Ocelobetonové stropní konstrukce vystavené požáru Jednoduchá metoda pro požární návrh

Transkript

1 Ocelobetonové stropní konstrukce vystavené požáru požární návrh

2 Cíl návrhové metody požární návrh 2

3 požární návrh 3

4 Obsah prezentace za požáru ocelobetonových desek za běžné Model stropní desky Druhy porušení ocelobetonových desek za zvýšené Rozšíření na chování za požáru Zvětšení únosnosti membránovým působením Zahrnutí zbytkové únosnosti ocelových nosníků Návrh požárně chráněných nosníků požární návrh 4

5 Návrh po prvcích Chráněné nosníky za běžné Sloup Nosník Strop za zvýšené Existující návrhová metoda předpokládá samostatně působící prvky Požární úsek požární návrh 5

6 Skutečné chování s ocelovou výztuží v betonové desce Nárůst za požáru za běžné za zvýšené Prostý ohyb Membránové působení požární návrh 6

7 za běžné návrh za běžné Metoda navržená profesorem Colinem Baileym Univerzita v Manchesteru dříve s Building Research Establishment (BRE) za zvýšené požární návrh 7

8 Navrhování na membránové působení za požáru Plastické lilie Nechráněné nosníky Chráněné nosníky požární návrh 8

9 ze běžné Model stropní desky svisle uložené po 4 stranách (Plastické linie) volná ve vodorovném směru velmi konzervativní předpoklad návrh za běžné Plastické linie Prosté uložení za zvýšené požární návrh 9

10 ze běžné návrh za běžné Model stropní desky Vlivem membránového působení se zvýší únosnost stanovená metodou plastických linií Tažená oblast Plastické linie Prosté uložení na 4 stranách za zvýšené Tlak napříč plastickou linií Tah napříč plastickou linií požární návrh 10

11 ze běžné návrh za běžné Membránové síly podél plastických linií (1) k b K T 0 D S T 2 L C E C Prvek 1 C F B T 1 nl S T 2 A za zvýšené b K T 0 Prvek 1 Prvek 2 l Prvek 2 požární návrh 11

12 ze běžné Membránové síly podél plastických linií (2) návrh za běžné za zvýšené k, b parametry velikosti membránových sil, n součinitel z teorie plastických linií, K poměr výztuže v kratším rozponu k výztuži v delším rozponu, KT 0 únosnost ocelové výztužné sítě na jednotku délky, T 1, T 2, C, S jsou výsledné membránové síly podél plastických linií. požární návrh 12

13 ze běžné Příspěvek membránového působení (1) Prvek 1 návrh za běžné za zvýšené Pohled na výsledné membránové síly v rovině Pohled z boku na výsledné membránové síly při průhybu w požární návrh 13

14 ze běžné Příspěvek membránového působení (2) Prvek 2 návrh za běžné za zvýšené Pohled na výsledné membránové síly v rovině Pohled z boku na výsledné membránové síly při průhybu w požární návrh 14

15 ze běžné Příspěvek membránového působení (3) návrh za běžné za zvýšené Zvětšující součinitel pro všechny prvky e i, i=1,2 = kde: μ a e im : momentová únosnost prvku i okolo podpory + e ib : momentová únosnost plastických linií prvku i Celkové zvětšení e e 1 e 1 e 1 2 a 2 2 je koeficient pravoúhlosti výztuže je vliv poměru desky = L/l požární návrh 15

16 ze běžné Příspěvek membránového působení (4) návrh za běžné za zvýšené Únosnost Únosnost s vlivem membránových sil Únosnost podle teorie plastických linií w 1 Zvětšující součinitel vlivu membránových sil (e 1m ) pro daný průhyb (w 1 ) Průhyb (w) požární návrh 16

17 ze běžné Druhy porušení (tahové porušení výztuže) Trhlina po celé výšce desky Tlakové porušení betonu Porušení výztuže v delším rozpětí návrh za běžné za zvýšené Tvar plastických linií Okraj desky se posouvá do středu aklesánapětí ve výztuži v kratším rozpětí požární návrh 17

18 ze běžné Druhy porušení (tlakové porušení betonu) Pro desky silně vyztužené Podrcení betonu napětím v rovině návrh za běžné za zvýšené Tvar plastických linií požární návrh 18

19 ze běžné Druhy porušení (experimentální důkaz) návrh za běžné za zvýšené Tahové porušení výztuže Tlakové porušení betonu požární návrh 19

20 za zvýšené Model stropní desky za zvýšené (1) za běžné Na základě stejného modelu za běžné S přihlédnutím vlivu na materiálové vlastnosti. návrh za zvýšené požární návrh 20

21 za zvýšené Volné ohýbání betonové desky x y 0 TEPLO d ZIMA T 0 = (T 1 + T 2 )/2 Radiace L T 2 T y 0 T 1 Zdroje tepla T=T 2 T 1 Prostý nosník y Konstrukce L y 8 2 ( T 2 T1 ) d Rozložení Konzola Prostý nosník L y 2 2 ( T 2 T1 ) d Konzola Ohýbání je způsobeno teplotními rozdíly T=T 2 T 1 nebo gradient T/d požární návrh 21

22 za zvýšené Model stropní desky za zvýšené (2) Průhyb vlivem teplotního gradientu po výšce: za běžné návrh za zvýšené kde: h l T 2 T 1 w ( T T1 ) 19.2 h 2 2 je účinná výška desky je kratší rozpětí desky součinitel teplotní roztažnost betonu Pro LW beton, EN je hodnota brána LWC = K -1 Pro NW beton, je konzervativní hodnota brána NWC = K -1 < K -1 (EN value) teplota spodního povrchu desky (strana vystavená požáru) teplota horního povrchu desky (neexponovaná strana) požární návrh 22

23 za zvýšené Model stropní desky za zvýšené (3) za běžné návrh za zvýšené Předpokládá se, že průměrné napětí ve výztuži odpovídá polovině meze kluzu za pokojové Průhyb desky je založen na parabolickém tvaru deformované desky od příčného zatížení: kde: w 2 0.5fsy 3L E s 8 30 E s je modul pružnosti výztuže při 20 C f sy mez kluzu výztuže při 20 C L delší rozpětí desky požární návrh 23

24 za zvýšené Model stropní desky za zvýšené (4) za běžné návrh za zvýšené Největší přípustný průhyb stropní desky: w ( T T1) 19.2 h 0.5f E s sy L Průhyb stropní desky se dále omezuje, aby se neporušila celistvost desky u podpor: T T w 19.2h w L 30 l l / 30 požární návrh 24

25 za zvýšené za běžné návrh za zvýšené Rezervy v návrhu stropní desky Vmístě podpor se předpokládá přetržení výztuže Svislé průhyby od tepelného gradientu v desce jsou podhodnoceny Svislé průhyby od tepelného gradientu se počítají z kratšího rozpětí desky Svislé průhyby od zabráněné tepelné roztažnosti desky nejsou uvažovány Příspěvek ocelového plechu není uvažován Nárůst tažnosti výztužné sítě její zvýšenou teplotou není uvažovány požární návrh 25

26 za zvýšené za běžné návrh za zvýšené Zvýšení únosnosti modelu stropní desky v případě nechráněných ocelových nosníků (1) Vláknové působení nechráněných nosníků není uvažováno Ohybová momentová únosnost nechráněných nosníků se bere do výpočtu s následujícími předpoklady: Prostý nosník na obou koncích Ohřívání průřezu podle Čl ČSN EN Tepelné a mechanické vlastnosti pro ocel a beton podle ČSN EN požární návrh 26

27 za zvýšené Zvýšení únosnost modelu stropní desky v případě nechráněných ocelových nosníků (2) Zvýšení únosnosti vlivem nechráněných nosníků je: za běžné 8M L Rd, 2 fi 1 n ub l návrh za zvýšené where: n ub je počet nechráněných nosníků M Rd,fi momentová únosnost nechráněných kompozitních nosníků L požární návrh 27

28 za zvýšené Výpočet ocelobetonové desky Na základě pokročilých výpočetních modelů Metoda přírůstku ve 2D Materiálové vlastnosti podle ČSN EN za běžné Uvažuje se s vlivem zastínění návrh za zvýšené h p Prvek i top side y x L =1.0 b 1 Prvek i požární návrh 28

29 za zvýšené za běžné Únosnost požárně chráněných obvodových nosníků Plastický návrh Redukční součinitel zatížení za požáru Přídavné zatížení na chráněné nosníky Metoda kritické (ČSN EN ) návrh za zvýšené požární návrh 29

30 za zvýšené Únosnost požárně chráněných obvodových nosníků na základě plastického návrhu o Osa otáčení o o Osa otáčení M b,3 o za běžné Okraj desky Plastická linie Okraj desky M fi,rd M b,1 M b,2 M fi,rd návrh za zvýšené o Osa otáčení o Osa otáčení o M b,4 o Plastická linie požární návrh 30

31 Ověření platnosti zkouškami 7 Požárních zkoušek v laboratoři v Cardingtonu za běžné návrh za zvýšené 1 Zkouška BRE (za studena simulovaná pro požár) 10 Zkoušek za studena provedených v letech 1960/ zkoušek malého měřítka provedených univerzitou v Sheffieldu v roce zkoušek malého měřítka za studena a za tepla provedených univerzitou v Manchesteru Zkoušky FRACOF a COSSFIRE Zkouška velkého měřítka provedená univerzitou v Ulsteru v roce požární návrh 31

32 Zkoušky malých měřítek a návrh betonových stropních konstrukcí za běžné návrh za zvýšené 22 zkoušek za studena a 22 stejných zkoušek za tepla (Obě se sítěmi MS a SS) požární návrh 32

33 Výsledky získané aplikováním metodiky za běžné návrh za zvýšené 40 až 55% nosníků může být ponecháno nechráněné s místní ochranou, kde je třeba. požární návrh 33

34 Dostupné knihy za běžné návrh za zvýšené požární návrh 34