VÝPOČET POŽÁRNÍHO ZATÍŽENÍ

Transkript

1 VÝPOČET POŽÁRNÍHO ZATÍŽENÍ Prof. Ing. František Wald, CSc., ing. Zdeněk Sokol, Ph.D. České vysoké učení technické v Praze 1 ČASOVÝ PROGRAM ZAVEDENÍ NORMY DO SYSTÉMU ČSN Norma Eurokód 1: Zatížení konstrukcí Část 1-2: Obecná zatížení Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru [1] byla schválena v CENu v dubnu 22. Do systému českých norem byla přijata v roce 24. Text normy přeložil ing. Jan Karpaš, CSc., který také vypracoval národní přílohu. V roce 26 vyšla Oprava 1, která pro jednotlivé materiály sjednotila překlad některých termínů v soustavě norem na výpočet požární odolnosti konstrukcí, tj. dokumentů ČSN EN 199x-1-2. V opravě byl termín zjednodušený výpočetní model nahrazen jednoduchý výpočetní model, termín zdokonalený výpočetní model výrazem zpřesněný výpočetní model. V článku normy 1.6 Značky fyzikální veličiny byl změněn termín specifické teplo na měrné teplo. 2 SROVNÁNÍ S ENV Norma upřesňuje některé části předběžné normy ČSN P ENV z roku 1995, která byla v ČR přijata v roce Největší přínos lze nalézt u přílohy A, kde byla předpověď teploty v požárním úseku analytickým modelem pomocí parametrické teplotní křivky zpřesněna na základě posledních experimentálních poznatků. 3 STRUKTURA NORMY První kapitola uvozuje rozsah platnosti normy, definuje termíny a zavádí značky. Druhá kapitola shrnuje postup návrhu konstrukce na účinky požáru, tj teplotní analýzu požárního úseku, přestup a rozvoj tepla v požárním úseku, mechanické zatížení za požáru a analýzu konstrukce za zvýšené teploty. Třetí kapitola popisuje modely tepelných zatížení pro teplotní analýzu. Kromě jednoduchých modelů rozvoje teploty v požárním úseku pomocí nominální normové teplotní křivky doporučuje využívat i přesnějších parametrických a zónových modelů a dynamické analýzy plynů. Čtvrtá kapitole shrnuje mechanická zatížení při požáru pro analýzu konstrukce, pravidla jejich kombinace a možná zjednodušení při návrhu. Příloha A popisuje analytický model teploty v požárním úseku při prostorovém požáru po celkovém vzplanutí pomocí parametrické teplotní křivky. Příloha B umožňuje zjednodušený výpočet tepelného zatížení vnějších prvků, kde přesnější časově závislý návrh je popsán v příloze B ČSN EN Příloha C popisuje analytický model teploty v požárním úseku při lokálním požáru. Příloha D definuje požadavky na zdokonalené modely požárů. V příloze E jsou zavedeny pojmy, jako rychlost uvolňování energie nebo součinitele vyjadřující nebezpečí vzniku požáru, a hodnoty vstupních dat, např. hustoty požárního zatížení nebo hodnoty čisté výhřevnosti jednotlivých materiálů, pro výpočet hustoty požárního zatížení během požáru. Příloha F umožňuje výpočet ekvivalentní doby vystavení účinkům požáru. Příloha G popisuje výpočet polohového faktoru. 4 NÁRODNÍ PŘÍLOHA Národní příloha, která je informativní, definuje, že Národně stanovené parametry, kterých je deset, mají pro stavby umístěné na území České republiky normativní charakter. Prvních devět národně stanovených parametrů uplatňuje pro ČR doporučené hodnoty 1

2 v jednotlivých článcích normy a tím umožňuje konzistentní využití příloh normy. Článek NA.2.1 uvádí, že se v ČR pro reprezentativní hodnotu proměnného zatížení Q 1 použije kvazistálá hodnota ψ 2,1 Q 1. Podle charakteru konstrukce budovy a jejího umístění se doporučuje, zejména u halových objektů, pro zatížení sněhem a větrem během působení požáru uplatnit použití časté hodnoty ψ 1,1 Q 1. Doporučené hodnoty součinitelů ψ 1,1 a ψ 2,1 jsou uvedeny v EN 199:24, tabulka A1.1. Použití časté hodnoty ψ 1,1 Q 1 je v rozporu s posledními poznatky, viz např. [2], a lze očekávat, že bude při revizi normy aktualizován. 5 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY 5.1 Parametrická teplotní křivka Postup výpočtu teploty plynu v požárním úseku je udále kázán na řešeném příkladu, který je zjednodušením požárního experimentu. Stanovte teplotu plynu při prostorovém požáru parametrickou teplotní křivkou v obytné místnosti o rozměrech 4 x 6 m a výšce 2,8 m s jedním oknem velikosti 1,4 x 2,4 m s parapetem 1,1 m, viz obr. 1. Podlaha a strop jsou ze železobetonu, stěna z oknem z lehkého betonu a ostatní stěny jsou vyzděny. Aktivní požární ochrana není zajištěna. Bezpečná evakuace osob a odvodu kouře z únikových cest jsou umožněny. Technické hasící prostředky jsou k disposici. Půdorys Řez Pol. 1 Pol. 2 6 Pol. 4 Pol Pol. 2 Pol. 2 Pol Pol. 4 Pol. 3 Pol. 2 Obr. 1 Vyšetřovaný požární úsek Požární zatížení Součinitel hoření m lze uvažovat pro převážně celulosové hořlavé materiály, které se vyskytují v bytech, viz ČSN EN čl. E.3(2), hodnotou m =,8 nebezpečí vzniku požáru v závislosti na velikosti požárního úseku, viz ČSN EN tab. E.2, δ q1 = 1,1 + (1,5-1,1) (4-25) / (25-25) = 1,13 nebezpečí vzniku požáru vlivem druhu provozu δ q2 = 1, Požární úsek bytu je zajištěn běžnými prostředky požární ochrany, jako je bezpečná evakuace osob včetně odvodu kouře z únikových cest a technickými hasícími prostředky, a součinitel aktivní požární ochrany může být uvažován hodnotou, viz ČSN EN tab. E.2, δ n = 1, 2

3 Návrhová hustota požárního zatížení se spočte pro 8% kvantit hustoty požárního zatížení podle ČSN EN tab. E.4 jako q f,d = q f,k m δ q1 δ q2 δ n = 948,8 1,13 1, 1, = 857 MJm Ventilace Plocha podlahy A f = 4 6 = 24 m 2 Plocha ohraničujících konstrukcí úseku A t = 2 (24 + (4 + 6 ) 2,8) = 14 m 2 Celková plocha svislých otvorů ve všech ohraničujících konstrukcích A v = 1,4 2,4 = 3,36 Koeficient otvorů, viz ČSN EN A.2a, (v rozsahu,2 O,2) lze vyjádřit jako O = A h / A = 3, 36 1, 4 14 =,382 m 1/2 v eq t / Koeficienty povrchů jsou stanoveny v tab Tab. 1 Koeficienty povrchů Pol. Materiál Stěna 1 - lehký beton Stěna 2 - cihelné zdivo Strop 1. vrstva - ocel Strop 2. vrstva - beton Hustota ρ kg/m 3 Specifické teplo c, J kg - 1 K -1 Tepelná vodivost λ W m - 1 K -1 Koef. povrchu = ( ρ c λ ) b i J m -2 s -1/2 K , ,7 97 Plocha povrchu A j m 2 4 2,8-3,36 = 7,84 4 2, ,8 = 44, , = , = 2 24 Pro povrch stropu s různými vrstvami materiálů pro b 1 = > b 2 = 235 J m -2 s -1/2 K -1 se počítá se střední rychlostí rozvoje požáru, viz ČSN EN čl. A.7, která je pro byt t lim = 2 min =,25 hod Hustota požárního zatížení, vztažená k celé ploše povrchu, viz ČSN EN čl. A.(1), se počítá jako q t,d = q f,d A f / A t = / 14 = 197,8 MJ/m 2 Nejvyšší teplota θ max, viz ČSN EN čl. A.7, bude v čase t max = max [t lim ; (,2 1-3 q t,d / O)] = max [2; (, ,8 /,382)] = 1,35 hod Mezní tloušťka materiálu vystaveného požáru, viz ČSN EN čl. A.5, je 3 tmax λ , 58 s lim = = =, 25 m < s 1 =,1 m c ρ

4 s = 1 s + 1, 1, 1 b b1 1 b2 = = 283 J m -2 s -1/2 K -1 slim slim, 25, 25 Tepelnou charakteristiku povrchů ohraničujících konstrukcí lze uvažovat v rozsahu 1 b 22,, viz ČSN EN čl. A.6. rov. (A.5), b = ( bj Aj ) /( At Av ) =(137 7, , ) / (14 3,36) = = 1495 J m -2 s -1/2 K -1 Vypočte se součinitel, viz ČSN EN čl. A.3 rov (A.2a), Γ = (O / b) 2 / (,4/1 16) 2 = (,382 / 1495) 2 / (,4/116) 2 =,549 V přírůstcích po 5 s se tabulkovým procesorem stanoví náhradní čas. Např. v čase 3 min bude podle ČSN EN čl. A.3 (A.2a), t * = t Γ =,5,549 =,2745 hod Teplota plynů v požárním úseku Teplota plynů v požárním úseku se počítá v přírůstcích 5 sekund podle ČSN EN čl. A.3 rov (A.1), např. v čase 3 min se vypočte jako θ g = 1325 (1,324 e -,2 t*,24 e -1,7 t*,472 e -19 t* ) + 2 = 765,7 C Nejvyšší teplota Pro byt je střední rychlost rozvoje požáru, viz ČSN EN čl. E.4(2) tab. E.5, t lim = 2 min =,25 hod Nejvyšší teplota θ max bude v čase, viz ČSN EN čl. A.7 rov. (A.7), t max = max [t lim ; (,2 1-3 q t,d / O)] = max [,25; (, ,8 /,382)] = 1,35 hod Náhradní čas nejvyšší teploty se vypočte jako, viz ČSN EN čl. A.7 rov. (A.6), t* max = t max Γ = 1,35,549 =,568 hod Nejvyšší teplota se stanoví, viz ČSN EN čl. A.3 rov. (A.1), θ g = 1325 (1,324 e -,2 t*,24 e -1,7 t*,472 e -19 t* ) + 2 = 859, C Chladnutí Pro chladnutí je t* max, viz ČSN EN čl. A.11 rov. (A.11b),,5 < t* max =,6 < 2 hod se uvažuje chladnutí 25 (3 t * max) (t * t * max x) C za hod. Pro t max = 1,35 > t lim =,25 hod se počítá s x = 1,, viz ČSN EN čl. A.11 rov. (A.12),. Např. pro 9 min požáru, t * = t Γ = 1,5,549 =,8235 hod bude teplota, viz ČSN EN čl. A.11 rov (A.11b), θ g = θ max 25 (3 - t* max ) (t* - t* max x) = 859, 25 (3,6 ) (,8235,6 1,) = = 829, C 4

5 Teplota plynu 2 C bude v požárním úseku v čase, viz ČSN EN čl. A.11 rov. (A.11b), t = [(θ max - θ g ) / (25. [3 - t* max ]) + t* max. x] / Γ = = [(859, - 2) / (25. [3,6]) +,6. 1,] /,549 = 3,55 hod = 212,97 min Na obr. 2 je teplotní křivka, výsledek řešeného příkladu, porovnána s nominální normovou teplotní křivkou. Je vidět, že pro celulózové hoření je popis nárůstu teploty podle nominální normové křivky poměrně výstižný, rozdíl pro maximální teplotu je pod 1 C. 1 8 Teplota plynu, C 841,8 C 765,7 C 959, C Nominálná normová teplotní křivka Parametrická teplotní křivka Čas, min Obr. 2 Porovnání vypočtené parametrické teplotní křivky s křivkou nominální Porovnání s experimentem Požární úsek v řešeném příkladě, je obdobný úseku při zkoušce ČVUT v Praze na objektu koksovny Mittal Steel Ostrava dne , viz obr. 3 a 4. Hlavním cílem pokusu bylo prohloubení poznatků o teplotě styčníků a vnitřních silách v konstrukci při jejím zahřívání a chladnutí. Naměřené hodnoty teplot jsou dokumentovány na obr. 5. Pro tento poměr stran požárního úseku s otvorem pouze v přední části (6:4) byly do asi 3 min teploty blíže k otvoru vyšší o až 2 C. Při plném rozvinutí požáru, viz obr. 6, byly vyšší teploty vzadu v požárním úseku o až 16 C, viz [3]. Při chladnutí se teploty vyrovnaly. Porovnání vypočítané, pomocí parametrické teplotní křivky a programem Ozone, a střední naměřené teploty plynů 3 mm pod stropem požárního úseku při zkoušce je ukázáno na obr. 7. Výpočet odpovídá naměřeným geometrickým a materiálovým charakteristikám. Je vidět, že předpověď průměrné teploty plynu je výstižná a konzervativní. Půdorys Řez 3. NP +9, TG6 TG5 TG4 TG3 TG2 TG1 TG6 TG5 +7,52 3 TG4 TG3 2. NP +6,45 3 TG2 TG1 Obr. 3 Poloha termočlánků při zkoušce 5

6 a) b) Obr. 4 a) Požární zatížení dřevěnými hranoly 5 x 5 x 1, b) Mechanické zatížení barely s vodou 1 8 Teplota plynu, C TG2 TG3 TG4 TG5 TG1 Průměr TG1+TG2+TG3+TG4 TG Čas, min Obr. 5 Naměřené hodnoty teploty plynu 3 mm pod stropem požárního úseku Teplota plynu, C 1 8 Parametrická teplotní křivka Průměr TG1+TG2+TG3+TG4 2 Předpověď zónovým modelem OZone v Čas, min Obr. 6 Porovnání teploty plynu vypočítané parametrickou křivkou, programem Ozon se střední změřenou teplotou plynu 6

7 a) b) Obr. 7 a) Omezení hoření ventilací v 15 min požáru b) Plně rozvinutý požár v 6 min požáru 5.2 Ohřev nosníku vystaveného lokálnímu požáru Postup výpočtu teploty nosníku při lokálním požáru je shrnut ve výpočtu řešeného příkladu, který přibližně odpovídá situaci při požárním experimentu. Vypočtěte tepelný tok dopadající na strop a nejvyšší teplotu průvlaku z profilu I 3 při lokální požáru. Výška požárního úseku je 2,8 m, plocha ohně 1, m 2, výška hranice z dřevěných hranolů,65 m, objem paliva,33 m 3, nosník leží ve vzdálenosti,5 m od osy požáru, viz obr. 8. Půdorys I 18 Řez +9,5 3. NP 2,8 m,5 m +6,45 2. NP Obr. 8 Průvlak vystavený lokálnímu požáru Uvolňování tepla Největší rychlost uvolňování tepla RHR lze podle typu provozů stanovit podle ČSN EN čl. E.3(2) tab. E.5, pro dřevěné hranoly 5 x 5 x 1 mm se uvažuje s hodnotou Q max = 1 25 kwm -2. Doba potřebná pro dosažení rychlosti uvolňování tepla 1 MW se stanoví podle ČSN EN tab. E.5, pro dřevěné hranoly lze počítat s t α = 3 s. Rychlost uvolňování tepla do dosažení nejvyšší rychlosti se stanoví jako Q = 1 6 ( t / t ) 2 α viz ČSN EN čl. E.4(1) rov. (E.5). Při objemové hmotnosti paliva 5 kg m -2 a jeho výhřevnosti 1, J kg -1 je množství energie v palivu asi Q f,k = 2,9 1 9 J. Popis význačných bodů na křivce rychlosti uvolňování tepla je popsán v Příloze E ČSN EN Graf je zobrazen na obr. 9. Prvním význačným bodem na křivce je dosažení nejvyšší 7

8 rychlosti uvolňování tepla Předpokládá se, že rychlost hoření začne lineárně klesat při vyhoření 7 % paliva, viz ČSN EN čl. E.4(5). Doba, za kterou palivo vyhoří, lze stanovit jako t c =,6 Q f,k / Q max 1,2 1,,8,6,4,2 Množství uvolňovaného tepla 6-2 1, kwm, Čas, min Obr. 9 Rychlost uvolňování tepla během požáru Výpočet tepelného toku je dále textu ukázán v 3. min požáru. Rozvoj tepelného toku a teploty průvlaku v čase se počítá v přírůstcích 1 s tabulkovým procesorem. Průběžné výsledky jsou zobrazeny na obr. 1 až Tepelný tok Vzdálenost mezi zdrojem požáru a stropem H = 2,8 -,65= 2,15 m Náhradní průměr ohně D = (4 A / π) 1/2 = (4 1, /π) 1/2 = 1,128 m Délka plamene v 3. min požáru, viz ČSN EN čl. C(2) rov. (C.1), L f = - 1,2 D +,148 Q 2/5 = - 1,2 1,13+,148 (1, ) 2/5 = 2,91 m < 2,8 -,65 m Plamen ve 3. min zasahuje strop. Součinitel rychlosti uvolňování tepla, viz ČSN EN čl. C(8) rov. (C.6), * 6 2, Q Q / 111, 1 H , =, /,, =,166 H = ( ) ( ) Vodorovná délka plamene, viz ČSN EN čl. C(7) rov. (C.5), *, 33, 33 L = 2, 9 H ( Q ) H = 2, 9 215, ( 166, ) 2, 15 = 1,298 m h H Součinitel, který redukuje uvolňování tepla o vliv omezení výšky, viz ČSN EN čl. C(9) rov. (C.8), * ( 6 2, 5 Q = Q / 111, 1 D ) = ( 2, 1, 25 1 / 111, , ) D =,832 * Poloha virtuálního zdroje tepla ve svislém směru v případě Q D < 1,; viz ČSN EN čl. C(9) rov. (C.7), * 2 / 5 * 2 / 3 2 / 5 2 / 3 z 2, 4 D Q D Q 2, 4 113,, 832, 832 =,12 m = ( ) = ( ) D 8

9 Vodorovná délka plamene, m 1,2 1,,8,6,4,2, Čas, min Obr. 1 Vodorovná délka plamene Pro vodorovnou vzdálenost mezi svislou osou ohně a bodem u stropu je r =,5 m se podle ČSN EN čl. C(5) rov. (C.1) stanoví se součinitel r + H + z, , + 12, y = = =,7763 L + H + z h 1, , + 12, Pro < y 1, se tepelný tok dopadající na jednotku povrchové plochy, viz obr. 1.16, stanoví jako = y = ,776 = W m -2 3,E+4 Čistý teplený tok, Wm -2 2,E+4 1,E+4,E Čas, min -1,E+4-2,E+4 Obr. 11 Tepelný tok dopadající na jednotku povrchové plochy během požáru Čistý teplený tok dopadající na jednotku povrchové plochy viz ČSN EN čl. C(1) rov. (C.9), stanoví jako 4 4 h & = h& α θ 2 Φ ε ε σ θ [ ] ( ) ( ) net,d c m m f m 293 kde se součinitel přestupu tepla prouděním uvažuje α c = 25 Wm -2 K -1, polohový faktor Φ = 1; povrchová emisivita prvku ε M =,7; emisivita požáru ε f = 1 a Stefan-Boltzmannova konstanta σ = 5, W m -2 K -4. Při teplotě průvlaku 631,4 C je čistý teplený tok dopadající na jednotku povrchové plochy h & net, d,t= 3min = ( 631, 4 2) 1,, 7 1, 5, 67 1 [( 68, ) 293 ]= = 631 Wm Přestup tepla do konstrukce Teplota nechráněné průvlaku se stanoví po přírůstcích z výrazu (4.25) v ČSN EN čl (1), viz [6], ze vztahu Am / V Δθ a,t = ksh hnet,d Δt = 1, hnet, d Δt =, 137 c ρ c a a a 9

10 kde se součinitel zastínění k sh = 1,; součinitel průřezu ocelového prvku A m /V = 131 m -1, hustota oceli 785 kgm -3 ; měrné teplo oceli, viz ČSN EN čl (1) rov. (3.2), - pro 2 C θ a < C jako c a = , θ a - 1, θ a 2 + 2, θ a 3 J kg -1 K -1 - pro C θ a < 735 C jako c a = / ( 738 θ a) J kg -1 K -1 - pro 735 C θ a < 9 C jako 1782 / 731 J kg -1 K -1 c a = ( ) θ a - pro 9 C θ a 12 C jako c a = 65 J kg -1 K -1 Konzervativně lze uvažovat c a = J kg -1 K -1. Postup výpočtu je dokumentován v tab. 1.2 a teplota průvlaku během požáru na obr Tab. 2 Stanovení teploty prvku tabulkovým procesorem Čas, min Virtuální počátek osy, m Délka plamene, m Tepl. v oblaku hoř plynů, C Souč.uvolň. tep.na prům. lok. pož. Svislá poloha virt. zdroje tepla, m Souč. rychlosti uvolň.tepla Vodorovná délka plamene, m Součinitel Tep. tok na jedn. povrchu plochy Teplota povrchu prvku, C Čistý tepelný tok, Wm -2 Přírůstek teploty průvlaku, C t z L f θ z, C Q* D z Q* H L h y h & θ m h net Δθ a,t,, -1,15 2,,E+, 1,56, 2,,,E+,2-1,14-1,11 2,171 7,4E-6,23 1,48E-6 1,56 4,33 2,16 4,33 1,64E-4,3-1,13-1,8 2,44 3,E-5,39 5,91E-6 1,55 1,96 2,58 1,96 4,16E-4,5-1,12-1,6 2,757 6,7E-5,53 1,33E-5 1,55 18,91 2,13 18,91 7,18E-4 29,97, ,3E-1,12,166 1,298, , ,89 1,38E-2 29,98, ,3E-1,12,166 1,298, ,29 632,83 1,38E-2 3,, ,3E-1,12,166 1,298, ,34 63,77 1,37E-2 3,2, ,3E-1,12,166 1,298, , ,72 1,37E-2 3,3, ,3E-1,12,166 1,298, , ,68 1,36E-2 1

11 Teplota průvlaku, C Čas, min Obr. 12 Teplota nechráněného průvlaku z profilu I 3 vypočítaná po přírůstcích 5 s Porovnání s experimentem Řešený příklad přibližně popisuje zkoušku ČVUT v Praze na objektu odstředivek Čpavkárny II v areálu koksovny Mittal Steel Ostrava dne , viz obr. 13 [5]. Hlavním cílem pokusu bylo prohloubení poznatků o teplotě sloupů při místním požáru, viz obr. 14. Obr. 15 ukazuje rozvoj teplot v požárním úseku při lokálním požáru. Porovnání vypočítané teploty průvlaku pomocí analytického modelu a naměřené teploty při zkoušce je ukázáno na obr. 16. Výpočet odpovídá naměřeným geometrickým a materiálovým charakteristikám paliva. Termočlánek TC1 byl umístěn na středu průvlaku ne středu horního povrhu ramene pásnice, termočlánek TG7 nad hranou hranice mm pod stropem. Je vidět, že předpověď teploty nosníku analytickým modele je výstižná a konzervativní. Při výpočtu teploty stropnice zónovým modelem se vychází z předpovědi teploty plynu v ohni a v požárním úseku, viz obr. 17. Výpočet v tomto případě vhodně zahrnuje i velikost požárního úseku. Zónový model velmi přesně předpovídá teplotu prvku v ose plamene. Pro průvlak, který je na kraji plamene, byla jeho teplota stanovena jako průměr z teplot v plameni a mimo plamen, viz obr. 18. Půdorys Řez +9,5 3. NP TG2 TC3 TC2 TG3 TC1 TC2 TG2 TG7 TG3 TC1 TG7,55 m TC3 +6,45 2. NP Obr. 13 Poloha termočlánků při zkoušce 11

12 Obr. 14 Pohled na experiment před zkouškou a v 15. min a 45. min požáru 8 Teplota, C Teplota plynu, TG7 8 Teplota průvlaku, C TC1 Teplota průvlaku, TC1 I 3 Teplota stropnice, TC2, TC3 I 18 Vypočteno 2 2 Změřeno, TC1 Teplota stropnice, TC4, TC5 I Čas, min Čas, min 8 Obr. 15 Teploty změřené při lokálním požáru Teplota plynu, C Změřeno v plameni, TG2 8 Obr. 16 Porovnání teploty průvlaku vypočítané analytickým modelem s naměřenými hodnotami Teplota průvlaku, C Vypočteno v plameni Vypočteno mimo plamen 2 Změřeno u průvlaku TG Čas, min Změřeno, TC1 2 Vypočteno Čas, min Obr. 17 Teploty plynů vypočítané zónovým modelem a naměřené hodnoty v plameni a mimo něj Obr. 18 Teploty průvlaku vypočítané zónovým modelem z průměru teplot plynu a plamene a naměřené hodnoty 12

13 6 MECHANICKÉ ZATÍŽENÍ PŘI POŽÁRU Požadavky na zatížení při požární návrhové situaci jsou shrnuty kap. 4 dokumentu ČSN EN :24, viz obr. 19 podle [7]. Hodnoty zatížení se berou z jednotlivých norem ČSN EN x. Zatížení se kombinuje podle ČSN EN 199: SHRNUTÍ Mechanické zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru je nižší než na jaké se konstrukce navrhují při mezním stavu únosnosti za běžné teploty, což při degradaci materiálu při vysokých teplotách přináší část spolehlivosti konstrukcí. Nominální normová teplotní křivka je osvědčené přiblížení popisu rozvoje teploty při prostorovém požáru po celkovém vzplanutí. Při současné úrovni poznání a využití informační techniky se pro zpřesněné modely globální analýzy, které se požívají pro návrh konstrukcí za běžné teploty, nahrazuje dokonalejšími modely popisu rozvoje tepla při požáru. Připravované integrované modely navrhování konstrukcí se zaměřují na využití poznatků z dynamické analýzy plynů a výzkumů popisu chování styčníků konstrukcí. 8 OZNÁMENÍ Práce, která prezentuje výsledky projektu GAČR 13/7/1142, vznikla v rámci projektu Celoživotní vzdělávání v požární ochraně, JPD3 MHMP CZ.4.3.7/ /291, který je podpořen z ESF, státního rozpočtu ČR a rozpočtu HMPH, jehož výstupy lze nalézt na internetové stránce URL: viz [7]. 9 LITERATURA [1] ČSN EN : Zatížení konstrukcí, Obecná zatížení, Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru, ČSNI, Praha 24. [2] Fontana M., Favre J.P., Fetz: A survey of 4 building fires in Switzerland, Fire Safety Journal, 32, 1999, s [3] Kallerová P., Wald F.: Požární zkouška na skutečném objektu, Dílčí výzkumná zpráva, CIDEAS, ČVUT v Praze, Praha 26, 18 s., URL: [4] Wald F. a kol.: Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, České vysoké učení technické v Praze, Praha 25, 336 s., ISBN [5] Rázl R., Wald F.: Teplota konstrukce při lokálním požáru, Dílčí výzkumná zpráva, CIDEAS, ČVUT v Praze, Praha 26, 23 s., URL: [6] ČSN EN : Navrhování ocelových konstrukcí, Obecná pravidla, Navrhování konstrukcí na účinky požáru, ČSNI, Praha 26. [7] Wald F., Sokol, Z.: Zatížení konstrukcí podle ČSN EN : 24, v Navrhování konstrukcí na účinky požáru podle evropských norem 1. vyd. Praha: České vysoké učení technické v Praze, s. ISBN

14 VÝPOČET MECHANICKÝCH ZATÍŽENÍ Pokračování ze stránky Zatížení konstrukcí vystavených požáru Zadání (známé): geometrie konstrukce kategorie užitných zatížení vlivy prostředí EN 199:22 kap. 6 EN :22; vlastní tíha EN :23; sníh EN :23; vítr EN :25; sila a zásobníky Výpočet charakteristických zatížení pro trvalou návrhovou situaci; za běžné teploty EN 199:22 rov. 6.9 Kombinace zatížení při trvalé návrhové situaci EN 199:22 rov. 6.11b EN 199:22 Tab. 1.1 NA ČR EN 199:22 Tab. NA A1.3 NA ČR EN 199:22 NA 2.6 EN :23 čl NA ČR EN :23 čl. NA 2.1 doporučuje pro zatížení sněhem a větrem uplatnit časté hodnoty kombinace 1,1 Q 1 Kombinace zatížení při mimořádné návrhové situaci Analýza konstrukce za běžné teploty NE Zpět na stránku Zatížení konstrukcí vystavených požáru EN :25 čl EN :25 čl EN :25 čl EN :25 čl EN :25 čl ANO Redukční součinitel úrovně zatížení fi Zpět na stránku Zatížení konstrukcí vystavených požáru Jako hrubé konzervativní přiblížení lze uvažovat pro betonové konstrukce podle EN :25 čl s fi =,7, ocelové konstrukce podle EN :25 čl s fi =,65, ocelobetonové konstrukce podle EN :25 čl s fi =,65, dřevěné konstrukce podle EN :25 čl s fi =,65, zděné konstrukce podle EN :25 čl s fi =,65; s výjimkou skladů, kde se doporučuje fi =,7. Obr. 19 Postup výpočtu mechanického zatížení konstrukce vystavené účinkům požáru 14