Požární odolnost ocelobetonové stropní konstrukce Eva Dvořáková, František Wald
Obsah lekce Princip odolnosti Ověření jednoduché Princip požární odolnosti ocelobetonové stropní kce Ověření odolnosti - nominální normová křivka - nominální normová křivka prolamované nosníky 2
Princip odolnosti Příklad ocelobetonové stropní konstrukce Ověření jednoduché 3
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
Teplota plynu 20 C Vektory hlavních napětí v desce při zahřívání 20 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
100 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
200 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
300 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
400 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
500 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
600 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
700 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
800 C Model programem VULCAN, prof. I. Burgess
900 C Tlačený prstenec Tažený střed
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
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
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
Princip odolnosti Zkouška Ověření jednoduché R o h o v é Na konstrukci Zkoušeno 18
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
Návrh Zkouška Zkouška 20
Návrh konstrukčních prvků Princip odolnosti Ověření jednoduché Ocelobetonová konstrukce Nosníky EN1994-1-1 Sloupy EN1993-1-1 a EN1994-1-1 Stropní ocelobetonová konstrukce Tloušťka Požadavek na izolaci mezi požárními úseky EN1994-1-2 Výztužná síť Jednoduchá pravidla Spoje Tradiční řešení krátkou čelní deskou, úhelníky na stojině EN1993-1-8 21
Spřažení trny Princip odolnosti Rozložení na nosníku 109 207 mm 207 mm 125 mm 300 mm Test 2 100 mm Test 1 125 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
Princip odolnosti Spoje Nosníku na sloup Nosníku na nosník Průvlak Stropnice Dvojicí úhelníků Krátkou čelní deskou Dvojicí úhelníků Ověření jednoduché Šrouby M20, 8.8 23
Ocelobetonová deska Princip odolnosti Deska Výztužná sít Ověření jednoduché 58 mm 101 mm 107 mm 62 mm 155 mm Test 1 135 mm Test 2 Trapézový plech COFRAPLUS60 0.75 mm Beton C30/37 Rozměry 150x150 Průměr 7 mm Ocel S500 Vzdálenost od horního povrchu: 50 mm 35 mm 24
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
Princip odolnosti Příprava zkoušky COSFIRE Ověření jednoduché 26
Princip odolnosti Stropní konstrukce při požáru Před požárem Po požáru Nechráněné stropnice Ověření jednoduché Ocelobetonová deska 27
Zkouška Princip odolnosti Krajní nosník Stropnice 3 Stropnice 4 Průvlak 1 Stropnice 5 Ověření jednoduché Sloup GL-D Sloup GL-A 28
Princip odolnosti Stropní konstrukce zkouška Sloup GL-A GL-A Ověření jednoduché Nosník 3-4-5 Nosník 1-2 Sloup GL-D Krajní plnostěnný nosník 29
Konstrukce zkouška Princip odolnosti Přípoj nosníku na nosník Ověření jednoduché 30
Princip odolnosti Konstrukce zkouška Přípoj nosníku na sloup Ověření jednoduché 31
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
Princip odolnosti Konstrukce zkouška Ověření jednoduché Pohled do bednění desky 33
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
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
Princip odolnosti Teplota plynu a Ověření jednoduché Teplota ( C) 1200 1000 Temperature ( C) 800 600 400 200 0 ISO834 Nominální normová kř. Test 1 Test 2 COSFIRE 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Čas (min) 36
Princip odolnosti Teplota plynu Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) 37
Princip odolnosti Teplota stropnice a Požárně nechráněný nosník Teplota ( C) COSFIRE Ověření jednoduché Čas (min) 38
Princip odolnosti Teplota stropnice zkouška Požárně nechráněný nosník Teplota ( C) 1200 1000 Beam 4 Zone 3 Centre A B C D E F Ověření jednoduché Temperature ( C ) 800 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Time (min) Čas (min) 39
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
Princip odolnosti Teplota po výšce desky a Teplota ( C) Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) Test 1 Test 2 Čas (min) 41
Princip odolnosti Teplota po výšce desky zkouška Teplota ( C) Ověření jednoduché Čas (min) 42
Princip odolnosti Deformace zkoušky a Měřené body Ověření jednoduché D4 D3 800 mm D2 D1 1300 mm D5 D8 1300 mm D2 D3 D1 1300 mm Test 1 Test 2 D6 1660 mm D7 D4 43
Princip odolnosti Deformace zkoušky a Ověření jednoduché Průhyb (mm) Vertical displacement (mm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 D1 D3 D2 D4 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Čas (min) Průhyb (mm) Vertical displacement (mm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 D2 D1 Extrapolace průhybu Extrapolated results D7 D3 D4 D5 D8 D6 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Čas (min) Test 1 Test 2 44
Princip odolnosti Deformace zkouška Ověření jednoduché Měřené body 45
Princip odolnosti Průhyb (mm) Deformace zkouška Průhyb nosníku č. 3 Ověření jednoduché Rozpětí nosníku 46
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
Princip odolnosti Podrcení betonu desky zkouška Podrcení desky Ověření jednoduché Pozorování Kolaps porušením obvodového nosníku 48
Princip odolnosti Trhliny v desce zkouška Ověření jednoduché Concrete Trhlina v crack desce Pozorování První trhlina ve výztužné síti příčném směru desky 49
Princip odolnosti Klopení nosníku zkouška Ověření jednoduché 50
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
Děkuji za pozornost fire.fsv.cvut.cz