Огнестойкость деревянных конструкций

Огнестойкость элементов строительных конструкций подразумевает под собой способность сберегать изначальные эксплуатационные характеристики в условиях пожара.

Время, которое затрачивается на сохранение эксплуатационных качеств в условиях пожара, есть величина, которой измеряется огнестойкость.

Температура воспламенения древесины от открытого огня примерно 230° C, а при 260° C процесс горения переходит в стойкую и длительную стадию с увеличением температуры. Воспламенение древесины может произойти и при отсутствии открытого огня. При быстром нагревании древесины (1-2 минуты) порог возгорания более 330° C, а более длительное воздействие тепла, уменьшает этот порог до 170° C. Эти факторы необходимо учитывать при близком расположении деревянных конструкций возле нагреваемых предметов.

На увеличение огнестойкости также влияет поверхность деревянного элемента. Гладкая поверхность без трещин затрудняет распространению огня по площади, а малый коэффициент теплопроводности дерева усложняет высоким температурам проникнуть вовнутрь. Если же деревянный элемент массивного сечения (оцилиндрованное бревно, клееный брус с площадью сечения более 350 см²) все-таки загорелся, то образующийся на поверхности уголь («угольная шуба»), который имеет в 4 раза меньше коэффициент теплопроводности, чем сама древесина, дополнительно затрудняет процесс горения.

Вышеперечисленные причины, а также малая скорость обугливания деревянных элементов в глубину (0,6-0,8 мм/мин), обеспечивают высокий уровень огнестойкости деревянных элементов крупного сечения. Проводимые на кафедре пожарной профилактики Высшей школы МВД СССР эксперименты показали схожие результаты с зарубежными опытами. В ходе этих опытов было установлено, что брус сплошного прямоугольного сечения при прямом воздействии огня и температуры примерно 900-950° C за один час обугливается на глубину 35-40 мм.

Температурные показатели внутри бруса сечением 28х116 см после 45 минут испытаний в огневой камере по стандартному режиму, полученные при помощи термопара, были 40° C. Это не смотря на то, что температура внутри самой камеры достигала 900° C, под слоем угля - 273° C, а на глубине бруса 60 мм - 78° C.

Институт при Штутгартском университете (Германия), занимающийся исследованием строительных материалов, в ходе проведения испытаний клееных деревянных брусьев сечением 16х40 см в условиях пожара получил следующие результаты:

• при повышении температуры до 880° C в течении 30 минут (режим «полуогнестойкий»), брусья сохраняли 2,4-кратный запас прочности при 3х-кратном исходном;
• при температуре 1000° C и  прямом воздействии огня в течении 30 минут, клееный брус обладал способность воспринимать нагрузку около 60 % от расчетной.

Не случайно в Финляндии на объектах с высоким риском возгорания в качестве опорных столбов и балок перекрытия используют клееные деревянные конструкции. Клееный брус в отличие от бетона, кирпича и пеноблока не обрушается, а прогорает к основанию.

Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений (СНиП II-2-80), учитывая опыт использования деревянных конструкций в нашей стране и за рубежом, разрешают применять деревянные конструкции при строительстве зданий в качестве несущих и ограждающих элементов с 3-ей степенью огнестойкости.

Голландские специалисты провели эксперимент, показывающий интересные теплоизоляционный свойства древесины. В ходе эксперимента было выяснено, что несущие способности загруженной  стальной балки, которая была подвержена огню в условиях пожара, пропали через 15 минут, а такой же балки, но с облицованным слоем еловой древесины толщиной 22 мм - через 58 минут, а со слоем толщиной 45 мм - через 82 минуты.

Хотя древесина является горючим материалом, массивные конструкции из нее (площадью сечения от 350 см² до 400 см²) в отсутствии специальной обработки имеют достаточно высокий уровень огнестойкости, который превосходит уровень незащищенной металлической конструкции.