Posouzení stavebních konstrukcí za požární situace, ČVUT v Praze 20.2.2003 Požární experimenty velkého rozsahu LBTF Cardington František Wald, Zdeněk Sokol ČVUT v Praze 1
Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (EU Large Buiding Test Facility) Zkouška konstrukční celistvosti ČVUT 2003 Numerická simulace Shrnutí 2
Hangár v Cardingtonu, 1920 3
Zkušební prostor 48m x 65m x 250m 4
5 Dřevěná budova - 5 podlaží Ocelobetonová - 8 podlaží Železobetonová - 7 podlaží
Výstavba ocelobetonového objektu v roce 1993 (osmi) devítipodlažní 945 m 2 6
Ocelobetonová konstrukce - styčník nosník-sloup 7
Ocelobetonový skelet 40 zkoušek pož.odol. hlavní zkoušky. A B C D E F 9000 9000 9000 9000 9000 4 3 2 1 6000 9000 6000 -strop 2 136 m 2 BS -strop 3 54 m 2 SCI -strop 7 24 m 2 ECSC - 3 324 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
Metodika podle materiálů Test 2 - Zkrácení sloupu (zkouška jedné vazby skeletu) 9
Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (Large Buiding Test Facility) Zkouška Konstrukční celistvosti 2003 Numerická simulace Shrnutí 10
Zkouška celistvosti 16.1.2003 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
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
11 x 7 m (třetí největší na objektu) Sádrokartonové stěny 13
Mechanické zatížení Stálé 100% Dlouhodobé nahodilé 100% Krátkodobé nahodilé 56% 14
15 Požární zatížení Dřevěné hranoly 50 x 50 mm - zatížení 40 kg/m 2
Teplota v požárním úseku Vzduchu 1108 C v 55 min. (před. 1078 C v 53 min.) Nosníku 1088 C (předpoklad 1067 C v 53 min.) 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 Teplota, C Předpověď ČSN P ENV Vzadu v úseku Průměr v úseku Vpředu v úseku 100 0 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 Čas, min 16
17 Teplota prvků a styčníků 932,2 C 900 597,1 C 850 550 800 500 750 750,0 C 450 při ohřevu Záběry termokamery při chladnutí 390,0 C 400
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 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 Deformace hlavního nosníku Předpověď průhyb 750 mm Deformace ve středu rozpětí 0-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Průhyb, mm -200-300 -400-500 ohřev -600-700 ochlazování -800 Teplota, C
Ve skutečnosti největší deformace 1220 mm zbytková 925 mm hlavního nosníku max. 621 mm 21
22 Chování styčníku Pravý styčník, tlačená část M F 300 200 ochlazování 100 Síla, kn 0-100 -200-300 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-400 -500-600 ohřev -700 Teplota, C Kolaps pásnice
23 Na konstrukci Kolaps pásnice
24 Ohyb vnějšího sloupu Templota 20ºC Ohřívaný nosník Sledovaný sloup
25 Ohybové momenty na vnějším sloupu Ohybové momenty, vnější sloup v přípoji 800 600 ohřev Moment, knm 400 200 0-200 -400-600 -800-1000 0 200 400 600 800 1000 1200 ochlazování Teplota, C
26 20 C ohřívání
27 50 C ohřívání
28 100 C ohřívání
29 150 C ohřívání
30 200 C ohřívání
31 250 C ohřívání
32 300 C ohřívání
33 350 C ohřívání
34 400 C ohřívání
35 450 C ohřívání
36 500 C ohřívání
37 550 C ohřívání největší + M
38 600 C ohřívání
39 650 C ohřívání
40 700 C ohřívání
41 750 C ohřívání
42 800 C ohřívání
43 850 C ohřívání
44 900 C ohřívání
45 950 C ohřívání
46 1000 C ohřívání (1012,6 C)
47 950 C chladnutí
48 900 C chladnutí
49 850 C chladnutí
50 800 C chladnutí
51 750 C chladnutí
52 700 C chladnutí
53 650 C chladnutí
54 600 C chladnutí
Obsah Zkoušky velkého rozsahu v Cardingtonu LBTF (Large Buiding Test Facility) Zkouška ČVUT 2003 Numerická simulace Shrnutí 55
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
Děkuji za pozornost 57
Posouzení stavebních konstrukcí za požární situace, ČVUT v Praze 20.2.2003 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 11/9/2001 19:15 Požární experimenty velkého rozsahu 19:30-19:45 Dotazy 58
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 19. 2. 2004 59