«

»

Rezistenta la foc a elementelor de constructii din lemn

Share

Rezistenta la foc este o caracteristica importanta a elementelor structurale din lemn considerate, din punct de vedere a sigurantei la foc, elemente combustibile. Valoarea rezistentei la foc va fi influentata de timpul de alarmare pentru pompieri si cel de evacuare a oamenilor.

 

Analiza comportarii grinzii din lemn expusa pe 3 laturi la foc

Calculul timpului de avariere a elementelor structurale din lemn este caracterizat prin rezistenta acestora la foc.

Elementele din lemn cu dimensiuni geometrice marite, de-a lungul timpului (in special in sec. XIX), dar si in prezent, sunt recunoscute pentru mentinerea unei capacitatii portante la foc, deci o rezistenta marita la avariere in timpul incendiului.

Rezistenta la foc a elementelor din lemn, cu dimensiuni marite, este influentata de efectul de carbonizare, efect care se manifesta prin aparitia unui strat protector de carbune la suprafata lemnului expus la foc.

Sectiunea transversala a elementelor structurale din lemn se poate concepe astfel incat sa mentina o capa­citate portanta necesara unei exploatari viitoare normale si dupa o expunere la foc.

In figura 1 se prezinta analiza efectelor expunerii la foc a unei grinzi din lemn, dupa 3 laturi (solutie intalnita la planseele din lemn).

Sectiunea initiala (B x H) a acestei grinzi, cu rezerve de capacitate portanta, fiind numai partial solicitata, ajunge dupa un timp (t) de expunere la foc la o sectiune micsorata (b x h) avand o zona de lemn fierbinte protejata la exterior cu un strat de carbune.

Determinarea rezistentei la foc presupune utilizarea unui coeficient de carbonizare (4 cm/ora) ce marcheaza micsorarea (10-15% din valoarea initiala) rezistentei si rigiditatii elementului de lemn initial (neafectat de foc).

Efectul expunerii la foc se materializeaza prin carbonizarea unei zone a sectiunii initiale de lemn, care depinde de raportul (k) intre rezistenta proiectata si cea limita. Se recomanda, pentru acest raport, in cazul unor estimari eficiente, sa aiba valoarea k = 0,33.

Sectiunea transversala a elementelor structurale din lemn poate fi astfel conceputa incat sa se poata mentine o capacitate portanta necesara unei bune exploatari ulte­rioare la o durata de expunere la foc estimata. Lemnul poate avea o viteza de ardere (carbonizare) previzibila.

Sectiunea micsorata, ramasa dupa expunerea la foc (b x h), poate suporta o incarcare suficienta, pentru a prelua incarcarea la limita, prevazuta initial prin coeficientul de siguranta a sectiunii. Cedarea apare atunci cand defor­marea sectiunii transversale, ramase dupa incendiu, depaseste valoarea limita.

Rezistenta la foc se poate determina respectand „Normele nationale specifice constructiilor din lemn“, Consiliul American pentru Lemn, Washington, 2004, American Forest & Paper Association, acceptand egalitatea [1].

Grinda structurala din lemn, expusa la foc, va ceda in situatia in care caracteristica geometrica (modul de rezistenta a sectiunii transversale) va atinge o valoare critica din cauza micsorarii dimensiunilor sectiunii transversale.

Enuntata in egalitatea:

k x z x Winit = a x Wfinal [1]

in care:

k – factor de reducere a coeficientului de siguranta, care tine cont de rezistenta de calcul raportata la rezistenta ultima;

z – factor de incarcare influentat de raportul intre incarcarea reala si cea admisibila;

Winit – caracteristica geometrica a elementului initial din lemn (la grinzi – modul de rezistenta B x H2/6);

a – coeficient de carbonizare, ce marcheaza reduce­rea rezistentei si rigiditatii sectiunii transversale dupa incendiu;

Wfinal – caracteristica geometrica a elementului din lemn dupa expunere la foc (la grinzi modul de rezistenta b x h2/6).

Radacinile ecuatiei [1] trebuie rezolvate diferential, aproximand (a = 0,8 si k = 0,33) solutiile cu un set de ecuatii simple ce vor permite calculul rezistentei la foc.

Pentru tipul de grinda analizat rezistenta la foc se poate determina cu relatia:

in care:

t – rezistenta la foc in minute;

z – factor de incarcare influentat de raportul (R) intre incarcarea reala si cea admisibila;

z = 1,3 pentru R < 0,5;

z = 0,7 + 0,3/R pentru R ³ 0,5;

B, H – dimensiunile sectiunii initiale.

Sectiunea de lemn ramasa dupa expunerea la foc (b x h) este solicitata la o parte din capacitatea portanta maxima (initiala) si se va deforma daca este solicitata peste aceasta limita.

Din analiza, rezulta ca elementele structurale din lemn nu isi pierd decat partial capacitatea portanta in fazele primare de expunere la foc. Datorita coeficientului de siguranta aplicat la sectiunea initiala, care e solicitata la o fractiune din capacitatea maxima, face posibil ca sectiunea micsorata dupa incendiu sa suporte incarcarea din calculul initial, continuandu-si rolul in structura de rezistenta.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 74 – septembrie 2011, pag. 44

 

Autori:
prof. univ. dr. ing. Al. CIORNEI,
drd. ing. B. R. DIACONU – Universitatea Tehnica „Gh. Asachi“ Iasi



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2011/09/18/rezistenta-la-foc-a-elementelor-de-constructii-din-lemn/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.