DIFISEK+ NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH

Transkript

DIFISEK+
NÁVRH OCELOVÝCH A OCELOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ
VYSTAVENÝCH POÁRU
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 POÁRU
Textové materiály projektu DIFISEK+
Ed.: F. Wald
Praha, erven 2008
URL: fire.fsv.cvut.cz/difisek
DIF SEK
DIFISEK+ Návrh ocelových a ocelobetonových konstrukcí vystavených poáru
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
OBSAH
Úvod .. .................................................................................................................................... 4
Prezentace
1 Tepelná a mechanická zatíení .................................................................................... 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 poární návrh ....................................................................................... 29
J.J. Martínez de Aragón, F. Rey, J.A. Chica, F. Wald
eené p íklady .......................................................................................................................................
P. Schaumann, T. Trautmann, J. ika
5.1 Prostorový poár ............................................................................................................... 38
5.2 Lokalizovaný poár .......................................................................................................... 44
5.3 Sp aená ocelobetonová deska ........................................................................................ 50
5.4 Tla ený a ohýbaný nosník ............................................................................................... 56
5.5 Sloup zatíený osovou silou ............................................................................................ 61
5.6 Sva ovaný nosník uzav eného pr ezu .......................................................................... 64
5.7 áste n obetonovaný sp aený ocelobetonový nosník .............................................. 68
5.8 áste n obetonovaný sp aený ocelobetonový sloup ................................................ 75
5.9 Sp aený poárn chrán ný ocelobetonový nosník ...................................................... 83
Prezentace k eeným p íklad m ...........................................................................................................
J. Chlouba, P. Kallerová, M. Strej ek, Z. Sokol
6.1 Výpo et teploty plynu zónovým modelem .................................................................... 89
6.2 Sp aený ocelobetonový sloup ......................................................................................... 92
6.3 áste n obetonovaný sp aený nosník ......................................................................... 95
6.4 Konstrukce vn poárního úseku .................................................................................... 99
Internet
7.1 Materiály pro poární návrh konstrukcí na internetu ................................................ 102
F. Wald
ÚVOD
Poární bezpe nost staveb je jedním ze esti základních poadavk Sm rnice Rady
89/106/EHS ze dne 21. 12. 1988 o sbliování právních a správních p edpis lenských stát ,
které je zam eno na stavební výrobky. V nárocích na poární bezpe nost staveb jsou
zahrnuty díl í ásti: zachování nosnosti a stability konstrukce, omezení rozvoje a í ení ohn
a kou e v objektu, omezení í ení poáru na sousední objekty, umon ní bezpe né evakuace
osob a umon ní ú inného a bezpe ného zásahu jednotkám hasi ského záchranného sboru.
K dispozici je pasivní poární ochrana, aktivní poární ochrana a poárn inenýrská eení.
Pasivní poární ochrana je zaloena na tepelné izolaci prvk konstrukce, které jsou vystaveny
poáru. Lze ji vyuít pouze zachování nosnosti a stability konstrukce. Aktivní poární
ochrana je ádov ú inn jí, protoe brání vzniku/rozvinutí poáru v jeho samém po átku.
Poárn inenýrská eení vhodn kombinují oba p ístupy a zaji uje nejvyí ochranu osob a
majetku p i poáru. Zachování nosnosti a stability konstrukce za poáru se v Evrop posuzuje
jako první mimo ádná kombinace zatíení, které popsáno v SN EN 1991-1-2: 2003. Poární
spolehlivost je eena 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 poární odolnosti stavebních
konstrukcí, VUT v Praze 2005, ISBN 80-0103157-8. Jsou zde shrnuty prezentace a eené
p íklady projektu DIFISEK . RFS-C2-03048 (DIssemination of structural FIre Safety
Engineering Knowledge), které byly p ipraveny pro výpo et podle p edb ných text
evropských norem. V rámci projektu DIFISEK+ (DIssemination of Structural FIre Safety
Engineering Knowledge throughout Europe), byly materiály aktualizovány a s vyuitím
Národních p íloh lokalizovány pro pouití v jednotlivých zemích CEN. V roce 2008 budou na
URL: www.difisek.eu národní verze k dispozici v angli tin a v p ísluném národní jazyku,
tj. v angli tin , etin , estontin , fintin , francouztin , holandtin , italtin , litevtin ,
ma artin , n m in , poltin , portugaltin , rumuntin , e tin , slovintin , pan ltin a
védtin . Výstupem projektu jsou pdf soubory s výkladem a cvi ebními texty:
1 Tepelná a mechanická zatíení,
2 Teplotní odezva,
3 Analýza konstrukce,
4 Programy pro poární návrh a
5 eené p íklady z problematiky modelování poáru 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.
Frantiek Wald, v Praze 17. 6. 2008
4
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 Zatíení
Zatíení Vlastní tíhou
Zatíení Zatíení konstrukcí vystavených ú ink m poáru
Zatíení Sn hem
Zatíení V trem
Zatíení Teplotou
Zatíení P i provád ní
Zatíení Mimo ádná zatíení
Zatíení Most dopravou
Zatíení Zatíení od je áb a strojního vybavení
Zatíení Zatíení zásobník a nádrí
11/06
EUROKÓD 2 Betonové konstrukce
Betonové konstrukce Obecná pravidla
Betonové konstrukce Navrhování konstrukcí na ú inky poáru
Betonové konstrukce Mosty
Betonové konstrukce Nádre
12/06
EUROKÓD 3 Ocelové konstrukce
Ocelové konstrukce Obecná pravidla
Ocelové konstrukce Navrhování konstrukcí na ú inky poáru
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 zatíené deskost nové konstrukce
Ocelové konstrukce Spoje
Ocelové konstrukce Únava
Ocelové konstrukce K ehký lom
Ocelové konstrukce Navrhování ocelových taených prvk
Ocelové konstrukce Dopl ující pravidla pro oceli vysoké pevnosti do t ídy S700
Ocelové konstrukce Mosty
Ocelové konstrukce Stoáry
05/07
Ocelové konstrukce Komíny
05/07
Ocelové konstrukce Zásobníky
Ocelové konstrukce Nádre
Ocelové konstrukce Potrubí
Ocelové konstrukce Piloty a t tové st ny
Ocelové konstrukce Je ábové dráhy
EUROKÓD 4 Ocelobetonové konstrukce
Ocelobetonové konstrukce Obecná pravidla
Ocelobetonové konstrukce Navrh. konstr. na ú inky poáru
Ocelobetonové konstrukce Mosty
EUROKÓD 5 D ev né konstrukce
D ev né konstrukce Obecná pravidla
D ev né konstrukce Navrhování konstrukcí na ú inky poáru
D ev né konstrukce Mosty
EUROKÓD 6 Zd né konstrukce
Zd né konstrukce Obecná pravidla
Zd né konstrukce Navrhování konstrukcí na ú inky poáru
Zd né konstrukce Bo ní zatíení
Zd né konstrukce Zjednoduené metody výpo tu nevyztu. zd ných konstrukcí
EUROKÓD 7 Zakládání
Zakládání Obecná pravidla
Zakládání Pr zkum a zkouení 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 Nádre, zásobníky a potrubí,
02/07
Zem t esení Zakládání
Zem t esení V e
EUROKÓD 9 Hliníkové konstrukce
Hliníkové konstrukce Obecná pravidla
05/07
Hliníkové konstrukce Navrhování konstr.na ú inky poáru
09/07
Hliníkové konstrukce Únava konstrukcí
09/07
Hliníkové konstrukce Za studena tvarované ploné 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
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 ZATÍENÍ
DIF SEK
DIF SEK
Témata
1 / 46
Odolnost proti poáru - souvislosti
Zatíení
ást 1:
ást 2:
ást 3:
ást 4:
ást 5a:
ást 5b:
Tepelná
p
& mechanická zatíení
Teplotní odezva
Mechanická odezva konstrukcí p i poáru
Software pro poární návrh
eené p íklady
Ukázky dokon ených projekt
Ocelové
sloupy
as
1: Vzplanutí
2: Tepelná zatíení
3: Mechanická zatíení
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 zatíení na konstrukci
Sp aená 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
5 / 46
Zatíení konstrukcí vystavených ú ink m poáru
SN EN 1991-1-2 Normativní p edepsaná pravidla
Poární návrh konstrukcí a jejich klasifikace
Normativní pravidla
P ístup zaloený
na vlastnostech
normový poár
p irozený poár
klasifikace
poární návrh
konstrukce
Postupy navrhování
Normativní p edepsaná pravidla P ístup
í t zaloený
l ý na vlastnostech
l t
t h
(Tepelné zatíení dáno nominálním
poární návrh
konstrukce
DIF SEK
6 / 46
*) Zjednoduené modely poáru
Lokalizovaný
ý poár
á
P
Prostorový
ý poár
á
- HESKESTADT
- HASEMI
( y, z, t)
(x,
-Parametrická teplotní k ivka
(t) rovnom rná pro celý
poární úsek
*)) Pokro ilé modely
y poáru
p
- Dvouzónový model
- Jednozónový model
- Kombinace Dvou and Jednozónového modelu poáru
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 jího
jíh
poáru, Uhlovodíková k ivka
( Tepelné zatíení dáno fyzikáln )
poárem)
poární 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 uvaována stejná, i kdy je
úsek rozm rný
842
800
Vlastnosti
Vl
t
ti
ohrani ujících
konstrukcí
1110
1049
Nominální normová k ivka
600
Plocha otvor
400
Výka stropu
200
+
0
P esná geometrie
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
ISO
as [min]
* Nikdy NEKLESÁ
* Neuvauje fázi p ed prostorovým VZPLANUTÍM
* Nezávisí na POÁRNÍM ZATÍENÍ a p
podmínkách
VENTILACE
0
30
60
90
120
180
- CFD
DIF SEK
8 / 46
Fáze p irozeného poáru
a nominální normové poární k ivky
Teplota
Rozho ívání
DIF SEK
9 / 46
Zatíení konstrukcí vystavených ú ink m poáru
SN EN 1991-1-2 Normativní p edepsaná pravidla
Pln rozvinutý poár
1000-1200°C
Postupy Navrhování
Celkové
vzplanutí
Teplotní k ivka p irozeného poáru
Normativní p edepsaná pravidla P ístup zaloený na vlastnostech
(Tepelné zatíení dáno nominálním
Nominální normová teplotní k ivka ISO834
(Tepelné zatíení dáno fyzikáln )
poárem)
as
Zapálení - Doutnání
DIF SEK
Zah ívání
Chladnutí .
10 / 46
DIF SEK
11 / 46
7
P ehled pot ebných fyzikálních parametr
pro model p irozeného poáru
Model p irozeného poáru
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jího
jíh
L k li
Lokalizovaný
ý poár
á
P
Prostorový
ý poár
á
- HESKESTADT
- HASEMI
Výka stropu
t l
tepla
poární 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
Vlastnosti
Vl
t
ti
ohrani ujících
konstrukcí
Parametry
poáru
Rychlost uvol ování tepla
Plocha otvor
Výka stropu
*)) Pokro ilé modely
y poáru
p
+
P esná geometrie
- CFD
DIF SEK
12 / 46
DIF SEK
13 / 46
Charakteristické hodnoty poáru pro r zné
provozy
Charakteristiky poárního úseku
Poární úsek je obklopen
protipoárními konstrukcemi, které
jsou definovány v norm
Rychlost
y
rozvoje
poáru
Provoz
Byty
Nemocnice (pokoje)
Hotely (pokoje)
Knihovny
Kancelá e
kolní t ídy
Nákupní centra
Divadla (kina)
Doprava (ve ejné prostory)
Materiálové vlastnosti poárn
d lících konstrukcí: c
Plocha okenních otvor
DIF SEK
14 / 46
Návrhová hodnota hustoty poárního zatíení
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)
Poár ízený palivem
(FGR)
St ední (FGR)
Fire
A Growth
x RHRRate = FGR
f
f
Poár 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 poárního
zatíení 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
17 / 46
Zjednoduené modely poár :
Lokalizovaný poár
Zjednoduené modely p irozeného poáru
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jího
jíh
Lokalizovaný
ý poár
á
Prostorový poár
- HESKESTADT
- HASEMI
( y, z, t)
(x,
poární úsek
LOKALIZOVANÝ POÁR
Nepot ebné údaje
tepla
PROSTOROVÝ POÁR
(t) rovnom rná pro celý poární úsek
(x y,
(x,
y z,
z t)
Vlastnosti
ohrani ujících
konstrukcí
Plocha otvor
Výka stropu
*)) Pokro ilé modely poáru
+
P esná geometrie
- CFD
DIF SEK
18 / 46
Experiment:
Skute ný lokalizovaný poár
DIF SEK
19 / 46
Lokalizovaný poár: Metoda HESKESTAD
P íloha C v SN EN 1991-1-2:
Plamen
Pl
nezasahuje
h j strop
t
poárního
á íh úseku
ú k (Lf < H)
Poáry 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
poáru 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
Zjednoduené modely poár :
Prostorový poár
Lokalizovaný poár: Metoda HASEMI
P íloha C v SN EN 1991-1-2:
Plamen zasahuje strop poárního úseku (Lf > H)
LOKALIZOVANÝ POÁR
(x y,
(x,
y z,
z t)
betonová
b
t
á deska
d k
nosník
g
= Teplota
T l t vzduchu
d h
ve výce nosníku
PROSTOROVÝ POÁR
(t) rovnom rná pro celý poární úsek
Y = Výka ásti
nezasaené
kou em
Vypo teno dle CaPaFi
x
DIF SEK
22 / 46
DIF SEK
23 / 46
9
Experiment:
Skute ný poár administrativní budovy
Prostorový poár v poárním úseku
Parametrická teplotní k ivka
Teplota [°C]
P íloha A v SN EN 1991-1-2
1100
Prostorový poár v poárním 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 poáru
Normová
N
á teplotní
t l t í k ivka,
i k K ivka
i k vn jího
jíh
Lokalizovaný
ý poár
á
Prostorový poár
- HESKESTADT
- HASEMI
( y, z, t)
(x,
poární úsek
0
time [min]
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110 120
DIF SEK
25 / 46
Pokro ilé modely poáru
LOKALIZOVANÝ POÁR
Nepot ebné údaje
tepla
Z stává lokalizovaný
P echod do prostorového
poáru
LOKALIZOVANÝ POÁR
PROSTOROVÝ POÁR
Vlastnosti
ohrani ujících
konstrukcí
Plocha otvor
Výka stropu
*)) Pokro ilé modely poáru
+
P esná geometrie
- CFD
DIF SEK
26 / 46
27 / 46
Experiment:
Plameny lehající z otvor poárního úseku
Experiment:
Poární zatíení v poárním úseku
DIF SEK
DIF SEK
28 / 46
DIF SEK
10
29 / 46
Dvouzónový model po ítaný programem OZone
OZone V2.2
V2 2
Experiment:
Poární úsek po poáru
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: Výka ásti nezasaené
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 POÁRNÍM ÚSEKU
0
0
DIF SEK
34 / 46
200
400
600
800
1000
EXPERIMENT [°C]
1200
1400
DIF SEK
35 / 46
11
OZone: P íklad
Kalibrace programu OZone: Teplota oceli
1400
Vliv aktivních poárn bezpe nostních za ízení
TEPLOTA NECHRÁN NÉHO OCELOVÉHO PRVKU
1000
1200
Kancelá
: f A = 291,2 m²
O.F. = 0,04 m½; Poární zatíení qf,k = 511 MJ/m²
900
1000
Bez aktivní poární ochrany
800
Externí (ve ejná) poární jednotka
700
800
Samo inné poární hlási e elektrická
poární signalizace kou ová
Samo inné poární hlási e - Za ízení
dálkového p enosu k poární jednotce
600
600
400
500
Samo inné vodní hasicí za ízení
400
Návrhové poární zatíení 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 poáru - Souvislosti
DIF SEK
39 / 46
Základy návrhu a zatíení konstrukcí
Zatíení
S
as
1: Vzplanutí
2: Tepelná zatíení
W
Ocelové
sloupy
3: Mechanická zatíení
G
Z
A
T
Í

E
N
Í
Q
R
Zatíení pro teplotní analýzu
Tepelné zatíení
POÁR
Zatíení pro mechanickou analýzu
Mechanické zatíení
Stálé zatíení
Uitné zatíení
Sníh
Vítr
G
Q
S
W
as
4: Teplotní
odezva
DIF SEK
5: Mechanická
odezva
6: P ípadný
kolaps
Poár
40 / 46
DIF SEK
12
41 / 46
Kombina ní pravidla pro mechanická zatíení
SN EN 1990: Zásady navrhování
Kombina ní pravidla pro mechanická zatíení
SN EN 1990: Zásady navrhování
Poární 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
Zatíení v trem, ( SN EN 1991-1-4)
0,6
0,2
0
Teplota (ne od poáru) pro pozemní stavby, ( SN EN 1991-1-5)
0,6
0,5
0
G
Gk
fi
Qk ,l
Q ,l
Maximální úrove zatíení
pro poární 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 zatíení
í í budovy
b d
v trem W,
W
hlavní prom nné zatíení
d
Zatíení sn hem, ( SN EN 1991-1-3)
Finsko Island,
Finsko,
Island Norsko,
Norsko védsko
Ostatní lenové CEN, pro stavby umíst né ve výce
H > 1000 m n.m.
Ostatní lenové CEN, pro stavby umíst né ve výce
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 uitných zatíení pro pozemní stavby, ( SN EN 1991-1-1)
Kategorie A : obytné plochy
Kategorie B : kancelá ské plochy
Kategorie C : shroma 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 uitným zatíením Q,
f.i. : Kancelá ské plochy s uitným zatíením Q,
Zatíení
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
Umo 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]
p i kombinaci
k bi
i v tru
t a poárního
á íh zatíení
tí í doporu
d
uje
j
pro zatíení sn hem a v trem b hem p sobení poáru
uplatnit pouití asté hodnoty
1,1
· Q1
zejména u halových objekt
DIF SEK
ást 1: Tepelná a mechanická zatíení
46 / 46
DIF SEK
ást 1: Tepelná a mechanická zatíení
13
Stanovení poární odolnosti
Zatíení
Ocelové
sloupy
DIF SEK
1: Zapálení
Part 2: Thermal Response
2: Tepelné zatíení
3: Mechanické zatíení
R
ÁST 2
TEPLOTNÍ ODEZVA
DIF SEK
as
as
5: Mechanická
odezva
4: Teplotní
odezva
0 / 44
DIF SEK
6: Moný 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
2 / 40
DIF SEK
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
4 / 40
DIF SEK
14
200
400
600
800
1000 1200
Teplota [oC]
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
6 / 40
DIF SEK
120
as [min]
Porovnání
P
á í p edpov
d
di
s experimentem
as [min]
DIF SEK
90
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 poární ochrany
Pouití podmínek nenormového poáru
poární
ochrana
DIF SEK
8 / 40
Poární odolnost ocelových prvk
Princip
DIF SEK
9 / 40
Poární 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 poární odolnosti
poární odolnost
,
Koncepce kritické teploty oceli
nominální teplotní k ivka
a
a
teplota oceli
crit
krok 2
krok 1
krok 3
po. odol.
as
sou initel vyuití
0
Pozn.: více v EN 1993-1-2 (zjednoduené výpo etní modely)
DIF SEK
10 / 40
DIF SEK
11 / 40
15
Teplotní zatíení
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
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
a
0
x
kde
Am je exponovaná plocha prvku [m2/m]
V je objem prvku [m3/m]
Pozn.: zjednodueno!; podrobn viz EN 1991-1-2
d
)
x
okrajové a po áte ní
podmínky
teplota
p
sálání [ C]]
poární 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 poáru)
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
14 / 40
Vliv zastín ní
D sledky
DIF SEK
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 vechny
vechny ostatní profily:
ksh = [Am/V]box/[Am/V]
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: ádný vliv
DIF SEK
15 / 40
teplotní
rozd lení
lineární ást díky
rozdílu
díl v tepelných
t
l ý h
(c) P i poárním návrhu nepouívat tabulkové kapacitách
hodnoty pro b nou teplotu p i ur ování !
16 / 40
DIF SEK
16
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
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)
19 / 40
Sou initele pr ezu pro ocelový profil
Koncepce
doba nominálního poáru: 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
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
21 / 40
Evropské nomogramy
Nechrán ná konstrukce
Teplota
[°C]
lze vyuít 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]
Poární odolnost
as [min]
DIF SEK
22 / 40
DIF SEK
23 / 40
17
Pravidla výpo tu pro ocelobetonové prvky
Ocelobetonové nosníky a desky
Monosti
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 poární
ochranou nebo bez ní
Teplota v p ídavné výztui v ocelobetonových deskách
desky
Teplotní odezva betonem vypln ných sloup uzav ených
pr ez
Výztu
Sp ahovací
prvky
nosníky
Zhodnocení
Volitelná deska
T mínky p iva ené
ke stojin profilu
Výztu
DIF SEK
24 / 40
DIF SEK
25 / 40
Výpo etní postup teplotní odezvy
Ocelobetonové prvky
Ocelobetonové sloupy
Monosti
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 výztue
(p.o. cca. 30 minut nebo mén )
- s výztuí
ý t í
((p.o. závisí
á i í na výztui)
ý t i)
Celistvost
Monosti
(
(p.o.
závisí
á i í na výztui)
ý t i)
tabulkové hodnoty
zjednoduený výpo etní model
pokro ilý výpo etní model
Pozn.: p.o. znamená poární odolnost
DIF SEK
Pozn.: podrobnosti v EN 1994-1-2
26 / 40
Výpo etní pravidla pro teplotní odezvu
DIF SEK
27 / 40
Zjednoduené modely tepelné odezvy
Polo empirický p ístup
Polo-empirický
Podobn jako u betonových prvk
Komplikace kv li tvaru
Parametrická studie zaloená na podrobných výpo tech za
pomoci pokro ilých výpo etních model
Dostupná zjednoduená výpo etní pravidla
r zné podklady
P ímá aplikace pokro ilých výpo etních model
viz EN 1994-1-2
DIF SEK
28 / 40
DIF SEK
18
29 / 40
Zjednoduené výpo etní modely
Polo-empirický p ístup
ásti pr ezu:
b
- pásnice ocelového profilu
- stojina ocelového profilu
- beton
- výztu
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 kadou
P
k d
á
ást:
-redukce únosnosti
a/nebo
-redukce plochy
b c,fi
ew
u2
Zjednoduené 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
Tlou ka desky
y
HB [mm]
50, 60, 70, 80,
90, 100, 110, 120
30 / 40
Typické rozd lení teploty na neexponované
stran ocelobetonové desky
DIF SEK
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 ebra
Lr
povrch ebra
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 poáru
DIF SEK
32 / 40
Teplotní izolace ocelobetonových desek
Ov ení zjednodueného postupu
1.50
33 / 40
Ocelobetonové desky
Teplotní odezva výztue 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 výztue 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
Po. 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
Po. odolnost (pokr. model) [min] ==>
a) postup podle ENV
DIF SEK
1.50
1.25
0.50
30
DIF SEK
Pozn.: ocelový plech m e významn
p ispívat k celkové únosnosti!
(b) nový postup
34 / 40
DIF SEK
35 / 40
19
Uzav ené pr ezy vypln né betonem
Poární odolnost (tradi ní p ístup)
Teplotní odezva výztue v oblasti kladných M
Zjednoduený 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
Po odolnost (pokr.
Po.
(pokr model) [min] ==>
350
550
650
% vyztuení
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
Po odolnost (pokr.
Po.
(pokr model) [min] ==>
(a) postup podle ENV
DIF SEK
450
kvalita betonu
(b) nový postup
36 / 40
POTFIRE
Vstup a výstup
DIF SEK
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
38 / 40
DIF SEK
Zhodnocení teplotní odezvy
Teplotní odezva je pom rn komplikovaná
Jsou k dispozici zjednoduené 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 poáru
[email protected]
*) Zjednoduené postupy mají omezenou oblast pouití!
DIF SEK
40 / 40
DIF SEK
20
39 / 40
Poární odolnost et z událostí
zatíení
DIF SEK
1: Vznik poáru 2: Tepelné zatíení 3: Mechanické zatíení
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 poáru
DIF SEK
= 20°C
16 min
5: Analýza
konstrukce
6: Monost
z ícení
P edpov
Zvýení teploty
teplotní roztanost + sníení tuhosti a
únosnosti
zv tení deformací
monost z ícení
t=0
ocelové
sloupy
as
1 / 44
chování konstrukce p i poáru
Cíl
popis chování konstrukce p i libovolném pr b hu
poáru
P
Monosti
Zkouky poární odolnosti
P
= 620°C
Výpo et
Únosnost
Deformace
P
22 min
DIF SEK
= 720°C
31 min
Normový poár
= 850°C
2 / 44
Hlavní kroky
y p i analýze
ý konstrukce p i p
poáru
Mechanické zatíení konstrukce p i poáru
mimo ádná kombinace zatíení
DIF SEK
as
j
i
1
2
Gk,j : characteristické hodnoty stálého zatíení
Qk,1
k 1 : characteristická hodnota dominantního
nahodilého zatíení
Qk,i : characteristické hodnoty
y ostatních nahodilých
ý
zatíení
Metody pro analýzu konstrukce p i poáru
r zné metody
oblasti p
pouití
Specifika pro poární odolnost ocelových a sp aených
konstrukcí
p ípoje, sty níky, apod.
1,1
: sou initel kombinace pro astou kombinaci
zatíení
í í ((pro dominantníí nahodilé
é zatíení)
í í)
2,i
: sou initel kombinace pro kvazistálou kombinaci
zatíení (pro ostatní nahodilá zatíení)
reduk ní sou initel zatíení:
3 / 44
Mechanické zatíení kombinace zatíení 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 prunosti a pevnost závisí na teplot
DIF SEK
as
4 / 44
DIF SEK
fi,t
(viz WP1)
5 / 44
21
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 prunosti
0
0
0
Modul prunosti p i 600°C
se sníí o více ne 70%
DIF SEK
% p vodní hodnoty
5
10
15
Pom rné protaení (%)
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 sníí o více ne 50%
(%)
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 sníí asi na 50%
6 / 44
Teplotní roztanost 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
7 / 44
R zné p ístupy k analýze konstrukce
p i poáru
á
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
(pouívaná p edevím pro
ur ení normové poární
odolnosti)
800 1000 1200
Teplota (°C)
DIF SEK
8 / 44
R zné p ístupy k analýze konstrukce
p i poáru
á
Analýza prvk
DIF SEK
9 / 44
T i úrovn návrhových model konstrukce
p i poár
á
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 poární
odolnosti
DIF SEK
vechny
y typy
ypy konstrukcí
modely zaloené na:
zohled uje spolup sobení
jednotlivých konstruk ních
prvk
p
poloha poárního úseku
celistvost konstrukce
metod kone ných prvk
metod kone ných diferencí
10 / 44
DIF SEK
22
Moderní
metody
navrhování
11 / 44
Pouití jednotlivých návrhových metod pro
posouzeníí konstrukce
k
t k p i poáru
á
Pouití jednotlivých návrhových metod pro
posouzeníí konstrukce
k
t k p i poáru
á
Teplotní analýza: model p irozeného
poáru
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
12 / 44
Tabulky
(
(ocelobetonové
l b t
é konstrukce)
k
t k )
Ocelobetonové
nosníky
DIF SEK
Tabulky d leité 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
14 / 44
Pouití tabulek p i poárním návrhu
(d odliné
(dv
dli 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 zatíení
i i ál í rozm ry h a b [[mm]]
minimální
minimální osová vzdálenost výztue us [mm]
minimální procento vyztuení A s/(Ac+A s) [%]
160
40
1
400
70
4
-
-
Výztu
Krytí
15 / 44
Nosníky
(ocelové, ocelobetonové)
(ocelové
Sloupy
Efi.d / Ed
Poadovaná
poární odolnost
Efi.d / Rd
Rozm ry
yp
pr ezu
výztu
krytí
Rozm ry pr ezu
návrh výztue
krytí
Ur ení poární
odolnosti
DIF SEK
0,28
200
50
4
minimální rozm ry h a b [mm]
Minimální rozm - ry pr
fi ,,t
160
-
Zatíení
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
minimální rozm ry h a b [mm]
DIF SEK
P EDB NÝ NÁVRH
20°C
Minimální rozm - ry pr
Normová
poární
odolnost
Normová
poární
odolnost
Minimální pom r tlou ky st ny a pásnice ew/ef
DIF SEK
13 / 44
Rd
Ed
16 / 44
DIF SEK
17 / 44
23
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 aení
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
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
19 / 44
Kritická teplota
Podle jednoduchých návrhových model pouitých pro
prvek s rovnom rným rozloením 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
Kdy ky, = 0 , odpovídající teplota je tzv. kritická
teplota pr ezu cr
V norm
SN EN 1993-1-2 je pouit jednoduchý
výraz pro výpo et kritické teploty pr ezu cr
cr =
DIF SEK
20 / 44
Pouití kritické teploty p i poárním návrhu
Stupe vyuití pr ezu:
=
fi t
fi,t
=
3.833
0
- 1 +482
21 / 44
Nb,fi,t,Rd = A ky,
Reduk ní sou initel meze kluzu ky.
Efi,d
Rd
Sloup zatíený
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 prunosti)
M
Kritická teplota:
p
cr
p ímý výpo et
itera ní postup
DIF SEK
DIF SEK
Krátký sloup
zatíený prostým
tlakem
Únosnost p i teplot 20°C: Rd
nebo návrhová hodnota zatíení 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
)
Zatíení p i poáru Efi.d
Reduk ní sou initel zatíení p i p
poáru:
39.19 ln
V p ípad stabilitních jev je pro ur ení kritické teploty
a,max t eba pouít jednoduchý itera ní postup
22 / 45
DIF SEK
24
23 / 44
Zdokonalené návrhové modely
(
(prolamovaný
l
ý ocelobetonový
l b t
ý nosník)
ík)
Analýza konstrukce p i poáru
Obecná pravidla
nutnost pouití pokro ilého
návrhového modelu
výb r vhodného modelu
okrajové podmínky
zatíení
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 eení p ípoje, atd.)
Poruení 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
24 / 44
Zdokonalený model p i poárním návrhu
DIF SEK
Poadavky na model materiálu
sloky pom rných p etvo ení
Pravidla pro pouití zdokonaleného návrhového modelu
poadavky na model materiálu
t
=
th
+(
kontrola zp sob poruení nezohledn ných
v numerickém modelu
r
26 / 44
Poadavky 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 né s
d
d
1=
(t+ t)
( 2,
0
= 20°C
t1 = 20 min
1
= 710°C t2 = 27 min
2
= 760°C
Zatíení
(t)
t0 = 0
Pfi
2=
(t+ t)
(t
t1
1
t2
2
= 0)
0
Tah
DIF SEK
27 / 44
P ír stkové eení, iterace
Beton
(anizotropní materiál)
(t)
pom rné p etvo ení
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
poruení v d sledku nadm rné deformace
ocelových prvk
trhliny v betonu
rovnob né 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 zatíení
r: pom rné p etvo ení od reziduálních nap tí (pokud existují)
c: pom rné p etvo ení od dotvarování
y
p ír stkové eení, itera ní postup
Ocel
(izotropní materiál)
+
t:
úplný pracovní diagram
kinematický model
vlastnosti p i chladnutí
DIF SEK
25 / 44
Posun U
28 / 44
DIF SEK
29 / 44
25
Vlastnosti materiálu p i chladnutí
Analýza ocelobetonové konstrukce
p i lokalizovaném
l k li
é poáru
á
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 pouije lineární interpolace
30 / 44
Výb r modelu
DIF SEK
15 m
10 m
Porovnání model s experimentem
Lze pouít 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 zatíení mezi sousedními nosníky
není moné
-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 zatíení je moné p i pouití
sko epinových prvk
2D model
40
20
3D model ocelobetonové konstrukce lépe odpovídá
skute nému chování
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
33 / 44
Mechanické zatíení a okrajové podmínky
Oblast
ovlivn ná
poárem
Rovnom rné spojité zatíení: G +
1,1Q
=0
Spojitá betonová
deska
Ocelová konstrukce bez
betonové desky
DIF SEK
Detail
numerického
modelu
34 / 44
=0
DIF SEK
26
Vetknuté
sloupy
35 / 44
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
30
40
50
60
L/20 = 750 mm
37 / 44
Konstruk ní eení musí odpovídat
návrhovému
á h é
modelu
d l
Kontrola maximálního protaení výztue
1.4 %
DIF SEK
20
280 mm
40 min
10
as (min)
60 min
i
P ipojení
výztue desky
ke krajním
sloup
l
m
5%
12, S500
1.3 %
Pom rné protaení výztue
rovnob né 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 protaení výztue
kolmé k rozp tí desky
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
39 / 44
Konstruk ní eení
ve vztahu
t h k poární
á í odolnosti
d l
ti k
konstrukce
t k
Konstruk ní eení
eení sty ník (ocelových a ocelobetonových)
Spojení oceli a betonu
Sp aení
Výztu
Po dokon ení
Chování konstrukce p i chladnutí
Sty
y níky
y
P i montái
DIF SEK
40 / 44
DIF SEK
41 / 44
27
Konstruk ní eení umo ující vznik spojitého
nosníku
ík p i poáru
á ( SN EN 1994-1-2)
1994 1 2)
Konstruk ní eení pro spojení mezi
nosníkem
ík
ab
betonem
t
( SN EN 1994-1-2)
1994 1 2)
P íklad eení sty níku
Spojení mezi ocelovým nosníkem a betonem
výztu
ý t 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
umoní
vytvo ení
podporového
momentu
(spojitý nosník)
p i poáru
á
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
SN EN 1993-1-2 a
SN EN 1993-1-2 ((ocelové konstrukce))
Umo 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 poárn odolné oceli FRS 275 N (tab. 2.1)

kritická teplota za studena tvarovaných taených prvk (tab. 2.2)
[email protected]
SN EN 1994-1-2 (ocelobetonové konstrukce)
Umo uje
j volbu p
parametr v 8 odstavcích
P ejímá p vodní hodnoty
Pouití evropského softwaru je moné bez úprav
DIF SEK
10 mm
0,3b
44 / 44
DIF SEK
28
43 / 44
Cíle poárního návrhu
R
DIF SEK
Únosnost konstrukce, která je vystavena poáru
Rreq
Únosnost která je poadována
Únosnost,
poadována,
aby byla konstrukce spolehlivá
ást 4
PROGRAMY PRO POÁRNÍ NÁVRH
DIF SEK
Part 4: Software for Fire Design
R
0 / 47
Postup událostí b hem poáru
DIF SEK
1 / 54
ást 4: Programy pro poární návrh
Poadavky na spolehlivost
Rreq
Z tí í
Zatíení
R
1: Vzplanutí
as
2: Zatíení teplotou
Ocelové
sloupy
3: Mechanické zatíení
required
: R
R poaduje se
abyy byla
y nosná funkce konstrukce
zachována b hem
poadovanému vystavení poáru
R
4:
as
5: Mechanická
odezva
Teplotní
odezva
eení p edpisy:
Poadavky p edpisy
6: Moný
kolaps
eení popisem chování:
Poární inenýrství
Metodika výpo tu v Eurokódech
DIF SEK
2 / 54
DIF SEK
3 / 54
Programy na poární návrh - klasifikace
Skupiny program pro poární návrh
podle oblastí pouití:
Teplotní modely poáru
Modely poární odolnosti
Modely úniku
Modely odezvy idel
Ostatní modely
DIF SEK
R
TEPLOTNÍ MODELY POÁRU
R req
(
(popis
i chování)
h á í)
4 / 54
DIF SEK
5 / 54
29
Teplotní
p
modely
yp
poáru
Teplotní modely poáru
Nominální
teplotní
k ivky
Normová teplotní k ivka
K ivka vn jího poáru
(P edpisy)
Uhlovodíková k ivka
P irozené
modely poáru
Jednoduché
modely
L k li
Lokalizovaný
ý po.

Pokro
o o ilé
é
modely
Zónové modely
Dynam. modely
(Poární
inenýrství)
DIF SEK
PARAMETRICKÁ TEPLOTNÍ K IVKA
Prostorový poár
6 / 54
DIF SEK
7 / 54
Výpo et teploty v poárním úseku
pomocí parametrické teplotní k ivky
ZÓNOVÉ MODELY
DIF SEK
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 pouití
Jak získat
eené rovnice
- Rovnováha
R
áh h
hmoty
t
- Rovnováha energie
Kontakt
Formulace
Krátký popis
Spodní vrstva
DIF SEK
9 / 54
Zónový model - Ozone
Dvouzónové modely
poární úsek je d len na dv zóny (teplou a studenou),
studenou)
které mají homogenní vlastnosti
Jednozónové modely
celý
lý poární
á í úsek
ú k je
j jedna
j d zóna
ó
Neutrální plocha
DIF SEK
10 / 54
DIF SEK
30
Veobecný 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 poáru - zónový
Voln www.ulg.ac.be
Voln www.sections.arcelor.com
Arcelor ASC: [email protected]
Rovnice rovnová hy hmoty a tepla
Model p edpovídá poární zatíení p i daném
poáru. Zjednoduený p estup tepla do prvk
a doba do kolapsu podle EN 1993-1-2.
11 / 54
Ozone hlavní menu
Ozone eený p íklad
Scéná : poár na t etím podlaí v restauraci
Návrhový poár: pln rozvinutý poár - t pro rozvoj poáru
Cíl: poární odolnost ocelového nosníku
Poadavek R90
P á í úsek
Poární
ú k
Plocha poáru
DIF SEK
12 / 54
13 / 54
Ozone vstupní data
kritéria pro zm nu z jedné na dv zóny
Ozone vstupní data
poární
á í zatíení
tí í
DIF SEK
DIF SEK
14 / 54
DIF SEK
15 / 54
Ozone - výstupy
PROSTOROVÉ MODELY
Zm na ze 2 zón na 1 zónu: 120
120
(poár ízený ventilací)
DIF SEK
16 / 54
DIF SEK
17 / 54
31
Prostorové modely
Modely poáru
+
CFD program
Prostorové modely - Fluent
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
O
Organizace
i
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
P t
Prostorový
ý model
d l poáru
á
Obecný popis poáru
Popis fyzikálních
f
á í prom nných
ý
Speciální CFD
Programy pro modelování poár :
SOFIE, FDS ...
CFD programy
Obecné CFD
Obecné programy pro poáry
nutný výb r dat a okrajových podmínek:
Fluent, CFX,PHOENIX
DIF SEK
Formulace
Krátký popis
18 / 54
Fluent - vstupy
Fluent
6.1.22
Rok
2004
USA
Jazyk
Anglicky
Windows/UNIX
Fluent Inc.
T l t í model
Teplotní
d l poáru
á - prostorový
t
ý
Komer ní program
www.fluent.com
Zaloen na výpo tu rovnováhy hmoty
a tepla.
Obecný program CFD
DIF SEK
19 / 54
Fluent - výstupy
Hodnoty radiace
Uivatelsky vst ícné vstupy a
výstupy
P edpokládá se dobrá znalost
poárního návrhu a CFD
P íklady výstup
Kou : koncentrace CO
Teploty oceli
Definice materiál , fyzikálních
y
model
a okrajových podmínek, viz naho e.
DIF SEK
20 / 54
DIF SEK
21 / 54
Modely poární odolnosti
Postup návrhu
Analýza po
prvcích
Návrh
p edpisem
MODELY
O
POÁRNÍ
O
O
ODOLNOSTI
O OS
Výpo et
mechanického
Analýza ásti
zatíení a
konstrukce
reakcí
Analýza celé
k
konstrukce
k
Analýza po
prvcích
Ná h
Návrh
popisem
chování
DIF SEK
22 / 54
DIF SEK
32
Výb r
mechanického
zatíení
Výpo et
mechanického
zatíení
tí í a
Analýza ásti
reakcí
konstrukce
Výb r
Analýza celé
mechanického
k
konstrukce
t k
zatíení
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
23 / 54
Jednoduchý model poární odolnosti
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
JEDNODUCHÉ MODELY
Organizace
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
POÁRNÍ ODOLNOSTI
DIF SEK
Výpo et teploty pr
24 / 54
ezu
DIF SEK
Organizace
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
Výpo et poární odolnosti pr
26 / 54
DIF SEK
25 / 54
Výpo et poární 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 poární odolnosti - jednoduchý
Zdarma www.access-steel.cz
www access steel cz
VUT v Praze www.fine.cz
Zaloen na EN 1993-1-2
Výpo et odolnosti profilu
pomocí vztah v SN EN 1993-1-2
27 / 54
Jednoduchý program pro poární odolnost
ocelobetonového sloupu - AFCC
ezu
Název
Verze
Z
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
VUT v Praze, FINE a.s.
Model poární odolnosti - jednoduchý
Zdarma www.access-steel.cz
www access steel cz
VUT v Praze www.fine.cz
Výpo et teploty pr ez
pomocí p ír stkové metody
Jednoduchý model poární odolnosti
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
DIF SEK
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
Veobecný
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
Zjednoduený model poární odolnosti
Zdarma www.sections.arcelor.com
Zaloen na EN 1994
1994-1-2
12
Poární návrh ocelobetonových sloup
29 / 54
33
AFCC - výstupy
AFCC hlavní menu a vstupy
py
Výsledky
Vstupní
obrazovka
T t ý výstup
Textový
ý t
Výztu
Podrobnosti
DIF SEK
30 / 54
Jednoduchý model poární odolnosti - AFCB
Název
Ná
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
DIF SEK
31 / 54
AFCB hlavní menu a vstupy
py
AFCB
3.07
Rok
2004
Lucembursko Jazyk
y
Anglicky
g y
Windows
Velikost
3 MB
H. Colbach
Arcelor LCS Research Centre
Jednoduchý poární návrh
Zdarma - www.sections.arcelor.com
www sections arcelor com
Poární návrh ocelobetonových nosník
Vstupní obrazovka
Výztu
32 / 54
DIF SEK
33 / 54
AFCB - výstupy
Výsledky
Textový výstup
POKRO ILÉ MODELY
POÁRNÍ ODOLNOSTI
Grafické výstupy
DIF SEK
34 / 54
DIF SEK
34
35 / 54
Pokro ilé výpo
ýp tové modely
y
Pokro ilý výpo tový model - Safir
T i ásti výpo tu p i pouití pokro ilých výpo tových model
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
O
Organizace
i
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
D lení konstrukce na p
prvky
y
Vstupy
Popis materiálu (lineární/nelineání)
Výb r mechanického a teplotního zatíení
Výpo tová ást
Výstupy výstupní zpráva
DIF SEK
36 / 54
Pokro ilý výpo tový model - ANSYS
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
DIF SEK
2002
Anglicky
3,4 MB
i poáru
37 / 54
Pokro ilý výpo tový model - Abaqus
Veobecný
ýp
popis
p programu
p g
ANSYS
8.1
Rok
2003
USA/VB
Jazyk
Anglicky
----Velikost
-------ANSYS Inc.
Pokro ilý model poární odolnosti
Komer ní program
p g
Ansys www.ansys.com
Metoda kone ných prvk
Obecný program na návrh konstrukcí
Safir
9.8
Rok
Belgie
Jazyk
Fortran/Visual Basic Velikost
J. M. Franssen
U i
University
it off Liège
Liè
Pokro ilý poární model
Komer ní program
p g
[email protected]
Program pro návrh konstrukcí p
metodou kone ných prvk .
Název
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
38 / 54
SAFIR/ANSYS/ABAQUS p ípadová studie
DIF SEK
Abaqus
6.3
Rok
2003
USA
Jazyk
Anglicky
MS-DOS
Velikost
---Hibbitt, Karlsson a Sorensen
ABAQUS Inc
Inc.
Pokro ilý model poární odolnosti
Komer ní program
Abaqus www.abaqus.com
www abaqus com
Program pro obecný návrh ko nstrukcí
39 / 54
SAFIR/ANSYS/ABAQUS - p ípadová studie
Scéná : poár v pr myslové hale
Poární k ivka: nominální normová k ivka
Cíl: definice poární odolnosti konstrukce a vliv poárem
zasaené ásti na nezasaenou 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 mení
í ne od
d v tru
t
p i mezním stavu únosnosti
DIF SEK
40 / 54
DIF SEK
41 / 54
35
Prostorový model p ípad uvoln ní vaznic
Prostorový model s více ne jedním rámem bez vaznic
(d
(dynamicky)
i k )
Deformace zv teny 10 x vaznice zaji ují rám vystavený poáru
Prostorový model p ípad se spolup sobením vaznic
Deformace nejsou zv teny
Osová síla
DIF SEK
Dynamická analýza umo uje p edpov d t kolaps
42 / 54
DIF SEK
43 / 54
Modely úniku - Exodus
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 pouití
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 zaloený na
chování osob
Název
Ná
Verze
Zem
Systém
Auto i
MODELY ÚNIKU A ODEZVY IDEL
DIF SEK
44 / 54
EXODUS úrove bezpe nosti p i evakuaci
45 / 54
EXODUS grafický model úniku
Výsledky:
Simulace v postprocesoru VR-EXODUS
Simulace dovoluje
j uivateli ur it úrove bezpe
p nosti
p i evakuaci
DIF SEK
DIF SEK
46 / 54
DIF SEK
36
47 / 54
Model odezvy detektor
Název
Ná
Verze
Zem
Systém
Auto i
Organizace
g
Oblast pouití
Jak získat
Kontakt
Formulace
Krátký popis
DIF SEK
Jet hlavní menu a vstupní data
- Jet
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 tlou ky vrstvy kou e
Reakce sprinkler , doba aktivace
Poární úsek
Vlastnosti
sprinkler
Ventilace
Návrhový poár
Parametry
48 / 54
DIF SEK
Programy v
49 / 54
etin
Voln dostupné programy www.access-steel.cz
Výpo et teploty v poárním úseku
teplota plyn je stanovena parametrickou teplotní k ivkou
PROGRAMY V
P estup tepla do chrán ného a nechrán ného
prvku
ETIN
t l t konstrukce
teplota
k
t k je
j stanovena
t
p ír
í stkovou
tk
metodou
t d
Posudek p
poární odolnosti prvku
p
prvek je posouzen podle EN 1993-1-2
Komer ní programy
Fin 10 - Ocel Poár www.fine.cz
DIF SEK
50 / 54
Program Fin10 - Ocel Poár - vstupy
DIF SEK
Program Fin10 - Ocel Poár - výstupy
Zadá ání protipoární ochrany
Zadávání
ochran
DIF SEK
51 / 54
Výst p - poární odolnost
Výstup
52 / 54
DIF SEK
53 / 54
37
ást 5.1 Prostorový poár
P. Schaumann, T. Trautmann
J. ika
1 ZADÁNÍ
Cílem je stanovit teplotu plyn pln rozvinutého poáru v kancelá i. Pro analýzu se pouije prostor fiktivní kancelá e v Cardingtonu. Na této kancelá i
prob hla poární zkouka. Pr b h teploty, který byl zm en b hem testu je na
obrázku . 3, take výsledek výpo tu lze porovnat s m ením.
Pro výpo et teploty plyn se pouije model p irozeného poáru. Pro pln
rozvinutý poár lze pouít metodu prostorového poáru úseku. Zjednoduená
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
Výka:
H = 4,0 m
Pr m rná výka oken:
heq = 1,8 m (p edpoklad)
Lehký beton:
= 1900 kg/m²
c = 840 J/kgK
= 1,0 W/mK
Rychlost rozvoje poáru
st ední
38
2 UR ENÍ HUSTOTY POÁRNÍHO ZATÍENÍ
SN EN 1991-1-2
P íloha A normy SN EN 1991-1-2 nabízí výpo etní model pro ur ení hustoty poárního zatíení. Návrhová hodnota hustoty poárního zatíení m e být
ur ena bu na základ národní poární klasifikace dle obsazenosti a/nebo na
základ výpo tu ur ení poárního zatíení pro individuální objekt.
V tomto p íklad se pouije 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 poáru podle velikosti poárního úseku,
q2 sou initel nebezpe í vzniku poáru vlivem druhu provozu,
sou initel aktivních protipoárních opat ení.
n
Poární zatíení 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 poáru v závislosti na velikosti poárního úseku. Hodnoty sou initele udává tabulka 1.
Tabulka 1. Sou initel nebezpe í vzniku poáru velikostí poárního úseku (viz SN
EN 1991-1-2, Tabulka E.1)
Podlahová plocha poárního úseku Af [m²]
25
250
2500
5000
10,000
Nebezpe í
vzniku poáru
1,10
1,50
1,90
2,00
2,13
q1
q1
= 1,5
Sou initel q2 zohled uje vliv nebezpe í vzniku poáru v závislosti na druhu
provozu. Jeho hodnoty jsou uvedeny v tabulce 2.
Tabulka 2. Sou initel rizika nebezpe í vzniku poáru vlivem druhu provozu (viz SN
EN 1991-1-2, Tabulka E.1)
Nebezpe í vzniku
P íklad provozu
poáru 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 protipoárních opat ení se spo te jako:
10
n
ni
i 1
39
Hodnoty sou initel
ni
jsou v tabulce 3.
Tabulka 3. Sou initele
Samo inné hasící za ízení
Samo inné poární hlási e
Manuální haení poáru
n
ni (viz SN EN 1991-1-2, Tabulka E.2)
Aktivní protipoární opat ení
Samo inné vodní hasící za ízení
n1
ádný
Nezávislé vodní zdroje
jeden
n2
dva
tepelná
n3
Elektrická poární signalizace
kou ová
n4
Za ízení dálkového p enosu k pon5
ární jednotce
Závodní poární jednotka
n6
Ve ejná poární 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 poární
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 poární zatíení 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 poárního zatíení.
i
Celková hmotnost poárního zatíení je rovna 46 kg d eva/m². Vypo te se
charakteristické poární zatíení:
Q fi ,k
135 46 17,5 1,0 108,675 MJ
Dále charakteristická hustota poárního zatíení:
q f ,k
Q fi ,k A f
108,675 135 805 MJ/m²
A návrhová hustota poárního zatíení 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 poár je ízen ventilací nebo palivem. Rozhodující je sou initel otvor a návrhová hodnota hustoty poárního zatíení
vztaená k celkové ploe.
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
P íloha A
Ur í se rozhodující faktor p i ízení poáru:
0,2 10
3
qt , d O 0,2 10
3
137,6 0,076 0,362 h > tlim
0,333 h
Poár 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 uvauje 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*
Jeliko je poár 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 vechny 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
Dosaené 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 poár
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
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 pouití parametrické teplotní k ivky
42
POROVNÁNÍ VÝPO TU A POÁRNÍ ZKOUKY
Pro porovnání výsledku výpo tu s nam enými hodnotami b hem testu, se
musí sou initele 1, 2 a ni pro výpo et hustoty poárního zatíení uvaovat
hodnotou 1,0 (viz obrázek 3).
Obrázek 3. Porovnání výpo tu a experimentu
LITERATURA
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatíení konstrukcí ást 1-2: Obecná zatíení Zatíení konstrukcí vystavených ú ink m poáru, 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
ást 5.2 Lokalizovaný poár
J. ika
1 ZADÁNÍ
Cílem p íkladu je ur it teplotu ocelového nosníku, který je sou ástí stropu podzemního parkovit pod obchodním centrem v Auchan, Lucembursko. Nosníky
nejsou chrán ny proti ú ink m poáru. Nejhorí poární scéná p edstavuje automobil ho ící uprost ed rozp tí nosníku, viz obrázek 1.
Teplota ocelového nosníku se stanoví analytickým modelem pro lokalizovaný poár.
Obrázek 1. Podzemní parkovit nákupního centra v Auchan
kde Most severe fire scenario
je nejnep ízniv jí poární scéná a
Bridge approach
je p ístupová rampa.
Obrázek 2. Statické schéma a pr ez nosníku
44
Pr m r ohn ho ícího objektu:
D
= 2,0 m
Svislá vzdálenost mezi zdrojem poáru a stropem:
H
= 2,7 m
Vodorovná vzdálenost mezi nosníkem a svislou osou poáru:
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 garáe 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 poáru
v uzav ených garáích), 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
P i pouití hodnot Q z obrázku 3 je pr b h funkce Lf(t) znázorn n na obrázku 4.
P i sv tlé výce garáe 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 poáru
kde
time t (min)
je as v minutách
height (m)
výka v metrech
Ceiling (H)
sv tlá výka garáe v metrech
Flame length (H)
délka plamen
Rozhodnutí, zda plameny zasahují strop, je nutné k ur ení dalího 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 pouijeme
v p ípad , kdy plameny zasahují strop, viz obrázek 5b.
Obrázek 5. Modely poáru: (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
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 výka 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
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 monost 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
l 4.2.5.1
LITERATURA
SN EN 1993-1-2: Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí ást 1-2: Obecná
pravidla Navrhování konstrukcí na ú inky poáru, 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
ást 5.3 Sp aená ocelobetonová deska
J. ika
1 ZADÁNÍ
Navrhn te pr ez trapézového plechu sp aené ocelobetonové desky, která je
namáhána ú inky poáru. Deska p sobí jako prostý nosník v obchodním centru
o rozp tí 4,8 m. Poadovaná poární 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:
Výka:
Plocha pr ezu:
C 25/30
fc = 25 N/mm²
ht = 140 mm
Ac = 131,600 mm²/m
Zatíení:
Stálá zatíení:
Samosvorný plech
gp,k = 0.13 kN/m²
fyp = 350 N/mm²
Ap = 1562 mm²/m
k = 0.150 N/mm²
50
Beton:
Podlaha:
Nahodilá zatíení:
Uitné zatíení:
gc,k = 3.29 kN/m²
gf,k = 1.2 kN/m²
pk
Návrhový moment v poli
p i b né teplot :
= 5.0 kN/m²
Ms,d = 39.56 kNm
2 ÚNOSNOST SP AENÉ DESKY P I POÁRU
Sp aená 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
Navrené 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 zatíení b hem poáru
SN EN 1991-1-2
Zatíení se ur í jako kombinace pro mimo ádné zatíení.
EdA
E
Gk
Ad
2,i
l. 4.3
Qk ,i
Podle SN EN 1994-1-2 se m e zatíení Ed p i poáru 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 poáru Mfi,d :
M sd
0,55 39,56 21,76 kNm/m
51
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 poadavek 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 ebra A/Lr je ekvivalentem k sou initeli pr ezu Ap/V nosníku. Sou initel zohled uje pozitivní p ínos hmotnosti a výky na zah ívání
stropní desky.
Obrázek 4. Koeficient geometrie ebra
kde area A je plocha ebra A
0
plocha vystavená ú ink m poáru 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
uvauje ú inek stín ní horní pásnice ebrem.
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 poární 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 pouití 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
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
Poární
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
K ur ení únosnosti b hem poáru musí deska vyztuena, co se za normálních
podmínek nepoaduje. Do kadé vlny se vloí jeden výztuný prut o Ø 10 mm.
Pozice výztue viz obrázek 5.
Obrázek 5. Poloha výztuného prutu
Teplota výztue 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
(zjednoduen )
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
výztuný 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 výztui (viz SN EN 1994-12, p íloha D, tabulka D.3)
Beton
Normální beton
Poární
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
Teplota výztue:
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 výztuné pruty tvá ené za studena uvedeny v tabulce 3.4.
Nyní lze vypo ítat únosnost jednotlivých ástí ocelového plechu a výztuných prut .
Tabulka 5. Reduk ní sou initele a únosnosti
Teplota
i [°C]
Spodní pásnice
Stojina
Horní pásnice
Výztu
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 ebra (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 ebru je:
Tabulka 6. Výpo et momentové únosnosti ebra
Spodní pásnice
Stojina
Horní pásnice
Výztu
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,ebro = 3,80 kNm na í ce webro = 0,152 m jednoho ebra je plastická momentová únosnost na b ný metr
sp aeného nosníku:
M fi , Rd
3,80 0,152 25,00 kNm/m
21,76
25,00
0,88 1
Posudek:
LITERATURA
SN EN 1994-1-2: Eurokód 4: Navrhování sp aených ocelobetonových konstrukcí
ást 1-2: Obecná pravidla Navrhování konstrukcí na ú inky poáru, NI, Praha,
2006.
55
ást 5.4 Tla ený a ohýbaný nosník
J. ika
1 ZADÁNÍ
V p íklad je posouzen prost podep ený nosník zatíený spojitým zatíením a
osovou silou. Zatíení vyvolává ohybový moment a tlakovou sílu. Nosník je
sou ástí stropu administrativní budovy a proti poáru je chrán n sádrokartonovým obkladem. Poáru je díky stropní betonové desce vystaven ze t í stran.
Nosník není s betonovou deskou sp aen. Poadovaná poární odolnost je R 90.
Nosník není zajit 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 prunosti:
Modul prunosti 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
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
Tlou 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
Zatíení:
Stálá zatíení:
Gk= 96,3 kN
gk = 1,5 kN/m
Nahodilé zatíení:
pk = 1,5 kN/m
2 POÁRNÍ ODOLNOST NOSNÍKU V TLAKU ZA OHYBU
SN EN 1991-1-2
Zatíení b hem poáru se ur í jako zatíení v mimo ádné kombinaci zatíení:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
l. 4.3
Sou initel kombinace kvazistálé hodnoty prom nného zatíení je dán hodnotou
2,1 = 0.3.
Spo ítají se návrhové hodnoty namáhání nosníku p i poáru:
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 poáru 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 poární odolnosti podle teploty
Dle l. 4.2.4 (2) normy SN EN 1993-1-2 se ov ení poární odolnosti podle
teploty z d vodu stabilitních jev nelze provést.
SN EN 1993-1-2
l. 4.2.4
57
2.4 Ov ení poární odolnosti podle únosnosti
Pr ezy 1. t ídy se posoudí na kombinaci tlaku s ohybem s moností 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 tíhlost pro teplotu a .
K ur ení pom rné tíhlosti za poáru se ur í nejd íve pom rná tíhlost 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 tíhlost za poáru:
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
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 tíhlosti p i klopení za poáru se pouije pom rná tíhlost 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 tíhlost p i poáru:
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
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
pravidla a pravidla pro pozemní stavby, NI, Praha, 2004.
Literatur for MCr (for example: Steel Construction Manual)
60
ást 5.5 Sloup zatíený osovou silou
J. ika
1 ZADÁNÍ
V p íkladu je ukázán návrh sloupu v obchodním dom na ú inky poáru. Sloup
je sou ástí ztuujícího rámu a spojit p echází do vyího i niího podlaí. Jeho
výka je 3,0 m. B hem poáru lze sníit vzp rnou délku sloupu na polovinu
výky, viz obrázek 1. Sloup je zatíen centrickými tlakovými silami a je vystaven poáru ze vech ty stran. Proti poáru je sloup po obvod chrán n sádrokartonovou deskou. Poadovaná poární odolnost sloupu je R 90.
Obrázek 1. Vzp rné délky sloup ve vyztuených rámech
kde Bracing system
je ztuení,
Column exposed to fire
posuzovaný sloup,
Ambient temperature
za pokojové teploty,
Fire exposure
p i poáru.
Obrázek 2. Pr ez sloupu
kde Encasement
je obloení sádrokartonovými deskami
61
Vlastnosti materiálu:
Sloup:
Profil:
Ocel:
T ída profilu:
Mez kluzu:
Pr ezová plocha:
Modul prunosti:
Obklad:
Materiál:
Tlou ka:
Tepelná vodivost:
M rné teplo:
Hustota:
Zatíení:
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 POÁRNÍ ODOLNOST SLOUPU
2.1 Zatíení b hem poáru
SN EN 1991-1-2
Kombinaci zatíení p i poáru se ur í jako kombinace pro mimo ádné zatíení:
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 pouit postup z SN EN 1993-1-2. Pro
sloup obloený ze vech 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 poární 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 poáru se provede porovnáním únosnosti a p sobících
zatíení.
E fi , d ,t
R fi ,d ,t
62
l. 2.4.2
V tomto p íklad se posoudí velikosti osových sil.
N fi , d
N b , fi ,t , Rd
Návrhová únosnost za zvýené 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 pouít lineární interpolaci.
ky,445°C = 0,901
l. 3.2.1
kE,445°C = 0,655
Bezrozm rná tíhlost sloupu b hem poáru:
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 zvýené 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
SN EN 1991-1-2: Eurokód 1: Zatíení konstrukcí ást 1-2: Obecná zatíení
Zatíení konstrukcí vystavených ú ink m poáru, NI, Praha, 2004.
63
ást 5.6 Sva ovaný nosník uzav eného pr ezu
J. ika
1 ZADÁNÍ
V p íkladu je ukázán návrh sva ovaného nosníku uzav eného pr ezu. Nosník je
ástí st ení konstrukce o rozp tí 35,0 m. Vzdálenost mezi nosníky je 10,0 m.
Zatíení je rovnom rné spojité. Nosník je zajit n proti ztrát stability po celé
své délce a je proveden bez poární ochrany. Poadovaná poární odolnost je
R 30.
Obrázek 2. Pr ez
Materiálové vlastnosti:
Ocel:
Mez kluzu:
Výka:
Výka stojiny:
í ka:
Tlou ka pásnice:
Tlou 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
Emisivita plamen :
r =
Polohový faktor:
=
Sou initel p estupu tepla proud ním: c =
Stephan-Boltzmannova konstanta:
=
Zatíení:
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 POÁRNÍ ÚNOSNOT NOSNÍKU UZAV ENÉHO PR
EZU
SN EN 1991-1-2
Zatíení p i poáru se uvauje v mimo ádné kombinaci zatíení:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
kap. 4.3
Sou initel kombinace pro zatíení sn hem je 2,1 = 0.0. P i pouití 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
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 poáru 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 vyuití 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
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 vech ty stran
Nechrán ný nosník exponovaný ze t í stran, se sp aenou nebo betonovou
deskou na stran tvrté
Chrán ný nosník exponovaný ze t í stran, se sp aenou 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 tudí:
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 vech 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
67
ást 5.7 áste n obetonovaný sp aený ocelobetonový nosník
J. ika
1 ZADÁNÍ
eený p íklad ukazuje posouzení sp aeného nosníku skladit . Jedná se
o prost podep ený nosník o rozp tí 12 m zatíený spojitým zatíením. Ocelový
nosník je áste n obetonovaný a stropní deska je plechobetonová deska se samosvorným plechem. Poadovaná poární odolnost je R 90.
Obrázek 2. Pr ez
68
Vlastnosti materiálu:
Nosník:
Profil:
IPE 500
Ocel:
S 355
Výka:
h = 500 mm
í ka:
b = 200 mm
Tlou ka stojiny:
ew = 10,2 mm
Tlou ka pásnice:
ef = 16 mm
Plocha pr ezu:
Aa = 11 600 mm²
Mez kluzu:
fy,a = 355 N/mm²
Deska:
Beton:
C 25/30
Tlou ka:
hc = 160 mm
Efektivní í ka:
beff = 3000 mm
Pevnost v tlaku:
fc = 25 N/mm²
Ocelový plech:
Typ:
samosvorný
Výka:
ha = 51 mm
Výztu 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
í ka:
bc = 200 mm
Pevnost v tlaku:
fc = 25 N/mm²
Zatíení:
Stálé:
Vlastní tíha:
gs,k = 15,0 kN/m
Skladba podlah, p í ky: gf,k = 6,0 kN/m
Nahodilé:
Uitné:
pk = 30,0 kN/m
2 POÁRNÍ ODOLNOST ÁSTE N OBETONOVANÉHO
SP AENÉHO NOSNÍKU
SN EN 1991-1-2
Zatíení 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 zatíení ve skladu je
2,1 = 0.8.
Návrhový ohybový moment b hem poáru:
M fi ,d
15,0 6,0
0,8 30,0
12,0 2
8
810,0 kNm
Ov ení pomocí zjednoduených výpo t
Sp aený nosník je posouzen jednouchým výpo tem dle SN EN 1994-1-2,
SN EN 1994-1-2
l. 4.3.4.3
69
kapitola 4.3.4.3 a p íloha F.
Tento model m e být pouit v p ípad , kdy deska má minimální tlou ku
hc, ocelový nosník má výku minimáln h a í ku minimáln bc (kde bc je minimum z í ky ocelového nosníku a obetonování) a minimální plochu h · bc
(viz tabulka 1).
Tabulka 1. Minimální rozm ry pro jednoduché výpo ty sp aených áste n
obetonovaných nosník (viz SN EN 1994-1-2, Kapitola 4.3.4.3, Tabulka 4.8)
Poární
odolnost
R 30
R 60
R 90
R 120
R 180
hc
Minimální tlou 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 uvaován zmenením pr ezové plochy. Redukce výky hc,fi je dána v tabulce 2 v závislosti na poadované poární odolnosti. U
sp aených desek se samosvorným plechem se uvauje redukce výky hc,fi,min,
která odpovídá výce 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 výka betonu b hem poáru hc,h :
70
hc ,h
160 51 109 mm
Tabulka 2. Redukce výky betonové desky hc,fi
(viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, Tabulka F.1)
Poární odolnost
R 30
R 60
R 90
R 120
R 180
Výková redukce hc,fi [mm]
10
20
30
40
55
Obrázek 4. Minimální výková redukce hc,fi,min pro samosvorné plechy
Vliv oh ívání horní pásnice je zohledn n redukcí pr ezové plochy. Výpo et
redukce í ky pásnice bfi je dán v tabulce 3.
b fi
16,0 2
30
200 200 2 38,0 mm
Efektivní í ka pásnice:
b fi ,u
200 2 38 124,0 mm
Tabulka 3. Redukce í ky bfi horní pásnice (viz SN EN 1994-1-2, P íloha F, tabulka F.2)
Redukce í ky
Poární 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
uvauje s neredukovanou mezí kluzu, zatímco ve spodní ásti je uvaován lineární pr b h z meze kluzu horní ásti k redukované mezi kluzu spodní pásniceVýka spodní ásti stojiny hl :
hl
a1
bc
a2 ew
bc h
hl ,min
Parametry a1, a2 a minimální výka 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
Tabulka 4. Parametry a1, a2 a minimální výka hl,min pro p ípad h/bc > 2
a1
[mm²]
3 600
9 500
14 000
23 000
35 000
Poární 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
Poární 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 výztuných prut v obetonovaném nosníku se uvauje redukcí meze
kluzu. Velikost reduk ního sou initele závisí na poární odolnosti a na umíst ní výztuných 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
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)
Poární 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
Výztuné pruty:
Tr
As kr f y ,s
14,1 0,51 50,0 359,6 kN
Velikost tlakové síly Cc je v tí ne sou et tahových sil Ti, proto plastická neutrální osa leí v betonové desce. Její poloha se ur í podle:
73
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 sobi sil v jednotlivých ástech pr ezu:
Betonová deska v tlaku (vztaeno k horní hran desky):
zc
z pl 2 4,31 2 2,16 cm
Horní pásnice (vztaeno k t iti 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
Výztuné 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
2006.
74
ást 5.8 áste n obetonovaný sp aený ocelobetonový sloup
J. ika
1 ZADÁNÍ
V p íkladu je navren áste n obetonovaný sp aený ocelobetonový sloup, který je sou ástí administrativní budovy. Konstruk ní výka podlaí je L = 4,0 m.
Sloup je sou ástí vyztueného rámu a s horním i spodním sloupem je tuze spojen, proto lze jeho vzp rnou délku uvaovat dle obrázku 1. Pro výpo et je pouit jednoduchý výpo etní model a tabulkové hodnoty. Poadovaná poární
odolnost je R 60.
Obrázek 1. Vzp rné délky sloup za b né teploty (ozna eno jako Ambient temperatures) a p i vystavení poáru (Fire exposure)
Obrázek 2. Pr ez sloupu
75
Ocelový sloup:
Profil:
Ocel:
Výka:
í ka:
Tlou ka stojiny:
Tlou ka pásnice:
Pr ezová plocha:
Mez kluzu:
Modul prunosti:
Výztu:
Ocel:
Pr m r:
Pr ezová plocha:
Mez kluzu:
Modul prunosti:
Osová vzdálenost:
Beton:
T ída:
Pr ezová plocha:
Pevnost v tlaku:
Modul prunosti:
Zatíení:
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 POÁRNÍ ODOLNOST ÁSTE N OBETONOVANÉHO
SP AENÉHO SLOUPU
SN EN 1991-1-2
Zatíení p i poáru se ur í jako zatíení p i mimo ádné situaci:
EdA
E
Gk
Ad
Pouití sou initele kombinace
N fi ,d
2,i
2,1
Qk ,i
l 4.3
= 0.3 dává návrhové zatíení b hem poáru:
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 pouití
Jednoduché výpo etní postupy ov ují konstrukci z hlediska únosnosti. Musí
být prokázáno, e návrhové zatíení p i zvýené teplot je mení ne 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
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 poáru v prostém tlaku
z
Nfi,pl,Rd
Jednoduchý výpo etní model lze pouít, pokud je sloup sou ástí vyztueného
rámu a pokud spl uje podmínky uvedené v tabulce 1.
Tabulka 1. Podmínky pro pouití 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 aeného 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 poárním návrhu
U pásnic ocelového pr ezu je redukována mez kluzu a modul prunosti 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
Tabulka 2. Parametry pro výpo et pr m rné teploty pásnic
(viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.1)
Poární 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 poární 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 zvýené 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 zvýené 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 sníení výky stojiny, je 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 výky stojiny
Poární odolnost
Ht [mm]
R 30
350
R 60
770
R 90
1100
R 120
1250
Redukovaná výka 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 zvýené teplot :
78
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 zvýené 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 jí vrstva betonu o tlou ce bc,fi (viz tabulka 4) se ve výpo tu neuvauje.
bc,fi = 1,5 cm
l G.4
Tabulka 4. Redukce tlou ky betonu (viz SN EN 1994-1-2, p íloha G, tabulka G.3)
Poární 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
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 prunosti betonu:
79
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 zvýené 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 zvýené 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 výztue se redukuje pouze mez kluzu a modul prunosti. Sou initel pro
redukci meze kluzu ky,t je uveden v tabulce 6 a sou initel kE,t pro redukci modulu prunosti je v tabulce 7. Oba sou initele jsou závislé na t íd poární odolnosti a na geometricky pr m rné vzdálenosti u mezi výztunými pruty a okrajem betonu.
u
kde:
u1
u2
u1 u2
50 50
50 mm
l G.5
je osová vzdálenost od krajního prutu výztue k okraji vnit ní
pásnice
je vzdálenost od krajního prutu výztue k povrchu betonu
Tabulka 6. Reduk ní sou initel ky,t pro mez kluzu fsy prut výztue
u [mm]
Poární 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 prunosti Es prut výztue
u [mm]
Poární 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 výztue p i zvýené 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
Ohybová tuhost prut výztue p i zvýené 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 zvýené 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
Poární 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 zvýené 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 poáru
Pom rná tíhlost prutu:
N fi , pl ,R N fi ,cr ,z
kde:
Nfi,pl,R
2659,8 11610
0, 48
je Nfi,pl,Rd za pouití díl ích sou initel spolehlivosti
M,fi,I
= 1,0
Vzp rnostní sou initel z se ur í za pouití vzp rnostní k ivky c tabulky 6.1
normy SN EN 1993-1-1 a bezrozm rné pom rné tíhlosti p i poáru
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
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 monost reduk ního sou initele zatíení fi,t musí leet stupe vyztuení
pr ezu mezi hodnotami 1% a 6%. V tí i mení stupe vyztuení nelze uvaovat.
1%
As
Ac
As
6%
19.6
731,4 19,6
1%
0,03 3%
6%
Reduk ní sou initel zatíení:
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 aeného 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 vyztuení sp aeného sloupu je malý. Lze ho zvýit bu zv tením
pr m ru prut výztue, nebo p idáním výztuných prut .
Ov ení jednoduchým výpo etním modelem vyhov lo, výsledky ukazují, e
ov ení pomocí tabulkových hodnot je konzervativní.
LITERATURA
2006.
82
l 4.2.3.3
ást 5.9 Sp aený poárn chrán ný ocelobetonový nosník
J. ika
1 ZADÁNÍ
V p íklad je posouzen sp aený ocelobetonový nosník administrativní budovy.
Jedná se o prost podep ený nosník zatíený spojitým zatíením. Betonová deska chrání horní stranu ocelového nosníku proti poáru, nosník je tedy vystaven
poáru ze t í stran. Jako protipoární ochrana je pouit hrubý nást ik vermikulitu a sádry po obvod nosníku. Poadovaná poární ochrana je R 60.
Obrázek 1. Statický systém
Obrázek 2. Pr ez
kde Contour encasement
Nosník:
Profil:
Ocel:
Výka:
Výka stojiny:
i ka:
je poární ochrana nást ikem
HEB 160
S 355
h = 160 mm
hw = 134 mm
b = b1 = b2 = 160 mm
83
Tlou ka stojiny:
Tlou ka pásnice:
Pr ezová plocha:
Mez kluzu:
Betonová deska:
T ída:
Tlou ka:
Efektivní í ka:
Pevnost v tlaku:
Modul prunosti:
Sp ahovaní trny:
Po et:
Pr m r:
Pevnost v tahu:
Nást ik:
Materiál:
Tlou 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 =
Zatíení:
Stálé:
Vlastní tíha:
P í ky:
Nahodilé:
Uitné:
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 POÁRNÍ ODOLNOST SP AENÉHO NOSNÍKU
SN EN 1991-1-2
B hem poáru se uvauje mimo ádná kombinace zatíení konstrukce:
EdA
E
Gk
Ad
2,i
Qk ,i
l. 4.3
Díl í sou initel spolehlivosti GA pro mimo ádné situace se uvauje hodnotou
GA = 1,0. Kombina ní faktor pro rozhodující nahodilé zatíení v administrativní
budov se uvauje hodnotou 2,1 = 0,3.
Návrhový moment b hem poáru:
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
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 ne 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 výce. Tento jev zp sobuje m nící se pevnost betonu v tlaku po výce desky. Pevnost v tlaku se nem ní
pro teploty mení ne 250 °C. Pro teploty nad 250 °C se pevnost v tlaku redukuje sou initelem kc, . Výpo et teploty po výce lze provést po vrstvách o tlou ce
10 mm na základ tabulky 2.
SN EN 1994-1-2
l. D.3
Tabulka 2. Rozd lení teploty v plné desce o tlou 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 poáru 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
2.3 Ov ení podle jednoduchého výpo etního modelu
Posoudí se sp aený 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 zvýené 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
Dalím 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
kde:
N
Pfi,Rd
je po et sp ahovacích trn v kritické oblasti nosníku
je návrhová únosnost trnu p i poáru
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 né teplot .
Teploty uvaované 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 uvaovat pouze v p ípad , kdy lze prokázat, e nedojde k lokálnímu
poruení (nap . lokální ztráta stability, poruení smykem, rozdrcení betonu atd.).
V tomto p ípad se zpevn ní materiálu neuvauje. 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 pouití 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 poáru:
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 nií
ne 250 °C, ve druhém p ípad je teplota alespo n kterých vrstev tla eného betonu vyí ne 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 tí ne pozice x podle tabulky 2, je teplota tla eného
betonu mení ne 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
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
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 poáru, NI, Praha, 2006.
88
Zadání p íkladu
Ur ení pr b hu teploty plynu pln rozvinutého poáru v poárním
úseku, kterým je kancelá administrativní budovy, pomocí programu
Ozone v2.2. Výsledky jsou porovnány s k ivkou z poární zkoukou
g
v Cardingtonu.
DIF SEK
P dorysné rozm ry PÚ:
7,5 x 18 m
Plocha podlahy PÚ:
Ú
Af = 135 m2
Výka 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
0 / 44
Základní nabídka
DIF SEK
ást 5.1: Výpo et teploty plynu zónovým modelem
1 / 15
Poární úsek
2 / 15
Definování obvodových konstrukcí
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
3 / 15
Definování poáru
4 / 15
DIF SEK
5 / 15
89
Zónový model
DIF SEK
Parametry
6 / 15
Teplotní k ivka
DIF SEK
7 / 15
Výpo et teploty
8 / 15
Teplota plynu
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
9 / 15
Teplota plynu
10 / 15
DIF SEK
90
11 / 15
Zobrazení výsledk
Shrnutí výsledk
Výpo et 1:
Návrhová hustota poárního zatíení 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
poárního experimentu musí být sou initelé 1, 2 a n pro výpo et
hustoty poárního zatíení rovny 1,0.
Návrhová hustota poárního zatíení qf,d = 644 MJ/m2
maximální teplota:
as p i max. teplot :
DIF SEK
12 / 15
DIF SEK
g,max = 984°C
tmax = 45 min
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]
Výpo et 2
(Ozone)
37 min
i
45 min
i
as [min]
DIF SEK
14 / 15
DIF SEK
91
Posouzení pomocí software
AFCC Composite column fire design
DIF SEK
poární eení ocelobetonového sloupu
y
mezi p
pásnicemi
vybetonovaného
ÁST 6.2
62
S AENÝ 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 ná
teplota
2
Software AFCC Column
Administrativní budova
Ztuující prvek
P íklad Ocelobetonový sloup
Ocelobetonový sloup
Zvýená
teplota
Posuzovaný
sloup
=L
4 Ø 25
HE 300 B
Ocel: S 235
= 0,5
, L Výztu: S 500
Beton: C 25/30
Vstupy
Výstupy
Zatíení:
stálé: 960 kN
nahodilé: 612,5 kN
3
Údaje projektu
Profil ocelového prvku
5
92
4
6
Výztu betonové ásti
Materiály
7
Sou initelé spolehlivosti materiál
Excentricita p sobícího zatíení
9
Výsledky výpo tu
Podrobný výstup výpo tu
11
8
10
12
93
Grafický výstup
D kuji za pozornost
[email protected]
URL: fire
fire.fsv.cvut.cz/difisek
fsv cvut cz/difisek
13
94
Zadání p íkladu
posouzení sp aeného nosníku skladit
poadovaná poární odolnost je R90
DIF SEK
Zatíení:
vlastní tíha:
gs,k = 15,0 kN/m
podlahy,
dl h p í kky: g f,k = 6,0
6 0 kN/m
kN/
uitné:
pk = 30,0 kN/m
Materiály:
beton: C 25/30
ocel:
S 355
ý
S 500
výztu:
ÁST 6.3
ÁSTE N OBETONOVANÝ SP AENÝ NOSNÍK
DIF SEK
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
výztu: 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
2 / 18
Název projektu
DIF SEK
DIF SEK
3 / 18
5 / 18
Ocelový profil
4 / 18
DIF SEK
95
Ocelobetonová deska
DIF SEK
Výztue
6 / 18
Definování materiál
DIF SEK
7 / 18
Sou initele spolehlivosti
8 / 18
Systémové informace
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
9 / 18
11 / 18
Zatíení
10 / 18
DIF SEK
96
AFCB
Výsledky - celkové
ArcelorMittal Fire Resistance Composite Beam
DIF SEK
12 / 18
Výsledky - podrobné
DIF SEK
13 / 18
Obrázky - pr ez
14 / 18
Obrázky - momenty
DIF SEK
DIF SEK
DIF SEK
15 / 18
Obrázky - nap tí za b né teploty
16 / 18
DIF SEK
17 / 18
97
Obrázky - nap tí za zvýené teploty
D kuji za pozornost
[email protected]
DIF SEK
18 / 18
DIF SEK
98
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 poáru
ÁST 6.4
KONSTRUKCE VN POÁRNÍHO 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 poáru)
je polohový faktor [-]
1,0
je Stephan-Boltzmannova konstanta = 5,67·10-8 W/m2K4
zjednodueno, podrobn viz
vyduté prvky
vliv polohy
prvku
prostorový
poár
=1
<1
=1
lokalizovaný
poár
=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 né 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 poáru
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
Polohový faktor pro kolmé plochy
Polohový faktor pro ikmé plochy
w
s
h
a= h/s
a= h/s
b= w/s
b= w/s
= úhel sev ený dv ma plochami
DIF SEK
6
Pom cka pro ur ení polohového faktoru
DIF SEK
7
Teplota sloupu p i lokalizovaném poáru
rozm ry okna
sloup
p
plameny lokalizovaného poáru
jsou nahrazeny
válcovou plochou
poloha bodu
teplota podél osy
lokalizovaného poáru
se ur uje
podle modelu Heskestad
nato ení plochy
p enos tepla sáláním
polohový faktor
lokální poár
DIF SEK
8
Sloup p i lokálním poáru
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 výce
teplota
p
sloupu
p se eí
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
11
Teplota sloupu po výce
Program pro výpo et
Výka 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 dalí vývoj programu
400
Teplota (stupne)
DIF SEK
12
DIF SEK
13
D kuji za pozornost
[email protected]
DIF SEK
101
7 MATERIÁLY PRO POÁRNÍ NÁVRH KONSTRUKCÍ NA INTERNETU
Na internetu lze v sou asnosti nalézt v etin podporu pro stanovení poární odolnosti na
stránkách projektu Celoivotní vzd lávání v poární ochran , projektu AccessSteel a projektu
DIFISEK+. Pro pochopení problematiky poárního návrhu konstrukcí se osv d ilo vyuít
monografii Výpo et poární odolnosti stavebních konstrukcí, viz [1], kterou lze získat na
www.cvut.cz/cs/uz/ctn/ptl.
Výukové lekce projektu Celoivotní vzd lávání v poární ochran , viz [2] a [8], jsou
zam eny na v tinu konstruk ních materiál , viz obr. 1. Krom cvi ebních text pro statiky
jsou k dispozici i materiály pro poární specialisty a techniky. Materiály jsou s laskavým
svolením NI dopln ny lánky norem.
V projektu AccessSteel je pro poární návrh ocelových konstrukcí p ipraveno 49 lekcí,
které jsou provázány s lánky norem, viz [9]. Texty pro zjednoduení návrh konstrukcí jsou
zaloeny na výukových vývojových diagramech, eených p íkladech, dopl ujících
materiálech a tabulkách. K dispozici je podpora koncep ního eení poární ochrany a
p íklady úsp ných eení.
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 poárním úseku, p estupu tepla do
konstrukce i posouzení konstrukce za zvýené teploty p i poáru.
Statici
Obr. 1 Internetová stránka projektu Celoivotní vzd lávání v poární ochran
Literatura
[1]
Wald F. a kol.: Výpo et poární 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 poární odolnosti stavebních konstrukcí, VUT v Praze 2007, ISBN 80-0103157-8.
[4] Stavební konstrukce z poárního hlediska dle evropských norem, VUT v Praze 2007, ISBN
978-80-01-03581-8.
[5] Kontroly poárn bezpe nostních za ízení, PKPO 2007, ISBN 978-80-01-03582-5.
[6] Navrhování konstrukcí na ú inky poáru podle evropských norem, VUT v Praze 2007, ISBN
978-80-01-03580-1.
[7] Nové technologie pro poární bezpe nost staveb, PKPO 2008, ISBN 978-80-01-03944-1.
[8] K výpo tu poární 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 té na fire.fsv.cvut.cz/difisek
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 POÁRU
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 ika J.
ISBN 978-80-01-04099-7
Tisk eská technika, VUT v Praze
erven 2008
250 výtisk , 102 stran, 21 tabulek, 254 obrázk