3.2 Термомеханічні властивості
3.2.1 Спрощені методи зниження характеристик міцності та жорсткості поперечного перерізу наведено в 4.1 та 4.2.
Примітка 1. Спрощений метод для зниження міцності та жорсткості дерев'яних деталей каркаса збірних стін та перекриттів, повністю заповнених ізоляційним матеріалом, наведено в додатку С.
Примітка 2. Спрощений метод для зниження міцності дерев'яних конструкцій, що зазнають параметричного вогневого впливу, наведено в додатку А.
3.2.2 Для уточнених методів розрахунку використовується нелінійне співвідношення між деформацією та напруженням при стиску.
Примітка. Значення механічних властивостей, залежних від температури, наведено в додатку В.
3.3. Теплофізичні властивості
Якщо визначення межі вогнестійкості базується на поєднанні результатів випробувань та розрахунків, за можливості, теплофізичні властивості слід визначати за результатами випробувань.
Примітка. Для теплотехнічного розрахунку розрахункові значення теплопровідності та питомої теплоємності деревини наведені в додатку В.
3.4 Глибина обвуглювання
3.4.1 Загальні положення
3.4.1.1 Обвуглювання враховується для всіх дерев'яних поверхонь, поверхонь деревинних панелей, що безпосередньо зазнають вогневого впливу, та, якщо необхідно, для поверхонь, що спочатку були захищені від вогневого впливу, та обвуглилися протягом відповідного часу пожежі.
3.4.1.2 Глибина обвуглювання - це відстань між зовнішньою поверхнею початкового елемента та лінією обвуглювання, яку визначають залежно від часу вогневого впливу та відповідного коефіцієнта обвуглювання.
3.4.1.3 Розрахунок характеристик поперечного перерізу має базуватись на фактичній глибині обвуглювання з урахуванням заокруглення кутів конструкції. Як альтернатива умовний поперечний переріз без заокруглень кутів має бути розраховано, базуючись на умовному коефіцієнті обвуглювання.
3.4.1.4 Розташування лінії обвуглювання має бути прийнято як розташування 300-градусної ізотерми.
Примітка. Ця умова дійсна для більшості м'яких та твердих сортів дерева.
3.4.1.5 Слід врахувати, що швидкість обвуглювання є нормально відмінною для:
- незахищених поверхонь протягом часу вогневого впливу;
- попередньо захищених поверхонь до моменту руйнування захисту;
- попередньо захищених поверхонь після руйнування захисту.
3.4.1.6 Положення, описані в 3.4.2 і 3.4.3, застосовують за стандартного температурного режиму.
Примітка. При параметричному вогневому впливі використовують додаток А.
3.4.2 Незахищені поверхні під час вогневого впливу
3.4.2.1 Швидкість обвуглювання для одновимірного обвуглювання (рисунок 3.1) приймають сталою в часі. Розрахункову глибину обвуглювання розраховують за формулою:
де dсhаr,о - розрахункова глибина обвуглювання при одновимірному обвуглюванні;
β0 - розрахункова швидкість одновимірного обвуглювання за стандартного температурного режиму; t - тривалість вогневого впливу.
Рисунок 3.1 - Одновимірне обвуглювання широкого поперечного перерізу
(однобічний вогневий вплив)
3.4.2.2 Умовна швидкість обвуглювання - це величина, що враховує ефект заокруглення кутів та наявність тріщин (рисунок 3.2), і приймається сталою в часі. Умовна розрахункова глибина обвуглювання розраховується за формулою:
де dсhаr,n - умовна розрахункова глибина обвуглювання, що враховує вплив заокруглених кутів; βn - умовна розрахункова швидкість обвуглювання, що враховує вплив заокруглених граней та тріщин.
3.4.2.3 Розрахункову швидкість одновимірного обвуглювання застосовують за умови, що збільшення обвуглювання біля кутів враховують для поперечних перерізів із початковою мінімальною шириною bmіп, де:
Якщо найменша ширина поперечного перерізу є меншою за bmіn, в розрахунках необхідно приймати умовну розрахункову швидкість обвуглювання.
3.4.2.4 Для поперечного перерізу, розрахованого з використанням розрахункової швидкості одновимірного обвуглювання, радіус заокруглення кутів приймають таким, що дорівнює глибині обвуглювання dсhаr ,0.
Рисунок 3.2 - Глибина одновимірного обвуглювання dchar,0 та умовна глибина обвуглювання dchar ,n
3.4.2.5 Для дерев'яних та деревинних поверхонь, не захищених протягом часу вогневого впливу, значення розрахункової швидкості обвуглювання β0 та βn наведено в таблиці 3.1.
Примітка. Для дерев'яних елементів збірних стін та перекриттів, в яких порожнини повністю заповнені ізоляційним матеріалом, значення умовної розрахункової швидкості обвуглювання βn наведено в додатку С.
Таблиця 3.1 - Розрахункові швидкості обвуглювання β0 та βn для деревини, фанерованих матеріалів (LVL), дерев'яної обшивки та деревинних панелей
|
Матеріали |
β0, мм/хв |
βn , мм/хв |
|
М'які сорти дерева і бук Клеєна деревина з характеристичною густиною ≥ 290 кг/м3 |
0,65 |
0,7 |
|
Суцільне дерево з характеристичною густиною ≥ 290 кг/м3 |
0,65 |
0,8 |
|
Тверді сорти дерева Суцільне дерево або клеєна деревина з характеристичною густиною 290 кг/м3 |
0,65 |
0,7 |
|
Суцільне дерево або клеєна деревина з характеристичною густиною ≥ 450 кг/м3 |
0,50 |
0,55 |
|
Фанеровані матеріали (LVL) Матеріали з характеристичною густиною ≥ 480 кг/м3 |
0,65 |
0,7 |
|
Панелі Дерев'яна обшивка |
0,9* |
|
|
Фанера |
1,0* |
- |
|
Деревинні панелі, окрім фанери |
0,9* |
- |
|
* Значення наведені для характеристичної густини 450 кг/м3 і товщини панелі ; для інших значень товщини і густини застосовується 3.4.2.9. |
3.4.2.6 Розрахункові швидкості обвуглювання твердих сортів дерева, окрім бука, з густиною від 290 кг/м3 до 450 кг/м3 отримують шляхом лінійної інтерполяції значень таблиці 3.1. Швидкість обвуглювання бука приймається як для щільного м'якого сорту дерева.
3.4.2.7 Розрахункова швидкість обвуглювання згідно з EN 14374 фанерованих матеріалів (LVL) наведена в таблиці 3.1.
3.4.2.8 Розрахункові швидкості обвуглювання деревинних панелей, виготовлених згідно з EN 309, EN 313-1, EN 300 та EN 316, наведено в таблиці 3.1. Значення використовуються для характеристичного значення густини 450 кг/м3 і товщини панелі .
|
Національний відхил Замінити "EN 309, EN 313-1" на "ДСТУ EN309, ДСТУ EN 313-1"
|
3.4.2.9 Для інших характеристичних значень густини рк та товщини панелі hp менше швидкість обвуглювання визначається за формулою:
де рк - характеристична густина, кг/м3;
hp -товщина панелі, мм.
Примітка. Для деревинних панелей характеристична густина наведена в EN 12369.
3.4.3 Поверхні балок та колон, попередньо захищені від вогневого впливу
3.4.3.1 Загальні положення
3.4.3.1.1 Для поверхонь, захищених вогнезахисними покриттями, іншими захисними матеріалами або конструктивними елементами (рисунок 3.3), необхідно враховувати, що:
- початок обвуглювання затримується до часу tch;
-обвуглювання може починатися до руйнування вогнезахисту зі швидкістю обвуглювання нижчою ніж та, що наведена в таблиці 3.1, до настання часу руйнування tf вогнезахисту;
- після настання часу руйнування tf вогнезахисту швидкість обвуглювання перевищує значення, наведені в таблиці 3.1, до настання часу tа, описаного нижче;
- для часу tа, коли глибина обвуглювання дорівнює меншому зі значень глибини подібного елемента без вогнезахисту або , швидкість обвуглювання знову набуває значень, наведених у таблиці 3.1.
Примітка 1. Інші доступні засоби вогнезахисту включають спучені покриття та просочення. Методи випробування наведенні в ENV 13381-7.
Примітка 2. Захист, забезпечений іншими конструктивними елементами, може бути вичерпаний у результаті:
- відмови або руйнування захисного елемента;
- надлишкової деформації захисного елемента.
Примітка 3. Різні етапи захисту, час переходу між етапами та відповідна швидкість обвуглювання наведені на рисунках 3.4-3.6.
Примітка 4. Правила для конструкцій із порожнинами наведені в додатку D.
3.4.3.1.2 Крім правил, наведених нижче, на основі випробувань має бути визначено таке:
- час до початку обвуглювання елемента tch;
- час руйнування вогнезахисного покриття або іншого захисного матеріалу tf;
- швидкість обвуглювання до руйнування захисту, коли tf ≥ tch.
Примітка. Методи випробування наведенні в ENV 13381-7.
3.4.3.1.3 Необхідно враховувати вплив незаповнених зазорів у стиках облицювання завширшки більше , тобто вплив на початок обвуглювання і відповідно на швидкість обвуглювання перед руйнуванням захисту.
1 - балка; 2 - колона; 3 - настил; 4 - покриття
Рисунок 3.3 - Приклади вогнезахисного покриття: балки (а), колони (б)
1 - залежність для незахищених елементів протягом часу вогневого впливу для швидкості обвуглювання βn (або βo);
2 - залежність для попередньо захищених елементів після руйнування вогнезахисту: 2а - обвуглювання починається із збільшеною швидкістю; 2б - якщо глибина обвуглювання перевищує , швидкість обвуглювання знижується до значень, наведених у таблиці 3.1
Рисунок 3.4 - Залежність глибини обвуглювання від часу, якщо tch= tf, а глибина обвуглювання не менше у момент часу tа
1 - залежність для незахищених елементів протягом часу вогневого впливу для швидкості обвуглювання, наведеної в таблиці 3.1;
2 - залежність для попередньо захищених елементів для часу руйнування вогнезахисту tf та часу, обмеженого tа, що має менше за наведене у формулі (3.8б) значення
Рисунок 3.5 - Залежність глибини обвуглювання від часу, якщо tch= tf, а глибина обвуглювання
менше у момент часу tа
1 - залежність для незахищених елементів протягом часу вогневого впливу для швидкості обвуглювання βn (або βo);
2 - залежність для попередньо захищених елементів, якщо обвуглювання починається до руйнування вогнезахисту: 2а - початок обвуглювання для часу tсh при зменшеній швидкості, якщо вогнезахист не зруйнований; 2б - після руйнування вогнезахисту обвуглювання починається із збільшеною швидкістю; 2в - коли глибина обвуглювання перевищує , швидкість обвуглювання знижується до швидкостей, наведених в таблиці 3.1.
Рисунок 3.6 - Залежність глибини обвуглювання від часу, якщо tсh <tf
3.4.3.2 Швидкість обвуглювання
3.4.3.2.1 Для tсh ≤t≤tf швидкість обвуглювання дерев'яного елемента, що наведена в таблиці 3.1, необхідно помножити на коефіцієнт к2.
3.4.3.2.2. Якщо дерев'яний елемент захищений одним шаром гіпсокартонних листів типу F,к2 визначається за формулою:
де hp - товщина шару, мм.
Якщо покриття складається з декількох шарів гіпсокартонних листів типу F, hp приймається як товщина внутрішнього шару.
3.4.3.2.3 Якщо дерев'яний елемент захищений мінераловатними плитами з мінімальною товщиною та мінімальною густиною 26 кг/м3, які зберігають цілісність за 1000 °С, к2приймається за таблицею 3.2. Для товщини від до застосовується лінійна інтерполяція.
Таблиця 3.2 - Значення к2 для деревини, захищеної мінераловатними плитами
|
Товщина hins , мм |
к2 |
|
20 |
1 |
|
≥ 45 |
0,6 |
3.4.3.2.4 Для стадії tf ≤ t ≤ tа, що настає після руйнування вогнезахисту, швидкість обвуглювання за таблицею 3.1 необхідно помножити на коефіцієнт к3 = 2. Для t ≥ tа швидкість обвуглювання за таблицею 3.1 застосовується без множення на к3.
3.4.3.2.5 Момент часу tа (рисунки 3.4 і 3.5) за умови, що tсh = tf, приймають за формулою:
або за умови, що tсh < tf (рисунок 3.6), за формулою:
де βn -умовна розрахункова швидкість обвуглювання, мм/хв.
Формули (3.8) та (3.9) застосовують для одновимірного обвуглювання, якщо βn замінено на β0. Для розрахунку tf використовують 3.4.3.4.
Примітка. Формула (3.8б) означає, що обвуглений шар дає достатній захист для зниження швидкості обвуглювання до значення, наведеного в таблиці 3.1.
3.4.3.3 Початок обвуглювання
3.4.3.3.1 Для вогнезахисного покриття, яке складається з одного або декількох шарів деревинних панелей або дерев'яної обшивки, час початку обвуглювання tсh захищеного дерев'яного елемента визначається за формулою:
де hp - товщина панелі, для декількох шарів - їх сумарна товщина; tсh - час початку обвуглювання.
3.4.3.3.2 Для покриття, що складається з одного шару гіпсокартонного листа типу А, F або Н згідно з EN 520 з заповненими зсередини або по периметру з'єднаннями, або з незаповненими зазорами завширшки не більше , час початку обвуглювання tсh визначається за формулою:
де hр - товщина панелі, мм.
У місцях, суміжних зі з'єднаннями з незаповненими зазорами завширшки більше , час початку обвуглювання tсh визначається за формулою:
де hp - товщина панелі, мм.
Примітка. Гіпсокартонні листи типу Е, D, R та І згідно з EN 520 мають такі ж або кращі механічні, теплофізичні та термомеханічні властивості, що і типу А та Н.
3.4.3.3.3. Для покриття, що складається з двох шарів гіпсокартонних листів типу А та Н, час початку обвуглювання tсh визначається за формулою (3.11), де товщину hp приймають як товщину зовнішнього шару та 50 % товщини внутрішнього шару за умови, що відстань між деталями кріплення у внутрішньому шарі не більша відстані між деталями кріплення у зовнішньому шарі.
