Гаращенко Никита Анатольевич

Исследования эффективности огнезащиты

деревоклееных конструкций

Специальность 05.26.03 – «Пожарная и промышленная безопасность»

(строительство)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва-2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждение высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Корольченко Александр Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ройтман Владимир Миронович

кандидат технических наук

ХАРИТОНОВ Виктор Сергеевич

Ведущая организация: ЦНИИпромзданий

Защита состоится «29» мая 2007 г. в 12 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.138.04 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу: г. Москва, Шлюзовая наб., д. 8, ауд. 224.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан «_____» ________________ 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Ширшиков Б.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Деревянные клееные конструкции (ДКК) традиционны для отечественной строительной отрасли, что обусловлено богатыми лесосырьевыми ресурсами страны, а также тем, что по многим показателям их применение является более предпочтительно, чем конструкций из железобетона и металла. До настоящего времени объем применения ДКК явно не соответствует потребностям строительства и потенциальным возможностям страны. В то же время объемы строительства постоянно растут, и увеличивается потребность в ДКК, производство которых требует меньших энергозатрат, а монтаж на объектах более технологичен по сравнению с конструкциями из железобетона и стали.

В СНиП 21-01-97* содержатся требования по пожарной опасности строительных материалов и конструкций. Для ДКК их выполнение возможно только при наличии огнезащиты. Она позволяет снизить показатели пожарной опасности древесины и снизить класс пожарной опасности конструкций, определяемый по ГОСТ 30403-96. Считалось, что существенное снижение класса пожарной опасности ДКК возможно только при защите их такими неестественными для них средствами огнезащиты, как плитные негорючие материалы или обмазки (штукатурки), имеющие относительно большую толщину. Отсутствовали обоснования возможности использования для ДКК таких приемлемых и естественных материалов, как прозрачные вспучивающиеся покрытия (лаки), поскольку испытания, предусмотренные ГОСТ 30403, не проводились. Это, естественно, ограничивало возможности применения ДКК в строительстве.

Для проведения расчетов огнестойкости конструкций из древесины используются методики, содержащие решения теплотехнической и статической задач. Актуальность совершенствования расчетных методик очевидна, поскольку последние 15 лет испытаний ДКК в огневых печах в нашей стране проводилось крайне мало. В настоящее время для теплотехнических расчетов ДКК с огнезащитой применяются упрощенные методики, использующие достаточно грубые приближения, что снижает точность определения температурных полей в ДКК и уровня их огнестойкости. Это характерно также для методик теплотехнических расчетов стальных элементов узлов (нагелей, болтов, накладок и пр.), обеспечивающих сопряжение элементов ДКК. Они имеют, как правило, относительно небольшие пределы огнестойкости и подлежат огнезащите.

Научно-техническая задача экспериментальных и теоретических исследований эффективности средств огнезащиты ДКК является актуальной и представляет практический интерес. Особый интерес представляют исследования эффективности применения для конструкций из древесины вспучивающихся покрытий. Экспериментальные и теоретические исследования должны быть направлены на разработку научно-технических основ применения современных средств огнезащиты ДКК, позволяющих повысить качество проектирования за счет большей достоверности и точности расчетов конструкций с огнезащитой.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является научное обоснование способов обеспечения пожарной безопасности ДКК за счет применения эффективных средств огнезащиты, что создает предпосылки для расширения области и увеличения объема применения ДКК.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Экспериментальное определение параметров вспучивания современных прозрачных покрытий ДКК и их влияния на снижение уровня прогрева и обугливания образцов из древесины при высокотемпературном воздействии на лабораторном оборудовании.

2. Определение класса пожарной опасности ДКК со вспучивающимися лаками в огневой печи, выявление и устранение недостатков методики испытаний и установки для их проведения в случае применения покрытий со значительным вспучиванием.

3. Определение характеристик, необходимых для проведения теплотехнических расчетов, для неисследованных ранее вспучивающихся

4. Экспериментальная проверка методики теплотехнических расчетов ДКК со вспучивающимися покрытиями для подтверждения возможности ее использования при проектировании огнезащиты и оценках огнестойкости.

5. Проведение математического моделирования с использованием наиболее совершенных методик теплотехнических расчетов для сопоставления эффективности типичных представителей различных видов огнезащиты ДКК.

6. Проведение численных исследований используемых расчетных методик для выявления уровня влияния основных параметров огнезащиты на прогрев ДКК и стальных элементов узлов.

7. Подготовка рекомендаций по рациональным средствам и толщинам огнезащиты ДКК и стальных элементов узлов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые получены экспериментальные данные о динамике прогрева и вспучивания современных огнезащитных покрытий для древесины при высокотемпературном воздействии в огневой печи при исследованиях класса пожарной опасности ДКК, а также на установке лучистого нагрева.

2. Впервые определены основные характеристики исследуемых материалов (кратность и температура начала вспучивания, параметры математической модели), необходимые для проведения теплотехнических расчетов.

3. Обоснована методика и программа теплотехнических расчетов нестационарных температурных полей в ДКК с огнезащитой, учитывающая основные особенности разложения, вспучивания и поверхностного уноса исследуемых огнезащитных покрытий.

4. На основании математического моделирования прогрева ДКК и стальных элементов узлов сопряжения для различных видов и толщин огнезащиты установлено влияние основных характеристик огнезащитных покрытий на прогрев ДКК и эффективность снижения их пожарной опасности.

Практическая значимость работы заключается в следующем: