integral index of burning section of the compressed element; detection limit erosion depth of its cross section and the start of ignition of the compressed wooden element depending on its suppressants feature is that the magnitude of the time index flammability compressed wooden element (D SJ, min) is determined using an analytical equation (1):

Figure 00000001
Figure 00000001

где τив - время воспламенения деревянного сжатого элемента, мин;where τ willow is the ignition time of the wooden compressed element, min;

Н - высота сечения сжатого элемента, см; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; λ0 - расчетная длина сжатого элемента, см; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, МПа; С - интегральный показатель обгорания сечения элемента; ψ0 - показатель расположения граней сжатого элемента в пространстве здания; ρ - плотность сухой древесины, г/см3; е=2,72 - натуральное число;H - section height of the compressed element, cm; N oc - compressive stress from the test load, kN; λ 0 - the estimated length of the compressed element, cm; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa; C is the integral index of burning section of the element; ψ 0 - an indicator of the location of the faces of the compressed element in the space of the building; ρ is the density of dry wood, g / cm 3 ; e = 2.72 - natural number;

при этом, предел огнестойкости огнезащищенного деревянного сжатого элемента (Fr мин) принимают равным длительности испытания от начала огневого воздействия до воспламенения (rив, мин):at the same time, the fire resistance of the fireproof wooden compressed element (F r min) is taken equal to the duration of the test from the beginning of the fire exposure to ignition (r willow , min):

Figure 00000002
Figure 00000002

Предел огнестойкости деревянного сжатого элемента (Fτ, мин) с конструктивной огнезащитой, при условии τив ≥15 мин, принимают не менее Fr ≥15 мин.Fire resistance compressed wooden element (F τ, min) from the structural fire protection, provided τ ive ≥15 min, taking at least F r ≥15 min.

Предел огнестойкости деревянного сжатого элемента, пропитанного антипиреном, (Fr, мин) принимают равным нулю (Fr=0 мин).The fire resistance of a wooden compressed element impregnated with a flame retardant (F r min) is taken to be zero (F r = 0 min).

Деревянный сжатый элемент с конструктивной огнезащитой относится к классу - К1 (малопожароопасному).Wooden compressed element with structural fire protection belongs to the class - K1 (low fire hazard).

Деревянный сжатый элемент, имеющую химическую огнезащиту, относят к классу - К2 (умереннопожароопасному).A wooden compressed element with chemical fire protection is classified as K2 (moderately fire hazardous).

Деревянный сжатый элемент без огнезащиты относят к классу - К3 (пожароопасному).A wooden compressed element without fire protection is classified as K3 (fire hazardous).

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков и техническим результатом заключена в следующем.The causal relationship between the totality of features and the technical result is as follows.

Исключение огневых испытаний деревянного сжатого элемента здания и замена их на неразрушающие испытания снижает трудоемкость оценки пожароустойчивости, расширяет технологические возможности выявления фактического временного показателя пожароустойчивости различно нагруженных деревянных сжатых элементов любых размеров, дает возможность проведения испытания сжатого элемента на пожароопасность без нарушения функционального процесса обследуемого здания, а также сопоставления полученных результатов со стандартными испытаниями аналогичных сжатых элементов и сохранения эксплуатационной пригодности обследуемого здания без нарушения несущей способности его сжатых элементов в процессе испытания. Следовательно, условия испытания деревянного сжатого элемента на пожароустойчивость значительно упрощены.The elimination of fire tests of a wooden compressed building element and their replacement with non-destructive tests reduces the complexity of fire resistance assessment, extends the technological capabilities of identifying the actual temporary fire resistance of variously loaded wooden compressed elements of any size, makes it possible to test the compressed element for fire without violating the functional process of the building under study, and also comparing the results with standard tests compressed logical elements and the continued serviceability of the surveyed building without disturbing the bearing capacity of its compression elements in the process of testing. Therefore, the test conditions of the wooden compressed element for fire resistance are greatly simplified.

Применение математического описания процесса сопротивления деревянного сжатого элемента стандартному тепловому воздействию и использование предлагаемой параметрической аналитической функции повышает точность и экспрессивность оценки его пожароустойчивости.The use of a mathematical description of the process of resistance of a wooden compressed element to standard thermal effects and the use of the proposed parametric analytical function increases the accuracy and expressiveness of its fire resistance assessment.

В предложенном техническом решении предусматривают проведение испытаний не одного, а группы однотипных деревянных сжатых элементов. Это позволяет в 5-15 раз увеличить число испытуемых сжатых элементов и повысить достоверность результатов неразрушающих испытаний и технического осмотра здания.The proposed technical solution provides for testing not one, but groups of the same type of wooden compressed elements. This allows you to 5-15 times increase the number of tested compressed elements and increase the reliability of the results of non-destructive tests and technical inspection of the building.

Оценка пожароустойчивости сжатого элемента только по одному показателю качества, например, по величине нормативного сопротивлению древесины на сжатие, приводит, как правило, к недооценке его временного показателя пожароустойчивости, поскольку влияние на него вариаций единичных показателей качества сжатого элемента имеют различные знаки, и снижение временного показателя пожароустойчивости за счет одного показателя может быть компенсировано другими.Assessment of fire resistance of a compressed element by only one quality indicator, for example, by the value of the normative resistance of wood to compression, leads, as a rule, to underestimation of its temporary fire resistance indicator, since the effects on it of individual unit quality indicators of the compressed element have different signs, and a decrease in the temporal indicator fire resistance due to one indicator can be compensated by others.

Вследствие этого в предложенном способе оценку временного показателя пожароустойчивости сжатого элемента предусматривают не по одному показателю, а по комплексу единичных показателей качества. Это позволяет более точно учесть реальный ресурс пожароустойчивости деревянного сжатого элемента.As a result, in the proposed method, the assessment of the temporary fire resistance of a compressed element is provided not for one indicator, but for a set of individual quality indicators. This allows you to more accurately take into account the real fire resistance of a wooden compressed element.

В предложенном техническом решении учтен комплекс единичных показателей качества сжатого элемента, влияющих на пожароустойчивость деревянной конструкций, определяемой неразрушающими испытаниями.The proposed technical solution takes into account a set of individual quality indicators of a compressed element that affect the fire resistance of wooden structures, determined by non-destructive tests.

На фиг. 1 изображена расчетная схема деревянного сжатого элемента (стойки): 1 - сжатый элемент, 2 - опора защемленная, 3 - опора шарнирная, 4 - центрально приложенная нагрузка, кН; 5 - температура испытания - tст,°С;

Figure 00000003
- расчетная длина сжатого элемента, см.In FIG. 1 shows the design diagram of a wooden compressed element (rack): 1 - compressed element, 2 - pinched support, 3 - hinged support, 4 - centrally applied load, kN; 5 - test temperature - t article , ° C;
Figure 00000003
- estimated length of the compressed element, see

На фиг. 2 изображено сечение А-А деревянного сжатого элемента с размерами сечения В×Н в условиях четырехстороннего огневого воздействия: δ0 - предельная толщина обугливания, см.In FIG. 2 shows a section A-A of a wooden compressed element with section dimensions B × H under the conditions of four-sided fire exposure: δ 0 is the ultimate carbonization thickness, 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 способа оценки пожароустойчивости деревянного сжатого элемента зданий. Сначала проводят технический осмотр здания. Затем определяют группу однотипных деревянных сжатых элементов и их общее число в ней. Вычисляют величину выборки однотипных конструкций. Назначают комплекс единичных показателей качества сжатого элемента, влияющих на пожароустойчивость. Выявляют условия опирания, закрепления концов и опасное сечение сжатого элемента. Вычисляют число испытаний единичного показателя качества сжатых элементов в зависимости от его статистической изменчивости. Затем оценивают единичные показатели качества сжатых элементов и их интегральные параметры, и, по ним находят величину временного показателя пожароустойчивости деревянного сжатого элемента.The sequence of methods for assessing the fire resistance of a wooden compressed element of buildings. First, a technical inspection of the building is carried out. Then determine the group of the same type of wooden compressed elements and their total number in it. The sample size of the same type of structures is calculated. Assign a set of individual quality indicators of the compressed element, affecting fire resistance. The conditions of abutment, fastening of the ends and a dangerous section of the compressed element are revealed. The number of tests of a single quality indicator of compressed elements is calculated depending on its statistical variability. Then assess the individual quality indicators of the compressed elements and their integral parameters, and, using them, find the value of the temporary fire resistance indicator of the wooden compressed element.

Под техническим осмотром понимают поверку состояния сжатых элементов, включающей выявление условий опирания элементов, определение породы и сорта древесины.Under the technical inspection understand the verification of the state of the compressed elements, including the identification of the conditions of support of the elements, the definition of the species and type of wood.

В процессе осмотра определяют группы однотипных сжатых элементов. Под группой сжатых элементов в здании понимают однотипные элементы, изготовленные и возведенные в сходных технологических условиях и находящихся в подобных условиях эксплуатации.During the inspection, groups of the same compressed elements are determined. A group of compressed elements in a building is understood to mean elements of the same type manufactured and built under similar technological conditions and under similar operating conditions.

Схему обогрева сечения сжатого элемента в условиях пожара определяют в зависимости от фактического расположения сжатого элемента здания, укладки смежных конструкций, уменьшающих число сторон обогрева, устройства конструктивной огнезащиты.The heating pattern of the cross-section of the compressed element in a fire is determined depending on the actual location of the compressed element of the building, the laying of adjacent structures that reduce the number of sides of the heating, the device of structural fire protection.

К основным единичным показателям качества деревянного сжатого элемента, обеспечивающим пожароустойчивость, относятся: геометрические размеры элемента, плотность и влажность древесины в естественном состоянии, нормативное сопротивление древесины на сжатие, модуль упругости древесины вдоль волокон, и предельная глубина обугливания сечения сжатого элемента.The main single quality indicators of a wooden compressed element providing fire resistance include: the geometric dimensions of the element, the density and moisture of the wood in its natural state, the standard compression resistance of the wood, the modulus of elasticity of the wood along the fibers, and the ultimate carbonization depth of the cross section of the compressed element.

Поверку единичных показателей качества сжатых элементов, включенных в выборку или проверяемых поштучно, производят неразрушающими испытаниями с применением существующих приборов.Verification of single quality indicators of compressed elements included in the sample or checked individually, is carried out by non-destructive tests using existing instruments.

Используя полученные показатели качества сжатого элемента, по приведенной аналитической функции (1) находят величину временного показателя предела пожароустойчивости деревянного сжатого элемента - Dсж, мин.Using the obtained indicators of the quality of the compressed element, the analytical function (1) gives the value of the time index of the fire resistance of the wooden compressed element - D sr , min.

Пример: Дано: физические характеристики деревянного сжатого элемента (центрально - сжатая стойка): уровень ответственности конструкции здания - нормальный (γн=1); расчетная длина (высота) стойки λ0=390 см; усилие на сжатие от испытательной нагрузки

Figure 00000004
древесина хвойной породы ель средней плотности ρ=0,43 г/см3; естественная влажность ω=8,8%; нормативное сопротивление древесины сжатию RH=25МПа; сечение сжатого элемента В×Н=20×20 см; модуль упругости Ев=10000 МПа; обогрев сечения - четырехсторонний; огнезащитная обработка сжатого элемента - огнезащитное фосфатное покрытие (обмазка) толщиной δозс=25 мм; время воспламенения древесины τив=1⋅δозс=1⋅25=25 мин, где δозс - толщина огнезащитной обработки сжатого элемента, мм.Example: Given: physical characteristics of a wooden compressed element (centrally compressed stand): the level of responsibility of the building structure is normal (γ n = 1); design length (height) of the rack λ 0 = 390 cm; compressive force from test load
Figure 00000004
softwood spruce medium density ρ = 0.43 g / cm 3 ; natural humidity ω = 8.8%; normative resistance to wood compression R H = 25MPa; section of the compressed element B × H = 20 × 20 cm; elastic modulus E in = 10000 MPa; section heating - four-sided; fire retardant treatment of the compressed element - fire retardant phosphate coating (coating) with a thickness of δ oz = 25 mm; ignition time τ wood willow = 1⋅δ osc = 1⋅25 = 25 min where δ osc - the thickness of the flame-retardant processing compressed element mm.

Решение: 1. Расчетное усилие на сжатие (Noc), приложенное по центру сечения на гибкой стойке, вычисляют по уравнению (2):Solution: 1. The calculated compression force (N oc ) applied in the center of the cross section on a flexible stand is calculated by equation (2):

Figure 00000005
Figure 00000005

где γн - уровень ответственности конструкции здания;

Figure 00000006
- усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН.where γ n - level of responsibility of the building structure;
Figure 00000006
- compressive stress from the test load, kN.

2. Приведенную глубину обгорания сечения сжатого элемента вычисляют, используя аналитическое уравнение (3):2. The reduced burn-in depth of the section of the compressed element is calculated using the analytical equation (3):

Figure 00000007
Figure 00000007

где Н - высота сечения сжатого элемента, см; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; λ0 - расчетная длина сжатого элемента, см; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, Мпа.where H is the height of the cross section of the compressed element, cm; N oc - compressive stress from the test load, kN; λ 0 - the estimated length of the compressed element, cm; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa.

3. Интегральный показатель обгорания сечения элемента (С) вычисляют, используя аналитическое уравнение (4):3. The integral index of burning section of the element (C) is calculated using the analytical equation (4):

Figure 00000008
Figure 00000008

где Rн - нормативное сопротивление древесины сжатого элемента, МПа; ω - влажность древесины, %; Sсч - критическая глубина обгорания сечения изгибаемого элемента, см; В - ширина сечения изгибаемого элемента, см.where R n - regulatory resistance of the wood of the compressed element, MPa; ω is the moisture content of wood,%; S MF - critical depth of erosion of a flexible section member, cm; In - the width of the cross section of the bent element, see

4. Временный показатель пожароустойчивости деревянного сжатого элемента (Dсж, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):4. The temporary indicator of fire resistance of a wooden compressed element (D sr , min) is determined using the analytical equation (1):

Figure 00000009
Figure 00000009

где τив - время воспламенения деревянного сжатого элемента, мин; Н - высота сечения сжатого элемента, см; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; λ0 - расчетная длина сжатого элемента, см; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, МПа; С - интегральный показатель обгорания сечения элемента; ψ0 - показатель расположения граней сжатого элемента в пространстве здания; ρ - плотность сухой древесины, г/см3; е=2,72 - натуральное число.where τ willow is the ignition time of the wooden compressed element, min; H - section height of the compressed element, cm; N oc - compressive stress from the test load, kN; λ 0 - the estimated length of the compressed element, cm; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa; C is the integral index of burning section of the element; ψ 0 - an indicator of the location of the faces of the compressed element in the space of the building; ρ is the density of dry wood, g / cm 3 ; e = 2.72 is a natural number.

Ответ: Пожароустойчивость сжатого деревянного элемента Dсж=50 мин. (0,9 ч.).Answer: Fire resistance of a compressed wooden element D sr = 50 min. (0.9 hours).

Источники информацииInformation sources

1. ГОСТ 30247.1-94. Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1995. - 7 с.1. GOST 30247.1-94. Building constructions. Fire test methods. Bearing and enclosing structures. - M .: IPK Publishing House of Standards, 1995. - 7 p.

2. Патент RU 2275622 МПК G01N 25/50 (2006.01) Способ определения пожарной устойчивости сжатия элементов деревянных конструкций здания/ Ильин Н.А, Комов Е.М., Ильина В.Н. и др., заяв. СГАСУ: 06.09.2004, опубл. 27.04.2006. Бюл. №12.2. Patent RU 2275622 IPC G01N 25/50 (2006.01) Method for determining fire resistance of compression of elements of wooden structures of a building / Ilyin N.A., Komov E.M., Ilyina V.N. et al., application. SSACU: September 6, 2004, publ. 04/27/2006. Bull. No. 12.

Claims (9)

1. Способ оценки пожароустойчивости деревянного сжатого элемента, включающий проведение технического осмотра, выявление условий опирания, закрепления концов и расчетной длины сжатого элемента, выявление расположения граней сечения сжатого элемента в пространстве здания; измерение геометрических размеров сжатого элемента; определение породы и сорта древесины, проведение неразрушающего испытания с применением существующих приборов, поверку единичных показателей качества сжатого элемента: плотности и влажности древесины в естественном состоянии, нормативного сопротивления древесины на сжатие, модуля упругости древесины вдоль волокон; выявление усилия на сжатие от испытательной нагрузки; определение интегрального показателя обгорания сечения сжатого элемента; выявление предельной глубины обгорания его сечения и времени начала воспламенения деревянного сжатого элемента в зависимости от ее огнезащиты, отличающийся тем, что величину временного показателя пожароустойчивости деревянного сжатого элемента (Dсж, мин) определяют, используя аналитическое уравнение (1):1. A method for assessing the fire resistance of a wooden compressed element, including conducting a technical inspection, identifying the conditions of support, fixing the ends and the estimated length of the compressed element, identifying the location of the cross-sectional faces of the compressed element in the space of the building; measuring the geometrical dimensions of a compressed element; determination of wood species and grade, non-destructive testing using existing instruments, verification of individual quality indicators of a compressed element: density and moisture of wood in its natural state, standard compression resistance of wood, elastic modulus of wood along the fibers; identification of compressive forces from the test load; determination of the integral index of burning section of the compressed element; the detection of the maximum depth of burning of its cross section and the ignition start time of the wooden compressed element, depending on its fire protection, characterized in that the value of the temporary fire resistance of the wooden compressed element (D sr , min) is determined using the analytical equation (1):
Figure 00000010
Figure 00000010
 где τив - время воспламенения деревянного сжатого элемента, мин; Н - высота сечения сжатого элемента, см; Noc - усилие на сжатие от испытательной нагрузки, кН; λ0 - расчетная длина сжатого элемента, см; Ев - модуль упругости древесины вдоль волокон, МПа; С - интегральный показатель обгорания сечения элемента; ψ0 - показатель расположения граней сжатого элемента в пространстве здания; ρ - плотность сухой древесины, г/см3; е=2,72 - натуральное число, при этом предел огнестойкости огнезащищенного деревянного сжатого элемента (Fr, мин) принимают равным длительности испытания от начала огневого воздействия до воспламенения (rив, мин):where τ willow is the ignition time of the wooden compressed element, min; H - section height of the compressed element, cm; N oc - compressive stress from the test load, kN; λ 0 - the estimated length of the compressed element, cm; E in - the modulus of elasticity of wood along the fibers, MPa; C is the integral index of burning section of the element; ψ 0 - an indicator of the location of the faces of the compressed element in the space of the building; ρ is the density of dry wood, g / cm 3 ; e = 2.72 is a natural number, while the fire resistance of a fireproof wooden compressed element (F r , min) is taken equal to the duration of the test from the start of the fire exposure to ignition (r willow , min): τив=Fτ; ive τ = F τ; 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предел огнестойкости деревянного сжатого элемента (Fτ, мин) с конструктивной огнезащитой, при условии τив≥15 мин, принимают не менее Fτ=15 мин.2. The method of claim. 1, characterized in that the fire resistance of the compressed wooden element (F τ, min) from the structural fire protection, provided τ ive ≥15 min, taking at least F τ = 15 min. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предел огнестойкости деревянного сжатого элемента, пропитанного антипиреном, принимают равным нулю (Fτ=0 мин).3. The method according to p. 1, characterized in that the fire resistance of the wooden compressed element impregnated with a flame retardant is taken equal to zero (F τ = 0 min). 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деревянный сжатый элемент с конструктивной огнезащитой относят к малопожароопасному классу К1.4. The method according to p. 1, characterized in that the wooden compressed element with structural fire protection is classified as low fire hazard class K1. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деревянный сжатый элемент с химической огнезащитой относят к умереннопожароопасному классу К2.5. The method according to p. 1, characterized in that the wooden compressed element with chemical fire protection is classified as moderate fire hazard class K2. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деревянный сжатый элемент без огнезащиты относят к пожароопасному классу К3.6. The method according to p. 1, characterized in that the wooden compressed element without fire protection is classified as fire hazard class K3.
RU2018141453A 2018-11-26 2018-11-26 Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element RU2698571C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141453A RU2698571C1 (en) 2018-11-26 2018-11-26 Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018141453A RU2698571C1 (en) 2018-11-26 2018-11-26 Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2698571C1 true RU2698571C1 (en) 2019-08-28

Family

ID=67851326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018141453A RU2698571C1 (en) 2018-11-26 2018-11-26 Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2698571C1 (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
RU2615048C1 (en) Evaluation method for fire-resistance of reinforced concrete girder structure of building
RU2698572C1 (en) Method for assessing fire resistance of a wooden bent element
Nziengui et al. Notched-beam creep of Douglas fir and white fir in outdoor conditions: Experimental study
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
RU2350933C1 (en) Method for determination of fire resistance of concrete and reinforced concrete walls of building
RU2604820C1 (en) Method for assessing fire resistance of reinforced concrete truss of building
Morales Conde et al. Predicting the density of structural timber members in service. The combine use of wood cores and drill resistance data
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
RU2698571C1 (en) Method for evaluating fire resistance of a wooden compressed element
RU2275622C1 (en) Method for fire stability determination in compressed timber structure members
RU2529651C1 (en) Method to detect mass speed of wood burning in building floor
RU2695344C1 (en) Method of determining fire resistance of pipe concrete column of building
RU2320982C1 (en) Method to determine steel building beam fire resistance
RU2604478C1 (en) Method for assessing fire resistance of steel frame of a building
RU2161793C2 (en) Method for determination of fire resistance of flexible reinforced-concrete building constructions
RU2634569C1 (en) Method for estimating fire resistance of steel beam with corrugated wall
RU2357245C2 (en) Method of determining flame resistance of building brick piers
RU2564009C1 (en) Method of determining fire resistance of stone pillars with steel becket
RU2282179C2 (en) Method for timber building structure charring rate determination
RU2564010C1 (en) Method of determination of fire resistance of brick columns with ferroconcrete holder
RU2678780C1 (en) Method for determining fire resistance of reinforced concrete column of round section
RU2674570C1 (en) Method for evaluating fire resistance of reinforced concrete slab with pinched contour