Проблемы и перспективы в области огнестойкости деревянных конструкций для высотных зданий

Введение. Значимой проблемой в области строительства в Российской Федерации является невозможность возведения высотных деревянных объектов. Для решения данной проблемы необходимо изучить состояние вопроса за рубежом и в Российской Федерации и проанализировать перспективы развития этого направления.

Основная (аналитическая) часть. В статье приведены примеры возведения современных объектов (в Берлине, Лондоне, Мельбурне и других городах), отражающие состояние высотного деревянного строительства за рубежом. В рассмотренных зданиях совместно с преобладающими деревянными конструктивными и деревосодержащими отделочными материалами использованы железобетонные конструктивные элементы, необходимые для реализации сложных технических систем, что позволяет значительно сократить сроки их возведения. Кроме того, выбранный подход позволяет обеспечить значительную экологичность зданий и сооружений: благодаря использованию деревосодержащих материалов консервируются огромные объемы углекислоты и значительно снижаются ее выбросы в атмосферу во время строительных работ. В работе отражены основные положения технического регулирования в области нормирования пожарной безопасности строительных материалов и конструкций в Российской Федерации. Показано, что основные причины невозможности использования деревянных конструкций в высотных зданиях связаны с особенностями технического регулирования в Российской Федерации, в частности с отсутствием необходимых методик для проведения испытаний и сертификации деревосодержащих строительных конструкций в высотном строительстве. Показана необходимость оптимизации существующих методов для испытания деревянных строительных конструкций. Приведены примеры различных документов, регламентирующих производство и использование деревянных и композитных строительных конструкций. В работе детально отражен международный опыт реализации основных положений нормативных документов, а также европейские испытания на огнестойкость, что показывает возможность реализации подобного опыта в Российской Федерации.

Выводы. Для разработки нормативной основы для возможности использования конструкций из древесины в высотном строительстве необходимо проведение крупномасштабных экспериментов на деревянных конструкциях в целях изучения их огнестойкости. При этом необходимо учитывать особенности горючих строительных материалов.

нормирование в строительстве, крупномасштабные огневые испытания, зарубежный опыт, пожарная безопасность, эксплуатационные характеристики конструкций

1. Hodgin D. А. Mid-rise wood frame construction: a good idea or are we asking for trouble? // Eighth Congress on Forensic Engineering (November 29 – December 2, 2018, Austin, Texas). — Reston, Virginia : American Society of Civil Engineers, 2018. — P. 62–72. DOI: 10.1061/9780784482018.007.

2. Wimmers G. Wood: a construction material for tall buildings // Nature Reviews Materials. — 2017. — Vol. 2, No. 12. — Article Number 17051. DOI: 10.1038/natrevmats.2017.51.

3. Mohammadi J., Ling L. Can wood become an alternative material for tall building construction? // Practice Periodical on Structural Design and Construction. — 2017. — Vol. 22, No. 4. — Article Number 04017014. DOI: 10.1061/(ASCE)SC.1943-5576.0000334.

4. Деглиз К. “Экологический менеджмент” лесов и изделий из древесины // Лесной вестник / Forestry Bulletin. — 2017. — Т. 21, № 4. — С. 6–9. DOI: 10.18698/2542-1468-2017-4-6-9.

5. Pastori Z., Czupy I., Gorbacheva G. A. Using poplar stud elements in light frame wall structure instead of coniferous // Lesnoy vestnik / Forestry Bulletin. — 2017. — Vol. 21, No. 4. — P. 89–94. DOI: 10.18698/2542-1468-2017-4-89-94.

6. Pasztory Z., Peralta P. N., Molnar S., Peszlen I. Modeling the hygrothermal performance of selected North American and comparable European wood-frame house walls // Energy and Buildings. — 2012. — Vol. 49. — P. 142–147. DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.02.003.

7. Ramage M. H., Burridge H., Busse-Wicher M., Fereday G., Reynolds T., Shah D. U., Wu G., Yu L., Fleming P., Densley-Tingley D., Allwood J., Dupree P., Linden P. F., Scherman O. The wood from the trees: The use of timber in construction // Renewable and Sustainable Energy Reviews. — 2017. — Vol. 68. — P. 333–359. DOI: 10.1016/j.rser.2016.09.107.

8. Kaushik K., Tannert T. Feasibility study of a novel tall concrete-wood hybrid system // Structures Congress 2017: Business, Professional Practice, Education, Research, and Disaster Management (April 6–8, 2017, Denver, Colorado). — Reston, Virginia : American Society of Civil Engineers, 2017. — P. 411–418. DOI: 10.1061/9780784480427.035.

9. Беличенко М. Ю., Ахметова Л. Р., Дроздов В. А. Строительство многоэтажных зданий на основе древесины // Проблемы современной науки и инновации. — 2016. — № 12. — С. 31–37.

10. Buchanan A., Östman B., Frangi A. White paper on fire resistance of timber structures / NIST.GCR.15-985. — 2014. — 24 p. URL: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/gcr/2015/NIST.GCR.15-985.pdf (дата обращения: 05.02.2020).

11. Ройтман В. М. Инженерные решения по оценке огнестойкости проектируемых и реконструируемых зданий. — М. : Пожнаука, 2001. — 382 с.

12. Михалева С. А. Деревянные высотки в России — инновационный взгляд на современное строительство // Международный научно-исследовательский журнал. — 2016. — № 4-7(46). — С. 19–21. DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.174.

13. Östman B., Winter S., Mikkola E. Fire safety in timber buildings — Technical guideline for Europe / SP Report 2010:19. — Stockholm, Sweden : SP Technical Research Institute of Sweden, 2010. — 88 p.

14. Gerard R., Barber D., Wolski A. Fire safety challenges of tall wood buildings. — San Francisco, CA : Arup North America Ltd.; Quincy, MA : Fire Protection Research Foundation, 2013. — 162 p.

15. Bartlett A. I., Hadden R. M., Bisby L. A. A review of factors affecting the burning behaviour of wood for application to tall timber construction // Fire Technology. — 2019. — Vol. 55, No. 1. — P. 1–49. DOI: 10.1007/s10694-018-0787-y.

16. Suzuki J., Mizukami T., Naruse T., Araki Y. Fire resistance of timber panel structures under standard fire exposure // Fire Technology. — 2016. — Vol. 52, No. 4. — P. 1015–1034. DOI: 10.1007/s10694-016-0578-2.

17. Асеева Р. М., Серков Б. Б., Сивенков А. Б. Горение и пожарная опасность древесины // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2012. — Т. 21, № 1. — С. 19–32.

18. Покровская Е. Н., Портнов Ф. А., Кобелев А. А., Корольченко Д. А. Дымообразующая способность и токсичность продуктов сгорания древесных материалов при поверхностном модифицировании элементоорганическими соединениями // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2013. — Т. 22, № 10. — С. 40–45.

19. Eremina T. Yu., Korolchenko D. A., Kuznetsova I. N. Comprehensive assessment of fire protective intumescent paint “terma” // Journal of Physics: Conference Series. — 2019. — Vol. 1425. — Article Number 012099. DOI: 10.1088/1742-6596/1425/1/012099.

20. Konstantinova N. I., Eremina T. Yu., Kuznetsova I. N. Development of fireproof textile materials safe on contact with human skin // Fibre Chemistry. — 2019. — Vol. 51, No. 2. — P. 131–134. DOI: 10.1007/s10692-019-10058-9.