Betonové konstrukce (S) Přednáška 10 Obsah Navrhování betonových konstrukcí na účinky požáru Tabulkové údaje - nosníky Tabulkové údaje - desky Tabulkové údaje - sloupy (metoda A, metoda B, štíhlé sloupy dle přílohy C normy 1992-1-2) Tabulkové údaje - stěny Tabulkové údaje - tažené prvky 1
Tabulkové údaje - nosníky Nosná funkce (kriterium R) je zajištěna splněním podmínek: h h min a a min b b min b w b w,min d eff d 1 + 0,5d 2 d min (u nosníku tvaru I) 2
Tabulkové údaje - nosníky Otvory ve stojinách nosníků neovlivní požární odolnost, pokud pro zbývající plochu průřezu prvku v tahové oblasti A c platí 2 A c = 2b min kde b min je uvedeno v tab. 5.5 Osová vzdálenost a sd,lim spodních rohových prutů od bočního líce při pouze jedné vrstvě výztuže se má zvětšit zvětšit o 10 mm až do šířky nosníku uvedené: u prostě podepřených nosníků ve sloupci 4 tabulky 5.5 u spojitých nosníků uvedené ve sloupci 3 tabulky 5.6 a sd a sd,min (z důvodu vyšší teplotní koncentrace ) 3
Tabulkové údaje - nosníky Prostě podepřené nosníky Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro prostě podepřené nosníky ze žb a předpjatého betonu (tab. 5.5 EN1992-1-2) platí v ČR viz zásady v úvodu 4
Tabulkové údaje - nosníky Spojité nosníky Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro spojité nosníky ze žb a předpjatého betonu (tab. 5.6 EN1992-1-2) platí v ČR viz zásady v úvodu 5
Tabulkové údaje - nosníky Spojité nosníky Jsou-li dodrženy následující podmínky, platí hodnoty uvedené v tab. 5.6, jinak platí tabulka 5.5 pro prosté nosníky redistribuce ohybových momentů za běžné teploty nepřekročí 15%, (případně, při redistribuci > 15 %, je zajištěna dostatečná rotační kapacita v podporách pro požadovanou požární odolnost) pro požadovanou požární odolnost R 90 a vyšší je nad každou vnitřní podporou až do vzdálenosti 0,3l eff od středu podpory provedena výztuž o minimální ploše A s,req,fi x = max A s,req 0 1 2,5x/l eff ; A s,req x pro x 0,3l eff x je vzdálenost od uvažovaného průřezu ke středu podpory, A s,req 0 požadovaná průřezová plocha horní výztuže nad podporou podle EN 1992-1-1; A s,req x požadovaná průřezová plocha horní výztuže v místě x podle EN 1992-1-1 l eff účinná délka rozpětí; pokud je účinná délka sousedních polí větší, má se použít tato hodnota. 6
Tabulkové údaje - nosníky Spojité nosníky Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro prostě podepřené nosníky ze žb a předpjatého betonu (tab. 5.5 EN1992-1-2) 7
Tabulkové údaje - nosníky Spojité nosníky pro spojité nosníky s nesoudržnou předpínací výztuží celkovému zápornému momentu nad mezilehlou podporou při požární situaci odolává soudržná výztuž pokud se neprokáže, že nenastane explosivní odštěpování, musí být u spojitých nosníku tvaru I tloušťka stojiny b w do vzdálenosti 2h od mezilehlé podpory větší nebo rovna příslušné hodnotě b min uvedené ve sloupci 2 tabulky 5.6 pokud jsou splněny obě z podmínek styčník ani nosník u krajní podpory nejsou schopné odolávat ohybovým momentům posouvající síla v první mezilehlé podpoře V Ed > 1/3V Rd,max je třeba pro požadovanou požární odolnost R 120 a vyšší zvětšit požadované hodnoty b min a b w,min dle tab.5.7 To má zabránit porušení betonu tlakem nebo smykem nad první mezilehlou podporou. 8
Tabulkové údaje - nosníky Nosníky vystavené požáru ze všech stran Platí předchozí uvedené tabulky 5.5, 5.6 a 5.7 pokud výška nosníku je větší nebo rovna příslušné hodnotě b min 2 průřezová plocha nosníku A c splňuje podmínku A c 2b min 9
Tabulkové údaje - desky požárně dělící funkce (kriterium EI) je zajištěna splněním podmínky: h s h min kde h min je tloušťka desky uvedená v příslušné tabulce (EN h 1992-1-2) je tloušťka desky: v četně povrchových vrstev (tl. hořlavých vrstev se nezahrnuje) v případě použití tab. 5.8, není-li uvedeno jinak bez povrchových vrstev v ostatních případech 10
Tabulkové údaje - desky Nosná funkce (kriterium R) je zajištěna splněním podmínky: h s h min a a min kde h min a a min jsou hodnoty z příslušné tabulky EN 1992-1-2 h a je tloušťka žb desky (bez vrstev podlahy) je osová vzdálenost výztuže (ev. a m u výztuže ve více vrstvách) Hodnoty h min a a min platí za předpokladu splnění dalších doplňujících podmínek a omezení. Liší se podle typu desek : prostě podepřené plné desky spojité plné desky desky lokálně podepřené žebrové desky 11
Tabulkové údaje - desky Prostě podepřené plné desky platí pro desky pnuté v jednom směru i ve dvou směrech Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro žb a předpjaté prostě podepřené desky pnuté v jednom a ve dvou směrech (tab.5.8 EN 1992-1-2) viz zásady v úvodu 12
Tabulkové údaje - desky Spojité plné desky platí hodnoty uvedené v tab. 5.8 (sloupec 2 a 4) pro desky pnuté v jednom směru i ve dvou směrech redistribuce momentů v návrhu při běžné teplotě nesmí překročit 15%, jinak se každé pole posuzuje jako prostě podepřená deska (sloupec 2,3,4 nebo5) pro požadovanou požární odolnost R 90 a vyšší má být nad každou vnitřní podporou až do vzdálenosti 0,3l eff od středu podpory provedena výztuž o minimální ploše A s,req,fi x, viz nosníky, jinak se každé pole posuzuje jako prostě podepřená deska (sloupec 2,3,4 nebo5) 13
Tabulkové údaje - desky Spojité plné desky Nad mezilehlými podporami má být provedena minimální nosná výztuž A s 0,005A c pokud platí některá z těchto podmínek: je použita výztuž tvářená za studena; jedná se o spojitou desku o dvou polích, u které není v krajních podporách bráněno v pootočení návrhu se neuvažuje možnost redistribuce účinku zatížení kolmo k rozpětí, např. vnitřními stěnami nebo jinými podporami ve směru rozpětí (viz obrázek 5.8). 14
Tabulkové údaje - desky Desky lokálně podepřené Pokud redistribuce momentů nepřekročí 15% platí hodnoty uvedené v tab. 5.9. V ostatních případech se a min stanoví z tab. 5.8, sloupec 3 a h min se stanoví z tab. 5.9. Pro REI 90 a vyšší musí v obou směrech probíhat přes celé rozpětí minimálně 20 % veškeré horní výztuže požadované nad podporami při návrhu za běžné teploty. Tato výztuž se umístí ve sloupových pruzích. Pro EI se do tloušťky desky nezahrnují povrchové vrstvy podlahy. Osová vzdálenost a označuje osovou vzdálenost dolní vrstvy výztuže od povrchu. 15
Tabulkové údaje - desky Desky lokálně podepřené Nejmenší rozměry a osová vzdálenost výztuže od povrchu pro železobetonové a předpjaté desky lokálně podepřené (Tab. 5.9 EN 1992-1-2) 16
Tabulkové údaje - desky Žebrové desky Pro žebrové desky pnuté v jednom směru platí pravidla: žebra se posoudí podle pravidel pro prostě podepřené nebo spojité nosníky deska (příruba) se posoudí dle pravidel pro desky tab. 5.8 sloupec 2 a 5. Pro žebrové desky pnuté ve dvou směrech platí příslušná ustanovení normy a tabulky 5.11 a 5.12 (zde neuváděné), viz EN 1992-1-2 17
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy Dvě metody: metoda A metoda B Tabulkové hodnoty jsou uvedeny pouze pro ztužené konstrukce (tj. sloupy, které nepřenášejí vodorovná zatížení). Tabulkové hodnoty pro neztužené konstrukce by měly být v národní příloze příslušného státu (zatím nejsou). Metoda pro štíhlé sloupy uvedená v Příloze C (EN 1992-1-2) 18
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda A Pro sloupy namáhané převážně tlakem Hodnoty b min a a min v tabulce 5.2a platí pokud: účinná délka sloupu pro požární situaci l o,fi 3m předpokládá se, že l o,fi = l o při R>R30 lze uvažovat l o,fi = 0,5l pro mezilehlá podlaží 0,5l l o,fi 0,7l pro nejvyšší podlaží kde l je skutečná délka sloupu (ze středu na střed) výstřednost prvního řádu pro požární situaci e = M 0Ed,fi N 0Ed,fi e max kde e max = min 0,15h; b plocha podélné výztuže A s < 0,04A c 19
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda A Tabulka zavádí tzv. stupeň využití μ fi = N Ed,fi N Rd kde N Ed,fi je návrhová hodnota normálové síly při požární situaci N Rd je návrhová únosnost sloupu při běžné teplotě včetně účinků druhého řádu stanovená pro počáteční výstřednost rovnou výstřednosti N Ed,fi 20
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda A Nejmenší rozměry sloupu a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro sloupy s pravoúhlým nebo kruhovým průřezem (tab. 5.2a normy EN1992-1-2) POZNÁMKA Tabulka 5.2a je založena na doporučené hodnotě α cc =1,0. 21
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda A Jiné hodnoty pro tabulkové údaje lze dopočítat dle následujících vztahů: 22
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda A Pro výstřednost prvního řádu pro požární situaci platí meze platnosti uvedené v předchozím slide (metoda A) 23
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda B Tabulka 5.2b platí pouze pro sloupy pokud: štíhlost sloupu pro požární situaci λ fi 30 kde λ fi =l o,fi /i předpokládá se, že λ fi = λ při R>R30 lze uvažovat l o,fi = 0,5l pro mezilehlá podlaží 0,5l l o,fi 0,7l pro nejvyšší podlaží kde l je skutečná délka sloupu (ze středu na střed) i je nejmenší poloměr setrvačnosti průřezu výstřednost prvního řádu pro požární situaci e = M 0Ed,fi N 0Ed,fi e max kde e max = min 0,25b; 100mm U sloupů, kde A s < 0,02A c, se pro požární odolnost vyšší než 90 minut požaduje rovnoměrné rozdělení výztužných prutů po stranách průřezu. 24
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda B hodnoty v tabulce závisí na: zatížení n při běžné teplotě, které je dáno vztahem: n = N 0,Ed,fi / 0,7 A c f cd + A s f yd N 0,Ed,fi lze uvažovat hodnotou 0,7N 0,Ed (η fi,= 0,7) pokud není redukční součinitel pro zatížení η fi spočítan explicitně mechanickém stupni vyztužení při běžné teplotě. ω = A sf yd A c f cd Poznámka: Pro mezilehlé hodnoty v tabulce lze použít interpolaci. Pokud jsou uvedené dvě kombinace hodnot b min /a min je postačující, pokud je splněna alespoň jedna z nich, ev. jedna kombinace ležící mezi nimi stanovená lineární kombinací. 25
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda B Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro železobetonové sloupy s pravoúhlým nebo kruhovým průřezem (tab. 5.2b normy EN1992-1-2). 26
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda pro štíhlé sloupy (příloha C normy) Tabulky C1 až C9 v normě platí pro sloupy: ve ztužených konstrukcích při vystavení normovému požáru o šířce až do 600 mm štíhlosti až do λ = 80 při R>R30 lze uvažovat l o,fi = 0,5l pro mezilehlá podlaží 0,5l l o,fi 0,7l pro nejvyšší podlaží kde l je skutečná délka sloupu (ze středu na střed) zatížení n a mechanický stupeň vyztužení ω viz. metoda B Tabulky jsou difencované pro malý, střední a velký moment prvního řádu pro mechanický stupeň vyztužení 0,1, 0,5 a 1,0 Je možná lineární interpolace mezi tabulkami pro různé sloupy 27
Tabulkové údaje - sloupy Sloupy - metoda pro štíhlé sloupy (příloha C normy) Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro železobetonové sloupy s pravoúhlým nebo kruhovým průřezem. Mechanický stupeň vyztužení = 0,1. Malý moment prvního řádu: e = 0,025b, e 10 mm (tab.c.1 EN 1992-1-2) (ukázka tabulky) 28
Tabulkové údaje - stěny Stěny - Nenosné dělící stěny platí pro ztužené kontrukce pokud se požaduje pouze splnění kriteria EI, platí následující tabulka pro omezení tloušťky aby se zabránilo nadměrné teplotní deformaci a následnému porušení celistvosti mezi stěnou a deskou, nemá poměr světlé výšky stěny k tloušťce stěny přesáhnout 40. Nejmenší tloušťka nenosných dělících stěn (tab. 5.3 EN 1992-1-2) 29
Tabulkové údaje - stěny Stěny - Nosné plné stěny platí následující tabulka Platí zásady pro nenosné dělící stěny Nejmenší tloušťky uvedené v tab. lze použít i stěny z prostého betonu Nejmenší rozměry a osové vzdálenosti výztuže od povrchu pro nosné železobetonové stěny (tab. 5.4 EN 1992-1-2) viz sloupy 30
Tabulkové údaje - stěny Stěny - Požární stěny Pokud má požární stěna splňovat, kromě požadavků EI a R uvedených v předchozím i odolnosti vůči nárazu (kritérium M), má být nejmenší tloušťka stěny z obyčejného betonu nejméně 200 mm pro nevyztuženou stěnu, 140 mm pro vyztuženou nosnou stěnu, 120 mm pro vyztuženou nenosnou stěnu a osová vzdálenost výztuže od povrchu nosné stěny nemá být menší než 25 mm. 31
Tabulkové údaje - stěny Tažené prvky Požární odolnost tažených železobetonových nebo předpjatých prvků lze považovat za odpovídající pokud se použijí hodnoty uvedené v tabulce 5.5 společně s následujícími pravidly: Pokud nadměrné teplotní protažení tažených prvků ovlivní únosnost konstrukce, je nezbytné snížit teplotu výztuže v taženém prvku na 400 C. osová vzdálenost výztuže od povrchu uvedená v tabulce 5.5 se upraví a = 0,1(500 θ cr ) mají zvětšit rozměry průřezu, a to zvětšením nejmenší šířky taženého prvku nebo tažené oblasti nosníku podle vztahu b mod = b min + 0,8(400 θ cr ) Pro posouzení redukovaného protažení je třeba použít materiálové vlastností uvedené s vlivem teploty. 2 Průřezová plocha tažených prvků A c nemá být menší než A c 2b min, kde b min je nejmenší šířka prvku uvedená v tabulce 5.5 32