Požární odolnost ocelobetonové stropní konstrukce. Eva Dvořáková, František Wald

Transkript

1 Požární odolnost ocelobetonové stropní konstrukce Eva Dvořáková, František Wald

2 Obsah lekce Princip odolnosti Ověření jednoduché Princip požární odolnosti ocelobetonové stropní kce Ověření odolnosti - nominální normová křivka - nominální normová křivka prolamované nosníky 2

3 Princip odolnosti Příklad ocelobetonové stropní konstrukce Ověření jednoduché 3

4 Numerický model MKP Princip odolnosti Model zkoušky v Cardingtonu Požární úsek v rohu budovy 4,5 m Nosník Ověření jednoduché 6,0 m Průvlak Požární úsek Nosník Průvlak 4,5 m 9,0 m Nosník 4

5 Teplota plynu 20 C Vektory hlavních napětí v desce při zahřívání 20 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

6 100 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

7 200 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

8 300 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

9 400 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

10 500 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

11 600 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

12 700 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

13 800 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess

14 900 C Tlačený prstenec Tažený střed

15 Odolnost ocelobetonového stropu Princip odolnosti Nárůst teploty konstrukce při požáru Ověření jednoduché Prostý ohyb Nosník a deska v ohybu Plastický kloub v nosníku Rozvoj mechanizmu liniových kloubů Membránové působení Membránové působení 15

16 Princip návrhu Princip odolnosti Membránové působení je třeba konstrukčně zajistit Návrh stropní konstrukce Model MKP Jednoduchý návrhový model Porušení okraje desky v tlaku Porušení středu desky v tahu Ověření jednoduché Deska po okraji pouze svisle podepřená 16

17 Požární zkoušky Princip odolnosti CROSSFIRE Ověření jednoduché Podklady Požární zkoušky v Cardingtonu Dobré chování při přirozeném požáru Nejvyšší teplota ocelového nosníku 1150 C, Pro požár 60 min teplota konstrukce nad 800 C Konstrukční řešení pro Velkou Británii Ověření Chování pro pomalé požáry nad 90 min Chování pro nominální normovou teplotní křivku Konstrukčních detailů běžných v kontinentální Evropě Nástrojů na požární návrh konstrukce 17

18 Princip odolnosti Zkouška Ověření jednoduché R o h o v é Na konstrukci Zkoušeno 18

19 Princip odolnosti Zkouška Ověření jednoduché K o n c o v é p o l e HEB200 IPE270 Kloubový spoj IPE270 IPE270 Na konstrukci Zkoušeno 19

20 Návrh Zkouška Zkouška 20

21 Návrh konstrukčních prvků Princip odolnosti Ověření jednoduché Ocelobetonová konstrukce Nosníky EN Sloupy EN a EN Stropní ocelobetonová konstrukce Tloušťka Požadavek na izolaci mezi požárními úseky EN Výztužná síť Jednoduchá pravidla Spoje Tradiční řešení krátkou čelní deskou, úhelníky na stojině EN

22 Spřažení trny Princip odolnosti Rozložení na nosníku mm 207 mm 125 mm 300 mm Test mm Test mm Ověření jednoduché Stropnice Průvlak Spřahovací trny TRW Nelson KB 3/4" 125 Φ = 19mm; h = 125 mm; f y = 350 N/mm²; f u = 450 N/mm² 22

23 Princip odolnosti Spoje Nosníku na sloup Nosníku na nosník Průvlak Stropnice Dvojicí úhelníků Krátkou čelní deskou Dvojicí úhelníků Ověření jednoduché Šrouby M20,

24 Ocelobetonová deska Princip odolnosti Deska Výztužná sít Ověření jednoduché 58 mm 101 mm 107 mm 62 mm 155 mm Test mm Test 2 Trapézový plech COFRAPLUS mm Beton C30/37 Rozměry 150x150 Průměr 7 mm Ocel S500 Vzdálenost od horního povrchu: 50 mm 35 mm 24

25 Mechanické zatížení Princip odolnosti 15 pytlů po 1512 kg Odpovídá 390 kg/m² Ověření jednoduché 20 pytlů po 1098 kg Odpovídá 393 kg/m² 25

26 Princip odolnosti Příprava zkoušky COSFIRE Ověření jednoduché 26

27 Princip odolnosti Stropní konstrukce při požáru Před požárem Po požáru Nechráněné stropnice Ověření jednoduché Ocelobetonová deska 27

28 Zkouška Princip odolnosti Krajní nosník Stropnice 3 Stropnice 4 Průvlak 1 Stropnice 5 Ověření jednoduché Sloup GL-D Sloup GL-A 28

29 Princip odolnosti Stropní konstrukce zkouška Sloup GL-A GL-A Ověření jednoduché Nosník Nosník 1-2 Sloup GL-D Krajní plnostěnný nosník 29

30 Konstrukce zkouška Princip odolnosti Přípoj nosníku na nosník Ověření jednoduché 30

31 Princip odolnosti Konstrukce zkouška Přípoj nosníku na sloup Ověření jednoduché 31

32 Konstrukce zkouška Princip odolnosti Výztuž A393 síť průměr 10 mm Ověření jednoduché Plné spřažení Trny 19, délky h =95mm Výztuž tvaru U kolem trnů pro návrh za běžné teploty 32

33 Princip odolnosti Konstrukce zkouška Ověření jednoduché Pohled do bednění desky 33

34 Princip odolnosti Požární zatížení zkouška Požární zatížení 700 MJ/m 2 Měkké dřevo, 45 latí v hranici výšky 0,5 m, latě 1 m x 1 m x 0,05 m Rozprostřeno rovnoměrně v požárním úseku 9,0 m x 15,0 m Ověření jednoduché WOODEN CRIBS LOCATION 34

35 Princip chování Ověření jednoduché Teplota plynu Teplota požárně chráněných okrajových nosníků Teplota požárně nechráněných nosníků Teplota ocelobetonové desky Prohyb stropu Chování stropu při požáru Trhliny a drcení betonu Porušení výztužné sítě Porušení okrajových nosníků 35

36 Princip odolnosti Teplota plynu a Ověření jednoduché Teplota ( C) Temperature ( C) ISO834 Nominální normová kř. Test 1 Test 2 COSFIRE Time (min) Čas (min) 36

37 Princip odolnosti Teplota plynu Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) 37

38 Princip odolnosti Teplota stropnice a Požárně nechráněný nosník Teplota ( C) COSFIRE Ověření jednoduché Čas (min) 38

39 Princip odolnosti Teplota stropnice zkouška Požárně nechráněný nosník Teplota ( C) Beam 4 Zone 3 Centre A B C D E F Ověření jednoduché Temperature ( C ) Time (min) Čas (min) 39

40 Princip odolnosti Teplota ( C) Teplota průvlaku a Požárně nechráněné nosníky Test 1 Test 1 Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) Pozorování Zkouška COSFIRE průvlak 550 C nosníku > 600 C Čas (min) 40

41 Princip odolnosti Teplota po výšce desky a Teplota ( C) Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) Test 1 Test 2 Čas (min) 41

42 Princip odolnosti Teplota po výšce desky zkouška Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) 42

43 Princip odolnosti Deformace zkoušky a Měřené body Ověření jednoduché D4 D3 800 mm D2 D mm D5 D mm D2 D3 D mm Test 1 Test 2 D mm D7 D4 43

44 Princip odolnosti Deformace zkoušky a Ověření jednoduché Průhyb (mm) Vertical displacement (mm) D1 D3 D2 D Time (min) Čas (min) Průhyb (mm) Vertical displacement (mm) D2 D1 Extrapolace průhybu Extrapolated results D7 D3 D4 D5 D8 D Time (min) Čas (min) Test 1 Test 2 44

45 Princip odolnosti Deformace zkouška Ověření jednoduché Měřené body 45

46 Princip odolnosti Průhyb (mm) Deformace zkouška Průhyb nosníku č. 3 Ověření jednoduché Rozpětí nosníku 46

47 Trhliny v desce zkouška Princip odolnosti Trhlina v desce Ověření jednoduché Pozorování Došlo k porušení výztuže v místě nastavení Nevhodné konstrukční řešení je zobrazeno vpravo 47

48 Princip odolnosti Podrcení betonu desky zkouška Podrcení desky Ověření jednoduché Pozorování Kolaps porušením obvodového nosníku 48

49 Princip odolnosti Trhliny v desce zkouška Ověření jednoduché Concrete Trhlina v crack desce Pozorování První trhlina ve výztužné síti příčném směru desky 49

50 Princip odolnosti Klopení nosníku zkouška Ověření jednoduché 50

51 Princip odolnosti Ověření jednoduché Závěry Požární zkoušky potvrdily Dobré chování ocelobetonové desky při vystavení ohřevu plynu podle nominální normové teplotní křivky >120 min Dobrá celistvost i při místních porušeních Je třeba věnovat péči vhodnému nastavení sítě s překrytím jednoho pole Při chladnutí stropních konstrukcí nebylo pozorováno jejich porušení 51

52 52

53 Děkuji za pozornost fire.fsv.cvut.cz