Страница 10: ДСТУ-Н Б EN 1995-1-2:20ХХ. Проектування дерев’яних конструкцій. Частина 1-2. Загальні положення. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість (60570)

де a₁, a₂і a₃ – відстані, мм.

where a₁, a₂ and a₃ are the distances, in millimetres.

для / for а₁≤0,6t_fi,d (a)

(6.11)

для / for 0,8t_fi,d+5≤а₁≤t_fi,d+28 (c)

для / for а₁≥t_fi,d+28 (d)

де

a₁ – бічне покриття, мм (рисунок 6.5);

t_d,fi – межа вогнестійкості, хв.

where:

a₁ is the side cover in mm, see figure 6.5;

t_d,fi is the required fire resistance period, in minutes.

(4) Перехідний коефіцієнт η для деталей кріплення із відстанями між гранями a₂ = a₁ та a₃ ≥ a₁ + 20 мм розраховується за формулою (6.11), де t_d,fi заміняється на 1,25 t_d,fi.

(4) The conversion factor η for fasteners with edge distances a₂ = a₁ and a₃ ≥ a₁ + 20 mm

should be calculated according to expression (6.11) where t_d,fi is replaced by 1,25 t_d,fi.

Рисунок 6.5 – Поперечний переріз і визначення відстаней

Figure 6.5 — Cross-section and definition of distances

Розділ 7 КОНСТРУЮВАННЯ

7.1 Стіни й перекриття

7.1.1 Розміри і відстані

(1) Відстані між стійками каркасу стіни та балками каркасу перекриття не повинні перевищувати 625 мм.

(2) Окремі стінові панелі повинні мати наступну мінімальну товщину:

Section 7 Detailing

7.1 Walls and floors

7.1.1 Dimensions and spacings

(1) The spacing of wall studs and floor joists should not be greater than 625 mm.

(2) For walls, individual panels should have a minimum thickness of

де

t_p,min – мінімальна товщина панелі, мм;

l_p – проліт панелі (відстань між елементами дерев'яного каркаса або обрешітки), мм.

where:

t_p,min is the minimum thickness of panel in millimetres;

l_p is the span of the panel (spacing between timber frame members or battens) in millimetres.

(3) Деревинні панелі в конструкціях з одним шаром таких панелей на кожній стороні повинні мати характеристичне значення густини не менше 350 кг/м³.

7.1.2 Конструювання з'єднань панелей

(1) Панелі повинні бути зафіксовані на дерев'яній рамі або обрешітці.

(2) Для деревинних панелей і дерев’яного облицювання максимальна відстань між цвяхами і шурупами по периметру повинна бути 150 мм і 250 мм відповідно. Мінімальна глибина проникнення повинна бути у 8 разів більше за діаметр деталі кріплення для несучих панелей і в 6 разів для ненесучих панелей.

(3) Для гіпсокартонних листів типу А та Н достатньо враховувати правила для проектування за нормальної температури з врахуванням глибини проникнення, розмірів і відстаней до граней. Однак, для шурупів периметр і внутрішній розмір не повинен бути більше 200 мм і 300 мм відповідно.

(4) Для гіпсокартонних листів типу F глибина проникнення l_a деталей кріплення в приведений поперечний переріз повинна бути не менше 10 мм (рисунок 7.1).

(5) Грані панелі повинні бути щільно з'єднані з максимальним зазором 1мм. Вони повинні бути прикріплені до дерев'яного елемента або дерев’яної обрешітки не менше ніж на двох протилежних гранях.

(6) Багатошарові з’єднані панелі необхідно розташовувати в шаховому порядку на відстані не менше 60 мм. Кожна панель повинна кріпитися окремо.

7.1.3 Ізоляція

(1) Шари ізоляції або дошки, що враховуються при розрахунку, повинні щільно прилягати та закріплюватися до дерев'яної рами для запобігання передчасного руйнування або обвалу.

7.2 Інші елементи

(1) Вогнезахисні деревинні панелі або дерев’яне облицювання, таких конструкцій як балки та колони повинні кріпитися за допомогою цвяхів або шурупів до елемента (рисунок 7.2). Панелі повинні кріпитися до елемента конструкції, а не до іншої панелі. Для покриття, що складається з декількох шарів панелей, кожний шар повинен бути зафіксований окремо, а з'єднання повинні бути розташовані в шаховому порядку на відстані не менше 60 мм. Відстані між деталями кріплення не повинні перевищувати 200 мм або бути в 17 разів більше за товщину панелі h_p, залежно від того, яке значення менше. Враховуючи довжину деталі кріплення, застосовуються 7.1.2(1) та 7.1.2(2) (рисунок 7.1б). Відстань від граней не повинна бути більше ніж 3 товщини панелі h_p і менше ніж 1,5 товщини панелі або 15 мм, залежно від того, яке значення менше.

(3) Wood-based panels in constructions with a single layer on each side should have a characteristic density of at least 350 kg/m³.

7.1.2 Detailing of panel connections

(1) Panels should be fixed to the timber frame or battens.

(2) For wood-based panels and wood panelling, the maximum spacing of nails and screws around the perimeter should be 150 mm and 250 mm respectively. The minimum penetration length should be eight times the fastener diameter for load-bearing panels and six times the fastener diameter for non-load-bearing panels.

(3) For gypsum plasterboard of types A and H, it is sufficient to observe the rules for normal temperature design with respect to penetration length, spacings and edge distances. For screws, however, the perimeter and internal spacing should not be greater than 200 mm and 300 mm respectively.

(4) For gypsum plasterboard type F panels, the penetration length l_a of fasteners into the residual cross-section should not be less than 10 mm, see figure 7.1.

(5) Panel edges should be tightly jointed with a maximum gap of 1 mm. They should be fixed to the timber member or battens on at least two opposite edges.

(6) For multiple layers the panel joints should be staggered by at least 60 mm. Each panel should be fixed individually.

7.1.3 Insulation

(1) Insulating layers or boards that are taken into account in the calculation should be tightly fitted and fixed to the timber frame such that premature failure or slumping is prevented.

7.2 Other elements

(1) Fire protective wood-based panels or wood panelling protecting members such as beams and columns should be fixed by nails or screws to the member according to figure 7.2. Panels should be fixed to the member itself and not to another panel. For claddings consisting of multiple layers of panels each layer should be fixed individually, and joints should be staggered by at least 60 mm. The spacing of fasteners should not be greater than 200 mm or 17 times the panel thickness h_p, whichever is the smallest. With reference to fastener length, 7.1.2(1)-(2) applies, see figure 7.1 b. The edge distance should not be greater than 3 times the panel thickness h_p and not be smaller than 1,5 times the panel thickness or 15 mm, whichever is the smallest.

1 – не обгоріла деревина;

2 - обвуглений шар;

3 – панель;

4 – деталь кріплення;

5 – ізоляція

Рисунок 7.1 - Дерев'яні елементи, захищені гіпсокартонними листами – Приклади глибини проникнення деталі кріплення в необгорілу деревину: а – дерев'яна рама з заповненням ізоляцією порожнин; б – загальний вигляд широкого дерев'яного елементу

1 Unburnt timber

2 Char layer

3 Panel

4 Fastener

5 Insulation

Figure 7.1 — Timber members protected by gypsum plasterboard — Examples of penetration length of fastener into unburnt timber:

a) Timber frame assembly with insulation in cavity,

b) Wide timber member in general

Рисунок 7.2 - Приклади закріплення захисних панелей до балок або колон

Figure 7.2 — Examples of fixing of fire protective panels to beams or columns

ДОДАТОК А

(довідковий)

ПАРАМЕТРИЧНИЙ ВОГНЕВИЙ ВПЛИВ

А.1 Загальні положення

(1) Цей додаток стосується реального вогневого впливу відповідно до методу врахування отворів, використовуючи параметричні температурні режими.

Примітка. Метод визначення параметричних температурних режимів наведено в додатку А EN 1991-1-2:2002.

A.2 Швидкість і глибина обвуглювання

(1) Для незахищеного дерева м'яких сортів використовується співвідношення швидкості обвуглювання β до часу (рисунок А.1). Швидкість обвуглювання β_par під час фази нагрівання за кривою параметричного температуного режиму визначається за формулою:

ANNEX A

(Informative)

PARAMETRIC FIRE EXPOSURE

A1 General

(1) This Annex deals with natural fire exposure according to the opening factor method using

parametric time-temperature curves.

NOTE: A method for the determination of parametric time-temperature curves is given in EN 1991-1-2:2002, annex A.

A2 Charring rates and charring depths

(1) For unprotected softwood the relation between the charring rate β and time t shown in figure A1 should be used. The charring rate β_par during the heating phase of a parametric fire curve is given by

де

with

де

O – коефіцієнт врахування отворів, м^0,5;

β_n – умовна розрахункова швидкість обвуглювання, мм/хв;

A_v – загальна площа отворів вертикальних граничних поверхонь протипожежного відсіку, м²;

A_t – загальна площа підлог, стін і стель протипожежного відсіку, м²;

A_i – площа вертикального отвору «i», м²;

h_eq – середнє значення висоти всіх вертикальних отворів (вікон включно), м;

h_i – висота вертикального отвору «i», м;

Γ – коефіцієнт, що враховує теплофізичні та термомеханічні властивості граничних поверхонь відсіку;

b – теплопоглинання для всіх огороджувальних конструкцій (EN 1991-1-2:2002, додаток А);

λ – теплопровідність огороджувальних конструкцій відсіку, Вт/(м∙К);

ρ – густина огороджувальних конструкцій відсіку, кг/м³;

c – питома теплоємність огороджувальних конструкцій відсіку, Дж/(кг∙К).

where:

O is the opening factor, in m^0,5;

β_n is the notional design charring rate, in mm/min;

A_v is the total area of openings in vertical boundaries of the compartment (windows etc.),

in m²;

A_t is the total area of floors, walls and ceilings that enclose the fire compartment, in m²;

A_i is the area of vertical opening "i", in m²;

h_eq is the weighted average of heights of all vertical openings (windows etc.), in metres;

h_i is the height of vertical opening "i", in metres;

Γ is a factor accounting for the thermal properties of the boundaries of the compartment;

b is the absorptivity for the total enclosure, see EN 1991-1-2:2002, annex A;

λ is the thermal conductivity of the boundary of the compartment, in Wm^-1K^-1;

ρ is the density of the boundary of the compartment, in kg/m³;

c is the specific heat of the boundary of the compartment, in Jkg^-1K^-1.

Рисунок А.1 - Залежність швидкості обвуглювання від часу

Figure A1 — Relationship between charring rate and time

(2) Глибина обвуглювання визначається за формулою:

(2) The charring depth should be taken as

(А.6)

для t<t≤3t₀ (b)

для 3t₀<t≤5t₀ (c)

де

with

де

t₀ – період часу з постійною швидкістю обвуглювання;

q_t,d – розрахункова густина потоків на повну площу підлог, стін, стель, що огороджують протипожежний відсік, MДж/м² (EN 1991-1-2:2002).

Правила, наведені в А.2.1 та А.2.2 використовуються якщо:

- t₀ ≤ 40 хв

-

-

де

b – ширина поперечного перерізу;

h – висота поперечного перерізу.

A.3 Несуча здатність згинальних елементів

(1) Для згинальних елементів із початковою шириною b≥130 мм з тристороннім вогневим впливом несуча здатність протягом всієї тривалості пожежі розраховується за допомогою залишкового поперечного перерізу. Залишковий поперечний переріз елемента визначається за допомогою зменшення початкового поперечного перерізу на глибину обвуглювання відповідно за формулою (А.6).

(2) Для м'яких сортів дерева коефіцієнт зміни під час пожежі k_mod,fi розраховується за наступних умов:

- при t ≤ 3t₀ коефіцієнт зміни під час пожежі розраховується за формулою (4.2).

- при t = 5t₀ – за формулою:

where:

t₀ is the time period with a constant charring rate, in minutes;

q_t,d is the design fire load density related to the total area of floors, walls and ceilings which enclose the fire compartment in MJ/m², see EN 1991-1-2:2002.

The rules given in (1) and (2) should only be used for:

− t₀ ≤ 40 min

where::

b is the width of the cross-section;

h is the depth of the cross-section.

A3 Mechanical resistance of members in edgewise bending

(1) For members under edgewise bending with an initial width b ≥ 130 mm exposed to fire on three sides the mechanical resistance during the complete fire duration may be calculated using the residual cross-section. The residual cross-section of the member should be calculated by reducing the initial cross-section by the charring depth according to expression (A.6).

(2) For softwoods the modification factor for fire k_mod,fi should be calculated according to the following:

− for t ≤ 3t₀ the modification factor for fire should be calculated according to expression (4.2)

− for t = 5t₀ as

де

d_char,n – умовна розрахункова глибина обвуглювання;

b – ширина елемента.

Для 3t₀ ≤ t ≤ 5t₀ коефіцієнт зміни під час пожежі визначається за допомогою лінійної інтерполяції.

Примітка. Для методу приведення властивостей, що наведений у 4.2.3, коефіцієнт зміни під час пожежі для t ≤ 3t₀ визначається за методом приведеного поперечного перерізу за формулою

where:

d_char,n is the notional charring depth;

b is the width of the member.

For 3t₀ ≤ t ≤ 5t₀ the modification factor for fire may be determined by linear interpolation.

NOTE: Where the reduced properties method given in 4.2.3 is invalidated by the National annex, for t ≤ 3t₀ the modification factor for fire can be derived from the reduced cross-section method as

Де:

W_ef – момент опору робочого перерізу згідно з 4.2.2;

W_r – момент опору залишкового поперечного перерізу.

where:

W_ef is the section modulus of the effective cross-section determined according to 4.2.2;

W_r is the section modulus of the residual cross-section.

Додаток В

(довідковий)

Уточнені методи розрахунку

В.1 Загальні положення

(1) Уточнені моделі розрахунку можуть бути використані для окремих елементів, частин конструктивної системи або цілих конструктивних систем.

(2) Уточнені методи розрахунку застосовуються для:

− визначення глибини обвуглювання;

− збільшення та розподілення температури в елементах конструкцій (теплотехнічний розрахунок);

− оцінки роботи конструкцій або будь-якої частини (статичний розрахунок).

(3) Температура навколишнього середовища приймається 20⁰С.

(4) Уточнені методи розрахунку для теплотехнічного розрахунку ґрунтуються на теорії теплообміну.

(5) При теплотехнічному розрахунку має враховуватись зміна теплофізичних та термомеханічних властивостей матеріалів залежно від зміни температури.

Примітка. Якщо теплотехнічний розрахунок не враховує такі явища як збільшення теплообміну, що обумовлено масообміном, наприклад, в наслідок випаровування вологи, або збільшення теплообміну, що обумовлено тріщиноутворенням, яке спричинює конвекційний теплообмін та/або теплообмін випромінюванням, – теплофізичні та термомеханічні властивості необхідно постійно змінювати з метою отримання результату максимально наближеного до результатів випробування.

(6) Необхідно враховувати вплив будь-якого вмісту вологи в деревині та захисту з гіпсокартонних листів.

(7) Уточнені методи розрахунку конструктивної системи мають враховувати зміну механічних властивостей залежно від температури та, де можливо, від вологості.

(8) Необхідно враховувати вплив зміни температурної повзучості. Для дерева та деревинних матеріалів особливу увагу необхідно приділяти зміні вологості.

Примітка. Термомеханічні властивості деревини наведені в додатку В і включають вплив температурної повзучості та зміни вологості.

(9) Для матеріалів, відмінних від дерев’яних та деревинних матеріалів, необхідно враховувати вплив температурних деформацій і напружень в наслідок зростання температури й температурного градієнту.

(10) Статичний розрахунок має враховувати вплив нелінійних властивостей матеріалів.

В.2 Теплофізичні властивості

(1) Для стандартного температурного режиму значення теплопровідності, питомої теплоємності та співвідношення густини до густини сухого дерева м'яких сортів приймаються відповідно до рисунків В.1-В.3 та таблиць В.1 і В.2.

Примітка 1. Значення теплопровідності обвугленого шару є більш реалістичним за виміряні значення деревинного вугілля, враховуючи підвищений теплообмін внаслідок нагрівання тріщини більше 500 ⁰С и руйнування обвугленого шару при температурі більше 1000 ⁰С. Тріщини в деревинному вугіллі підвищують теплообмін в наслідок випромінювання й конвекції. Зазвичай існуючі обчислювальні моделі не враховують згадані впливи.

Примітка 2. Залежно від моделі, що використається при розрахунку, необхідна зміна значень теплофізичних властивостей.

Annex B

(informative)

Advanced calculation methods

B1 General

(1) Advanced calculation models may be used for individual members, parts of a structure or for

entire structures.

(2) Advanced calculation methods may be applied for:

− the determination of the charring depth;

− the development and distribution of the temperature within structural members (thermal response model);

− the evaluation of structural behaviour of the structure or of any part of it (structural response model).

(3) The ambient temperature should be taken as 20°C.

(4) Advanced calculation methods for thermal response should be based on the theory of heat

transfer.

(5) The thermal response model should take into account the variation of the thermal properties

of the material with temperature.

NOTE: Where thermal models do not take into account phenomena such as increased heat transfer due to mass transport, e.g. due to the vaporisation of moisture, or increased heat transfer due to cracking which causes heat transfer by convection and/or radiation, the thermal properties are often modified in order to give results that can be verified by tests.

(6) The influence of any moisture content in the timber and of protection from gypsum plasterboard should be taken into account.

(7) Advanced calculation methods for the structural response should take into account the changes of mechanical properties with temperature and also, where relevant, with moisture.

(8) The effects of transient thermal creep should be taken into account. For timber and woodbased materials, special attention should be drawn to transient states of moisture.

NOTE: The mechanical properties of timber given in annex B include the effects of thermal creep and transient states of moisture.

(9) For materials other than timber or wood-based materials, the effects of thermally induced strains and stresses due to both temperature rise and temperature gradients, should be taken into account.

(10) The structural response model should take into account the effects of non-linear material properties.

B2 Thermal properties

(1) For standard fire exposure, values of thermal conductivity, specific heat and the ratio of density of softwood may be taken as given in figures B1 to B3 and tables B1 and B2.

NOTE 1: The thermal conductivity values of the char layer are apparent values rather than measured values of charcoal, in order to take into account increased heat transfer due to shrinkage cracks above about 500°C and the consumption of the char layer at about 1000°C. Cracks in the charcoal increase heat transfer due to radiation and convection. Commonly available computer models do not take into account these effects.

NOTE 2: Depending on the model used for calculation, modification of thermal properties given may be necessary.