DIFISEK+ NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH

Komentáře

Transkript

DIFISEK+ NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH
DIFISEK+
NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ
VYSTAVENÝCH POŽÁRU
P
P
Únosnost
Deformace
P
as
Praha, erven 2008
eské vysoké u ení technické v Praze
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
as
DIFISEK+
NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ
VYSTAVENÝCH POŽÁRU
Textové materiály projektu DIFISEK+
Ed.: F. Wald
Praha, erven 2008
eské vysoké u ení technické v Praze
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
DIF SEK
DIFISEK+ Návrh ocelových a ocelobetonových konstrukcí vystavených požáru
Ed.: Wald F.
ISBN 978-80-01-04099-7
Tisk eská technika, VUT v Praze
Leden 2008
250 výtisk , 102 stran, 21 tabulek, 254 obrázk
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
OBSAH
Úvod …..…… .................................................................................................................................... 4
Prezentace
1 Tepelná a mechanická zatížení .................................................................................... 6
O. Vassart, L.G. Cajot, M. Brasseur, M. Strej ek
2 Teplotní odezva ......................................................................................................... 14
O. Vassart, J. Chlouba
3 Analýza konstrukce ................................................................................................... 21
B. Zhao, Z. Sokol
4 Programy pro požární návrh ....................................................................................... 29
J.J. Martínez de Aragón, F. Rey, J.A. Chica, F. Wald
ešené p íklady .......................................................................................................................................
P. Schaumann, T. Trautmann, J. Žižka
5.1 Prostorový požár ............................................................................................................... 38
5.2 Lokalizovaný požár .......................................................................................................... 44
5.3 Sp ažená ocelobetonová deska ........................................................................................ 50
5.4 Tla ený a ohýbaný nosník ............................................................................................... 56
5.5 Sloup zatížený osovou silou ............................................................................................ 61
5.6 Sva ovaný nosník uzav eného pr ezu .......................................................................... 64
5.7 áste n obetonovaný sp ažený ocelobetonový nosník .............................................. 68
5.8 áste n obetonovaný sp ažený ocelobetonový sloup ................................................ 75
5.9 Sp ažený požárn chrán ný ocelobetonový nosník ...................................................... 83
Prezentace k ešeným p íklad m ...........................................................................................................
J. Chlouba, P. Kallerová, M. Strej ek, Z. Sokol
6.1 Výpo et teploty plynu zónovým modelem .................................................................... 89
6.2 Sp ažený ocelobetonový sloup ......................................................................................... 92
6.3 áste n obetonovaný sp ažený nosník ......................................................................... 95
6.4 Konstrukce vn požárního úseku .................................................................................... 99
Internet
7.1 Materiály pro požární návrh konstrukcí na internetu ................................................ 102
F. Wald
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ÚVOD
Požární bezpe nost staveb je jedním ze šesti základních požadavk Sm rnice Rady
89/106/EHS ze dne 21. 12. 1988 o sbližování právních a správních p edpis lenských stát ,
které je zam eno na stavební výrobky. V nárocích na požární bezpe nost staveb jsou
zahrnuty díl í ásti: zachování nosnosti a stability konstrukce, omezení rozvoje a ší ení ohn
a kou e v objektu, omezení ší ení požáru na sousední objekty, umožn ní bezpe né evakuace
osob a umožn ní ú inného a bezpe ného zásahu jednotkám hasi ského záchranného sboru.
K dispozici je pasivní požární ochrana, aktivní požární ochrana a požárn inženýrská ešení.
Pasivní požární ochrana je založena na tepelné izolaci prvk konstrukce, které jsou vystaveny
požáru. Lze ji využít pouze zachování nosnosti a stability konstrukce. Aktivní požární
ochrana je ádov ú inn jší, protože brání vzniku/rozvinutí požáru v jeho samém po átku.
Požárn inženýrská ešení vhodn kombinují oba p ístupy a zajiš uje nejvyšší ochranu osob a
majetku p i požáru. Zachování nosnosti a stability konstrukce za požáru se v Evrop posuzuje
jako první mimo ádná kombinace zatížení, které popsáno v SN EN 1991-1-2: 2003. Požární
spolehlivost je ešena v ástech 1-2 norem, tj. SN EN 199x-1-2, samostatn pro betonové,
ocelové, ocelobetonové, d ev né, zd né a hliníkové konstrukce, viz tab. 1.
Tato publikace navazuje na monografii Výpo et požární odolnosti stavebních
konstrukcí, VUT v Praze 2005, ISBN 80-0103157-8. Jsou zde shrnuty prezentace a ešené
p íklady projektu DIFISEK . RFS-C2-03048 (DIssemination of structural FIre Safety
Engineering Knowledge), které byly p ipraveny pro výpo et podle p edb žných text
evropských norem. V rámci projektu DIFISEK+ (DIssemination of Structural FIre Safety
Engineering Knowledge throughout Europe), byly materiály aktualizovány a s využitím
Národních p íloh lokalizovány pro použití v jednotlivých zemích CEN. V roce 2008 budou na
URL: www.difisek.eu národní verze k dispozici v angli tin a v p íslušném národní jazyku,
tj. v angli tin , eštin , estonštin , finštin , francouzštin , holandštin , italštin , litevštin ,
ma arštin , n m in , polštin , portugalštin , rumunštin , e tin , slovinštin , špan lštin a
švédštin . Výstupem projektu jsou pdf soubory s výkladem a cvi ebními texty:
1 Tepelná a mechanická zatížení,
2 Teplotní odezva,
3 Analýza konstrukce,
4 Programy pro požární návrh a
5 ešené p íklady z problematiky modelování požáru a návrhu konstrukcí.
P íprava a vydání textových materiál byly podpo eny evropským projektem RFSC
(Research Fund for Coal and Steel) DIFISEK+ (Dissemination of Structural Fire Safety
Engineering Knowledge throughout Europe) . RFS-P2-06065. ást prezentovaných
výsledk byla získána p i práci ve výzkumném centru CIDEAS . 1M0579.
František Wald, v Praze 17. 6. 2008
4
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Tab. 1 Program zavedení evropských návrhových norem, podle NI, Aldabaghová Z., leden 2008
Ozna ení
EN 1990
EN 1990
EN 1991-1-1
EN 1991-1-2
EN 1991-1-3
EN 1991-1-4
EN 1991-1-5
EN 1991-1-6
EN 1991-1-7
EN 1991-2
EN 1991-3
EN 1991-4
EN 1992-1-1
EN 1992-1-2
EN 1992-2
EN 1992-3
EN 1993-1-1
EN 1993-1-2
EN 1993-1-3
EN 1993-1-4
EN 1993-1-5
EN 1993-1-6
EN 1993-1-7
EN 1993-1-8
EN 1993-1-9
EN 1993-1-10
EN 1993-1-11
EN 1993-1-12
EN 1993-2
EN 1993-3-1
EN 1993-3-2
EN 1993-4-1
EN 1993-4-2
EN 1993-4-3
EN 1993-5
EN 1993- 6
EN 1994-1-1
EN 1994-1-2
EN 1994-2
EN 1995-1-1
EN 1995-1-2
EN 1995-2
EN 1996-1-1
EN 1996-1-2
EN 1996-1-3
EN 1996-3
EN 1997-1
EN 1997-2
EN 1998-1
EN 1998-2
EN 1998-3
EN 1998-4
EN 1998-5
EN 1998-6
EN 1999-1-1
EN 1999-1-2
EN 1999-1-3
EN 1999-1-4
EN 1999-1-5
Zkrácený název
Zásady navrhování
Zásady navrhování – p íloha mosty
V angl. verzi
EUROKÓD 1 – Zatížení
Zatížení – Vlastní tíhou
Zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru
Zatížení – Sn hem
Zatížení – V trem
Zatížení – Teplotou
Zatížení – P i provád ní
Zatížení – Mimo ádná zatížení
Zatížení – Most dopravou
Zatížení – Zatížení od je áb a strojního vybavení
Zatížení – Zatížení zásobník a nádrží
11/06
EUROKÓD 2 – Betonové konstrukce
Betonové konstrukce – Obecná pravidla
Betonové konstrukce – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru
Betonové konstrukce – Mosty
Betonové konstrukce – Nádrže
12/06
EUROKÓD 3 – Ocelové konstrukce
Ocelové konstrukce – Obecná pravidla
Ocelové konstrukce – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru
Ocelové konstrukce – Dopl ující pravidla pro tenkost. za studena tvar. prvky …
Ocelové konstrukce – Korozivzdorné oceli
Ocelové konstrukce – Boulení st n
Ocelové konstrukce – Pevnost a stabilita ocelových sko epin
Ocelové konstrukce – P í n zatížené deskost nové konstrukce
Ocelové konstrukce – Spoje
Ocelové konstrukce – Únava
Ocelové konstrukce – K ehký lom
Ocelové konstrukce – Navrhování ocelových tažených prvk
Ocelové konstrukce – Dopl ující pravidla pro oceli vysoké pevnosti do t ídy S700
Ocelové konstrukce – Mosty
Ocelové konstrukce – Stožáry
05/07
Ocelové konstrukce – Komíny
05/07
Ocelové konstrukce – Zásobníky
Ocelové konstrukce – Nádrže
Ocelové konstrukce – Potrubí
Ocelové konstrukce – Piloty a št tové st ny
Ocelové konstrukce – Je ábové dráhy
EUROKÓD 4 – Ocelobetonové konstrukce
Ocelobetonové konstrukce – Obecná pravidla
Ocelobetonové konstrukce – Navrh. konstr. na ú inky požáru
Ocelobetonové konstrukce – Mosty
EUROKÓD 5 – D ev né konstrukce
D ev né konstrukce – Obecná pravidla
D ev né konstrukce – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru
D ev né konstrukce – Mosty
EUROKÓD 6 – Zd né konstrukce
Zd né konstrukce – Obecná pravidla
Zd né konstrukce – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru
Zd né konstrukce – Bo ní zatížení
Zd né konstrukce – Zjednodušené metody výpo tu nevyztuž. zd ných konstrukcí
EUROKÓD 7 – Zakládání
Zakládání – Obecná pravidla
Zakládání – Pr zkum a zkoušení základové p dy
06/07
EUROKÓD 8 – Zem t esení
Zem t esení – Obecná pravidla
Zem t esení – Mosty
Zem t esení – Zesilování
Zem t esení – Nádrže, zásobníky a potrubí,
02/07
Zem t esení – Zakládání
Zem t esení – V že
EUROKÓD 9 – Hliníkové konstrukce
Hliníkové konstrukce – Obecná pravidla
05/07
Hliníkové konstrukce – Navrhování konstr.na ú inky požáru
09/07
Hliníkové konstrukce – Únava konstrukcí
09/07
Hliníkové konstrukce – Za studena tvarované plošné profily
09/07
Hliníkové konstrukce – Sko epinové konstrukce
09/07
P ekladem
03/04
03/04
T ídící znak
73 0002
73 0002
03/04
08/04
06/05
04/07
05/05
10/06
12/07
05/07
01/08
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
73 0035
11/06
11/06
05/07
73 1201
73 1201
73 1201
73 1201
12/06
12/06
02/08
01/08
02/08
07/07
11/07
12/06
09/06
12/06
01/08
09/07
01/08
73 1401
73 1401
73 1402
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
09/07
09/07
09/07
09/07
73 0605
73 1431
73 1432
08/06
12/06
01/07
73 1470
73 1470
73 6210
12/06
12/06
12/06
73 1701
73 1701
73 6212
05/07
08/06
04/07
11/07
73 1101
73 1101
73 1101
73 1101
09/06
73 1000
09/06
05/07
05/07
07/06
02/07
73 0036
73 0036
73 0036
73 0036
73 0036
73 0036
09/08
09/08
09/08
09/08
09/08
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
73 1401
5
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Vývoj RFCS projektu DIFISEK+
This project is funded by the European Commission in the frame
of the “Research
Research Fund for Coal and Steel
Steel”
The aim of DIFISEK+ is to promote different projects of the last
d
decades
d that
th t dealt
d lt with
ith fifire engineering
i
i and,
d which
hi h results
lt h
have
been implemented in the EN 1991-1-2.
DIF SEK
This objective will be reached trough seminars held in different
European countries.
The partnership of the project is as follows:
University of Hannover
Institute for Steel Construction
ÁST 1
TEPELNÁ A MECHANICKÁ ZAT͎ENÍ
DIF SEK
DIF SEK
Témata
1 / 46
Odolnost proti požáru - souvislosti
Zatížení
ást 1:
ást 2:
ást 3:
ást 4:
ást 5a:
ást 5b:
Tepelná
p
& mechanická zatížení
Teplotní odezva
Mechanická odezva konstrukcí p i požáru
Software pro požární návrh
ešené p íklady
Ukázky dokon ených projekt
Ocelové
sloupy
as
1: Vzplanutí
2: Tepelná zatížení
3: Mechanická zatížení
R
as
4: Teplotní
odezva
DIF SEK
2 / 46
6: P ípadný
kolaps
DIF SEK
3 / 46
P estup tepla do konstrukce p es povrch
Tepelné zatížení na konstrukci
Sp ažená deska
exponovaná ze 3 stran
5: Mechanická
odezva
Sloup
exponovaný ze 4 stran
hnet
hnet,c hnet,r
istý tepelný tok vlivem sálání
istý tepelný tok vlivem proud ní
Celkový
ý istý
ý tepelný
p ý tok
Exponovaná strana
Neexponovaná strana
DIF SEK
4 / 46
DIF SEK
6
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
5 / 46
Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru
SN EN 1991-1-2 – Normativní p edepsaná pravidla
Požární návrh konstrukcí a jejich klasifikace
Normativní pravidla
P ístup založený
na vlastnostech
normový požár
p irozený požár
klasifikace
požární návrh
konstrukce
Postupy navrhování
Normativní p edepsaná pravidla P ístup
í t založený
l ž ý na vlastnostech
l t
t h
(Tepelné zatížení dáno nominálním
požární návrh
konstrukce
DIF SEK
6 / 46
*) Zjednodušené modely požáru
Lokalizovaný
ý požár
žá
P
Prostorový
ý požár
žá
- HESKESTADT
- HASEMI
( y, z, t)
(x,
-Parametrická teplotní k ivka
(t) rovnom rná pro celý
požární úsek
*)) Pokro ilé modely
y požáru
p
- Dvouzónový model
- Jednozónový model
- Kombinace Dvou and Jednozónového modelu požáru
DIF SEK
7 / 46
Normová pravidla pro definici nominální
normové k ivky
Nominální teplotní k ivka
*) Nominální teplotní k ivka
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jšího
jšíh
požáru, Uhlovodíková k ivka
( Tepelné zatížení dáno fyzikáln )
požárem)
požární návrh
konstrukce
Nominální normová k ivka ISO-834 (EN1364 -1)
Nepot ebné údaje
Rychlost uvol ování
t l
tepla
T = 20 + 345 log (8 t + 1)
[°C]
1200
1006
1000
Povrch odho ívání
945
* Je v CELÉM úseku uvažována stejná, i když je
úsek rozm rný
842
800
Vlastnosti
Vl
t
ti
ohrani ujících
konstrukcí
1110
1049
Nominální normová k ivka
600
Plocha otvor
400
Výška stropu
200
+
0
P esná geometrie
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
as [min]
* Nikdy NEKLESÁ
* Neuvažuje fázi p ed prostorovým VZPLANUTÍM
* Nezávisí na POŽÁRNÍM ZAT͎ENÍ a p
podmínkách
VENTILACE
0
30
60
90
120
180
- CFD
DIF SEK
8 / 46
Fáze p irozeného požáru
a nominální normové požární k ivky
Teplota
Rozho ívání
DIF SEK
9 / 46
Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru
SN EN 1991-1-2 – Normativní p edepsaná pravidla
Pln rozvinutý požár
1000-1200°C
Postupy Navrhování
Celkové
vzplanutí
Teplotní k ivka p irozeného požáru
Normativní p edepsaná pravidla P ístup založený na vlastnostech
(Tepelné zatížení dáno nominálním
Nominální normová teplotní k ivka ISO834
(Tepelné zatížení dáno fyzikáln )
požárem)
as
Zapálení - Doutnání
DIF SEK
Zah ívání
Chladnutí ….
10 / 46
DIF SEK
11 / 46
7
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
P ehled pot ebných fyzikálních parametr
pro model p irozeného požáru
Model p irozeného požáru
*) Nominální teplotní k ivka
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jšího
jšíh
požáru, Uhlovodíková k ivka
*) Zjednodušené modely požáru
L k li
Lokalizovaný
ý požár
žá
P
Prostorový
ý požár
žá
- HESKESTADT
- HASEMI
Výška stropu
Rychlost uvol ování
t l
tepla
-Parametrická teplotní k ivka
(t) rovnom rná pro celý
požární úsek
( y, z, t)
(x,
Vl t
Vlastnosti
ti ohrani
h i ujících
jí í h konstrukcí
k
t k í
Nepot ebné údaje
Geometrické
parametry
Plocha otvor
Povrch odho ívání
Povrch odho ívání
Vlastnosti
Vl
t
ti
ohrani ujících
konstrukcí
Parametry
požáru
Rychlost uvol ování tepla
Plocha otvor
Výška stropu
*)) Pokro ilé modely
y požáru
p
+
- Jednozónový model
- Dvouzónový model
- Kombinace Dvou and Jednozónového modelu požáru
P esná geometrie
- CFD
DIF SEK
12 / 46
DIF SEK
13 / 46
Charakteristické hodnoty požáru pro r zné
provozy
Charakteristiky požárního úseku
Požární úsek je obklopen
protipožárními konstrukcemi, které
jsou definovány v norm
Rychlost
y
rozvoje
požáru
Provoz
Byty
Nemocnice (pokoje)
Hotely (pokoje)
Knihovny
Kancelá e
Školní t ídy
Nákupní centra
Divadla (kina)
Doprava (ve ejné prostory)
Materiálové vlastnosti požárn
d lících konstrukcí: c
Plocha okenních otvor
DIF SEK
14 / 46
Návrhová hodnota hustoty požárního zatížení
Danger of
Fire Activation
Compartment
floor area Af [m
[m²]]
q2
1,10
0,78
Art gallery, museum,
swimming pool
250
1,50
1,00
Residence, hotel, office
2500
1,90
1,22
5000
2,00
1,44
2,13
1,66
25
10000
q f ,d
ni
Automatic Fire Suppression
Automatic
Water
Extinguishing
System
n1
Independent
Water
Supplies
0
1
2
n2
0,61
1,0 0,87 0,7
DIF SEK
q1
.
q2
.
Automatic
Alarm
Detection
Transmission
& Alarm
to
by
by
H t S
Heat
Smoke
k Fire Brigade
RHR [MW]
. m . q f ,k
n3
n4
0,87 or 0,73
n5
0,87
Manual Fire Suppression
Work
Fire
Brigade
n6
0,61
Off Site
Fire
Brigade
n7
or
0,78
Safe
Access
Routes
Fire
Fighting
Devices
n8
0,9 or 1
1,5
Velká
Velká
280
377
1824
511
347
730
365
Nízká
250
122
15 / 46
Fáze
stavrozvoje
9 Ustálený
108 Velmi97 rychlý
86
7
5
6
4
5
3
4
2
3
1
2
0
0
n10
A f x RHR f
Rychlý (FGR)
Požár ízený palivem
(FGR)
St ední (FGR)
Fire
A Growth
x RHRRate = FGR
f
f
Požár ízený ventilací
Pomalý (FGR)
75'' 150''
70% (q f,d • A1fi0) 0
Smoke
Exhaust
System
n9
1,0
948
250
250
500
250
250
250
500
10
Manufactory for machinery
& engines
Chemical laboratory,
Painting workshop
Manufactory of fireworks
or paints
ni
Automatic Fire Detection
[MJ/m²]
250
St ední
St ední
St ední
Velká
St ední
St ední
K ivka rychlosti uvol ování tepla:
ustálený stav a fáze útlumu ho ení
Function of Active Fire Safety Measures
Automatic fire
Hustota požárního
zatížení q
f,k
80% kvantil
DIF SEK
Examples
of
Occupancies
Danger of
Fire Activation
q1
RHRf
[kW/m²]
0
Decay phase
Fáze
600'' útlumu ho
ení
t [min]
300''
5
10
5
tútlum
15
10
20
25 t [min]
30
15
20
as [min]
1,0
1,5
1,5
16 / 46
DIF SEK
8
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
17 / 46
Zjednodušené modely požár :
Lokalizovaný požár
Zjednodušené modely p irozeného požáru
*) Nominální teplotní k ivka
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jšího
jšíh
požáru, Uhlovodíková k ivka
*) Zjednodušené modely požáru
Lokalizovaný
ý požár
žá
Prostorový požár
- HESKESTADT
- HASEMI
( y, z, t)
(x,
-Parametrická teplotní k ivka
(t) rovnom rná pro celý
požární úsek
LOKALIZOVANÝ POŽÁR
Nepot ebné údaje
Rychlost uvol ování
tepla
PROSTOROVÝ POŽÁR
(t) rovnom rná pro celý požární úsek
(x y,
(x,
y z,
z t)
Povrch odho ívání
Vlastnosti
ohrani ujících
konstrukcí
Plocha otvor
Výška stropu
*)) Pokro ilé modely požáru
- Jednozónový model
- Dvouzónový model
- Kombinace Dvou and Jednozónového modelu požáru
+
P esná geometrie
- CFD
DIF SEK
18 / 46
Experiment:
Skute ný lokalizovaný požár
DIF SEK
19 / 46
Lokalizovaný požár: Metoda HESKESTAD
P íloha C v SN EN 1991-1-2:
• Plamen
Pl
nezasahuje
h j strop
t
požárního
žá íh úseku
ú k (Lf < H)
• Požáry ve volném prostoru
(z)
= 20 + 0,25 (0,8 Qc)2/3 (z
(z-z
z0)-5/3
900°C
900
C
Osa plamene
Délka plamene Lf lokálního
požáru je dána vztahem:
Lf = -1,02
1,02 D + 0,0148 Q2/5
H
Lf
z
DIF SEK
20 / 46
D
DIF SEK
21 / 46
Zjednodušené modely požár :
Prostorový požár
Lokalizovaný požár: Metoda HASEMI
P íloha C v SN EN 1991-1-2:
• Plamen zasahuje strop požárního úseku (Lf > H)
LOKALIZOVANÝ POŽÁR
(x y,
(x,
y z,
z t)
betonová
b
t
á deska
d k
nosník
g
= Teplota
T l t vzduchu
d h
ve výšce nosníku
PROSTOROVÝ POŽÁR
(t) rovnom rná pro celý požární úsek
Y = Výška ásti
nezasažené
kou em
Vypo teno dle CaPaFi
x
DIF SEK
22 / 46
DIF SEK
23 / 46
9
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Experiment:
Skute ný požár administrativní budovy
Prostorový požár v požárním úseku
Parametrická teplotní k ivka
Teplota [°C]
P íloha A v SN EN 1991-1-2
1100
Prostorový požár v požárním úseku
I C
Iso-Curve
1000
O = 0.04 m 
900
O = 0.06 m 
O = 0.10 m 
800
O = 0.14 m 
700
O = 0.20 m 
600
For a given b, qfd , At & Af
500
400
300
200
100
0
DIF SEK
24 / 46
Pokro ilé modely p irozeného požáru
*) Nominální teplotní k ivka
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jšího
jšíh
požáru, Uhlovodíková k ivka
*) Zjednodušené modely požáru
Lokalizovaný
ý požár
žá
Prostorový požár
- HESKESTADT
- HASEMI
( y, z, t)
(x,
-Parametrická teplotní k ivka
(t) rovnom rná pro celý
požární úsek
0
time [min]
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110 120
DIF SEK
25 / 46
Pokro ilé modely požáru
LOKALIZOVANÝ POŽÁR
Nepot ebné údaje
Rychlost uvol ování
tepla
Povrch odho ívání
Z stává lokalizovaný
P echod do prostorového
požáru
LOKALIZOVANÝ POŽÁR
PROSTOROVÝ POŽÁR
Vlastnosti
ohrani ujících
konstrukcí
Plocha otvor
Výška stropu
*)) Pokro ilé modely požáru
- Dvouzónový model
- Jednozónový model
- Kombinace Dvou and Jednozónového modelu požáru
+
P esná geometrie
- CFD
DIF SEK
26 / 46
27 / 46
Experiment:
Plameny šlehající z otvor požárního úseku
Experiment:
Požární zatížení v požárním úseku
DIF SEK
DIF SEK
28 / 46
DIF SEK
10
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
29 / 46
Dvouzónový model po ítaný programem “OZone
OZone V2.2
V2 2”
Experiment:
Požární úsek po požáru
DIF SEK
30 / 46
DIF SEK
31 / 46
OZone výsledky: Teploty plynu
OZone výsledky: Rychlost uvol ování tepla
Hot
Cold
DIF SEK
32 / 46
OZone výsledky: Výška ásti nezasažené
kou em
DIF SEK
33 / 46
Kalibrace programu OZone: Teplota plynu
1400
MAXIMÁLNÍ TEPLOTA VZDUCHU
OZone
1200
1000
800
600
400
200
MAXIMÁLNÍ TEPLOTA VZDUCHU
V POŽÁRNÍM ÚSEKU
0
0
DIF SEK
34 / 46
200
400
600
800
1000
EXPERIMENT [°C]
1200
1400
DIF SEK
35 / 46
11
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
OZone: P íklad
Kalibrace programu OZone: Teplota oceli
1400
Vliv aktivních požárn bezpe nostních za ízení
TEPLOTA NECHRÁN NÉHO OCELOVÉHO PRVKU
1000
1200
Kancelá
: f A = 291,2 m²
O.F. = 0,04 m½; Požární zatížení qf,k = 511 MJ/m²
900
1000
Bez aktivní požární ochrany
800
Externí (ve ejná) požární jednotka
700
800
Samo inné požární hlási e – elektrická
požární signalizace kou ová
Samo inné požární hlási e - Za ízení
dálkového p enosu k požární jednotce
600
600
400
500
Samo inné vodní hasicí za ízení
400
Návrhové požární zatížení q f,d [ MJ/m² ] 625 356 310 189
300
200
200
qf ,d= m
100
0
0
0
200
400
600
800
1000
EXPERIMENT [°C]
1200
1400
DIF SEK
0
10
20
30
q1
q
40
q2
q
50
i
ni
60
q f ,k
70
80
90
100
110
120
130
140 150
as [min]
36 / 46
Dynamická analýza plyn :
Program Sofie
DIF SEK
37 / 46
Sofie výsledky: Teploty plyn
Sí p
S
prvk
DIF SEK
38 / 46
Odolnost proti požáru - Souvislosti
DIF SEK
39 / 46
Základy návrhu a zatížení konstrukcí
Zatížení
S
as
1: Vzplanutí
2: Tepelná zatížení
W
Ocelové
sloupy
3: Mechanická zatížení
G
Z
A
T
Í
Ž
E
N
Í
Q
R
Zatížení pro teplotní analýzu
Tepelné zatížení
POŽÁR
Zatížení pro mechanickou analýzu
Mechanické zatížení
Stálé zatížení
Užitné zatížení
Sníh
Vítr
G
Q
S
W
as
4: Teplotní
odezva
DIF SEK
5: Mechanická
odezva
6: P ípadný
kolaps
Požár
40 / 46
DIF SEK
12
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
41 / 46
Kombina ní pravidla pro mechanická zatížení
SN EN 1990: Zásady navrhování
Kombina ní pravidla pro mechanická zatížení
SN EN 1990: Zásady navrhování
Požární situace
P i pokojové teplot
Ed =
G
G
Q,1
E
Q
1
Q iQ i
Q,i
0,i
i >1
fi,d
1or2,1
E
fi,d
E
DIF SEK
42 / 46
Doporu ené hodnoty sou initel
pro pozemní stavby
0
1
2
0,7
0,7
0,7
07
0,7
1,0
0,5
0,5
0,7
07
0,7
0,9
0,3
0,3
0,6
06
0,6
0,8
fi,d
Qi
= G + 0,2
02W+0
0,3
3Q
DIF SEK
43 / 46
Gk
fi
0,7
0,7
0,6
0,5
0
0,3
0
0,70
0
70
0,70
0,50
0
50
0,50
0,20
0
20
0,20
0,50
0,20
0
Zatížení v trem, ( SN EN 1991-1-4)
0,6
0,2
0
Teplota (ne od požáru) pro pozemní stavby, ( SN EN 1991-1-5)
0,6
0,5
0
G
Gk
fi
Qk ,l
Q ,l
Maximální úrove zatížení
pro požární odolnost R30
Qk ,l
1
0,9
0,8
0,7
06
0,6
0,5
0,4
03
0,3
0,2
0,1
0
0
( Odkaz : EN1990 - Únor 2002)
44 / 46
Národní p íloha k
1or2,i
Reduk ní sou initel
0,7
0
DIF SEK
i >1
Kancelá
K
lá ské
ké plochy
l h p i zatížení
íž í budovy
b d
v trem W,
W
hlavní prom nné zatížení
d
Zatížení sn hem, ( SN EN 1991-1-3)
Finsko Island,
Finsko,
Island Norsko,
Norsko Švédsko
Ostatní lenové CEN, pro stavby umíst né ve výšce
H > 1000 m n.m.
Ostatní lenové CEN, pro stavby umíst né ve výšce
H 1000 m n.m.
1
= G + 0,5 Q
E = 1,35 G + 1,5 Q + 0,6 • 1,5 W + 0,5 • 1,5 S
Kategorie užitných zatížení pro pozemní stavby, ( SN EN 1991-1-1)
Kategorie A : obytné plochy
Kategorie B : kancelá ské plochy
Kategorie C : shromaž ovací plochy
K t
Kategorie
i D :obchodní
b h d í plochy
l h
Kategorie E : skladovací plochy
Kategorie F : dopravní plochy
tíha vozidla
30kN
Kategorie G :dopravní plochy,
30 kN < tíha vozidla 160kN
Kategorie H : st echy
Q
f.i. : Kancelá ské plochy s užitným zatížením Q,
hlavní prom nné zatížení
f.i. : Kancelá ské plochy s užitným zatížením Q,
hlavní prom nné zatížení
Zatížení
Mimo ádná situace
= G
50
100 150 200 250 300 350 400
Sou inilel pr ezu Am/V [1/m]
DIF SEK
45 / 46
SN EN 1991-1-2
• Normativní pro stavby umíst né na území
R
• Umož uje volbu parametr v 10 odstavcích
D kuji za pozornost
• V devíti odstavcích p ejímá hodnoty
v EN 1993
1993-1-2
1 2 beze zm ny
• V odstavci NA 2.10 se
[email protected]
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
p i kombinaci
k bi
i v tru
t a požárního
žá íh zatížení
tíž í doporu
d
uje
j
pro zatížení sn hem a v trem b hem p sobení požáru
uplatnit použití asté hodnoty
1,1
· Q1
zejména u halových objekt
DIF SEK
ást 1: Tepelná a mechanická zatížení
46 / 46
DIF SEK
ást 1: Tepelná a mechanická zatížení
13
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Stanovení požární odolnosti
Zatížení
Ocelové
sloupy
DIF SEK
1: Zapálení
Part 2: Thermal Response
2: Tepelné zatížení
3: Mechanické zatížení
R
ÁST 2
TEPLOTNÍ ODEZVA
DIF SEK
as
as
5: Mechanická
odezva
4: Teplotní
odezva
0 / 44
DIF SEK
6: Možný kolaps
ást 2: Teplotní odezva
1 / 40
Teplotní odezva
Základy
Obsah
z
Tepelná vodivost (= )
Tepelná kapacita (= ·ccp)
1 Úvod
1.
Ú d
q
2 Základní vztahy a názorné p íklady
2.
q+ q
DR: (pouze pro jeden sm r)
3. Pravidla výpo tu pro ocelové prvky
4. Pravidla výpo tu pro ocelobetonové prvky
( c )
t
(
x
p
x
)
y
0
x
tepelná rovnováha
q/ x + ( cp ) / t = 0
okrajové podmínky: p idané/odebrané teplo
na povrchu : hnet,tot
po áte ní podmínky: po áte ní teplota
Fourier v zákon
q=
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
2 / 40
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
3 / 40
Tepelná kapacita
betonu a oceli
Tepelná vodivost
betonu a oceli
60
zm na fáze
50
9
8
40
7
ocel
30
vlhkost
6
ocel
5
20
4
beton
3
10
2
beton
0
1
0
200
400
600
800 1000 1200
0
0
Teplota [°C]
DIF SEK
/ x
ást 2: Teplotní odezva
4 / 40
DIF SEK
14
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
200
400
600
800
1000 1200
Teplota [oC]
ást 2: Teplotní odezva
5 / 40
Teplotní odezva
Ocelový nosník s betonovou deskou (2D)
Teplotní odezva
Ocelobetonová deska (2D)
1200
G
1000
A
F
E
B
D
C
B
A
800
800
C
600
D
400
E
F
200
400
G
0
0
30
60
Tijd [min] ==>
0
0
60
120
N merická p edpov
Numerická
edpo
ást 2: Teplotní odezva
6 / 40
DIF SEK
120
as [min]
Porovnání
P
á í p edpov
d
di
s experimentem
as [min]
DIF SEK
90
ást 2: Teplotní odezva
7 / 40
Pravidla výpo tu pro ocelové prvky
Teplotní odezva
Ocelobetonový krajní nosník (3D)
Úvod
Nechrán ná ocelová konstrukce
Chrán ná ocelová konstrukce
Návrhové parametry pro rozvoj teploty
ocelový
nosník
Obecn
Sou initel pr ezu
Vlastnosti požární ochrany
Použití podmínek nenormového požáru
požární
ochrana
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
8 / 40
Požární odolnost ocelových prvk
Princip
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
9 / 40
Požární odolnost ocelových prvk
Postup výpo tu
Krok 1: ur ení mechanické odezvy
Pouze nosná funkce
Únosnost
Rovnom rné teplotní rozd lení
a
crit
Krok 2: ur ení teplotní odezvy
a
Krok 3: ur ení požární odolnosti
požární odolnost
,
Koncepce kritické teploty oceli
nominální teplotní k ivka
a
a
teplota oceli
crit
krok 2
krok 1
krok 3
pož. odol.
as
sou initel využití
0
Pozn.: více v EN 1993-1-2 (zjednodušené výpo etní modely)
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
10 / 40
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
11 / 40
15
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Teplotní zatížení
P enos tepla na exponované stran
Teplotní odezva
Ocelové profily
.
p enos tepla sáláním:
hnet, r
(
m
r
273)4 (
m
p enos tepla proud ním:
hnet,c
(
m
g
m
)
kde:
r jje
m je
m je
c je
12 / 40
dt
k K
a
A
c V
(
g
m
g
273
bare
sh
a
m
)
a
DIF SEK
t … (2)
a
ást 2: Teplotní odezva
13 / 40
P i tomto jevu dochází k místnímu zastín ní a tím k
zabrán ní sálání z d vod tvaru ocelového profilu:
profily, vliv zastín ní: ano
profily, vliv zastín ní: ne
Legenda:
a : p ír stek teploty
t : asový interval
Am/V:
/V sou initel
i it l pr ezu
Kbare: sou . p estupu tepla
ksh : opravný sou initel
zastín ní
… (1)
htot Am
a ca V
Vliv zastín ní (shadow effect)
Základy
Nár st teploty v nechrán né konstrukci
Základní rovnice
Am / V
k sh a ca hnet ,tot
d a
dt
Pozn.: klí ové je rovnom rné rozd lení teploty
ást 2: Teplotní odezva
a
0
x
kde
Am je exponovaná plocha prvku [m2/m]
V je objem prvku [m3/m]
Pozn.: zjednodušeno!; podrobn viz EN 1991-1-2
d
)
x
okrajové a po áte ní
podmínky
teplota
p
sálání [ C]]
požární k ivka
p
rad
g
teplota povrchu [ C]
teplotní odezva
emisivita povrchu [-]
ocel: 0,7
sou . p estupu tepla proud ním
25 - 50 W/m2K
(v závislosti na modelu požáru)
je polohový faktor [-]
1,0
konzervativn : 1,0
je Stephan-Boltzmannova konstanta = 5,67·10-8 W/m2K4
DIF SEK
(
( c )
t
273)4
.
Bez sálání k vlivu zastín ní nedochází, proto:
nechrán né prvky, vliv zastín ní : ano
chrán né prvky,
prvky vliv zastín ní : ne
kde
K
4
a
273
c
bare
g
DIF SEK
4
… (3)
a
ást 2: Teplotní odezva
14 / 40
Vliv zastín ní
D sledky
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
Nár st teploty v chrán né oceli
Základní vztahy
izolace
Nechrán né prvky:
A
m
a
k
shh
c
a
.
V
h
nett
a
K
t
a
A
c V
ins
m
(
g
a
)
t … (a)
ocel
g
a
a
m
kde:
pro I – profily:
kde
kshh = 0,9 [Am/V]box
b /[Am /V]
K
pro “všechny”
všechny ostatní profily:
ksh = [Am/V]box/[Am/V]
ást 2: Teplotní odezva
ins
K
Pozn.: (a)
ins
g
-
(
d
m
,
<<
p
,c p ,
m
-
a
a
,ca ) … (b)
a
(b) pro lehkou izolaci:
Kins
/d
Chrán né prvky: žádný vliv
DIF SEK
15 / 40
teplotní
rozd lení
lineární ást díky
rozdílu
díl v tepelných
t
l ý h
(c) P i požárním návrhu nepoužívat tabulkové kapacitách
hodnoty pro b žnou teplotu p i ur ování !
16 / 40
DIF SEK
16
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 2: Teplotní odezva
17 / 40
Teplota oceli v závislosti na sou initeli pr ezu
Nechrán né ocelové profily
Rozvoj teploty v ocelových profilech
teplota [[°C]
C]
1000
900
nominální k ivka
800
A/V= 50 [m-1]
700
800
30 minut
600
A/V = 100 [m-1]
600
500
400
A/V = 250
300
Series1
Series6
Series7
Series8
[m-1]
Series5
Poly. (Series5)
200
A/V = 100 [m-1]
+ izolace
200
100
0
0
0
20
DIF SEK
40
60
0
as [min]
80
15 minut
400
ást 2: Teplotní odezva
18 / 40
Teplota oceli v závislosti na sou initeli pr ezu
Chrán né ocelové profily
DIF SEK
50
100
150
200
250
300
350
Am/V (m-1)
ást 2: Teplotní odezva
19 / 40
Sou initele pr ezu pro ocelový profil
Koncepce
doba nominálního požáru: 90 min.
1000
15 mm
20 mm
25 mm
800
600
35 mm
45 mm
400
55 mm
200
nechrán né ocelové prvky
chrán né ocelové prvky
0
0
100
200
300
400
500
Definice:
sou initel pr ezu [m-1 ]
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
20 / 40
Sou initel pr ezu (A/V)
íselné p íklady
DIF SEK
pom r „plochy” p es kterou teplo prochází do oceli
ku „objemu oceli“
ást 2: Teplotní odezva
21 / 40
Evropské nomogramy
Nechrán ná konstrukce
Teplota
[°C]
lze využít jako první
odhad pro chrán nou
ocelovou konstrukci
IPE100
HE280A
HE320B
Pozn.: rozsah:
387
165
110
300
113
77
334
136
91
247
84
58
50 - 400 [m -1]
Požární odolnost
as [min]
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
22 / 40
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
23 / 40
17
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Pravidla výpo tu pro ocelobetonové prvky
Ocelobetonové nosníky a desky
Možnosti
Betonová deska
rovná nebo
s trapézovým plechem
Úvod
Teplotní odezva ocelových sloup s betonem mezi pásnicemi
Sp ahovací
prvky
Ov ení kriteria izolace u ocelobetonových desek
Profil s požární
ochranou nebo bez ní
Teplota v p ídavné výztuži v ocelobetonových deskách
desky
Teplotní odezva betonem vypln ných sloup uzav ených
pr ez
Výztuž
Sp ahovací
prvky
nosníky
Zhodnocení
Volitelná deska
T mínky p iva ené
ke stojin profilu
Výztuž
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
24 / 40
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
25 / 40
Výpo etní postup teplotní odezvy
Ocelobetonové prvky
Ocelobetonové sloupy
Možnosti
Nerovnom rné rozd lení teploty po pr ezu
Nosná a d lící funkce
Únosnost
((a))
Tepeln izola ní schopnost
(c)
((b))
a:
obetonovaný ocelový profil (tradi ní p ístup)
b
b:
b t mezii pásnicemi
beton
á i
i
c:
vybetonovaný uzav ený profil
- bez výztuže
(p.o. cca. 30 minut nebo mén )
- s výztuží
ý t ží
((p.o. závisí
á i í na výztuži)
ý t ži)
Celistvost
Možnosti
(
(p.o.
závisí
á i í na výztuži)
ý t ži)
tabulkové hodnoty
zjednodušený výpo etní model
pokro ilý výpo etní model
Pozn.: p.o. znamená požární odolnost
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
Pozn.: podrobnosti v EN 1994-1-2
26 / 40
Ocelobetonové prvky
Výpo etní pravidla pro teplotní odezvu
DIF SEK
27 / 40
Ocelobetonové prvky
Zjednodušené modely tepelné odezvy
Polo empirický p ístup
Polo-empirický
Podobn jako u betonových prvk
Komplikace kv li tvaru
Parametrická studie založená na podrobných výpo tech za
pomoci pokro ilých výpo etních model
Dostupná zjednodušená výpo etní pravidla
r zné podklady
P ímá aplikace pokro ilých výpo etních model
viz EN 1994-1-2
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
ást 2: Teplotní odezva
28 / 40
DIF SEK
18
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 2: Teplotní odezva
29 / 40
Zjednodušené výpo etní modely
Polo-empirický p ístup
ásti pr ezu:
b
- pásnice ocelového profilu
- stojina ocelového profilu
- beton
- výztuž
Z
ef
u1
Y
b c,fi
h
h w,fi
Ocelobetonové desky s profilovaným plechem
Typ
yp p
plechu
samosvorný (6x)
trapézový
p
ý ((49x))
Pro každou
P
k žd
á
ást:
-redukce únosnosti
a/nebo
-redukce plochy
b c,fi
ew
u2
Zjednodušené výpo etní modely
Parametrická studie
Redukovaný pr ez
Typ
yp betonu
normální a leh ený
podle ENV 1994-1-1
-
nominální teplotní k ivka
-
zapo ítán tvar profilovaného plechu
-
tepelné vlastnosti podle EN
-
pr m rná vlhkost: 4% (normální beton) a 5% (leh ený beton)
Pozn.: celkový po et simulací: 880
Podrobn ji v EN 1994 -1-2
DIF SEK
Tlouš ka desky
y
HB [mm]
50, 60, 70, 80,
90, 100, 110, 120
ást 2: Teplotní odezva
30 / 40
Typické rozd lení teploty na neexponované
stran ocelobetonové desky
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
31 / 40
Ocelobetonové desky
Teplotní izolace (ukázka)
Neznámé:
teplota [[°C]
C]
pr m r
Kritérium izolace:
h1
-
h2
140 ºC
av
-
tf = tf (l1, l2, …, A/Lr, )
l3
180 ºC
max
A
kde:
l1, l2, .. geometrie desky
A
objem žebra
Lr
povrch žebra
polohový faktor
Lr
l2
l1
tf = a0 + a1·h1 + a2· + a3·A/Lr + a4·1/L3 + a5·A/Lr·1/l3 [min]
kde:
ai sou initele závisející na dob vystavení nominálnímu požáru
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
32 / 40
Teplotní izolace ocelobetonových desek
Ov ení zjednodušeného postupu
1.50
33 / 40
Ocelobetonové desky
Teplotní odezva výztuže v oblasti kladných moment
u2
1.00
0.75
0.962
bezpe né
0.75
1.015
bezpe né
90
120
150
180
u1
u3
Teplota výztuže má
významný vliv na M+p,
0.073
0.148
60
tla ená
tl
á ást
á t
betonu (20 °C)
z
nebezpe né
1.25
nebezpe né
1.00
210
Pož. odolnost (pokr. model) [min] ==>
0.50
30
60
90
120
150
180
A/O l3, z ..))
r =
r (u1 , A/O,
z = z(u1, u2,u3)
210
Pož. odolnost (pokr. model) [min] ==>
a) postup podle ENV
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
1.50
1.25
0.50
30
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
Pozn.: ocelový plech m že významn
p ispívat k celkové únosnosti!
(b) nový postup
34 / 40
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
35 / 40
19
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Uzav ené pr ezy vypln né betonem
Požární odolnost (tradi ní p ístup)
Teplotní odezva výztuže v oblasti kladných M
Zjednodušený výpo etní postup
Dostupné návrhové grafy
1.50
Nepraktické
1.50
1
bezpe
p né
1.25
/2L3
u1
H
O
Pot eba návrhového nástroje
1
/2L3
u1
1.25
S
bezpe né
A
nap . POTFIRE
H
O
S
A
1.00
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1.00
0.75
nebezpe né
0.75
0,913
0,981
nebezpe né
0,032
0,082
0.50
0.50
350
450
550
650
750
Pož odolnost (pokr.
Pož.
(pokr model) [min] ==>
350
550
650
% vyztužení
C20
C20
C20
C30
C30
C30
C40
C40
C40
1,0
2,5
4,0
1,0
2,5
4,0
,
1,0
2,5
4,0
750
Pož odolnost (pokr.
Pož.
(pokr model) [min] ==>
(a) postup podle ENV
DIF SEK
450
kvalita betonu
(b) nový postup
ást 2: Teplotní odezva
36 / 40
POTFIRE
Vstup a výstup
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
37 / 40
Ov ení modelu programu POTFIRE
1100
p edpoklady:
1000
-
900
800
-
700
conv
res
= 25 W/m2k
= 0,7
600
500
400
Vybetonovaný
uzav ený pr ez
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000 1100
teplota POTFIRE
vstup
DIF SEK
výstup
ást 2: Teplotní odezva
38 / 40
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
Ocelobetonové prvky
Zhodnocení teplotní odezvy
Teplotní odezva je pom rn komplikovaná
Jsou k dispozici zjednodušené ov ovací postupy*):
tabulkové hodnoty
návrhové grafy
D kuji za pozornost
specializované po íta ové programy (nap . POTFIRE)
Alt
Alternativa:
ti
„pokro
k ilé” výpo
ý
etní
t í modely
d l
vhodné pro koncepci odolnosti v
i p irozenému požáru
[email protected]
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
*) „Zjednodušené postupy” mají omezenou oblast použití!
DIF SEK
ást 2: Teplotní odezva
40 / 40
DIF SEK
20
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 2: Teplotní odezva
39 / 40
Požární odolnost – et z událostí
zatížení
DIF SEK
1: Vznik požáru 2: Tepelné zatížení 3: Mechanické zatížení
R
á t 3:
ást
3 Analýza
A lý konstrukce
k
t k
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
as
4: Teplota
konstrukce
0 / 43
Chování konstrukce p i požáru
DIF SEK
= 20°C
16 min
5: Analýza
konstrukce
6: Možnost
z ícení
ást 3: Analýza konstrukce
P edpov
Zvýšení teploty
teplotní roztažnost + snížení tuhosti a
únosnosti
zv tšení deformací
možnost z ícení
t=0
ocelové
sloupy
as
1 / 44
chování konstrukce p i požáru
Cíl
popis chování konstrukce p i libovolném pr b hu
požáru
P
Možnosti
Zkoušky požární odolnosti
P
= 620°C
Výpo et
Únosnost
Deformace
P
22 min
DIF SEK
= 720°C
31 min
Normový požár
= 850°C
ást 3: Analýza konstrukce
2 / 44
Hlavní kroky
y p i analýze
ý konstrukce p i p
požáru
Mechanické zatížení konstrukce p i požáru
mimo ádná kombinace zatížení
DIF SEK
as
ást 3: Analýza konstrukce
j
i
1
2
Gk,j : characteristické hodnoty stálého zatížení
Qk,1
k 1 : characteristická hodnota dominantního
nahodilého zatížení
Qk,i : characteristické hodnoty
y ostatních nahodilých
ý
zatížení
Metody pro analýzu konstrukce p i požáru
r zné metody
oblasti p
použití
Specifika pro požární odolnost ocelových a sp ažených
konstrukcí
p ípoje, sty níky, apod.
1,1
: sou initel kombinace pro astou kombinaci
zatížení
íž í ((pro dominantníí nahodilé
é zatížení)
íž í)
2,i
: sou initel kombinace pro kvazistálou kombinaci
zatížení (pro ostatní nahodilá zatížení)
reduk ní sou initel zatížení:
ást 3: Analýza konstrukce
3 / 44
Mechanické zatížení – kombinace zatížení podle
E
Eurokódu
kód ( SN EN 1990 a SN EN1991-1-2)
EN1991 1 2)
Gk,j + ( 1,1 nebo 2,1) Qk,1 +
2,i Qk,i
Mechanické vlastnosti konstruk ních materiál p i
vysokých teplotách
modul pružnosti a pevnost závisí na teplot
DIF SEK
as
4 / 44
DIF SEK
fi,t
(viz WP1)
ást 3: Analýza konstrukce
5 / 44
21
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Mechanické vlastnosti oceli p i vysokých
t l tá h ( SN EN 1993-1-2)
teplotách
1993 1 2)
% p vodní hodnoty
Mez kluzu
100
1
Pracovní diagram
20°C 200°C 400°C
80
08
0.8
500°C
500
C
60
0.6
600°C
04
0.4
40
Modul
20 pružnosti
0
0
0
Modul pružnosti p i 600°C
se sníží o více než 70%
DIF SEK
% p vodní hodnoty
5
10
15
Pom rné protažení (%)
50 Normalní
beton
20
0
400
800
Teplota (°C)
Pracovní diagram
6 1.0 20°C
5 0
0.8
8
4
0.6
3
0.4
2
02
1 0.2
cu
Mez kluzu p i 600°C
se sníží o více než 50%
ást 3: Analýza konstrukce
(%)
Pom rná
deformace
100
700°C
800°C
0.2
300 600 900 1200
Teplota (°C)
Mechanické vlastnosti betonu p i vysokých
t l tá h ( SN EN 1994-1-2)
teplotách
1994 1 2)
200°C
400°C
600°C
600
C
800°C
0
1200
1
2
3
Pom rná deformace (%)
Pevnost v tlaku p i 600°C se sníží asi na 50%
6 / 44
Teplotní roztažnost oceli a betonu
( SN EN 1993-1-2
1993 1 2 a SN EN 1994-1-2)
1994 1 2)
DIF SEK
4
c
u
ást 3: Analýza konstrukce
7 / 44
R zné p ístupy k analýze konstrukce
p i požáru
žá
T i postupy uplatn né v Eurokódech
L/L (x103)
20
normální beton
15
10
analýza konstrukce
ocel
analýza ásti konstrukce
5
0
0
200
400
600
analýza jednotlivých prvk
(používaná p edevším pro
ur ení normové požární
odolnosti)
800 1000 1200
Teplota (°C)
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
8 / 44
R zné p ístupy k analýze konstrukce
p i požáru
žá
Analýza prvk
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
9 / 44
T i úrovn návrhových model konstrukce
p i požár
žá
Analýza konstrukce
Tabulky
y
ocelobetonové prvky
Jednoduché návrhové modely
y
Tradi ní
p ístup
kritická teplota
ocelové a ocelobetonové prvky
Zdokonalené návrhové modely
analýza jednotlivých
konstruk ních prvk
jjednoduchá
zpravidla pro ur ení
normové požární
odolnosti
DIF SEK
všechny
y typy
ypy konstrukcí
modely založené na:
zohled uje spolup sobení
jednotlivých konstruk ních
prvk
p
poloha požárního úseku
celistvost konstrukce
ást 3: Analýza konstrukce
• metod kone ných prvk
• metod kone ných diferencí
10 / 44
DIF SEK
22
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 3: Analýza konstrukce
Moderní
metody
navrhování
11 / 44
Použití jednotlivých návrhových metod pro
posouzeníí konstrukce
k
t k p i požáru
žá
Použití jednotlivých návrhových metod pro
posouzeníí konstrukce
k
t k p i požáru
žá
Teplotní analýza: model p irozeného
požáru
Teplotní
p
analýza:
ý
nominální teplotní
p
k ivky
y
Tabulky
y
Analýza
Analýza
jednotlivých
prvk
Jednoduché
návrhové
á h é
modely
Zdokonalené
návrhové
á h é
modely
Analýza
Ano
Ano
Analýza
jednotlivých
prvk
Ano
ISO-834 normová
k ivka
Jednoduché
návrhové
á h é
modely
Zdokonalené
návrhové
á h é
modely
Ne
Ano
(pokud lze)
Ano
Tabulky
y
Analýza
ásti
konstrukce
Ne
Ano
(pokud lze)
Ano
Analýza
ásti
konstrukce
Ne
Ne
Ano
Analýza
konstrukce
Ne
Ne
Ano
Analýza
konstrukce
Ne
Ne
Ano
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
12 / 44
Tabulky
(
(ocelobetonové
l b t
é konstrukce)
k
t k )
Ocelobetonové
nosníky
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
Tabulky – d ležité parametry
(
(ocelobetonové
l b t
é sloupy
l
– SN EN 1994-1-2)
1994 1 2)
Ocelobetonové sloupy
py
ef
As h
Ac
us
ew
b
us
1
1.1
1.2
1.3
Deska
2
2.1
2.2
2.3
3
3.1
3.2
3.3
Beton chrání
ocelový pr ez
ást 3: Analýza konstrukce
14 / 44
Použití tabulek p i požárním návrhu
(d odlišné
(dv
dliš é situace)
it
)
POSOUZENÍ
Rd p i
R30 R60 R90 R120
fi,t =
fi,t =
300
50
3
fi,t
0,47
160
-
300
50
4
400
70
4
fi,t
0,66
400
70
4
-
ezu pro sou initel zatížení
i i ál í rozm ry h a b [[mm]]
minimální
minimální osová vzdálenost výztuže us [mm]
minimální procento vyztužení A s/(Ac+A s) [%]
160
40
1
400
70
4
-
-
Výztuž
Krytí
ást 3: Analýza konstrukce
15 / 44
Nosníky
(ocelové, ocelobetonové)
(ocelové
Sloupy
Efi.d / Ed
Požadovaná
požární odolnost
Efi.d / Rd
Rozm ry
yp
pr ezu
výztuž
krytí
Rozm ry pr ezu
návrh výztuže
krytí
Ur ení požární
odolnosti
DIF SEK
0,28
200
50
4
ezu pro sou initel zatížení
minimální rozm ry h a b [mm]
minimální osová vzdálenost výztuže us [mm]
minimální procento vyztužení A s/(Ac+A s) [%]
Minimální rozm - ry pr
fi ,,t
160
-
Zatížení
Rozm ry
pr ezu
Jednoduché návrhové modely
(
(ocelové
l é a ocelobetonové
l b t
é konstrukce)
k
t k )
Efi.d a Ed
Efi.d
Minimální rozm- ry pr
0,5
ezu pro sou initel zatížení
minimální rozm ry h a b [mm]
minimální osová vzdálenost výztuže us [mm]
minimální procento vyztužení A s/(Ac+A s) [%]
DIF SEK
P EDB ŽNÝ NÁVRH
20°C
Minimální rozm - ry pr
Normová
požární
odolnost
Normová
požární
odolnost
Minimální pom r tlouš ky st ny a pásnice ew/ef
DIF SEK
13 / 44
ást 3: Analýza konstrukce
Rd
Ed
16 / 44
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
17 / 44
23
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Jednoduchý návrhový model (ocelobetonový
nosník)
ík) – plastický
l ti ký momentt únosnosti
ú
ti
Jednoduchý návrhový model (ocelobetonový
sloup)
l
) – únosnost
ú
t ve vzp rném
é tlaku
tl k
Betonová deska
S1
Ocelový pr
Sp ažení
S1
P
Aai
ez
+
Fc
Rozm ry
pr ezu
Teplota pr ezu
Y 0.5
05
0
Ú inný pr
Odpovídající
vzp rnostní k ivka
ez
+
Ft
Únosnost: Nfi.Rd = ( ) Nfi.pl.Rd
Momentová
únosnost
Pr b h
nap tí
Mfi,Rd
DIF SEK
( )
Ask
D+
+
10
1.0
Acj
Lfi
ez S1
-
Z
Ft
( ) únosnost a tuhost ú inného pr
délka sloupu Lfi
D
ást 3: Analýza konstrukce
18 / 44
Kritická teplota (jen pro ocelové a n které
ocelobetonové
l b t
é prvky)
k )
Nosníky
(ocelové, ocelobetonové)
(ocelové
DIF SEK
ezu + vzp rná
ást 3: Analýza konstrukce
19 / 44
Kritická teplota
Podle jednoduchých návrhových model použitých pro
prvek s rovnom rným rozložením teploty po pr ezu platí:
Rfi,d,t = ky, Rfi,d,0
Sloupy
py
Sou asn , pro únosnost platí:
E
Rfi,d,t Efi,d = fi,d Rfi,d,0 = 0Rfi,d,0
Rfi,d,0
ky,
0
Když ky, = 0 , odpovídající teplota je tzv. kritická
teplota pr ezu cr
V norm
SN EN 1993-1-2 je použit jednoduchý
výraz pro výpo et kritické teploty pr ezu cr
cr =
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
20 / 44
Použití kritické teploty p i požárním návrhu
Stupe využití pr ezu:
=
fi t
fi,t
=
ást 3: Analýza konstrukce
3.833
0
- 1 +482
ást 3: Analýza konstrukce
21 / 44
Nb,fi,t,Rd = A ky,
Reduk ní sou initel meze kluzu ky.
Efi,d
Rd
• Sloup zatížený
vzp rným tlakem
M,fi
max fy
.max pro
Nb,fi,t,Rd= ( )Aky,
teplotu
maxfy
1
M,fi
a,max
1
M,fi
Vzp rnostní sou initel ( ) závisí na:
• únosnosti
• tuhosti (modulu pružnosti)
M
Kritická teplota:
p
cr
• p ímý výpo et
• itera ní postup
DIF SEK
DIF SEK
• Krátký sloup
zatížený prostým
tlakem
Únosnost p i teplot 20°C: Rd
nebo návrhová hodnota zatížení p i teplot
p
20°C: Ed
fi,t
1
0.9674
Itera ní postup pro ur ení kritické teploty
( á h ocelového
(návrh
l éh sloupu)
l
)
Zatížení p i požáru Efi.d
Reduk ní sou initel zatížení p i p
požáru:
39.19 ln
• V p ípad stabilitních jev je pro ur ení kritické teploty
a,max t eba použít jednoduchý itera ní postup
22 / 45
DIF SEK
24
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 3: Analýza konstrukce
23 / 44
Zdokonalené návrhové modely
(
(prolamovaný
l
ý ocelobetonový
l b t
ý nosník)
ík)
Analýza konstrukce p i požáru
Obecná pravidla
nutnost použití pokro ilého
návrhového modelu
výb r vhodného modelu
okrajové podmínky
zatížení
vhodné materiálové modely
okrajové podmínky
vzhledem k ástem konstrukce, které nejsou
modelovány
zhodnocení výsledk , posouzení únosnosti
zohledn
hl d níí vliv
li , které
kt é nebyly
b l zahrnuty
h
t do
d modelu
d l
(shoda modelu a konstruk ního ešení – p ípoje, atd.)
Porušení p i experimentu
300
250
experiment
200
num. model
150
100
50
0
0
20
DIF SEK
40
60
80
100
120
140
as (min)
Porovnání experimentu
a numerického modelu
Numerický model
ást 3: Analýza konstrukce
24 / 44
Zdokonalený model p i požárním návrhu
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
Požadavky na model materiálu
složky pom rných p etvo ení
Pravidla pro použití zdokonaleného návrhového modelu
požadavky na model materiálu
t
=
th
+(
kontrola zp sob porušení nezohledn ných
v numerickém modelu
r
ást 3: Analýza konstrukce
26 / 44
Požadavky na model materiálu
1
=
2=
P i výpo tu je t eba zohlednit závislost
únosnosti
ú
ti i tuhosti
t h ti k
konstrukce
t k na tteplot
l t
Tlak
rovnob žné s
d
d
1=
(t+ t)
( 2,
0
= 20°C
t1 = 20 min
1
= 710°C t2 = 27 min
2
= 760°C
Zatížení
(t)
t0 = 0
Pfi
2=
(t+ t)
(t
t1
1
t2
2
= 0)
0
Tah
DIF SEK
27 / 44
P ír stkové ešení, iterace
Beton
(anizotropní materiál)
(t)
pom rné p etvo ení
ást 3: Analýza konstrukce
t0 = 0
d
pr b h teploty
(konstantní ve sm ru osy z)
DIF SEK
kinematický model materiálu
( 1, = 0)
c
t
G
pr ez
d
r
th
z
• porušení v d sledku nadm rné deformace
ocelových prvk
• trhliny v betonu
rovnob žné s
c)+
celkové pom rné p etvo ení
é p etvo
t
eníí od
d teploty
t l t
t: pom rné
: pom rné p etvo ení od zatížení
r: pom rné p etvo ení od reziduálních nap tí (pokud existují)
c: pom rné p etvo ení od dotvarování
y
p ír stkové ešení, itera ní postup
Ocel
(izotropní materiál)
+
t:
• úplný pracovní diagram
• kinematický model
• vlastnosti p i chladnutí
DIF SEK
25 / 44
ást 3: Analýza konstrukce
Posun U
28 / 44
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
29 / 44
25
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Vlastnosti materiálu p i chladnutí
Analýza ocelobetonové konstrukce
p i lokalizovaném
l k li
é požáru
žá
ocelobetonová
stropní konstrukce
plech: 0.75 mm
Ocel získává p i chladnutí p vodní vlastnosti
Beton p i chladnutí
Teplota betonu
Pevnost
max
10
1.0
300
fc,
0.9 fc,
20
as
tmax
Nap
p íklad p i teplot
p
fc, ,20°C = 0.9 fc, max
Pro ur ení fc, mezi
DIF SEK
max
max
3.2 m
42m
4.2
max
max
0
15 m
as
tmax
300 °C
10 m
15 m
10 m
a 20°C se použije lineární interpolace
ást 3: Analýza konstrukce
30 / 44
Výb r modelu
DIF SEK
15 m
10 m
ást 3: Analýza konstrukce
Porovnání model s experimentem
Lze použít dva zp soby modelování
15
as (min)
30
45
60
75
-40
• membránové p sobení je omezeno pouze na jeden
sm r
• p erozd lování zatížení mezi sousedními nosníky
není možné
-80
-120
-160
E
Experiment
i
t
3D ocelobetonová konstrukce (r zné typy prvk )
Experiment
-200
200
3D model
60
• membránové p sobení v celé stropní konstrukci
• p erozd lování zatížení je možné p i použití
sko epinových prvk
2D model
40
20
3D model ocelobetonové konstrukce lépe odpovídá
skute nému chování
ást 3: Analýza konstrukce
0
0
2D ocelobetonový rám (prutové prvky)
DIF SEK
31 / 44
0
3D model
32 / 44
3D model ocelobetonové konstrukce
DIF SEK
0
20
40
as (min)
(
)
60
80
ást 3: Analýza konstrukce
33 / 44
Mechanické zatížení a okrajové podmínky
Oblast
ovlivn ná
požárem
Rovnom rné spojité zatížení: G +
1,1Q
=0
Spojitá betonová
deska
Ocelová konstrukce bez
betonové desky
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
Detail
numerického
modelu
34 / 44
=0
DIF SEK
26
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 3: Analýza konstrukce
Vetknuté
sloupy
35 / 44
Chování konstrukce p i požáru
Chování konstrukce p i požáru
Pr hyb stropní konstrukce
Kontrola maximálních povolených pr hyb
110 mm
140 mm
230 mm
310 mm
L/20 = 500 mm
0
- 50
-100
-150
Stropní
nosník
-200
Pr vlak
-250
-300
0
20 min
DIF SEK
36 / 44
Chování konstrukce p i požáru
30
40
50
60
L/20 = 750 mm
ást 3: Analýza konstrukce
37 / 44
Konstruk ní ešení musí odpovídat
návrhovému
á h é
modelu
d l
Kontrola maximálního protažení výztuže
1.4 %
DIF SEK
20
280 mm
40 min
ást 3: Analýza konstrukce
10
as (min)
60 min
i
P ipojení
výztuže desky
ke krajním
sloup
l
m
5%
12, S500
1.3 %
Pom rné protažení výztuže
rovnob žné s rozp tím desky
DIF SEK
Maximální mezera
mezi nosníkem a
sloupem a mezi
spodními pásnicemi
nosník
ík je
j 15 mm
5%
Pom rné protažení výztuže
kolmé k rozp tí desky
ást 3: Analýza konstrukce
mezera
mezera
38 / 44
Skute ná konstrukce s nechrán nými nosníky ,
návrh
á h pomocíí pokro
k
iléh modelu
ilého
d l
DIF SEK
15 mm
ást 3: Analýza konstrukce
39 / 44
Konstruk ní ešení
ve vztahu
t h k požární
žá í odolnosti
d l
ti k
konstrukce
t k
Konstruk ní ešení
ešení sty ník (ocelových a ocelobetonových)
Spojení oceli a betonu
• Sp ažení
• Výztuž
Po dokon ení
Chování konstrukce p i chladnutí
Sty
y níky
y
P i montáži
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
40 / 44
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
41 / 44
27
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Konstruk ní ešení umož ující vznik spojitého
nosníku
ík p i požáru
žá ( SN EN 1994-1-2)
1994 1 2)
Konstruk ní ešení pro spojení mezi
nosníkem
ík
ab
betonem
t
( SN EN 1994-1-2)
1994 1 2)
P íklad ešení sty níku
Spojení mezi ocelovým nosníkem a betonem
výztuž
ý t ž pro p eneseníí
tahových nap tí
na spojitém
p j
nosníku
trny
mezera
pr ezy
vybetonované
b t
é
mezi pásnicemi
DIF SEK
Malá mezera
umožní
vytvo ení
podporového
momentu
(spojitý nosník)
p i požáru
žá
ást 3: Analýza konstrukce
Národní p ílohy k
SN EN 1994
1994-1-2
12
r
8 mm
s
6 mm
svary
aw
lw
r
0,5
4
h
trny
s
d
h
s
8 mm
b
T mínky p iva ené
ke st n nosníku
42 / 44
DIF SEK
Trny
y p iva ené
ke st n nosníku
ást 3: Analýza konstrukce
SN EN 1993-1-2 a
SN EN 1993-1-2 ((ocelové konstrukce))
• Umož uje volbu parametr v 6 odstavcích
• P ejímá hodnoty z EN 1993-1-2 beze zm ny
• Vyjímkou je kritická teplota tenkost nných konstrukcí
D kuji za pozornost
• ohýbané prvky: cr = 500ºC
• tla ené prvky: cr = 450
450ºC
C
• Navíc:kritická teplota požárn odolné oceli FRS 275 N (tab. 2.1)
•
kritická teplota za studena tvarovaných tažených prvk (tab. 2.2)
[email protected]
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
SN EN 1994-1-2 (ocelobetonové konstrukce)
• Umož uje
j volbu p
parametr v 8 odstavcích
• P ejímá p vodní hodnoty
• Použití evropského softwaru je možné bez úprav
DIF SEK
ást 3: Analýza konstrukce
10 mm
0,3b
44 / 44
DIF SEK
28
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 3: Analýza konstrukce
43 / 44
Cíle požárního návrhu
R
DIF SEK
Únosnost konstrukce, která je vystavena požáru
Rreq
Únosnost která je požadována
Únosnost,
požadována,
aby byla konstrukce spolehlivá
ást 4
PROGRAMY PRO POŽÁRNÍ NÁVRH
DIF SEK
Part 4: Software for Fire Design
R
0 / 47
Postup událostí b hem požáru
DIF SEK
1 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Požadavky na spolehlivost
Rreq
Z tíž í
Zatížení
R
1: Vzplanutí
as
2: Zatížení teplotou
Ocelové
sloupy
3: Mechanické zatížení
required
: “R
“R”” požaduje se
abyy byla
y nosná funkce konstrukce
zachována b hem
požadovanému vystavení požáru
R
4:
as
5: Mechanická
odezva
Teplotní
odezva
ešení p edpisy:
Požadavky p edpisy
6: Možný
kolaps
ešení popisem chování:
Požární inženýrství
Metodika výpo tu v Eurokódech
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
2 / 54
DIF SEK
3 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Programy na požární návrh - klasifikace
Skupiny program pro požární návrh
podle oblastí použití:
• Teplotní modely požáru
• Modely požární odolnosti
• Modely úniku
• Modely odezvy idel
• Ostatní modely
DIF SEK
R
TEPLOTNÍ MODELY POŽÁRU
R req
(
(popis
i chování)
h á í)
ást 4: Programy pro požární návrh
4 / 54
DIF SEK
5 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
29
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Teplotní
p
modely
yp
požáru
Teplotní modely požáru
Nominální
teplotní
k ivky
Normová teplotní k ivka
K ivka vn jšího požáru
(P edpisy)
Uhlovodíková k ivka
P irozené
modely požáru
Jednoduché
modely
L k li
Lokalizovaný
ý pož.
ž
Pokro
o o ilé
é
modely
Zónové modely
Dynam. modely
(Požární
inženýrství)
DIF SEK
PARAMETRICKÁ TEPLOTNÍ K IVKA
Prostorový požár
ást 4: Programy pro požární návrh
6 / 54
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
7 / 54
Výpo et teploty v požárním úseku
pomocí parametrické teplotní k ivky
ZÓNOVÉ MODELY
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
8 / 54
Zónové modely
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
• Modely s jednou místností
• Modely pro více místností
Horní vrstva
Organizace
O
ga ace
Obl ast použití
Jak získat
ešené rovnice
- Rovnováha
R
áh h
hmoty
t
- Rovnováha energie
Kontakt
Formulace
Krátký popis
Spodní vrstva
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
9 / 54
Zónový model - Ozone
• Dvouzónové modely
požární úsek je d len na dv zóny (teplou a studenou),
studenou)
které mají homogenní vlastnosti
• Jednozónové modely
celý
lý požární
žá í úsek
ú k je
j jedna
j d zóna
ó
Neutrální plocha
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
10 / 54
DIF SEK
30
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Všeobecný popis programu
OZone
2.2.2
Rok
2002
Lucembursko
Jazyk
Anglicky
Windows
Velikost
5 MB
J. F. Cadorin, J. M. Franssen (Uni. Li?ge)
L.G. Cajot, M. Haller, J.B. Schleich
Arcelor
ce o LCS
CS Research
esea c Ce
Centre
te
Teplotní model za požáru - zónový
Voln – www.ulg.ac.be
Voln – www.sections.arcelor.com
Arcelor ASC: [email protected]
Rovnice rovnová hy hmoty a tepla
Model p edpovídá požární zatížení p i daném
požáru. Zjednodušený p estup tepla do prvk
a doba do kolapsu podle EN 1993-1-2.
ást 4: Programy pro požární návrh
11 / 54
Ozone – hlavní menu
Ozone – ešený p íklad
Scéná : požár na t etím podlaží v restauraci
Návrhový požár: pln rozvinutý požár - t pro rozvoj požáru
Cíl: požární odolnost ocelového nosníku
Požadavek R90
P žá í úsek
Požární
ú k
Plocha požáru
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
12 / 54
13 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Ozone – vstupní data
kritéria pro zm nu z jedné na dv zóny
Ozone – vstupní data
požární
žá í zatížení
tíž í
DIF SEK
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
14 / 54
DIF SEK
15 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Ozone - výstupy
PROSTOROVÉ MODELY
Zm na ze 2 zón na 1 zónu: 120
120”
(požár ízený ventilací)
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
16 / 54
DIF SEK
17 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
31
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Prostorové modely
Modely požáru
+
CFD program
Prostorové modely - Fluent
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
O
Organizace
i
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
P t
Prostorový
ý model
d l požáru
žá
Obecný popis požáru
Popis fyzikálních
f
á í prom nných
ý
Speciální CFD
Programy pro modelování požár :
SOFIE, FDS ...
CFD programy
Obecné CFD
Obecné programy pro požáry
nutný výb r dat a okrajových podmínek:
Fluent, CFX,PHOENIX …
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
Formulace
Krátký popis
18 / 54
Fluent - vstupy
Všeobecný popis programu
Fluent
6.1.22
Rok
2004
USA
Jazyk
Anglicky
Windows/UNIX
Fluent Inc.
T l t í model
Teplotní
d l požáru
žá - prostorový
t
ý
Komer ní program
www.fluent.com
Založen na výpo tu rovnováhy hmoty
a tepla.
Obecný program CFD
DIF SEK
19 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Fluent - výstupy
Hodnoty radiace
• Uživatelsky vst ícné vstupy a
výstupy
• P edpokládá se dobrá znalost
požárního návrhu a CFD
P íklady výstup
Kou : koncentrace CO
Teploty oceli
Definice materiál , fyzikálních
y
model
a okrajových podmínek, viz naho e.
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
20 / 54
DIF SEK
21 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Modely požární odolnosti
Postup návrhu
Analýza po
prvcích
Návrh
p edpisem
MODELY
O
POŽÁRNÍ
O
O
ODOLNOSTI
O OS
Výpo et
mechanického
Analýza ásti
zatížení a
konstrukce
reakcí
Analýza celé
k
konstrukce
k
Analýza po
prvcích
Ná h
Návrh
popisem
chování
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
22 / 54
DIF SEK
32
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Výb r
mechanického
zatížení
Výpo et
mechanického
zatížení
tíž í a
Analýza ásti
reakcí
konstrukce
Výb r
Analýza celé
mechanického
k
konstrukce
t k
zatížení
Tabulky
Jednoduché
metody
Pokro ilé
metody
Ano
Ano
Ano
Ne
Ano,
Ano
pokud jsou
dostupné
Ano
Ne
Ne
Ano
Ne
Ano,
pokud jsou
dostupné
Ano
Ne
Ne
Ano
Ne
Ne
Ano
ást 4: Programy pro požární návrh
23 / 54
Jednoduchý model požární odolnosti
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
JEDNODUCHÉ MODELY
Organizace
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
POŽÁRNÍ ODOLNOSTI
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
Výpo et teploty pr
24 / 54
ezu
DIF SEK
Organizace
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
ást 4: Programy pro požární návrh
Výpo et požární odolnosti pr
26 / 54
DIF SEK
25 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
ást 4: Programy pro požární návrh
Všeobecný popis programu
Výpo et požární odolnosti pr ezu
1
Rok
2007
R
Jazyk
y
esky
y
Windows Velikost
16 MB
Z. Sokol, J. Starý
VUT v Praze, FINE a.s.
Model požární odolnosti - jednoduchý
Zdarma – www.access-steel.cz
www access steel cz
VUT v Praze www.fine.cz
Založen na EN 1993-1-2
Výpo et odolnosti profilu
pomocí vztah v SN EN 1993-1-2
27 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Jednoduchý program pro požární odolnost
ocelobetonového sloupu - AFCC
ezu
Název
Verze
Z
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
VUT v Praze, FINE a.s.
Model požární odolnosti - jednoduchý
Zdarma – www.access-steel.cz
www access steel cz
VUT v Praze www.fine.cz
Založen na EN 1993-1-2
Výpo et teploty pr ez
pomocí p ír stkové metody
Jednoduchý model požární odolnosti
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
DIF SEK
Všeobecný popis programu
Výpo et teploty pr ezu
1
Rok
2007
R
Jazyk
y
esky
y
Windows Velikost
16 MB
Z. Sokol, J. Starý
28 / 54
DIF SEK
Všeobecný
ýp
popis
p p
programu
g
AFCC
3.06
Rok
2004
L
Lucembursko
b k Jazyk
J
k
A li k
Anglicky
Windows
Velikost
2.5 MB
H. Colbach
Arcelor LCS Research Centre
Zjednodušený model požární odolnosti
Zdarma – www.sections.arcelor.com
Arcelor ASC: [email protected]
Založen na EN 1994
1994-1-2
12
Požární návrh ocelobetonových sloup
29 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
33
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
AFCC - výstupy
AFCC – hlavní menu a vstupy
py
Výsledky
Vstupní
obrazovka
T t ý výstup
Textový
ý t
Výztuž
Podrobnosti
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
30 / 54
Jednoduchý model požární odolnosti - AFCB
Název
Ná
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
DIF SEK
31 / 54
AFCB – hlavní menu a vstupy
py
Všeobecný popis programu
AFCB
3.07
Rok
2004
Lucembursko Jazyk
y
Anglicky
g y
Windows
Velikost
3 MB
H. Colbach
Arcelor LCS Research Centre
Jednoduchý požární návrh
Zdarma - www.sections.arcelor.com
www sections arcelor com
Arcelor ASC: [email protected]
Založen na EN 1994-1-2
Požární návrh ocelobetonových nosník
ást 4: Programy pro požární návrh
ást 4: Programy pro požární návrh
Vstupní obrazovka
Výztuž
32 / 54
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
33 / 54
AFCB - výstupy
Výsledky
Textový výstup
POKRO ILÉ MODELY
POŽÁRNÍ ODOLNOSTI
Grafické výstupy
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
34 / 54
DIF SEK
34
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 4: Programy pro požární návrh
35 / 54
Pokro ilé výpo
ýp tové modely
y
Pokro ilý výpo tový model - Safir
T i ásti výpo tu p i použití pokro ilých výpo tových model
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
O
Organizace
i
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
D lení konstrukce na p
prvky
y
Vstupy
Popis materiálu (lineární/nelineání)
Výb r mechanického a teplotního zatížení
Výpo tová ást
Výstupy – výstupní zpráva
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
36 / 54
Pokro ilý výpo tový model - ANSYS
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
DIF SEK
2002
Anglicky
3,4 MB
i požáru
37 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Pokro ilý výpo tový model - Abaqus
Všeobecný
ýp
popis
p programu
p g
ANSYS
8.1
Rok
2003
USA/VB
Jazyk
Anglicky
----Velikost
-------ANSYS Inc.
Pokro ilý model požární odolnosti
Komer ní program
p g
Ansys – www.ansys.com
Metoda kone ných prvk
Obecný program na návrh konstrukcí
ást 4: Programy pro požární návrh
Všeobecný popis programu
Safir
9.8
Rok
Belgie
Jazyk
Fortran/Visual Basic Velikost
J. M. Franssen
U i
University
it off Liège
Liè
Pokro ilý požární model
Komer ní program
p g
[email protected]
Metoda kone ných prvk
Program pro návrh konstrukcí p
metodou kone ných prvk .
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
38 / 54
SAFIR/ANSYS/ABAQUS – p ípadová studie
DIF SEK
Všeobecný popis programu
Abaqus
6.3
Rok
2003
USA
Jazyk
Anglicky
MS-DOS
Velikost
---Hibbitt, Karlsson a Sorensen
ABAQUS Inc
Inc.
Pokro ilý model požární odolnosti
Komer ní program
Abaqus – www.abaqus.com
www abaqus com
Metoda kone ných prvk
Program pro obecný návrh ko nstrukcí
39 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
SAFIR/ANSYS/ABAQUS - p ípadová studie
Scéná : požár v pr myslové hale
Požární k ivka: nominální normová k ivka
Cíl: definice požární odolnosti konstrukce a vliv požárem
zasažené ásti na nezasaženou konstrukci
2D
Deformovaný tvar konstrukce
Deformovaný tvar ve skute ném
m ítku (dynamický výpo et)
Levá ást konstrukce
se z ítila dovnit budovy
Osová
O
á síla
íl – menší
ší nežž od
d v tru
t
p i mezním stavu únosnosti
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
40 / 54
DIF SEK
41 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
35
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
SAFIR/ANSYS/ABAQUS - p ípadová studie
SAFIR/ANSYS/ABAQUS - p ípadová studie
Prostorový model – p ípad uvoln ní vaznic
Prostorový model – s více než jedním rámem bez vaznic
(d
(dynamicky)
i k )
Deformace zv tšeny 10 x – vaznice zajiš ují rám vystavený požáru
Prostorový model – p ípad se spolup sobením vaznic
Deformace nejsou zv tšeny
Osová síla
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
Dynamická analýza umož uje p edpov d t kolaps
42 / 54
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
43 / 54
Modely úniku - Exodus
Všeobecný popis programu
E d
Exodus
4.0
Rok
2004
VB
Jazyk
Anglicky
Windows
Velikost
----E. Galea, St. Gwyne, S. Blake a
L Filippidis
L.
Organizace
University of Greenwich
Oblast použití
Model úniku
J k získat
Jak
í k t
K
Komer
níí – www.fseg.gre.ac.uk
f
k
Kontakt
[email protected]
Formulace
----Krátký popis
Model úniku, který je založený na
chování osob
Název
Ná
Verze
Zem
Systém
Auto i
MODELY ÚNIKU A ODEZVY IDEL
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
44 / 54
EXODUS – úrove bezpe nosti p i evakuaci
ást 4: Programy pro požární návrh
ást 4: Programy pro požární návrh
45 / 54
EXODUS – grafický model úniku
Výsledky:
Simulace v postprocesoru VR-EXODUS
• Simulace dovoluje
j uživateli ur it úrove bezpe
p nosti
p i evakuaci
DIF SEK
DIF SEK
46 / 54
DIF SEK
36
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 4: Programy pro požární návrh
47 / 54
Model odezvy detektor
Název
Ná
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
g
Oblast použití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
Jet – hlavní menu a vstupní data
- Jet
Všeobecný popis programu
J t
Jet
1.0
Rok
1999
U.S.A
Jazyk
Anglicky
Windows
Velikost
4 MB
W. D. Davids
NIST ((National Institute of Standards and
Technology)
Model odezvy idel
Voln – www.fire.nist.gov
NIST – www.fire.nist.gov
Zónový model program LAVENT
Algoritmus na stanovení teploty plamen
a tlouš ky vrstvy kou e
Reakce sprinkler , doba aktivace
ást 4: Programy pro požární návrh
Požární úsek
Vlastnosti
sprinkler
Ventilace
Návrhový požár
Parametry
48 / 54
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
Programy v
49 / 54
eštin
Voln dostupné programy www.access-steel.cz
Výpo et teploty v požárním úseku
teplota plyn je stanovena parametrickou teplotní k ivkou
PROGRAMY V
P estup tepla do chrán ného a nechrán ného
prvku
EŠTIN
t l t konstrukce
teplota
k
t k je
j stanovena
t
p ír
í stkovou
tk
metodou
t d
Posudek p
požární odolnosti prvku
p
prvek je posouzen podle EN 1993-1-2
Komer ní programy
Fin 10 - Ocel Požár www.fine.cz
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
50 / 54
Program Fin10 - Ocel Požár - vstupy
DIF SEK
Program Fin10 - Ocel Požár - výstupy
Zadá ání protipožární ochrany
Zadávání
ochran
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
51 / 54
ást 4: Programy pro požární návrh
Výst p - požární odolnost
Výstup
52 / 54
DIF SEK
ást 4: Programy pro požární návrh
53 / 54
37
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.1 Prostorový požár
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
Cílem je stanovit teplotu plyn pln rozvinutého požáru v kancelá i. Pro analýzu se použije prostor “fiktivní kancelá e” v Cardingtonu. Na této kancelá i
prob hla požární zkouška. Pr b h teploty, který byl zm en b hem testu je na
obrázku . 3, takže výsledek výpo tu lze porovnat s m ením.
Pro výpo et teploty plyn se použije model p irozeného požáru. Pro pln
rozvinutý požár lze použít metodu prostorového požáru úseku. Zjednodušená
výpo etní metoda pro ur ení parametrické teplotní k ivky je popsána v SN
EN 1991-1-2 - P íloha A.
Obrázek 1. Hala v Cardingtonu (vlevo) a kancelá testu “fiktivní kancelá e” (vpravo)
Plocha podlah:
Af = 135 m²
Celková plocha st n
At = 474 m²
Celková plocha svislých otvor : Av = 27 m²
Sou initel svislých otvor :
v = 0,2
Sou initel vodorovných otvor : h = 0,0
Výška:
H = 4,0 m
Pr m rná výška oken:
heq = 1,8 m (p edpoklad)
Lehký beton:
= 1900 kg/m²
c = 840 J/kgK
= 1,0 W/mK
Rychlost rozvoje požáru
st ední
38
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
2 UR ENÍ HUSTOTY POŽÁRNÍHO ZAT͎ENÍ
SN EN 1991-1-2
P íloha A normy SN EN 1991-1-2 nabízí výpo etní model pro ur ení hustoty požárního zatížení. Návrhová hodnota hustoty požárního zatížení m že být
ur ena bu na základ národní požární klasifikace dle obsazenosti a/nebo na
základ výpo tu ur ení požárního zatížení pro individuální objekt.
V tomto p íklad se použije druhý p ístup.
q f ,d
q f ,k m
q
q2
n
P íloha E.1
kde:
m je sou initel ho ení,
q1 sou initel nebezpe í vzniku požáru podle velikosti požárního úseku,
q2 sou initel nebezpe í vzniku požáru vlivem druhu provozu,
sou initel aktivních protipožárních opat ení.
n
Požární zatížení se sestává z 20 % z um lé hmoty, z 11 % z papíru a z 69 % ze
d eva. P evládají tedy bun né materiály. Velikost sou initele ho ení je dána
hodnotou:
m = 0,8
Sou initel q1 zohled uje vliv nebezpe í vzniku požáru v závislosti na velikosti požárního úseku. Hodnoty sou initele udává tabulka 1.
Tabulka 1. Sou initel nebezpe í vzniku požáru velikostí požárního úseku (viz SN
EN 1991-1-2, Tabulka E.1)
Podlahová plocha požárního úseku Af [m²]
25
250
2500
5000
10,000
Nebezpe í
vzniku požáru
1,10
1,50
1,90
2,00
2,13
q1
q1
= 1,5
Sou initel q2 zohled uje vliv nebezpe í vzniku požáru v závislosti na druhu
provozu. Jeho hodnoty jsou uvedeny v tabulce 2.
Tabulka 2. Sou initel rizika nebezpe í vzniku požáru vlivem druhu provozu (viz SN
EN 1991-1-2, Tabulka E.1)
Nebezpe í vzniku
P íklad provozu
požáru q2
0,78
galerie, muzea, bazény
1,00
kancelá e, byty, hotely, papírenský pr mysl
1,22
výroba stroj a motor
1,44
chemické laborato e, lakovny
1,66
výrobna barev nebo pyrotechniky
q2
= 1,0
Sou initel aktivních protipožárních opat ení se spo te jako:
10
n
ni
i 1
39
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Hodnoty sou initel
ni
jsou v tabulce 3.
Tabulka 3. Sou initele
Samo inné hasící za ízení
Samo inné požární hlási e
Manuální hašení požáru
n
ni (viz SN EN 1991-1-2, Tabulka E.2)
Aktivní protipožární opat ení
Samo inné vodní hasící za ízení
n1
žádný
Nezávislé vodní zdroje
jeden
n2
dva
tepelná
n3
Elektrická požární signalizace
kou ová
n4
Za ízení dálkového p enosu k pon5
žární jednotce
Závodní požární jednotka
n6
Ve ejná požární jednotka
n7
ni
0,61
1,0
0,87
0,7
0,87
0,73
0,87
0,61
0,78
0,9 nebo
1,0 nebo
1,5
Bezpe né p ístupové cesty
n8
Technické prost edky požární
ochrany
Za ízení pro odvod kou e
n9
1,0 or 1,5
n10
1,0 or 1,5
1,0 0,73 0,87 0,78 1,0 1,0 1,0 0,50
Charakteristické požární zatížení je definováno jako:
Q fi ,k
M k ,i H ui
P íloha E.2
i
kde
Mk,i je hmotnost ho lavého materiálu [kg],
Hui istá výh evnost materiálu [MJ/kg], viz SN EN 1991-1-2, tabulka E.3 a
sou initel pro stanovení chrán ného požárního zatížení.
i
Celková hmotnost požárního zatížení je rovna 46 kg d eva/m². Vypo te se
charakteristické požární zatížení:
Q fi ,k
135 46 17,5 1,0 108,675 MJ
Dále charakteristická hustota požárního zatížení:
q f ,k
Q fi ,k A f
108,675 135 805 MJ/m²
A návrhová hustota požárního zatížení je:
q f ,d
805 0,8 1,5 1,0 0,5
483,0 MJ/m²
3 VÝPO ET PARAMETRICKÉ TEPLOTONÍ K IVKY
Musí se ur it, zda pln rozvinutý požár je ízen ventilací nebo palivem. Rozhodující je sou initel otvor a návrhová hodnota hustoty požárního zatížení
vztažená k celkové ploše.
0,02
O
heq Av At
1,8 27 474 0,076 m1 2
qt ,d
q f ,d A f At
483,0 135 474 137,6 MJ m 2
0,2
a
40
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
P íloha A
Ur í se rozhodující faktor p i ízení požáru:
0,2 10
3
qt , d O 0,2 10
3
137,6 0,076 0,362 h > tlim
0,333 h
Požár je ízen ventilací.
Pro výpo et parametrické teplotní k ivky ve fázi oh ívání a chladnutí se musí
ur it sou initel b. Tento sou initel zohled uje vliv teplotní pohltivosti ohraniujících konstrukcí. Hustota, tepelná vodivost a m rná tepelná kapacita ohrani ující konstrukce se uvažuje p i pokojové teplot . Strop, podlaha i st ny jsou
z lehkého betonu:
b
c
1900 840 1,0 1263,3
100
J
ms K
2 12
2200
Teplotní k ivka ve fázi zah ívání je dána vztahem:
g
20 1325 1 0,324 e
0,2 t *
0, 204 e
1,7 t*
0,472 e
19 t*
Jelikož je požár ízen ventilací, vypo te se as t* jako:
t* t
kde:
Ob
2
0,04 1160
0,076 1263,3
2
0,04 1160
2
3,04
2
Nyní jsou známy všechny pot ebné parametry pro výpo et k ivky ve fázi
oh ívání:
g
20 1325 1 0,324 e
0,2 3,04 t
0,204 e
1,7 3,04 t
0,472 e
19 3,04 t
Dosažené maximální teplota ve fázi oh ívání je:
max
20 1325 1 0,324 e
0,2 t *max
0,204 e
1,7 t *max
0, 427 e
19 t *max
kde
t *max
tmax
a as tmax spo teme dle
tmax
max
0,2 10
tlim
3
qt ,d O 0,2 10
3
137,6 0,076 0,363 h
0,333 h
kde tlim je dáno v tabulce .4
Tabulka 4. as tlim pro r zné rychlosti rozvoje požár
Malá rychlost rozvoje St ední rychlost rozvoje
tlim [h]
0,417
0,333
Velká rychlost rozvoje
0,250
Hodnota t*max je tedy:
t *max
0,363 3,04 1,10 h
Maximální teplota:
41
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
max
20 1325 1 0,324 e
0,2 1,10
0, 204 e
1,7 1,10
0, 427 e
19 1,10
958,8 °C
Pro fázi chladnutí se t* a t*max vypo ítá jako:
t* t
t *max
t 3,04
0,2 10
3
h
qt ,d O
1,10h
Teplotní k ivka pro fázi chladnutí pro 0,5
g
250 3 t *max
max
958,8 250 3 1,10
kde:
tmax > tlim
t*max
2,0 se ur í ze vztahu:
t * t *max x
t 3,04 1,10 1,0
x = 1,0
Kombinací ásti teplotní k ivky pro zah ívání a chladnutí se získá parametrická teplotní k ivka, která je na obrázku 2.
Teplota [°C]
1600
Parametrická teplotní k ivka
1400
Fáze zah ívání
1200
Fáze chladnutí
1000
800
600
400
200
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
as t [min]
Obrázek 2. Teplota plyn v kancelá i spo tená p i použití parametrické teplotní k ivky
42
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
POROVNÁNÍ VÝPO TU A POŽÁRNÍ ZKOUŠKY
Pro porovnání výsledku výpo tu s nam enými hodnotami b hem testu, se
musí sou initele 1, 2 a ni pro výpo et hustoty požárního zatížení uvažovat
hodnotou 1,0 (viz obrázek 3).
Obrázek 3. Porovnání výpo tu a experimentu
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
The Behaviour of multi-storey steel framed buildings in fire, Moorgate: British Steel
plc, Swinden Technology Centre, 1998
Valorisation Project: Natural Fire Safety Concept, Sponsored by ECSC, June 2001
43
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.2 Lokalizovaný požár
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
Cílem p íkladu je ur it teplotu ocelového nosníku, který je sou ástí stropu podzemního parkovišt pod obchodním centrem v Auchan, Lucembursko. Nosníky
nejsou chrán ny proti ú ink m požáru. Nejhorší požární scéná p edstavuje automobil ho ící uprost ed rozp tí nosníku, viz obrázek 1.
Teplota ocelového nosníku se stanoví analytickým modelem pro lokalizovaný požár.
Obrázek 1. Podzemní parkovišt nákupního centra v Auchan
kde Most severe fire scenario
je nejnep ízniv jší požární scéná a
Bridge approach
je p ístupová rampa.
Obrázek 2. Statické schéma a pr ez nosníku
44
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Pr m r ohn ho ícího objektu:
D
= 2,0 m
Svislá vzdálenost mezi zdrojem požáru a stropem:
H
= 2,7 m
Vodorovná vzdálenost mezi nosníkem a svislou osou požáru:
r
= 0,0 m
Emisivita plamen :
= 1,0
f
Polohový faktor:
= 1,0
Stefan-Boltzmannova konstanta:
= 5,67 · 10-8 W/m2K4
= 25,0 W/m²K
Sou initel p estupu tepla:
c
Ocelový pr ez:
IPE 550
Sou initel pr ezu:
Am/V =
=
Hustota:
a
Emisivita povrchu:
=
m
Sou initel vlivu zastín ní ásti pr ezu:
ksh
=
140 1/m
7850 kg/m³
0,7
1,0
2 RYCHLOST UVOL OVÁNÍ TEPLA
Projekt ECSC
Rychlost uvol ování tepla se pro normální konstrukce ur í podle SN EN
1991-1-2 Kapitola E.4. Pro návrh nosníku podzemní garáže vypo ítáme rychlost uvol ování tepla dle projektu ECSC nazvaného "Development of design
rules for steel structures subjected to natural fires in CLOSED CAR PARKS" (=
„Ur ení návrhových pravidel pro konstrukce vystavené p irozenému požáru
v uzav ených garážích“), viz obrázek 3.
Obrázek 3. Rychlost uvol ování tepla pro jeden osobní automobil v ase
kde time t (min) je as v minutách
3 VÝPO ET TEPLOTY NOSNÍKU
SN EN 1991-1-2
3.1 Výpo et délky plamen
P íloha C
Nejd íve ur íme délku plamen :
Lf
1,02 D 0,0148 Q 2 5
2,04 0,0148 Q 2 5
45
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
P i použití hodnot Q z obrázku 3 je pr b h funkce Lf(t) znázorn n na obrázku 4.
P i sv tlé výšce garáže 2,80 m zasahují plameny ohn strop v ase od
16,9 minut do 35,3 minut (viz obrázek 4).
Obrázek 4. Délka plamen lokalizovaného požáru
kde
time t (min)
je as v minutách
height (m)
výška v metrech
Ceiling (H)
sv tlá výška garáže v metrech
Flame length (H)
délka plamen
Rozhodnutí, zda plameny zasahují strop, je nutné k ur ení dalšího výpo etního
postupu. Pro výpo et hodnoty tepelného toku existují dva p ístupy. První platí
pro p ípad, kdy plameny nezasahují strop, viz obrázek 5a. Druhý použijeme
v p ípad , kdy plameny zasahují strop, viz obrázek 5b.
Obrázek 5. Modely požáru: (A) Plameny nezasahují strop;
(B) Plameny zasahují strop
kde: Flame axis je osa ohn .
3.2 Výpo et tepelného toku
3.2.1 1. p ípad: Plameny nezasahují strop
Výpo et celkového tepelného toku provedeme dle kapitoly 3.1 normy
EN 1991-1-2.
46
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
SN
hnet
c
m
z
25,0
m
273
z
8
3,969 10
m
z
f
273
z
4
m
273
4
273
4
Kapitola 3.1
4
m
Teplotu plynu v úrovni stropu:
z
kde:
z
z0
P íloha C
20 0,25 0,8 Q
23
z
53
20 0,25 0,8 Q
23
4,74 0,0052 Q 2 5
z0
900 °C
53
900 °C
je výška podél osy ohn (2,7 m), viz obrázek 5a
je virtuální po átek osy z v metrech
z0
1,02 D 0,0052 Q 2 5
2,04 0,0052 Q 2 5
3.2.2 2. p ípad: Plameny zasahují strop
Ur íme celkový tepelný tok pro p ípad, kdy plameny zasahují strop:
hnet
h
c
20
m
h 25,0
m
20
m
f
3,969 10
273
4
293
4
m
273
4
293
4
m
8
Kde tepelný tok h závisí na parametru y:
pro y
0,30:
h 100000
pro 0,30 < y < 1,0:
h 136300 121000 y
pro y
h 15000 y
1,0:
3.7
Parametr y je dán vztahem:
y
r H z'
Lh H z '
Lh
2,7 z '
2,7 z '
Vodorovnou délku plamene ur íme z rovnice:
QH *
0,33
Lh
2,9 H
QH *
Q 1,11 106 H 2,5
7,83 QH *
H
0,33
2,7
kde:
Q 1,11 106 2,7 2,5
Svislá pozice zdánlivého tepelného zdroje je:
pro QD* < 1,0:
z ' 2,4 D
pro QD*
QD*
25
QD*
QD *
25
23
4,8
QD*
25
4,8 1,0
QD *
25
QD*
23
1,0:
z ' 2,4 D 1,0
kde:
QD*
Q 1,11 106 D 2,5
Q 1,11 106 2,02,5
47
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
3.3 Výpo et teploty oceli
SN EN 1993-1-2
Pro u ení teploty oceli pot ebujeme znát m rné teplo oceli ca. Jeho hodnota je
dána v SN EN 1993-1-2, Kapitola 3.4.1.2 a závisí na teplot oceli.
Kapitola 3.4.1.2
Obrázek 6. M rné teplo uhlíkové oceli (viz SN EN 1993 ást 1-2, obrázek 3.4)
kde Temperature [°C]
je teplota ve stupních Celsia
Specific heat [J/kg K]
m rné teplo v J/Kg K
a ,t
m
k sh
Am V
hnet
ca a
t
m
1,78 10
ca
2
hnet
Teplota oceli je znázorn na na obrázku 7. Pro možnost porovnání jsou na obrázku také zobrazeny výsledky výpo tu metodou kone ných prvk vypo tenou
v programu PROFILARBED.
Obrázek 7. Porovnání teplotní k ivky oceli pomocí ru ního výpo tu a analýzou MKP
programu PROFILARBED
kde
time t (min)
je as v minutách,
temperature (°C)
teplota ve stupních Celsia,
Upper flange
teplota horní pásnice,
Web
teplota stojiny,
Lower flange
teplota spodní pásnice,
Calculation
teplota podle ru ního výpo tu,
Concrete
teplota betonu.
48
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
l 4.2.5.1
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-2: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-2: Obecná
pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha, 2006.
ECSC Project, Development of design rules for steel structures subjected to natural fires in closed car parks, CEC agreement 7210-SA/211/318/518/620/933, Brussels,
June 1996
49
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.3 Sp ažená ocelobetonová deska
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
Navrhn te pr ez trapézového plechu sp ažené ocelobetonové desky, která je
namáhána ú inky požáru. Deska p sobí jako prostý nosník v obchodním centru
o rozp tí 4,8 m. Požadovaná požární odolnost je R 90.
Obrázek 1 Statické schéma desky
Obrázek 2 Samosvorný plech
Vlastnosti materiálu
Samosvorný plech:
Mez kluzu:
Plocha pr ezu:
Parametr metody m+k:
Beton:
T ída:
Pevnost s tlaku:
Výška:
Plocha pr ezu:
C 25/30
fc = 25 N/mm²
ht = 140 mm
Ac = 131,600 mm²/m
Zatížení:
Stálá zatížení:
Samosvorný plech
gp,k = 0.13 kN/m²
fyp = 350 N/mm²
Ap = 1562 mm²/m
k = 0.150 N/mm²
50
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Beton:
Podlaha:
Nahodilá zatížení:
Užitné zatížení:
gc,k = 3.29 kN/m²
gf,k = 1.2 kN/m²
pk
Návrhový moment v poli
p i b žné teplot :
= 5.0 kN/m²
Ms,d = 39.56 kNm
2 ÚNOSNOST SP AŽENÉ DESKY P I POŽÁRU
Sp ažená deska se navrhne podle Kapitoly 4.3 a P ílohy D.
2.1 Geometrické parametry a jejich rozsah platnosti
Obrázek 3. Geometrie pr ezu
kde screed
je nivela ní vrstva
concrete
je betonová deska
steel sheet
je samosvorný plech.
h1 = 89 mm
l1 = 115 mm
h2 = 51 mm
l2 = 140 mm
l3 = 38 mm
Tabulka 1. Rozsah platnosti pro stropy z betonu a samosvorných plech
Rozsah platnosti pro
Navržené rozm ry
samosvorný plech [mm] [mm]
77.0 l1 135.0
l1 = 115.0
110 l2 150.0
l2 = 140.0
38.5 l3 97.5
l3 = 38.0
50.0 h1 130.0
h1 = 89.0
30.0 h2 70.0
h2 = 51.0
2.2 Mechanické zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
Zatížení se ur í jako kombinace pro mimo ádné zatížení.
EdA
E
Gk
Ad
2,i
l. 4.3
Qk ,i
Podle SN EN 1994-1-2 se m že zatížení Ed p i požáru ur it pomocí reduk ního sou initele fi:
Gk
fi
G
Pomocí sou initele
M fi ,d
2,1
Gk
fi
fi
Qk ,1
Q ,1
Qk ,1
0,13 3, 29 1,2
1,35 0,13 3,29 1, 2
0,6 5,0
1,5 5,0
0,55
SN EN 1994-1-2
l. 2.4.2
se ur í velikost ohybového momentu p i požáru Mfi,d :
M sd
0,55 39,56 21,76 kNm/m
51
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
2.3 Tepeln izola ní kritérium
l. D.1
Mezní stav limitních teplot na neoh ívaném povrchu konstrukce “I” povoluje
pr m rnou teplotu na horním povrchu desky 140 °C a maximální teplotu 180
°C.
as ve kterém je tento požadavek “I“ spln n se vypo ítá podle:
ti
a0
a1 h1
a2
A
Lr
a3
1
l3
a4
a5
A 1
Lr l3
Koeficient geometrie žebra A/Lr je ekvivalentem k sou initeli pr ezu Ap/V nosníku. Sou initel zohled uje pozitivní p ínos hmotnosti a výšky na zah ívání
stropní desky.
Obrázek 4. Koeficient geometrie žebra
kde area A je plocha žebra A
0
plocha vystavená ú ink m požáru O
A
Lr
l1 l2
2
h2
l2
2
Polohový faktor
h2
l1 l2
2
2
115 140
2
51
2
140 2
2
115 140
2
2
51
26,5mm
uvažuje ú inek stín ní horní pásnice žebrem.
l1 l2
2
h2 2
l3
512
38
2
115 140
2
l1 l2
2
h2 2
2
512
2
l3
115 140
2
2
38
0,119
Sou initele ai pro normální beton jsou uvedeny v tabulce 2:
Tabulka 2. Sou initele pro ur ení požární odolnosti – kriterium izolace
(viz SN EN 1994-1-2, P íloha D, Tabulka D.1)
a3
a4
a5
a0
a1
a2
[min/mm mm·mi
[min] [min/mm] [min]
[min]
]
n
Normální be-28.8
1.55
-12.6
0.33
-735
48.0
ton
Lehký beton
-79.2
2.18
-2.44
0.56
-542
52.3
Za použití t chto hodnot se parametr ti vypo te jako:
ti
28,8
1,55 89
0,33 27
12,6 0,119
735 1 38 48 27 1 38
131,48 min 90 min
52
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
2.4 Ov ení únosnosti
l. 4.3.2
Plastický návrhový moment se vypo ítá jako:
M fi ,t , Rd
Ai zi k y ,
f y ,i
,i
slab
A j z j kc ,
fc, j
,j
M , fi
M , fi ,c
K ur ení reduk ních faktor ky, pro horní i spodní pásnici a stojinu se musí urit pr b hy teploty. Ty se ur í dle:
b0
a
b1
1
l3
b2
A
Lr
b3
b4
2
l. D.2
Hodnoty sou initel bi jsou uvedeny v tabulce 3:
Tabulka 3. Sou initele pro ur ení teploty ástí trapézových plech (viz
EN 1994-1-2, P íloha D, Tabulka D.2)
Beton
Požární
odolnost
[min]
normální
60
90
120
ást tr.
plechu
Spodní
pásnice
Stojina
Horní
pásnice
Spodní
pásnice
Stojina
Horní
pásnice
Spodní
pásnice
Stojina
Horní
pásnice
SN
b0
[°C]
b1
[°C·mm]
b2
[°C/mm]
b3 [°C]
b4 [°C]
951
-1197
-2,32
86,4
-150,7
661
-833
-2,96
537,7
-351,9
340
-3269
-2,62
1148,4
-679,8
1018
-839
-1,55
65,1
-108,1
816
-959
-2,21
464,9
-340,2
618
-2786
-1,79
767,9
-472,0
1063
-679
-1,13
46,7
-82,8
925
-949
-1,82
344,2
-267,4
770
-2460
-1,67
592,6
-379,0
Jednotlivé ásti samosvorného plechu mají tyto teploty:
Spodní pásnice:
a,l
1018 839
1
1,55 27 65,1 0,119 108,1 0,119 2
38
960,29 °C
Stojina:
a, w
816 959
1
38
2,21 27 464,9 0,119 340,2 0,1192
781,60 °C
Horní pásnice:
a,l
618 2786
1
1,79 27 767,9 0,119 472,0 0,1192
38
580,87 °C
53
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
K ur ení únosnosti b hem požáru musí deska vyztužena, což se za normálních
podmínek nepožaduje. Do každé vlny se vloží jeden výztužný prut o Ø 10 mm.
Pozice výztuže viz obrázek 5.
Obrázek 5. Poloha výztužného prutu
Teplota výztuže se vypo ítá podle:
s
c0
c1
u3
h2
c2 z c3
A
Lr
c4
c5
1
l3
kde:
1
z
1
u1
1
u2
1
1
l1 2
l1 2
1
u3
1
h2 10
1
1
1
57
57
61
(zjednodušen )
0,393 1 mm0.5
z = 2,54 mm0.5
Obrázek 6. Definice vzdáleností u1, u2, u3 a úhlu
kde
concerete
je beton
reinforcing bar
výztužný prut
steel sheet
ocelový plech
Sou initele ci pro normální beton jsou uvedeny v tabulce 4.
Tabulka 4. Sou initele ci pro výpo et teploty ve výztuži (viz SN EN 1994-12, p íloha D, tabulka D.3)
Beton
Normální beton
Požární
odolnost
[min]
60
90
120
c0
[°C]
c1
[°C]
c2
[°C/mm0.5]
c3
[°C/mm]
c4
[°C/°]
c5
[°C]
1191
1342
1387
-250
-256
-238
-240
-235
-227
-5,01
-5,30
-4,79
1,04
1,39
1,68
-925
-1267
-1326
54
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Teplota výztuže:
s
1342
256
61
51
235 2,54
5,30 27 1,39 104
1267
1
38
407, 0 °C
Reduk ní sou initele ky,i pro plech jsou uvedeny v tabulce 3.2 normy SN
EN 1994-1-2. Tyto sou initele jsou pro výztužné pruty tvá ené za studena uvedeny v tabulce 3.4.
Nyní lze vypo ítat únosnost jednotlivých ástí ocelového plechu a výztužných prut .
Tabulka 5. Reduk ní sou initele a únosnosti
Teplota
i [°C]
Spodní pásnice
Stojina
Horní pásnice
Výztuž
960,29
781,60
580,87
407,0
Reduk ní
sou initel
ky,i [-]
0,047
0,132
0,529
0,921
Plocha
Ai [cm²]
fy,i
[kN/cm²]
Zi
[kN]
1,204
0,904
0,327
0,79
35,0
35,0
35,0
50,0
1,98
4,18
6,05
36,38
Poloha plastické neutrálné osy se spo ítá z výminky rovnováhy horizontálních
sil jednoho žebra (b = l1 + l2):
z pl
Zi
adeska
l1 l3
fc
1,98 4,18 6,05 36,38
15,0 mm
0,85 115 38 25 10 3
Plastická momentová únosnost v žebru je:
Tabulka 6. Výpo et momentové únosnosti žebra
Spodní pásnice
Stojina
Horní pásnice
Výztuž
Beton
Zi [kN]
1,98
4,18
6,05
36,38
-48,59
zi [cm]
14,0
14,0 – 5,1 / 2 = 11,45
14,0 – 5,1 = 8,9
14,0 – 5,1 – 1,0 = 7,9
1,50 / 2 = 0,75
Mi [kNcm]
27,72
47,86
53,85
287,4
-36,44
380,39
P i plastické momentové únosnosti o hodnot Mpl,žebro = 3,80 kNm na ší ce wžebro = 0,152 m jednoho žebra je plastická momentová únosnost na b žný metr
sp aženého nosníku:
M fi , Rd
3,80 0,152 25,00 kNm/m
21,76
25,00
0,88 1
Posudek:
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1994-1-2: Eurokód 4: Navrhování sp ažených ocelobetonových konstrukcí –
ást 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha,
2006.
55
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.4 Tla ený a ohýbaný nosník
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
V p íklad je posouzen prost podep ený nosník zatížený spojitým zatížením a
osovou silou. Zatížení vyvolává ohybový moment a tlakovou sílu. Nosník je
sou ástí stropu administrativní budovy a proti požáru je chrán n sádrokartonovým obkladem. Požáru je díky stropní betonové desce vystaven ze t í stran.
Nosník není s betonovou deskou sp ažen. Požadovaná požární odolnost je R 90.
Nosník není zajišt n proti ztrát stability.
Obrázek 1. Statické schéma
Obrázek 2. Pr ez nosníku
kde Slab
Gypsum board
Vlastnosti materiál :
Nosník:
Profil:
Ocel:
T ída pr ezu:
Mez kluzu:
Modul pružnosti:
Modul pružnosti ve smyku:
Plocha pr ezu:
Moment setrva nosti:
je betonová deska,
sádrokartonový obklad
HE 200 B
S 235
1
fy = 235 N/mm²
E = 210 000 N/mm²
G = 81 000 N/mm²
Aa = 7810 mm²
Iz = 2000 cm4
56
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Moment setrva nosti v prostém kroucení: It = 59,3 cm4
Výse ový moment setrva nosti:
Iw = 171 100 cm6
Pr ezový modul:
Wel,y = 570 cm²
Wpl,y = 642,5 cm³
Obklad:
Materiál:
sádrokarton
Tlouš ka:
dp = 20 mm
Tepelná vodivost:
p = 0,2 W/(m·K)
M rné teplo:
cp = 1700 J/(kg·K)
Hustota:
p = 945 kg/m³
Zatížení:
Stálá zatížení:
Gk= 96,3 kN
gk = 1,5 kN/m
Nahodilé zatížení:
pk = 1,5 kN/m
2 POŽÁRNÍ ODOLNOST NOSNÍKU V TLAKU ZA OHYBU
2.1 Mechanické zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
Zatížení b hem požáru se ur í jako zatížení v mimo ádné kombinaci zatížení:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
l. 4.3
Sou initel kombinace kvazistálé hodnoty prom nného zatížení je dán hodnotou
2,1 = 0.3.
Spo ítají se návrhové hodnoty namáhání nosníku p i požáru:
N fi ,d
96,3 kN
10,0 2
8
1,5 0,3 1,5
M fi ,d
24,38 kNm
2.2 Výpo et teploty ocelového nosníku
SN EN 1993-1-2
Teplota oceli se spo te dle ECCS . 89. K výpo tu pot ebujeme znát sou initel
pr ezu Ap/V. Ten se pro konstrukci vystavenou požáru ze t ech stran u í podle:
Ap
V
2 h b
Aa
2 20,0 20,0
102
78,1
77 m -1
l. 4.2.5.2
Pro hodnotu
Ap
V
p
dp
77
0,2
0,02
770
W
,
m3 K
ECCS . 89
se ode te kritická teplota:
a,max,90
540 °C
2.3 Ov ení požární odolnosti podle teploty
Dle l. 4.2.4 (2) normy SN EN 1993-1-2 se ov ení požární odolnosti podle
teploty z d vodu stabilitních jev nelze provést.
SN EN 1993-1-2
l. 4.2.4
57
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
2.4 Ov ení požární odolnosti podle únosnosti
Pr ezy 1. t ídy se posoudí na kombinaci tlaku s ohybem s možností ztráty stability v tlaku a s klopením.
2.4.1 Tlak s ohybem bez klopení
Ov ení pro ztrátu stability v tlaku se provede podle:
N fi ,d
A k y,
min, fi
k y M y , fi ,d
fy
W pl , y k y,
M , fi
fy
1
l. 4.2.3.5
M , fi
Reduk ní sou initel min,fi je minimální hodnota ze sou initel vzp ru y,fi a
Pro ur ení jejich hodnot se musí ur it pom rná štíhlost pro teplotu a .
K ur ení pom rné štíhlosti za požáru se ur í nejd íve pom rná štíhlost p i
pokojové teplot :
Lcr
y
iy
1000
1,25
8,54 93,9
a
Lcr
iz a
z
z,fi.
1000
5,07 93,9
SN EN 1993-1-1
l. 6.3.1.3
2,10
Dle, tabulky 3.1 v SN EN 1993-1-2 se ur í reduk ní sou initele vlivem teploty ky,
2
a kE, :
ky, = 0,656
SN EN 1993-1-
l. 3.2.1
kE, = 0,484
S jejich pomocí se vypo te pom rná štíhlost za požáru:
k y,
y,
y
z,
z
kE ,
k y,
kE ,
1,25
0,656
0,484
1, 46
0,656
0,484
2,1
l. 4.2.3.2
2,44
S pomocí
0,65
235 f y
0,65
235 235
0,65
a
y,
z,
1
1
2
2
1
1
2
y,
y,
z,
z,
2
se vypo ítají sou initele vzp ru
y,fi
a
z,fi
1
1 0,65 1,46 1, 462
2
2,04 ,
1
1 0,65 2, 44 2, 44 2
2
4, 27
:
1
y , fi
1
2
y,
y,
2
y,
2,04
1
z , fi
1
2
z,
z,
2,04 2 1, 462
2
z,
4,27
4, 27 2
2,44 2
58
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
0,29
0,13
Ov ení:
96,3
0,13 78,1 0,656 23,5
1,50 2438
642,5 0,656 23,5
0,98 1
l. 4.2.3.5
kde:
1,2
y
3
M,y
0,44
y,
M ,y
0,29
1,2 1,3 3 1,46 0,44 1,3 0,29
1,82
ky
N fi ,d
y
1
y , fi
Aa k y ,
1,82 96,3
1,50
0,29 78,1 0,656 23,5 1,0
1
fy
m , fi
2.4.2 Tlak s ohybem a klopením
Posouzení se provede podle rovnice:
N fi ,d
z , fi
A k y,
kLT M y , fi ,d
fy
M , fi
LT , fi
W pl , y k y ,
fy
1
M , fi
K ur ení pom rné štíhlosti p i klopení za požáru se použije pom rná štíhlost za
pokojové
teploty:
W pl , y f y
LT
642,5 23,5
14 203,5
M cr
1,03
SN EN 1993-1-1
l. 6.3.2.2
kde:
2
E Iz
l2
M cr
2
1,12
c2
0, 25 z 2p
21000 2 000
1,0 1000
0,5 z p
1241,9 0, 25
2
2
20
2
DIN 18800-2
20
0,5
2
14 203,5 kNcm
a:
c2
I
0,039 l 2 IT
Iz
171100 0,039 1000 2 59,3
1241,9
2000
Vypo ítá se pom rná štíhlost p i požáru:
k y,
LT ,
LT
1,03
kE ,
SN EN 1993-1-2
0,656
0,484
1,20
l. 4.2.3.3
S pomocí
LT ,
1
1
2
2
LT ,
se ur í vzp rnostní sou initel
LT ,
LT,fi
1
1 0,65 1, 20 1,20 2
2
podle:
1
LT , fi
1
2
LT ,
LT ,
1,61 ,
2
LT ,
1,61
1,612 1, 20 2
0,37
59
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Ov ení:
96,3
0,13 78,1 0,656 23,5 1,0
0,80 2 438
0,37 642,5 0,656 23,5 1,0
l. 4.2.3.5
0,62 0,53 1,15 1
kde:
k LT
LT
1
z , fi
N fi ,d
A k y,
fy
M , fi
LT
0,15
z,
M , LT
1
0,33 96,3
23,5
0,13 78,1 0,656
1,0
0,80
0,15 0,9
0,15 2, 44 1,3 0,15
0,33 0,9
LITERATURA
DIN 18800, Stahlbauten, Teil 2 Stabilitätsfälle, Knicken bei Stäben , Berlin: Beuth Verlag GmbH, Germany, November 1990
ECCS No.89, Euro-Nomogram, Brussels: ECCS – Technical Committee 3 – Fire Safety
of Steel Structures, 1995
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-1: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-1: Obecná
pravidla a pravidla pro pozemní stavby, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-2: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-2: Obecná
pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha, 2006.
Literatur for MCr (for example: Steel Construction Manual)
60
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.5 Sloup zatížený osovou silou
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
V p íkladu je ukázán návrh sloupu v obchodním dom na ú inky požáru. Sloup
je sou ástí ztužujícího rámu a spojit p echází do vyššího i nižšího podlaží. Jeho
výška je 3,0 m. B hem požáru lze snížit vzp rnou délku sloupu na polovinu
výšky, viz obrázek 1. Sloup je zatížen centrickými tlakovými silami a je vystaven požáru ze všech ty stran. Proti požáru je sloup po obvod chrán n sádrokartonovou deskou. Požadovaná požární odolnost sloupu je R 90.
Obrázek 1. Vzp rné délky sloup ve vyztužených rámech
kde Bracing system
je ztužení,
Column exposed to fire
posuzovaný sloup,
Ambient temperature
za pokojové teploty,
Fire exposure
p i požáru.
Obrázek 2. Pr ez sloupu
kde Encasement
je obložení sádrokartonovými deskami
61
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Vlastnosti materiálu:
Sloup:
Profil:
Ocel:
T ída profilu:
Mez kluzu:
Pr ezová plocha:
Modul pružnosti:
Moment setrva nosti:
Obklad:
Materiál:
Tlouš ka:
Tepelná vodivost:
M rné teplo:
Hustota:
Zatížení:
Stálá:
Nahodilá:
HE 300 B
S 235
1
fy = 235 MPa
Aa = 14 900 mm²
Ea = 210 000 N/mm²
Ia= 85,60*106 mm4 (osa z)
sádrokartonové desky
dp = 30 mm
p = 0,2 W/(m·K)
cp = 1700 J/(kg·K)
p = 945 kg/m³
Gk = 1200 kN
Pk = 600 kN
2 POŽÁRNÍ ODOLNOST SLOUPU
2.1 Zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
Kombinaci zatížení p i požáru se ur í jako kombinace pro mimo ádné zatížení:
EdA
Sou initel
2,1
E
Gk
Ad
2,i
je pro obchodní plochy
N fi ,d
Qk ,i
2,1
kap. 4.3
= 0.6. Tlaková síla se vypo ítá jako:
1200 0,6 600 1560 kN
2.2 Výpo et maximální teploty oceli
SN EN 1993-1-2
Pro vý et teploty chrán ného prvku je použit postup z SN EN 1993-1-2. Pro
sloup obložený ze všech stran se pr ezový sou initel vypo te podle:
Ap V
2 (b h ) Aa
2 30 30 102 149 81 m -1
Maximální teplota ocelového sloupu
No.89 pro sou initel:
Ap V
p
a,max,90
dp
a,max,90
l. 4.2.5.2
se ur í dle nomogramu ECCS
81 0, 2 0,03 540 W m 3 K
ECCS No.89
445 °C
2.3 Ov ení podle teploty
Podle SN EN 1993-1-2 nelze ov ení požární odolnosti podle teploty provést
u prvk , u kterých je únosnost omezena vzp rem.
SN EN 1993-1-2
l. 4.2.4
2.4 Ov ení podle únosnosti
Ov ení únosnosti b hem požáru se provede porovnáním únosnosti a p sobících
zatížení.
E fi , d ,t
R fi ,d ,t
62
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
l. 2.4.2
V tomto p íklad se posoudí velikosti osových sil.
N fi , d
N b , fi ,t , Rd
Návrhová únosnost za zvýšené teploty se ur í jako:
N b , fi ,t , Rd
Aa k y ,
fi
fy
l. 4.2.3.2
,max
M , fi
Hodnoty reduk ních sou initel ky, and kE, v závislosti na a,max,90 jsou uvedeny
v tabulce 3.1 normy SN EN 1993-1-2. Pro mezilehlé hodnoty lze použít lineární interpolaci.
ky,445°C = 0,901
l. 3.2.1
kE,445°C = 0,655
Bezrozm rná štíhlost sloupu b hem požáru:
k y, kE ,
fi ,
0,21
0,901 0,655
0,25
l. 4.2.3.2
kde:
SN EN 1993-1-1
LKz
Sou initel vzp ru
iz
fi,
0,5 300
a
7,58 93,9
0, 21
l. 6.3.1.3
:
SN EN 1993-1-2
1
fi
1
2
-
2
0,612 - 0,252
0,61
0,86
l. 4.2.3.2
kde
2
0.5 1
0,5 1 0,65 0,25 0,252
0,61
a
0,65
235 f y
0,65
235 235
0,65
Návrhová únosnost za zvýšené teploty:
N b , fi ,t , Rd
0,86 149 0,901
23,5
1,0
2713 kN
Posudek:
N fi ,d N b , fi ,t , Rd
1560 2713 0,58 1
LITERATURA
ECCS No.89, Euro-Nomogram, Brussels: ECCS – Technical Committee 3 – Fire Safety
of Steel Structures, 1995
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení –
Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-1: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-1: Obecná
pravidla a pravidla pro pozemní stavby, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-2: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-2: Obecná
pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha, 2006.
63
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.6 Sva ovaný nosník uzav eného pr ezu
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
V p íkladu je ukázán návrh sva ovaného nosníku uzav eného pr ezu. Nosník je
ástí st ešní konstrukce o rozp tí 35,0 m. Vzdálenost mezi nosníky je 10,0 m.
Zatížení je rovnom rné spojité. Nosník je zajišt n proti ztrát stability po celé
své délce a je proveden bez požární ochrany. Požadovaná požární odolnost je
R 30.
Obrázek 1. Statické schéma
Obrázek 2. Pr ez
Materiálové vlastnosti:
Ocel:
Mez kluzu:
Výška:
Výška stojiny:
Ší ka:
Tlouš ka pásnice:
Tlouš ka stojiny:
Pr ezová plocha pásnice:
Pr ezová plocha stojiny:
M rné teplo:
Hustota:
Emisivita nosníku:
S 355
fy = 355 N/mm²
h = 700 mm
hw = 650 mm
b = 450 mm
tf = 25 mm
tw = 25 mm
Af = 11 250 mm²
Aw = 16 250 mm²
ca = 600 J/(kg·K)
a = 7850 kg/m³
m = 0,7
64
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Emisivita plamen :
r =
Polohový faktor:
=
Sou initel p estupu tepla proud ním: c =
Stephan-Boltzmannova konstanta:
=
Zatížení:
Stálé:
Nosník:
ga,k =
St echa:
gr,k =
Nahodilé:
Sníh:
ps,k =
1,0
1,0
25,0 W/m²K
5,67 · 10-8 W/m²K4
4,32 kN/m
5,0 kN/m
11,25 kN/m
2 POŽÁRNÍ ÚNOSNOT NOSNÍKU UZAV ENÉHO PR
EZU
2.1 Mechanické zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
Zatížení p i požáru se uvažuje v mimo ádné kombinaci zatížení:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
kap. 4.3
Sou initel kombinace pro zatížení sn hem je 2,1 = 0.0. P i použití tohoto souinitele se návrhový ohybový moment ur í jako:
4,32 5,0
M fi ,d
0,0 11,25
35,02
8
1427,1 kNm
2.2 Výpo et teploty oceli
SN EN 1993-1-2
P ír stek teploty oceli se vypo ítá jako:
k sh
a ,t
kde:
ksh
t
Am/V
t 1,0
40
5 hnet
600 7850
4,25 10
5
hnet
sou initel vlivu zastín ní ásti pr ezu (ksh = 1.0)
asový interval ( t = 5 sekund)
sou initel nechrán ného pr ezu (tabulka 4.2)
Am V
2
Am V
hnet , d
ca a
l. 4.2.5.1
1 t 1 0.025 40 1 m
istý tepelný tok se ur í podle SN EN 1991-1-2 jako:
hnet
c
25
g
g
m
m
m
f
3,969 10
g
8
g
273
273
SN EN 1991-14
m
4
m
273
273
4
4
l. 3.1
Teplota plyn se ur í podle normové teplotní k ivky:
g
20 345 log10 8 t 1
l. 3.2.1
Pr b h teploty pr ezu v závislosti na asu je na obrázku 3:
65
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Obrázek 3. Pr b h teploty pr ezu
Kde
time
temperature
gas temperature
steel temperature
a,max,30
je as v min,
teplota ve, °C
teplota plynu,
teplota oceli.
= 646 °C
2.3 Ov ení podle teploty
SN EN 1993-1-2
Návrhová momentová únosnost b hem požáru v ase t = 0 :
M fi , Rd ,0
Wpl f y k y ,
,max
12 875 000 355
l. 4.2.3.3
M , fi
1,0
10
1,0
6
4570,6 kNm
kde
a
ky,
,max
M,fi
= 1.0
= 1.0
W pl
pro
= 20 °C v ase t = 0
2 Aw hw
2
4
2
2 16 250
Af
h tw
2
650
700 25
11 250
4
2
12 875 000 mm 3
Stupe využití v ase t=0:
0
E fi ,d R fi ,d ,0
Kritická teplota
a,cr
a,cr
M fi, d M fi , Rd ,0 1427,1 4570,6 0,31
je uvedena v tabulce 4.1 normy SN EN 1993-1-2.
= 659 °C
Posudek:
646
659
0,98 1
66
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
l. 4.2.4
2.4 Ov ení podle únosnosti
K ur ení momentové únosnosti se ur í reduk ní sou initel meze kluzu ky, pro
teplotu a,max,30 = 646 °C. Tento sou initel je uveden v tabulce 3.1 normy SN
EN 1993-1-2:
ky, = 0,360
l. 3.2.1
Dále se ur í sou initele podmínek p sobení
1
a
2.
Sou initel podmínek p sobení pro nerovnom rné rozd lení teploty po pr ezu
1 viz tabulka 1.
Tabulka 1. Sou initel
l. 4.2.3.3
1
Nosník exponovaný ze všech ty stran
Nechrán ný nosník exponovaný ze t í stran, se sp aženou nebo betonovou
deskou na stran tvrté
Chrán ný nosník exponovaný ze t í stran, se sp aženou nebo betonovou
deskou na stran tvrté
[-]
1,0
1
0,7
0,85
V tomto p ípad se jedná o nechrán ný nosník exponovaný ze t í stran, s betonovou deskou na stran tvrté. Hodnota 1 je tudíž:
1
= 1,0
Sou initel podmínek p sobení pro nerovnom rné rozd lení teploty po délce
nosníku 2 viz tabulka 2.
Tabulka 2. Sou initel
2
2 [-]
0,85
1,0
V podporách staticky neur itého nosníku
Ve všech ostatních p ípadech
Posudek se provádí uprost ed rozp tí prostého nosníku, tedy sou initel
vá hodnoty:
2
2
nabý-
= 1,0
Návrhová únosnost v ohybu:
M fi ,t , Rd
M pl , Rd ,20 C k y ,
1
M ,1
M , fi
1
12 875 000 355 1,1 0,36
2
1,1
1
10
1,0 1,0 1,0
6
1645, 4 kNm
Posudek:
1427,1
1645,4
0,87 1
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-2: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-2: Obecná
pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha, 2006.
67
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.7 áste n obetonovaný sp ažený ocelobetonový nosník
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
ešený p íklad ukazuje posouzení sp aženého nosníku skladišt . Jedná se
o prost podep ený nosník o rozp tí 12 m zatížený spojitým zatížením. Ocelový
nosník je áste n obetonovaný a stropní deska je plechobetonová deska se samosvorným plechem. Požadovaná požární odolnost je R 90.
Obrázek 1. Statické schéma
Obrázek 2. Pr ez
68
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Vlastnosti materiálu:
Nosník:
Profil:
IPE 500
Ocel:
S 355
Výška:
h = 500 mm
Ší ka:
b = 200 mm
Tlouš ka stojiny:
ew = 10,2 mm
Tlouš ka pásnice:
ef = 16 mm
Plocha pr ezu:
Aa = 11 600 mm²
Mez kluzu:
fy,a = 355 N/mm²
Deska:
Beton:
C 25/30
Tlouš ka:
hc = 160 mm
Efektivní ší ka:
beff = 3000 mm
Pevnost v tlaku:
fc = 25 N/mm²
Ocelový plech:
Typ:
samosvorný
Výška:
ha = 51 mm
Výztuž obetonovaného nosníku:
Ocel:
S 500
Pr m r:
2 Ø 30
Pr ezová plocha:
As = 1410 mm²
Osová vzdálenost:
u1 = 110 mm
us1 = 60 mm
Mez kluzu:
fy,s = 500 N/mm²
Beton mezi pásnicemi:
Beton:
C 25/30
Ší ka:
bc = 200 mm
Pevnost v tlaku:
fc = 25 N/mm²
Zatížení:
Stálé:
Vlastní tíha:
gs,k = 15,0 kN/m
Skladba podlah, p í ky: gf,k = 6,0 kN/m
Nahodilé:
Užitné:
pk = 30,0 kN/m
2 POŽÁRNÍ ODOLNOST ÁSTE N OBETONOVANÉHO
SP AŽENÉHO NOSNÍKU
2.1 Zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
Zatížení se ur í jako kombinace p i mimo ádné situaci:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
kap. 4.3
Sou initel kombinace rozhodujícího nahodilého zatížení ve skladu je
2,1 = 0.8.
Návrhový ohybový moment b hem požáru:
M fi ,d
15,0 6,0
0,8 30,0
12,0 2
8
810,0 kNm
Ov ení pomocí zjednodušených výpo t
Sp ažený nosník je posouzen jednouchým výpo tem dle SN EN 1994-1-2,
SN EN 1994-1-2
l. 4.3.4.3
69
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
kapitola 4.3.4.3 a p íloha F.
Tento model m že být použit v p ípad , kdy deska má minimální tlouš ku
hc, ocelový nosník má výšku minimáln h a ší ku minimáln bc (kde bc je minimum z ší ky ocelového nosníku a obetonování) a minimální plochu h · bc
(viz tabulka 1).
Tabulka 1. Minimální rozm ry pro jednoduché výpo ty sp ažených áste n
obetonovaných nosník (viz SN EN 1994-1-2, Kapitola 4.3.4.3, Tabulka 4.8)
Požární
odolnost
R 30
R 60
R 90
R 120
R 180
hc
Minimální tlouš ka
desky hc [mm]
60
80
100
120
150
160 mm min hc
100 mm
Výpo etní model dle p ílohy F rozd luje pr ez na ásti. V n kterých ástech
je redukována mez kluzu, v ostatních se redukuje plocha pr ezu.
p . F.1
Obrázek 3. Redukovaná plocha pr ezu pro výpo et únosnosti v ohybu a
rozd lení nap tí v oceli (A) a betonu (B)
Vliv oh ívání betonu je uvažován zmenšením pr ezové plochy. Redukce výšky hc,fi je dána v tabulce 2 v závislosti na požadované požární odolnosti. U
sp ažených desek se samosvorným plechem se uvažuje redukce výšky hc,fi,min,
která odpovídá výšce ocelového plechu (viz SN EN 1994-1-2, p íloha F, obrázek F.2).
hc,fi = 30 mm
hc,fi,min = 51 mm
Ú inná výška betonu b hem požáru hc,h :
70
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
hc ,h
160 51 109 mm
Tabulka 2. Redukce výšky betonové desky hc,fi
(viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, Tabulka F.1)
Požární odolnost
R 30
R 60
R 90
R 120
R 180
Výšková redukce hc,fi [mm]
10
20
30
40
55
Obrázek 4. Minimální výšková redukce hc,fi,min pro samosvorné plechy
Vliv oh ívání horní pásnice je zohledn n redukcí pr ezové plochy. Výpo et
redukce ší ky pásnice bfi je dán v tabulce 3.
b fi
16,0 2
30
200 200 2 38,0 mm
Efektivní ší ka pásnice:
b fi ,u
200 2 38 124,0 mm
Tabulka 3. Redukce ší ky bfi horní pásnice (viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, tabulka F.2)
Redukce ší ky
Požární odolnost
bfi [mm]
R 30
ef 2
b bc
2
R 60
ef 2
10
b bc
2
R 90
ef 2
30
b bc
2
R 120
ef 2
40
b bc
2
R 180
ef 2
60
b bc
2
Stojina ocelového nosníku je rozd lena na dv ásti. Horní ásti stojiny se
uvažuje s neredukovanou mezí kluzu, zatímco ve spodní ásti je uvažován lineární pr b h z meze kluzu horní ásti k redukované mezi kluzu spodní pásniceVýška spodní ásti stojiny hl :
hl
a1
bc
a2 ew
bc h
hl ,min
Parametry a1, a2 a minimální výška hl,min, jsou uvedeny v tabulce 4 pro p ípad
h/bc > 2.
h/b c = 500 mm / 200 mm = 2,5
hl
14,000
200
75 000 10, 2
200 500
77,7 mm
40 mm
71
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Tabulka 4. Parametry a1, a2 a minimální výška hl,min pro p ípad h/bc > 2
(viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, Tabulka F.3)
a1
[mm²]
3 600
9 500
14 000
23 000
35 000
Požární odolnost
R 30
R 60
R 90
R 120
R 180
a2
[mm²]
0
0
75 000
110 000
250 000
hl,min
[mm]
20
30
40
45
55
U spodní pásnice je redukována místo pr ezové plochy mez kluzu sou initelem ka. Tento sou initel je dán v tabulce 5 spolu s horní a dolní hranicí, které
vymezují jeho hodnoty.
a0
ka
0,018 e f
0,12
0,7 0,018 16,0 0,7 0,988
17
200
500
38 200
0,988 0,100
0,06
0,12
Tabulka 5. Reduk ní sou initel ka meze kluzu pro spodní pásnici
(viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, Tabulka F.4)
Požární odolReduk ní sou initel ka
ka,min
ka,max
nost
R 30
1.12
84
bc
h
22 bc
a0
0,5
0,8
R 60
0.21
26
bc
h
24 bc
a0
0,12
0,4
R 90
0.12
17
bc
h
38 bc
a0
0,06
0,12
R 120
0.1
15
bc
h
40 bc
a0
0,05
0,1
R 180
0.03
3
bc
h
50 bc
a0
0,03
0,06
Oh ívání výztužných prut v obetonovaném nosníku se uvažuje redukcí meze
kluzu. Velikost reduk ního sou initele závisí na požární odolnosti a na umíst ní výztužných prut . Podobn jako reduk ní sou initel ka má reduk ní souinitel kr horní i spodní hranici.
Am
V
2 h bc
h bc
2 500 200 1200 mm
500 200 100 000 mm2
72
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
u
1 ui
1
1 bc
1 usi
1 110
ew
usi
1
1 200 10,2 60
1 60
29,88 mm
kr
u a3
a4
a5
29,88 0,026 0,154 0,09
Am V
1200 100 000
0,51
0,1
1,0
Tabulka 6. Parametry pro výpo et kr (viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, Tabulka F.5)
Požární odolnost
a3
a4
a5
kr,min
kr,max
R 30
0,062
0,16
0,126
0,1
1,0
R 60
0,034
-0,04
0,101
0,1
1,0
R 90
0,026
-0,154
0,090
0,1
1,0
R 120
0,026
-0,284
0,082
0,1
1,0
R 180
0,024
-0,562
0,076
0,1
1,0
Velikosti osových sil v jednotlivých ástech pr ezu:
Beton:
Cc
beff hc ,h
fc
c
300,0 10,9 0,85 2,5 6948,8 kN
Horní pásnice:
T f ,u
b fi ,u e f f y
12, 4 1,60 35,5 704,3 kN
Horní ást stojiny:
Tw,u
ew hh f y
1,02 39,03 35,5 1413,3 kN
kde:
hh
h 2 ef
hl
50,0 2 1,6 7,77 39,03 cm
Spodní ást stojiny:
Tw,l
ew hl
z w ,l
hl
1 ka
2
2 ka 1
3 ka 1
fy
1,02 7,77
7,77
2 0,1 1
3 0,1 1
1 0,1
35,5 154,7 kN
2
2,8 cm
Spodní pásnice:
T f ,l
b e f k a f y ,a
20,0 1,6 0,1 35,5 113,6 kN
Výztužné pruty:
Tr
As kr f y ,s
14,1 0,51 50,0 359,6 kN
Velikost tlakové síly Cc je v tší než sou et tahových sil Ti, proto plastická neutrální osa leží v betonové desce. Její poloha se ur í podle:
73
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Ti
z pl
704,3 1413,3 154,7 113,6 359,6
0,85 2,5 300
f c beff
c
4,31 cm
Ramena p sobiš sil v jednotlivých ástech pr ezu:
Betonová deska v tlaku (vztaženo k horní hran desky):
zc
z pl 2 4,31 2 2,16 cm
Horní pásnice (vztaženo k t žišti betonové desky):
z f ,u
hc
e f 2 zc
16,0 1,6 2 2,16 14,64 cm
Horní ást stojiny:
z w ,u
hc
ef
hh 2 zc
hc
ef
hh
hc
h e f 2 zc
16,0 1,6 39,03 2 2,16 34,96 cm
Spodní ást stojiny:
z w ,l
z w ,l
zc
16 1,6 39,03 2,8 2,16 57,27 cm
Spodní pásnice:
z f ,l
16,0 50,0 1,6 2 2,16 63,04 cm
Výztužné pruty:
zr
hc
h ef
u1
zc
16,0 50,0 1,6 11,0 2,16 51,24 cm
Plastická únosnost v ohybu:
M fi , Rd
T f ,u z f ,u
Tw,u zw,u
Tw,l zw,l
T f ,l z f ,l
Tr zr
704,3 14,64 1413,3 34,96 154,7 57,27 113,6 63,04
359,6 51,24
10 311 49 409 8 860 7 161 18 426
94 167 kNcm 942,7 kNm
Posudek:
810,0
942,7
0,86 1
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1994-1-2: Eurokód 4: Navrhování sp ažených ocelobetonových konstrukcí –
ást 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha,
2006.
74
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.8 áste n obetonovaný sp ažený ocelobetonový sloup
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
V p íkladu je navržen áste n obetonovaný sp ažený ocelobetonový sloup, který je sou ástí administrativní budovy. Konstruk ní výška podlaží je L = 4,0 m.
Sloup je sou ástí vyztuženého rámu a s horním i spodním sloupem je tuze spojen, proto lze jeho vzp rnou délku uvažovat dle obrázku 1. Pro výpo et je použit jednoduchý výpo etní model a tabulkové hodnoty. Požadovaná požární
odolnost je R 60.
Obrázek 1. Vzp rné délky sloup za b žné teploty (ozna eno jako Ambient temperatures) a p i vystavení požáru (Fire exposure)
Obrázek 2. Pr ez sloupu
75
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Materiálové vlastnosti:
Ocelový sloup:
Profil:
Ocel:
Výška:
Ší ka:
Tlouš ka stojiny:
Tlouš ka pásnice:
Pr ezová plocha:
Mez kluzu:
Modul pružnosti:
Moment setrva nosti:
Výztuž:
Ocel:
Pr m r:
Pr ezová plocha:
Mez kluzu:
Modul pružnosti:
Moment setrva nosti:
Osová vzdálenost:
Beton:
T ída:
Pr ezová plocha:
Pevnost v tlaku:
Modul pružnosti:
Moment setrva nosti:
Zatížení:
Stálé:
Nahodilé:
HEB 300
S 235
h = 300 mm
b = 300 mm
ew = 11 mm
ef = 19 mm
Aa = 14900 mm²
fy = 235 N/mm²
Ea = 210 000 N/mm²
Iz = 8560 cm4
S 500
4 Ø 25
As = 1960 mm²
fs = 500 N/mm²
Es = 210 000 N/mm²
Is = 4 · 4,9 · (30,0 / 2 – 5,0)2 = 1960 cm4
us = 50 mm
C 25/30
Ac = 300 · 300 – 14900 – 1960 = 73 140 mm²
fc = 25 N/mm²
Ecm = 30 500 N/mm²
Ic = 30 · 303 / 12 – 8560 – 1960 = 56 980 cm4
Gk = 960 kN
Pk = 612,5 kN
2 POŽÁRNÍ ODOLNOST ÁSTE N OBETONOVANÉHO
SP AŽENÉHO SLOUPU
2.1 Zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
Zatížení p i požáru se ur í jako zatížení p i mimo ádné situaci:
EdA
E
Gk
Ad
Použití sou initele kombinace
N fi ,d
2,i
2,1
Qk ,i
l 4.3
= 0.3 dává návrhové zatížení b hem požáru:
1,0 960 0,3 612,5 1143,8 kN
2.2 Ov ení pomocí jednoduchých výpo t
SN EN 1994-1-2
2.2.1 Platnost použití
Jednoduché výpo etní postupy ov ují konstrukci z hlediska únosnosti. Musí
být prokázáno, že návrhové zatížení p i zvýšené teplot je menší než návrhová
únosnost.
N fi ,d N fi ,Rd
1
Návrhová únosnost v tlaku se ztrátou stability kolmo k ose z (m kká osa) se ur í
jako:
76
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
l 4.3.5.1
N fi , Rd , z
kde:
z
N fi , pl , Rd
Sou initel vzp ru, zde podle vzp rnostní k ivky c
Návrhová hodnota tlakové únosnosti p i požáru v prostém tlaku
z
Nfi,pl,Rd
Jednoduchý výpo etní model lze použít, pokud je sloup sou ástí vyztuženého
rámu a pokud spl uje podmínky uvedené v tabulce 1.
Tabulka 1. Podmínky pro použití jednoduchého výpo etního modelu
Podmínka
Hodnota
max l
13,5 b 13,5 0, 3 4, 05 m
l
0,5 4, 0
230 mm
h 1100 mm
h = 300 mm
230 mm
b
b = 300 mm
1%
Ac
As
500 mm
As
6%
2, 0 m
19, 6 731, 4 19, 6
max R 120
l 4.3.5.2
l G.8
0, 03 3%
R 60
230 b
300 nebo
l
10 b pro
l
10 b = 10 300 mm
hb
b
300 mm
hb
3
3m
l
300 300 1
0,5 4, 0
2, 0 m
2.2.2 Výpo et plastické návrhové únosnosti a efektivní ohybové tuhosti
Podle P ílohy G normy SN EN 1994-1-2 se pr ez sp aženého sloupu redukuje. N které ásti pr ezu se redukují pomocí redukce meze kluzu a ostatní pomocí redukce pr ezové plochy, viz obrázek 3.
Obrázek 3. Redukovaná plocha pr ezu p i požárním návrhu
U pásnic ocelového pr ezu je redukována mez kluzu a modul pružnosti pomocí
reduk ních sou initel . Velikost reduk ních sou initel závisí na pr m rné
teplot v pásnicích:
f ,t
o ,t
kt Am V
l G.2
Teplota o,t a reduk ní sou initel kt jsou dány v tabulce 2. Sou initel pr ezu se
vypo ítá jako:
Am
V
2 h b
2 0,3 0,3
h b
0,3 0,3
13,3 m -1
77
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Tabulka 2. Parametry pro výpo et pr m rné teploty pásnic
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.1)
Požární odolnost
kt [m°C]
o,t [°C]
R 30
550
9,65
R 60
680
9,55
R 90
805
6,15
R 120
900
4,65
Pr m rná teplota v pásnici pro požární odolnost R 60:
680 9,55 13,3 807 °C
f ,t
Reduk ní sou initele ky, a kE, pro tuto teplotu jsou uvedeny v tabulce 3.2 normy SN EN 1994-1-2. V této tabulce lze ur it mezilehlé hodnoty lineární interpolací.
k y,
0,06
900 807
kE ,
0,0675
900 800
900 807
0,11 0,06
900 800
0,107
0,09 0,0675
0,088
Plastická návrhová únosnost pásnice v tlaku p i zvýšené teplot :
N fi , pl , Rd , f
2 b e f k y,
f ay , f
M , fi , a
2 30 1,9 0,107 23,5 1,0
286,65 kN
Ohybová tuhost pásnic p i zvýšené teplot :
EI
fi , f , z
kE ,
e f b3
Ea , f
6 0,088 21 000 1,9 30 3
6
1,58 107 kNcm 2
U stojiny je redukována jak mez kluzu, tak pr ezová plocha. Pr ezová plocha
je redukována pomocí snížení výšky stojiny, jež je na obou koncích stojiny stejn veliké.
hw, fi
0,5 h 2 e f
1
1 0,16 H t h
l G.3
Parametr Ht viz tabulka 3.
Tabulka 3. Parametr pro redukci výšky stojiny
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.2)
Požární odolnost
Ht [mm]
R 30
350
R 60
770
R 90
1100
R 120
1250
Redukovaná výška stojiny hw,fi:
hw, fi
0,5 30 2 1,9
1
1 0,16 77 30
3,04 cm
Redukce meze kluzu stojiny:
f ay ,w,t
f ay ,w
1 0,16 H t h
23,5
1 0,16 77 30
Únosnost stojiny v tlaku p i zvýšené teplot :
78
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
18,04 kN/cm 2
N fi , pl , Rd , w
ew
h 2 ef
2 hw, fi
f ay , w,t
M , fi , a
1,1 30 2 1,9 2 3,04 18,04 1,0
399, 26 kN
Ohybová tuhost stojiny p i zvýšené teplot :
EI
fi , w, z
Ea ,w
h 2 ef
2 hw, fi
ew3
12
21 000 30 2 1,9 2 3,04 1,13
12
0,0047 107 kNcm
Vn jší vrstva betonu o tlouš ce bc,fi (viz tabulka 4) se ve výpo tu neuvažuje.
bc,fi = 1,5 cm
l G.4
Tabulka 4. Redukce tlouš ky betonu (viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.3)
Požární odolnost
bc,fi [mm]
R30
4,0
R 60
15,0
R 90
0,5 Am V
22, 5
R 120
2, 0 Am V
24, 0
U zbytku betonového pr ezu je redukována pevnost betonu reduk ním sou initelem kc, , který je závislý na teplot betonu. Pr m rná teplota betonu je závislá
na sou initeli pr ezu Am/V a je dána v tabulce 5.
Tabulka 5. Pr m rná teplota betonu v závislosti na sou initeli pr ezu
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.4)
R 30
R 60
R 90
R 120
Am/V
Am/V
Am/V
Am/V
c,t
c,t
c,t
c,t
[m-1]
[°C]
[m-1]
[°C]
[m-1 ]
[°C]
[m-1]
[°C]
4
136
4
214
4
256
4
265
23
300
9
300
6
300
5
300
46
400
21
400
13
400
9
400
----50
600
33
600
23
600
--------54
800
38
800
------------41
900
------------43
1000
c ,t
400
21 13.3
21 9
400 300
336 °C
kde
Am V
13,3 m-1 ,
Reduk ní sou initel kc, a p etvo ení
normy SN EN 1994-1-2.
kc,
cu ,
cu,
pro fc, jsou uvedeny v tabulce 3.3
0,75
400 336
400 300
0,85 0,75
10
400 336
400 300
10 7
10
0,814
3
8,08 10
3
Se ný modul pružnosti betonu:
79
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Ec,sec,
kc ,
fc
0,814 2,5 8,08 10
cu ,
3
251,9 kN/cm 2
Návrhová osová únosnost betonové ásti p i zvýšené teplot :
N fi , pl ,Rd ,c
0,86
f c,
0,86
h 2 ef
2 bc , fi
b ew
2 bc , fi
As
M , fi , c
30 2 1,9 2 1,5
30 1,1 2 1,5
19,6
0,814 2,5 1,0
1017,3 kN
Ohybová tuhost betonu p i zvýšené teplot :
EI
fi , c , z
Ec ,sec ,
251,9
h 2 ef
2 bc, fi
30 2 1,9 2 1,5
b 2 bc , fi
30 2 1,5
3
3
ew3
12
1,13 12
I s, z
1960
0,909 107 kNcm 2
U prut výztuže se redukuje pouze mez kluzu a modul pružnosti. Sou initel pro
redukci meze kluzu ky,t je uveden v tabulce 6 a sou initel kE,t pro redukci modulu pružnosti je v tabulce 7. Oba sou initele jsou závislé na t íd požární odolnosti a na geometricky pr m rné vzdálenosti u mezi výztužnými pruty a okrajem betonu.
u
kde:
u1
u2
u1 u2
50 50
50 mm
l G.5
je osová vzdálenost od krajního prutu výztuže k okraji vnit ní
pásnice
je vzdálenost od krajního prutu výztuže k povrchu betonu
Tabulka 6. Reduk ní sou initel ky,t pro mez kluzu fsy prut výztuže
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.5)
u [mm]
Požární odolnost
40
45
50
55
60
R 30
1
1
1
1
1
R 60
0,789 0,883 0,976
1
1
R 90
0,314 0,434 0,572 0,696 0,822
R 120
0,170 0,223 0,288 0,367 0,436
Tabulka 7. Reduk ní sou initel kE,t pro modul pružnosti Es prut výztuže
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.6)
u [mm]
Požární odolnost
40
45
50
55
60
R 30
0,830 0,865 0,888 0,914 0,935
R 60
0,604 0,647 0,689 0,729 0,763
R 90
0,193 0,283 0,406 0,522 0,619
R 120
0,110 0,128 0,173 0,233 0,285
ky,t = 0,976
kE,t = 0,689
Plastická návrhová únosnost prutu výztuže p i zvýšené teplot
N fi , pl , Rd , s
As k y ,t f sy
M , fi , s
19,6 0,976 50,0 1,0 956,5 kN
80
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Ohybová tuhost prut výztuže p i zvýšené teplot
EI
0,689 21 000 1960 2,836 107 kNcm 2
k E ,t E s I s , z
fi , s , z
Návrhová únosnost celého pr ezu p i zvýšené teplot :
N fi , pl , Rd
N fi , pl , Rd , f
N fi , pl , Rd , w
N fi , pl , Rd ,c
N fi , pl , Rd , s
286,7 399,3 1017,3 956,5
2659,8 kN
Pro výpo et celkové ohybové tuhosti pr ezu je nutné ur it reduk ní sou initele
i, , které jsou uvedeny v tabulce 8.
Tabulka 8. Reduk ní sou initele pro výpo et efektivní ohybové tuhosti
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.7)
Požární odolnost
f,
w,
c,
s,
R 30
1,0
1,0
0,8
1,0
R 60
0,9
1,0
0,8
0,9
R 90
0,8
1,0
0,8
0,8
R 120
1,0
1,0
0,8
1,0
EI
EI
f,
fi ,eff , z
0,9 1,58 10
EI
w,
fi , f , z
7
fi , w , z
1,0 0,0047 10
7
c,
EI
0,8 0,909 10
EI
s,
fi ,c , z
7
fi , s , z
0,9 2,836 107
4,70 10 7 kNcm 2
2.2.3 Výpo et únosnosti ve vzp rném tlaku p i zvýšené teplot
Kritické Eulerovo b emeno pro vybo ení prutu v elastickém stavu:
2
N fi ,cr , z
kde:
l
EI
l2
fi , eff , z
4,70 10 7
0,5 400
2
l G.6
11610,7 kN
vzp rná délka sloupu p i požáru
Pom rná štíhlost prutu:
N fi , pl ,R N fi ,cr ,z
kde:
Nfi,pl,R
2659,8 11610
0, 48
je Nfi,pl,Rd za použití díl ích sou initel spolehlivosti
M,fi,I
= 1,0
Vzp rnostní sou initel z se ur í za použití vzp rnostní k ivky c tabulky 6.1
normy SN EN 1993-1-1 a bezrozm rné pom rné štíhlosti p i požáru
1
z
1
2
2
0,682
0,68
0,482
0,86
SN EN 1993-1-1
l 6.3.1.2
kde:
0,5 1
0, 2
2
0,5 1 0, 49 0,48 0,2
0, 48 2
0,68
Návrhová vzp rná únosnost prutu:
N fi , Rd , z
z
N fi , pl , Rd
SN EN 1994-1-2
0,86 2659,8 2287,4 kN
Posudek:
81
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
N fi ,d N fi , Rd , z
1143,8 2287, 4 0,50 1
2.3 Posouzení podle tabulkových hodnot
Posouzení prob hne podle ov ení únosnosti.
Pro možnost reduk ního sou initele zatížení fi,t musí ležet stupe vyztužení
pr ezu mezi hodnotami 1% a 6%. V tší i menší stupe vyztužení nelze uvažovat.
1%
As
Ac
As
6%
19.6
731,4 19,6
1%
0,03 3%
6%
Reduk ní sou initel zatížení:
E fi ,d ,t Rd
fi ,t
N fi ,d N Rd
1143,8 4130,4 0,28
Mezilehlé hodnoty parametr v tabulce 4.6 normy SN EN 1994-1-2 lze získat
lineární interpolací. V tomto konkrétním p ípad se nemusí interpolovat.
Tabulka 9. Ov ení áste n obetonovaného sp aženého nosníku
Minimum
Hodnota
min ew e f
min b
0, 5
min h
ew e f
200 mm
min us
50 mm
min As
Ac
As
4%
b
h
1,1 1,9
0,58
300 mm
us
50 mm
As
Ac
As
3%
Stupe vyztužení sp aženého sloupu je malý. Lze ho zvýšit bu zv tšením
pr m ru prut výztuže, nebo p idáním výztužných prut .
Ov ení jednoduchým výpo etním modelem vyhov lo, výsledky ukazují, že
ov ení pomocí tabulkových hodnot je konzervativní.
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení
– Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1993-1-1: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – ást 1-1: Obecná
pravidla a pravidla pro pozemní stavby, NI, Praha, 2004.
SN EN 1994-1-2: Eurokód 4: Navrhování sp ažených ocelobetonových konstrukcí –
ást 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha,
2006.
82
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
l 4.2.3.3
ást 5.9 Sp ažený požárn chrán ný ocelobetonový nosník
P. Schaumann, T. Trautmann
University of Hannover
J. Žižka
eské vysoké u ení technické v Praze
1 ZADÁNÍ
V p íklad je posouzen sp ažený ocelobetonový nosník administrativní budovy.
Jedná se o prost podep ený nosník zatížený spojitým zatížením. Betonová deska chrání horní stranu ocelového nosníku proti požáru, nosník je tedy vystaven
požáru ze t í stran. Jako protipožární ochrana je použit hrubý nást ik vermikulitu a sádry po obvod nosníku. Požadovaná požární ochrana je R 60.
Obrázek 1. Statický systém
Obrázek 2. Pr ez
kde Contour encasement
Materiálové vlastnosti:
Nosník:
Profil:
Ocel:
Výška:
Výška stojiny:
Ši ka:
je požární ochrana nást ikem
HEB 160
S 355
h = 160 mm
hw = 134 mm
b = b1 = b2 = 160 mm
83
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Tlouš ka stojiny:
Tlouš ka pásnice:
Pr ezová plocha:
Mez kluzu:
Betonová deska:
T ída:
Tlouš ka:
Efektivní ší ka:
Pevnost v tlaku:
Modul pružnosti:
Sp ahovaní trny:
Po et:
Pr m r:
Pevnost v tahu:
Nást ik:
Materiál:
Tlouš ka:
Tepelná vodivost:
M rné teplo:
Hustota:
ew
ef
Aa
fy,a
= 8 mm
= e1 = e2 = 13 mm
= 5430 mm²
= 355 N/mm²
C 25/30
hc = 160 mm
beff = 1400 mm
fc = 25 N/mm²
Ecm = 29 000 N/mm²
n
d
fu
= 34
= 22 mm
= 500 N/mm²
sádra
dp =
p =
cp =
p =
Zatížení:
Stálé:
Vlastní tíha:
P í ky:
Nahodilé:
Užitné:
15 mm (nást ik)
0,12 W/(m·K)
1100 J/(kg·K)
550 kg/m³
gk = 20,5 kN/m
gk = 7,5 kN/m
pk = 15,0 kN/m
2 POŽÁRNÍ ODOLNOST SP AŽENÉHO NOSNÍKU
2.1 Zatížení b hem požáru
SN EN 1991-1-2
B hem požáru se uvažuje mimo ádná kombinace zatížení konstrukce:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
l. 4.3
Díl í sou initel spolehlivosti GA pro mimo ádné situace se uvažuje hodnotou
GA = 1,0. Kombina ní faktor pro rozhodující nahodilé zatížení v administrativní
budov se uvažuje hodnotou 2,1 = 0,3.
Návrhový moment b hem požáru:
M fi ,d
20,5 7,5
0,3 15,0
5,62
8
127,4 kNm
2.2 Výpo et teploty pr ezu
Pro výpo et teploty pr ezu se pr ez rozd lí podle l. 4.3.4.2 normy SN EN
1994-1-2 na n kolik r zných ástí: betonová deska, horní pásnice, stojina a
spodní pásnice.
Teploty horní i spodní pásnice a stojiny se ur í podle Euro-Nomogram
(“Euro-Nomogram”, ECCS No.89, 1996). K ur ení t chto teplot pot ebujeme
znát sou initel pr ezu.
Spodní pásnice:
84
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
SN EN 1994-1-2
Ap
2 b1 e1
2 0,16 0,013
V
b1 e1
0,16 0,013
l
166,3 m -1
l. 4.3.4.2
Stojina:
Ap
2 hw
2 0,134
V
hw ew
0,134 0,008
w
250,0 m -1
Horní pásnice (více než 85% horní pásnice je v kontaktu s betonovou deskou):
Ap
V
b2
u
2 e2
0,16 2 0,013
0,16 0,013
b2 e2
89, 4 m -1
Teploty se ur í podle sou initel v tabulce 1:
ECCS No.89
Tabulka 1. Teploty horní pásnice, stojiny a spodní pásnice
Ap
V
Horní pásnice
Stojina
Spodní pásnice
p
i
dp
715
2000
1330
W
m³K
a,max,60
[°C]
390
650
550
Teplota v betonové desce nemá konstantní pr b h po výšce. Tento jev zp sobuje m nící se pevnost betonu v tlaku po výšce desky. Pevnost v tlaku se nem ní
pro teploty menší než 250 °C. Pro teploty nad 250 °C se pevnost v tlaku redukuje sou initelem kc, . Výpo et teploty po výšce lze provést po vrstvách o tlouš ce
10 mm na základ tabulky 2.
SN EN 1994-1-2
l. D.3
Tabulka 2. Rozd lení teploty v plné desce o tlouš ce 100 mm z normálního betonu bez
tepelné izolace (viz SN EN 1994-1-2, p íloha D.3, tabulka D.5)
PoziTeplota qc [°C] p i požáru v ase
ce x
30’
60’
90’
120’
180’
240’
[mm]
5
535
705
10
470
642
738
15
415
581
681
754
20
350
525
627
697
25
300
469
571
642
738
30
250
421
519
591
689
740
35
210
374
473
542
635
700
40
180
327
428
493
590
670
45
160
289
387
454
549
645
50
140
250
345
415
508
550
55
125
200
294
369
469
520
60
110
175
271
342
430
495
80
80
140
220
270
330
395
100
60
100
160
210
260
305
85
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
2.3 Ov ení podle jednoduchého výpo etního modelu
Posoudí se sp ažený nosník podle jednoduchého modelu na únosnost. Výpo et
momentové únosnosti je proveden podle p ílohy E.
Obrázek 3. Výpo et momentové únosnosti
Reduk ní sou initele meze kluzu oceli p i zvýšené teplot ky, ,i jsou pro teploty
oceli vypo ítané v l. 2.2 uvedeny v tabulce 3.2 normy SN EN 1994-1-2, l.
3.2.1.
Tabulka 3. Výpo et redukované meze kluzu
ky, [-]
a,max,60 [°C]
fay, [kN/cm²]
Horní pásnice
390
1,00
35,5
Stojina
650
0, 47 0, 23 2
0,35
12,4
Spodní pásnice
550
0, 78 0, 47 2
0, 625
22,2
l. E.1
Dalším krokem je výpo et tahové síly T v ocelovém nosníku podle obrázku 3:
f ay ,
T
1
b ef
f ay ,
hw ew
w
f ay ,
b ef
2
M fi , a
22, 2 16 1,3
12, 4 13,4 0,8
35,5 16 1,3
1,0
1333,1 kN
Poloha tahové síly:
f ay,
1
b
yT
e 2f
f ay ,
2
w
hw ew
hw
2
ef
T
1,3
2
2
b ef
h
ef
2
M fi , a
2
22,2 16
f ay,
12, 4 13, 4 0,8
1,3
13, 4
2
35,5 16 1,3
16
1,3
2
1333,1 1,0
9,53 cm
U prost podep eného nosníku je velikost tahové síly T limitována hodnotou:
T
N Pfi , Rd
86
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
kde:
N
Pfi,Rd
je po et sp ahovacích trn v kritické oblasti nosníku
je návrhová únosnost trnu p i požáru
Pro ur ení velikosti Pfi,Rd, je nutné ur it reduk ní sou initele ku, a kc, (tabulka 5)
a návrhové únosnosti sp ahovacího trnu PRd,1 a PRd,2 p i b žné teplot .
Teploty uvažované pro získání hodnot reduk ních sou initel mají velikost
80 % pro sp ahovaní trny a 40 % pro beton z teploty pásnice (viz SN
EN 1994-1-2, l. 4.3.4.2.5 (2)). Reduk ní sou initel pevnosti trnu v tahu je
v tabulce 3.2 normy SN EN 1994-1-2, l. 3.2.1. Ú inek zpevn ní materiálu
(ku, >1) lze uvažovat pouze v p ípad , kdy lze prokázat, že nedojde k lokálnímu
porušení (nap . lokální ztráta stability, porušení smykem, rozdrcení betonu atd.).
V tomto p ípad se zpevn ní materiálu neuvažuje. Reduk ní sou initel pevnosti
betonu v tlaku je v tabulce 3.3 normy SN EN 1994-1-2, l. 3.2.1.
v
0.8 390 312 °C
ku, = 1,0
c
0,4 390 156 °C
kc, = 0,98
SN EN 1994-1-1
Návrhové únosnosti sp ahovacích trn se ur í podle SN EN 1994-1-1 za použití díl ího sou initele spolehlivosti M,fi,v namísto v.
PRd,1
fu
0,8
M , fi , v
PRd ,2
0,29
d2
4
0,8
fc Ecm
d2
2,2 2
4
50,0
1,0
0, 29 1,0 2,22
M , fi , v
152 kN
2,5 2900
1,0
l. 6.6.3.1
120 kN
Návrhová únosnost sp ahovacího trnu p i požáru:
min
Pfi , Rd
Pfi , Rd ,1
0,8 ku ,
Pfi , Rd ,2
kc ,
PRd ,1
PRd ,2
SN EN 1994-1-2
0,8 1,0 152 121,6 kN
0,98 120 117,6 kN
rozhoduje
l. 4.3.4.2
Ov ení limitu pro tahovou sílu:
1333.1 kN 34 2 117.6 1999.2 kN
l. E.1
Musí být spln na podmínka rovnováhy osových sil v pr ezu. Z této podmínky
vyplývá poloha neutrální osy hu od horního povrchu:
hu
T
beff f c
M , fi , c
1333,1
140,0 2,5 1,0
3,8 cm
Mohou nastat dva stavy. V p ípad prvního stavu je teplota betonu v tlaku nižší
než 250 °C, ve druhém p ípad je teplota alespo n kterých vrstev tla eného betonu vyšší než 250° C. Rozhodnutí, ve kterém stavu se tla ený beton nachází,
závisí na hodnot :
hc
hu
16 3,8 12,2 cm
Pokud je tato hodnota v tší než pozice x podle tabulky 2, je teplota tla eného
betonu menší než 250 °C a pevnost v tlaku se nemusí redukovat.
hcr
x 5,0 cm 12,2 cm
Poloha p sobící tlakové síly yF se ur í jako:
87
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
yF
h hc
hu 2
16 16
3,8 2
30,1 cm
Únosnost v ohybu:
M fi , Rd
T
yF
yT
1333,1 30,1 9,53 10
2
274,2 kNm
Posudek:
127,4 274, 2 0,46 1
LITERATURA
ECCS No.89, Euro-Nomogram, Brussels: ECCS – Technical Committee 3 – Fire Safety
of Steel Structures, 1995
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – ást 1-2: Obecná zatížení –
Zatížení konstrukcí vystavených ú ink m požáru, NI, Praha, 2004.
SN EN 1994-1-1: Eurokód 4: Navrhování ocelobetonových konstrukcí – ást 1-1:
Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, NI, Praha, 2004.
SN EN 1994-1-2: Eurokód 4: Navrhování ocelobetonových konstrukcí – ást 1-2:
Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na ú inky požáru, NI, Praha, 2006.
88
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Zadání p íkladu
Ur ení pr b hu teploty plynu pln rozvinutého požáru v požárním
úseku, kterým je kancelá administrativní budovy, pomocí programu
Ozone v2.2. Výsledky jsou porovnány s k ivkou z požární zkouškou
g
v Cardingtonu.
DIF SEK
P dorysné rozm ry PÚ:
7,5 x 18 m
Plocha podlahy PÚ:
Ú
Af = 135 m2
Výška PÚ:
H=4m
y
5 x 1,8
, m
3 okenní otvory:
Obvodové konstrukce z lehkého betonu:
= 1900 kg/m2
c = 840 J/kgK
=1,0 W/mK
ÁST 6.1
VÝPO ET TEPLOTY PLYNU ZÓNOVÝM MODELEM
DIF SEK
Part 2: Thermal Response
0 / 44
Základní nabídka
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
1 / 15
Požární úsek
2 / 15
Definování obvodových konstrukcí
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
3 / 15
Definování požáru
4 / 15
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
5 / 15
89
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Zónový model
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
Parametry
6 / 15
Teplotní k ivka
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
7 / 15
Výpo et teploty
8 / 15
Teplota plynu
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
9 / 15
Teplota plynu
10 / 15
DIF SEK
90
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
11 / 15
Zobrazení výsledk
Shrnutí výsledk
Výpo et 1:
Návrhová hustota požárního zatížení qf,d = 483 MJ/m2
maximální teplota:
as p i max.
max teplot :
g,max = 946°C
tmax = 37 min
Výpo et 2:
P porovnání
Pro
á í vypo ítaných
í ý h výsledk
ý l dk s nam enými
ý i hodnotami
h d
iz
požárního experimentu musí být sou initelé 1, 2 a n pro výpo et
hustoty požárního zatížení rovny 1,0.
Návrhová hustota požárního zatížení qf,d = 644 MJ/m2
maximální teplota:
as p i max. teplot :
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
12 / 15
DIF SEK
g,max = 984°C
tmax = 45 min
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
13 / 15
Porovnání vypo tené a nam ené teploty
Teplota [°C]
Výpo et
(parametrická
k ivka)
984 °C
Nam ená
maximální teplota
Nam ená
pr m rná teplota
p
p
D kuji za pozornost
946 °C
Výpo et 1
(Ozone)
[email protected]
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
Výpo et 2
(Ozone)
37 min
i
45 min
i
as [min]
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
14 / 15
DIF SEK
91
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Posouzení pomocí software
AFCC – Composite column fire design
DIF SEK
• požární ešení ocelobetonového sloupu
y
mezi p
pásnicemi
vybetonovaného
ÁST 6.2
62
S AŽENÝ OC
SP
OCELOBETONOVÝ
O
O O SSLOUP
OU
• voln dostupný na www.alc.arcelor.com
www alc arcelor com
• podle ENV 1994 1 2
VUT v Praze 24.9.2008
Zadání
B žná
teplota
2
Software AFCC Column
Administrativní budova
Ztužující prvek
P íklad Ocelobetonový sloup
Ocelobetonový sloup
Zvýšená
teplota
Posuzovaný
sloup
=L
4 Ø 25
HE 300 B
Ocel: S 235
= 0,5
, L Výztuž: S 500
Beton: C 25/30
Vstupy
Výstupy
Zatížení:
stálé: 960 kN
nahodilé: 612,5 kN
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
3
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
Software AFCC Column
Software AFCC Column
Údaje projektu
Profil ocelového prvku
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
5
VUT v Praze 24.9.2008
92
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
P íklad Ocelobetonový sloup
4
6
Software AFCC Column
Software AFCC Column
Výztuž betonové ásti
Materiály
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
7
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
Software AFCC Column
Software AFCC Column
Sou initelé spolehlivosti materiál
Excentricita p sobícího zatížení
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
9
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
Software AFCC Column
Software AFCC Column
Výsledky výpo tu
Podrobný výstup výpo tu
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
11
VUT v Praze 24.9.2008
8
10
P íklad Ocelobetonový sloup
12
93
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Software AFCC Column
Grafický výstup
D kuji za pozornost
[email protected]
URL: fire
fire.fsv.cvut.cz/difisek
fsv cvut cz/difisek
VUT v Praze 24.9.2008
P íklad Ocelobetonový sloup
13
94
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Zadání p íkladu
• posouzení sp aženého nosníku skladišt
• požadovaná požární odolnost je R90
DIF SEK
Zatížení:
vlastní tíha:
gs,k = 15,0 kN/m
podlahy,
dl h p í kky: g f,k = 6,0
6 0 kN/m
kN/
užitné:
pk = 30,0 kN/m
Materiály:
beton: C 25/30
ocel:
S 355
ý
S 500
výztuž:
ÁST 6.3
ÁSTE N OBETONOVANÝ SP AŽENÝ NOSNÍK
DIF SEK
Part 2: Thermal Response
0 / 44
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
1 / 18
AFCB
Popis pr ezu
ArcelorMittal Fire Resistance Composite Beam
• profil: IPE 500
• samosvorný plech: HOLORIB 51/150
• výztuž: 2 ø30
Rozm ry:
beff = 3000 mm
hc = 160 mm
h = 500 mm
b = 200 mm
ef = 16,0
16 0 mm
ew = 10,2 mm
u1 = 110 mm
u2 = 60 mm
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
2 / 18
Název projektu
DIF SEK
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
3 / 18
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
5 / 18
Ocelový profil
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
4 / 18
DIF SEK
95
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Ocelobetonová deska
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
Výztuže
6 / 18
Definování materiál
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
7 / 18
Sou initele spolehlivosti
8 / 18
Systémové informace
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
9 / 18
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
11 / 18
Zatížení
10 / 18
DIF SEK
96
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
AFCB
Výsledky - celkové
ArcelorMittal Fire Resistance Composite Beam
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
12 / 18
Výsledky - podrobné
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
13 / 18
Obrázky - pr ez
14 / 18
Obrázky - momenty
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
15 / 18
Obrázky - nap tí za b žné teploty
16 / 18
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
17 / 18
97
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Obrázky - nap tí za zvýšené teploty
D kuji za pozornost
[email protected]
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
DIF SEK
ást 5.7: Ocelobetonový nosník
18 / 18
DIF SEK
98
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Obsah
P l h ý faktor
Polohový
f kt
Ur ení polohového faktoru podle p ílohy G
DIF SEK
normy
Pom cka (p
(program)
g
)p
pro výpo
ýp et
Aplikace: ur ení teploty sloupu p i lokalizovaném požáru
ÁST 6.4
KONSTRUKCE VN POŽÁRNÍHO ÚSEKU
DIF SEK
Part 4: Software for Fire Design
0 / 47
P estup tepla do nechrán ných prvk
DIF SEK
Horní hranice pro polohový faktor
hnet, r
p enos tepla proud ním:
m
(
g
)
m
r
273)4 (
m
273)4
vypuklé
prvky
.
hnet, c
m
(
kde:
r jje
m je
m je
c je
teplota
p
sálání [ C]]
teplotní
p
k ivka
rad
g
teplota povrchu [ C]
teplota prvku
emisivita [-]
0,7
sou . p estupu tepla proud ním
25 - 50 W/m2K
(v závislosti na modelu požáru)
je polohový faktor [-]
1,0
je Stephan-Boltzmannova konstanta = 5,67·10-8 W/m2K4
zjednodušeno, podrobn viz
vyduté prvky
vliv polohy
prvku
prostorový
požár
=1
<1
=1
lokalizovaný
požár
=1
<1
<1
Konzervativn
= 1 , podrobnosti výpo tu v p íloze G
SN EN 1991-1-2
SN EN 1991-1-2
DIF SEK
2
Polohový faktor
DIF SEK
3
Polohový faktor pro rovnob žné plochy
sálající povrch
2
A
r
A
2
p ijímající povrch
1
1
w
cos
1
A1
cos
r2
2
dA1
a= h/s
Udává pom rnou ást vyzá ené energie
energie, která dopadne
na p ijímající povrch (ocelový pr ez)
h
s
b= w/s
s = vzdálenost bodu P
Závisí na:
• poloze a orientaci
• velikosti požáru
• stín ní ostatními ástmi pr ezu
DIF SEK
1
Polohový faktor
.
p enos tepla sáláním:
SN EN 1991-1-2
od sálající plochy
4
DIF SEK
5
99
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
Polohový faktor pro kolmé plochy
Polohový faktor pro šikmé plochy
w
s
h
a= h/s
a= h/s
b= w/s
b= w/s
s = vzdálenost bodu P
s = vzdálenost bodu P
od sálající plochy
od sálající plochy
= úhel sev ený dv ma plochami
DIF SEK
6
Pom cka pro ur ení polohového faktoru
DIF SEK
7
Teplota sloupu p i lokalizovaném požáru
rozm ry okna
sloup
p
• plameny lokalizovaného požáru
jsou nahrazeny
válcovou plochou
poloha bodu
• teplota podél osy
lokalizovaného požáru
se ur uje
podle modelu Heskestad
nato ení plochy
• p enos tepla sáláním
polohový faktor
lokální požár
DIF SEK
8
Sloup p i lokálním požáru
• na libovolné místo na sloupu
dopadá sálavý tepelný tok
z viditelného povrchu válce
DIF SEK
9
Polohový faktor
• sloup i plameny jsou rozd leny
po výšce
• teplota
p
sloupu
p se eší
p ír stkovou metodou
polohový faktor
lze spo ítat podle vzorc
nebo numericky
• sálavý tepelný tok
z jednoho pruhu plamen
h net, zisk
polohový faktor
m
f
g
z
273
4
m
273
cos
4
i
A1
• ztráty proud ním a sáláním do okolí
h net ,ztraty
1
m
f
m
273 4
20 273 4
c
m
1
cos
r2
2
dA1
20
• celkový
lk ý tepelný
t
l ý tok
t k
h net
DIF SEK
h net ,zisk
h net ,ztraty
10
DIF SEK
100
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
11
Teplota sloupu po výšce
Program pro výpo et
Výška nad podlahou (m)
vstupní parametry
7.0
rychlost
y
uvol ování tepla
p
65
6.5
3
RHR (MW)
6.0
2
5.5
1
5.0
0
4.5
0
10
20
4.0
30
as (min)
3.5
délka plamen
3.0
3
2.5
2.0
Lf (m)
2
teplota plamen
1.5
1.0
5 min
10 min
1
15 min
25 min
teplota sloupu
20 min
0
0.5
0
0.0
0
50
100
150
200
250
300
350
10
20
30
as (min)
plánuje se další vývoj programu
400
Teplota (stupne)
DIF SEK
12
DIF SEK
13
D kuji za pozornost
[email protected]
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
DIF SEK
101
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
7 MATERIÁLY PRO POŽÁRNÍ NÁVRH KONSTRUKCÍ NA INTERNETU
Na internetu lze v sou asnosti nalézt v eštin podporu pro stanovení požární odolnosti na
stránkách projektu Celoživotní vzd lávání v požární ochran , projektu AccessSteel a projektu
DIFISEK+. Pro pochopení problematiky požárního návrhu konstrukcí se osv d ilo využít
monografii Výpo et požární odolnosti stavebních konstrukcí, viz [1], kterou lze získat na
www.cvut.cz/cs/uz/ctn/ptl.
Výukové lekce projektu Celoživotní vzd lávání v požární ochran , viz [2] až [8], jsou
zam eny na v tšinu konstruk ních materiál , viz obr. 1. Krom cvi ebních text pro statiky
jsou k dispozici i materiály pro požární specialisty a techniky. Materiály jsou s laskavým
svolením NI dopln ny lánky norem.
V projektu AccessSteel je pro požární návrh ocelových konstrukcí p ipraveno 49 lekcí,
které jsou provázány s lánky norem, viz [9]. Texty pro zjednodušení návrh konstrukcí jsou
založeny na výukových vývojových diagramech, ešených p íkladech, dopl ujících
materiálech a tabulkách. K dispozici je podpora koncep ního ešení požární ochrany a
p íklady úsp šných ešení.
Materiály projektu DIFISEK+ se krom základního výkladu problematiky orientují na
pokro ilý návrh s podporou informatiky, viz [10]. V projektu je kritická analýza voln
dostupných i komer ních nástroj pro stanovení teploty v požárním úseku, p estupu tepla do
konstrukce i posouzení konstrukce za zvýšené teploty p i požáru.
Statici
Obr. 1 Internetová stránka projektu Celoživotní vzd lávání v požární ochran
Literatura
[1]
Wald F. a kol.: Výpo et požární odolnosti stavebních konstrukcí, eské vysoké u ení technické
v Praze, Praha 2005, 336 s., ISBN 80-0103157-8.
[2] URL: www.fsv.cvut.cz/pozarni.odolnost
[3] Výpo et požární odolnosti stavebních konstrukcí, VUT v Praze 2007, ISBN 80-0103157-8.
[4] Stavební konstrukce z požárního hlediska dle evropských norem, VUT v Praze 2007, ISBN
978-80-01-03581-8.
[5] Kontroly požárn bezpe nostních za ízení, PKPO 2007, ISBN 978-80-01-03582-5.
[6] Navrhování konstrukcí na ú inky požáru podle evropských norem, VUT v Praze 2007, ISBN
978-80-01-03580-1.
[7] Nové technologie pro požární bezpe nost staveb, PKPO 2008, ISBN 978-80-01-03944-1.
[8] K výpo tu požární odolnosti konstrukcí, VUT v Praze 2008, ISBN 978-80-01-03944-1.
[9] URL: access-steel.com
[10] URL: www.difisek.eu, pop ípad verze pro eskou republiku též na fire.fsv.cvut.cz/difisek
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz
DIF SEK
Vydání monografie je podpo eno grantem Research Fund for Coal and Steel v rámci projektu DIFISEK+ FRS2-CT-2007-00030.
DIFISEK+ NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ VYSTAVENÝCH POŽÁRU
Wald F., Brasseur M., Cajot L.G., Chica J.A., Chlouba J., Kallerová P., Martínez de Aragón J.J.,
Rey F., Schaumann P., Sokol Z., Strej ek M., Trautmann T., Vassart O., Zhao B. a Žižka J.
ISBN 978-80-01-04099-7
Tisk eská technika, VUT v Praze
erven 2008
250 výtisk , 102 stran, 21 tabulek, 254 obrázk
PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Podobné dokumenty

Katalog 2010 - modre-z

Katalog 2010 - modre-z 256 01 Benešov u Prahy IČ: 62957104 DIČ: CZ62957104 Společnost je zapsána v obchodním rejstříku vedeného Městským soudem v Praze oddíl B, vložka 9991 Telefon: +420 317 728 144 E-mail: [email protected]

Více

text - České vysoké učení technické v Praze

text - České vysoké učení technické v Praze ČÁST 2: Teplotní odezva O. Vassart Arcelor Mittal Long Carbon Europe Research Centre, Luxembourg J. Chlouba České vysoké učení technické v Praze, Česká republika

Více

Milionové podvody okolo tepla zastupitelům nestály ani za

Milionové podvody okolo tepla zastupitelům nestály ani za nauèíme pøedcházet a vyhýbat. Do školky nás posílají snad jen proto, jak se vznosnì praví, aby se dítì socializovalo (strašné slovo), aby se zkrátka uèilo žít se støety s vrstevníky, kteøí nás nech...

Více

zde - Pragoprojekt

zde - Pragoprojekt byla sledována odezva v hlubších partiích masivu inklinometrickým a extenzometrickým sledováním. Vytipovaná zhlaví předepjatých kotev byla osazena dynamometry pro sledování vývoje a velikosti změn ...

Více

6-stránkový prospekt 361 kb

6-stránkový prospekt 361 kb tepelné izolace, jste u tohoto systému na správném místû. Unikátní, patentovaná vnitfiní stavba mu udûluje bezkonkurenãní ‰tíhlost v kombinaci s excelentním statick˘m potenciálem. Pûtikomorová konst...

Více

Část 4 PROGRAMY PRO POŽÁRNÍ NÁVRH

Část 4 PROGRAMY PRO POŽÁRNÍ NÁVRH Návrhový požár: plně rozvinutý požár - tα pro rozvoj požáru Cíl: požární odolnost ocelového nosníku

Více

Paskovští florbalisté uspěli na CZECH OPEN

Paskovští florbalisté uspěli na CZECH OPEN Druhý zápas jsme hráli s finským celkem AFCC Armadillos. Tento tým se ukázal jako nejslabší ve skupině a pro náš celek nebyl větším problémem. Zvítězili jsme celkem v poklidu 7:0, když branky zazna...

Více

Nodulární ermatitida lsd

Nodulární ermatitida lsd  Biopsie kůže z časných lézí u živých zvířat: Vzorek pro histopatologické vyšetření přepravujeme v transportním médiu (viz Manuál OIE)  Léze (popř. suché krusty) odebrané z kůže podkoží a hltanu ...

Více