Новости

Jan 18, 2024

Печь для безопасных деревянных построек

Деревянное строительство в Швейцарии переживает период возрождения. исследователи ETH

Деревянное строительство в Швейцарии переживает период возрождения. Исследователи ETH в кампусе Хёнгерберг используют симулятор пожара для испытания деревянных компонентов при строительстве зданий любого размера. Изготовленная по индивидуальному заказу печь позволяет моделировать реалистичные сценарии пожара.

Не все пожары в зданиях развиваются одинаково. Горючий материал загорается, температура повышается, огонь растет и распространяется. На его развитие влияют размеры и свойства отсека, пожарная нагрузка, температура и концентрация кислорода в горящем помещении. Последнее приобретение Института структурного проектирования факультета гражданского, экологического и геоматического проектирования ETH Zurich призвано показать, как деревянные конструкции ведут себя в различных сценариях пожара. Полученные в результате выводы помогут расширить потенциальное применение древесины как безопасного и устойчивого строительного материала.

С учетом мероприятий по реконструкции здания печь, разработанная специально для моделирования пожара, стоит около 2,5 миллионов швейцарских франков, выглядит прочной и расположена в отопительном здании кампуса Хёнгерберг. Он представляет собой металлический куб, армированный стальными балками, с камерой сгорания высотой один метр, шириной один метр и длиной почти 1,7 метра. Имитатор пожара управляется десятью газовыми горелками, прикрепленными равными половинками к двум длинным сторонам. Они могут нагреть духовку до температуры более 1400 градусов по Цельсию. Испытания записываются несколькими камерами снаружи камеры сгорания, также можно анализировать состав дымовых газов.

«Мы можем запрограммировать температуру духовки с точностью до трех градусов и сделать то же самое с кислородом в печи», - с гордостью объясняет Андреа Франджи. Деревянные компоненты и другие распространенные строительные материалы также могут выдерживать нагрузку до 50 тонн во время испытания. Профессор деревянных конструкций инициировал закупку имитатора пожара и участвовал в определении его технических характеристик. «Печь позволяет нам моделировать различные сценарии пожара и изучать их влияние на деревянные конструкции».

Деревянное строительство в Швейцарии процветает, и здания растут. Деревянные высотные здания высотой от 75 до 108 метров в настоящее время планируются или уже строятся в Регенсдорфе, Цуге, Винтертуре и Цюрихе. Тот факт, что это вообще возможно, также обусловлен многолетней исследовательской работой, например, той, которую провела группа Франджи с симулятором пожара. Новые строительные продукты и технологии соединения деревянных компонентов также позволяют создавать все более крупные и необычные конструкции.

До 2004 года в Швейцарии было разрешено строительство только двухэтажных зданий с деревянными конструкциями. С 2005 года порог был повышен до шести этажей, а с 2015 года верхнего предела фактически больше нет. «Планируемые высотные здания, несомненно, являются флагманскими проектами», — говорит Франджи. «Однако древесина уже давно зарекомендовала себя как строительный материал для зданий средней высоты и привлекательна хорошим соотношением цены и качества, экологичностью и безопасностью». Последнее может стать неожиданностью, но в то время как стальные балки могут деформироваться и, соответственно, стать нестабильными в случае пожара, деревянные конструкции могут дольше сохранять свою структурную целостность.

Несущая способность деревянного бруса при пожаре в основном определяется его размерами. Если луч горит, то около четырех сантиметров в час преобразуется из дерева в древесный уголь на сторонах, подвергшихся воздействию огня. Потенциальными слабыми местами являются соединительные элементы и детали конструкции. Чтобы расширить возможности применения современного деревянного строительства, Андреа Франджи и его команда хотят продолжить изучение поведения горения деревянных элементов и соединений в реальных условиях. «Строительный сектор является причиной значительной доли вредных для климата выбросов. Благодаря нашим исследованиям мы можем помочь гарантировать, что еще больше древесины из возобновляемых ресурсов и экономящих CO2 ресурсов будет использоваться в качестве строительного материала», - говорит Франджи.