Požární experimenty velkého rozsahu. LBTF Cardington

Transkript

1 Posouzení stavebních konstrukcí za požární situace, ČVUT v Praze Požární experimenty velkého rozsahu LBTF Cardington František Wald, Zdeněk Sokol ČVUT v Praze 1

2 Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (EU Large Buiding Test Facility) Zkouška konstrukční celistvosti ČVUT 2003 Numerická simulace Shrnutí 2

3 Hangár v Cardingtonu,

4 Zkušební prostor 48m x 65m x 250m 4

5 5 Dřevěná budova - 5 podlaží Ocelobetonová - 8 podlaží Železobetonová - 7 podlaží

6 Výstavba ocelobetonového objektu v roce 1993 (osmi) devítipodlažní 945 m 2 6

7 Ocelobetonová konstrukce - styčník nosník-sloup 7

8 Ocelobetonový skelet 40 zkoušek pož.odol. hlavní zkoušky. A B C D E F strop m 2 BS -strop 3 54 m 2 SCI -strop 7 24 m 2 ECSC m 2 BS -strop 4 plocha úseku 52,5 m 2 ECSC -strop 4 77 m 2 ČVUT -strop 2 70 m 2 SCI 8

9 Metodika podle materiálů Test 2 - Zkrácení sloupu (zkouška jedné vazby skeletu) 9

10 Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (Large Buiding Test Facility) Zkouška Konstrukční celistvosti 2003 Numerická simulace Shrnutí 10

11 Zkouška celistvosti Grant EC FP5 HPRI CV 5535 Nositel ČVUT v Praze Kontraktor BRE Londýn Partneři Universita v Coimbře Vysoká škola technická, Bratislava Universita v Schefieldu Příprava 3 měsíce (25 pracovníků) Čtyři sponzorské firmy ) 11

12 Cíle Teplota v prvcích a ve styčnících Vnitřní síly ve styčnících Chování ocelobetonové desky Měřeno 148 termočlánků 57 tenzometrů 37 průhyboměrů 12 kamer (dvě termo) 12

13 11 x 7 m (třetí největší na objektu) Sádrokartonové stěny 13

14 Mechanické zatížení Stálé 100% Dlouhodobé nahodilé 100% Krátkodobé nahodilé 56% 14

15 15 Požární zatížení Dřevěné hranoly 50 x 50 mm - zatížení 40 kg/m 2

16 Teplota v požárním úseku Vzduchu 1108 C v 55 min. (před C v 53 min.) Nosníku 1088 C (předpoklad 1067 C v 53 min.) Teplota, C Předpověď ČSN P ENV Vzadu v úseku Průměr v úseku Vpředu v úseku Čas, min 16

17 17 Teplota prvků a styčníků 932,2 C ,1 C ,0 C 450 při ohřevu Záběry termokamery při chladnutí 390,0 C 400

18 Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (Large Buiding Test Facility) Zkouška ČVUT 2003 Numerická simulace Globální analýza Styčníky Nosníky Ocelobetonová desky Shrnutí 18

19 19 Příklad globální analýzy Numerická simulace programem ANSYS 5.8 (nelineární, vliv teploty, ocelobet., styčníky) 7x 4,185 m 4,385 m 6 m 9 m 6 x 9 m 6 m Vyšetřovaný rám

20 20 Deformace hlavního nosníku Předpověď průhyb 750 mm Deformace ve středu rozpětí Průhyb, mm ohřev ochlazování -800 Teplota, C

21 Ve skutečnosti největší deformace 1220 mm zbytková 925 mm hlavního nosníku max. 621 mm 21

22 22 Chování styčníku Pravý styčník, tlačená část M F ochlazování 100 Síla, kn ohřev -700 Teplota, C Kolaps pásnice

23 23 Na konstrukci Kolaps pásnice

24 24 Ohyb vnějšího sloupu Templota 20ºC Ohřívaný nosník Sledovaný sloup

25 25 Ohybové momenty na vnějším sloupu Ohybové momenty, vnější sloup v přípoji ohřev Moment, knm ochlazování Teplota, C

26 26 20 C ohřívání

27 27 50 C ohřívání

28 C ohřívání

29 C ohřívání

30 C ohřívání

31 C ohřívání

32 C ohřívání

33 C ohřívání

34 C ohřívání

35 C ohřívání

36 C ohřívání

37 C ohřívání největší + M

38 C ohřívání

39 C ohřívání

40 C ohřívání

41 C ohřívání

42 C ohřívání

43 C ohřívání

44 C ohřívání

45 C ohřívání

46 C ohřívání (1012,6 C)

47 C chladnutí

48 C chladnutí

49 C chladnutí

50 C chladnutí

51 C chladnutí

52 C chladnutí

53 C chladnutí

54 C chladnutí

55 Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (Large Buiding Test Facility) Zkouška ČVUT 2003 Numerická simulace Shrnutí 55

56 56 Shrnutí Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu teploty a vnitřní síly za mimořádné situace současná úroveň spolehlivosti výrobků zkouškami konstrukce výpočtem Zkouška ČVUT 2003 předpoklady potvrzeny konstrukce ale místně nehavarovala předpoklad ocelobetonová deska, styčníky stabilita zachována porušena celistvost desky (E54) probíhá vyhodnocování

57 Děkuji za pozornost 57

58 Posouzení stavebních konstrukcí za požární situace, ČVUT v Praze Program 15:00 Požární bezpečnost při vstupu ČR do EU 15:10 Požární bezpečnost staveb 15:30 Výpočet požadované požární odolnosti 15:50 Výpočet skutečné požární odolnosti konstrukcí 16:10 Káva 16:30 Betonové konstrukce 17:00 Ocelové konstrukce 17:30 Káva, občerstvení 18:00 Ocelobetonové konstrukce 18:30 Dřevěné konstrukce 19:00 Poučení z kolapsu WTC 11/9/ :15 Požární experimenty velkého rozsahu 19:30-19:45 Dotazy 58

59 ČVUT v Praze Fakulta stavební ve spolupráci s Generálním ředitelstvím Hasičského záchranného sboru Ministerstva vnitra ČR TĚŠÍME SE NA SHLEDÁNÍ NA SEMINÁŘI V ROCE 2004 JEDNODUCHÝ A KOMPLEXNÍ NÁVRH POŽÁRNÍ SPOLEHLIVOSTI KONSTRUKCÍ