Beton v extrémn mních podmínk nkách Nízké teploty Profimedia.cz ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí
Úvod Životnost především dopravních staveb Základní parametry ovlivňující transport vlhkosti a solí (pórovitost ) Strukturní mrazuvzdornost/povrchové rozrušení Zmrazující účinky s/bez vlivu chemicky rozmrazujících látek (CHRL) Návrh betonové směsi 2
Vlhkost v betonu volná voda (vyplňuje velké póry a dutiny) fyzikálně vázaná voda (van der Waalsovy síly) kapilární voda (tvoří výplň malých pórů a kapilár) adsorbovaná voda (vyplňuje nejmenší póry a pokrývá stěny porézního prostoru) chemicky vázaná voda (tvoří součást základní mřížky materiálů, např. jako voda krystalováhydráty) 3
Pórovitost betonu Otevřené póry - propojeny s povrchem materiálu. Odpovědné za pronikání vlhkosti a solí do materiálu. Zároveň umožňují vysušení materiálu. Otevřené póry vznikají postupným vysycháním betonu nebo záměrným provzdušněním, napěněním. Uzavřené póry - nejsou propojeny s povrchem materiálu. Vznikají jako gelové póry při hydrataci cementu. Neumožňují přijímat vlhkost ani plyn do struktury betonu. Mají ovšem vliv například na pevnost. 4
a-uzavřený pór b,f-póry uzavřené na jednom konci c, d, g-póry otevřené na jednom konci e-póry otevřené na obou koncích, průběžné 5 převzato z Materiálové inženýrství I, skriptum ČVUT submikroskopické póry - poloměr < 10-9m, rozměry porovnatelné s rozměry molekul, voda se nemůže těmito póry pohybovat kapilární póry - poloměr 10-9-10-3m, voda a plyn se chovají jako v kapilárách, pohyb je vyvolán povrchovým napětí (kapilárními silami), kapilární póry lze ještě dělit do dalších skupin makropóry a vzdušné póry už se neuplatňují kapilární síly, převládá vliv gravitace
Účinky nízkých n teplot na čerstvý beton 6 Záměsová voda se kvůli účinku nízké teploty začne měnit v led dochází k nedostatku kapalné vody potřebné k hydratačním reakcím. Oteplení nad bod mrazu hydratační reakce se nastartují. Situaci můžeme rozdělit do několika případů: Záměsová voda mrzne okamžitě po uložení betonu. Pokud se uložený důkladně převibruje, nemusí ani dojít k poklesu pevnosti. Pokud by se neprovedlo vibrování směsi, došlo by k trvalému znehodnocení betonu. Led má větší objem než voda a struktura takto ztvrdlého betonu by byla plná velkých pórů a diskontinuit velmi nízká hodnota pevnosti betonu Záměsová voda mrzne několik dní po uložení, ale před dosažením plné tlakové pevnosti betonu. Větší objem ledu expanse uvnitř struktury betonu ztráta pevnosti. Směs už ale není možné převibrovat Beton už měl před začátkem působení nízké teploty dostatečnou pevnost na to, aby odolal expansním vlivům způsobených ledem. Záleží to na rychlosti hydratace cementové směsi, resp. kolik volné vody je ještě náchylné ke zmrznutí a na vývoji pevnosti betonu. Neexistují žádná spolehlivá data a přístupy, které by zaručovaly pevnost betonu, který byl vystaven účinkům nízkých teplot před dosažením svojí garantované pevnosti. Proto je doporučeno se účinkům mrazu zcela vyhnout!!!
Betonování za nízkých n teplot Raději neprovádět (drahé, nebezpečné, vyžadující dostatečné znalosti ) Nicméně když není zbytí Existuje několik způsobů a postupů jak připravit čerstvou betonovou směs tak, aby vydržela betonování i při nízkých teplotách: Předehřátí složek betonu - voda (ne více jak 60 C, mohlo by dojít k urychlené reakci s cementem) - předehřátí kameniva (max. 50 C) Pokud by teplota směsi dosáhla nežádoucích (vysokých) hodnot, mohlo by to mít za následky velké přetvoření od teploty. - použití cementů s větším podílem C 3 S a C 3 A. Zejména tyto složky jsou zodpovědné za nárůst hydratačního tepla. - Přísady urychlující tuhnutí 7
Ošetřování Bednění konstrukce by mělo mít teplotu alespoň 10 C a udržováno po celou dobu až do odbednění (pro extrémní případy např. Dvojité ocelové bednění s vodní cirkulací pro vytápění) Povrch betonové konstrukce by měl být chráněn před vlivem povětrnosti a opatřen rohožemi nebo plachtami, pod kterým je možné udržovat teplotu nad bodem mrazu. Nedoporučuje se používat příliš vysoké teploty a vytápění by mělo být rovnoměrné, aby nedocházelo k vysoušení volné vody. Nejlepším způsobem se jeví ošetřování horkou parou. Lehký beton obstojí v chladných podmínkách lépe než beton běžný. Je to důsledek menší teplené vodivosti a menší tepelné kapacity lehkého betonu. 8
9 převzato z www.constructioninvivo.com
Účinky nízkých n teplot na vyzrálý beton -Bez vlivu CHRL Cyklování teplot (mražení/rozmražení) Teplota klesá mrznutí volné vody v kapilárách betonu tlak narušuje vnitřní strukturu betonu. (Objem ledu vyšší zhruba o 9% než objem vody) Teplota stoupá rozmrzání ledu pronikání vody hlouběji do struktury betonu Nejdříve zamrzá voda ve velkých pórech a postupně i v menších pórech. Póry obsahující gelovou vodu jsou natolik malé, že se v nich netvoří led (teplota by musela klesnout pod cca -80 C), nicméně také přispívá k destrukci betonu. Při snížené teplotě dochází k rozdílu entropie ledu a gelové vody energetický potenciál gelová voda se šíří do větších pórů zmrznutí 10
Druhy vnitřních tlaků: Led v pórech vytlačuje volnou vodu tlak na stěny pórů. Takto vzniklý hydraulický tlak je závislý na hydraulickém odporu vnitřní struktury (délka vedoucí k póru, tvar, drsnost ) Difuse vody způsobená osmotickým tlakem. Zvýšení osmotického tlaku (zmrzlá voda je chemicky čistá) vysoká koncentrace dalších rozpuštěných látek (nasycený roztok potřebuje další vodu, aby snížil svoji koncentraci). Takto vzniklý osmotický tlak je velmi nebezpečný například v případě, pokud z jedné strany konstrukce působí nízké teploty a ze strany druhé je zvýšená vlhkost. Dochází tak ke stálému zvyšování vlhkosti až do úplného nasycení. Osmotický tlak je také popisován jako hlavní příčina rozpadu struktury betonu při působení nízkých teplot a chemicky rozmrazujících látek (CHRL). Pokud tlaky překročí tahovou pevnost betonu porušení struktury (odštěpení povrchové vrstvy betonu, porušení struktury vnitřní - snížení pevnost nebo modulu pružnosti) 11 Určujícími faktory: pórová struktura (nasákavost), kvalita povrchu, pevnost
Účinky CHRL (chemicky rozmrazujících ch látek) l -Posypové soli: NaCl (Württembergská posypová sůl) (v ČR používaná z 98%) CaCl 2 a MgCl 2 (v malé míře obsaženy i v Württembergské soli) jiné látky (CMA, glykoly atd-zejména na letištích) NaCl nejméně agresivní (vzniká méně chemických produktů) nejmenší molekulu dobře proniká do struktury betonu (snížení Phkoroze výztuže a následnému odprýskávání krycích vrstev betonu od výztuže) Synergický efekt zmrazujících/rozmrazujících cyklů a CHRL Teplotní cyklování způsobuje rozpad struktury cementového tmele beton se stává průchodnější pro chloridové ionty a snižuje se jeho Ph koroze ocelové výztuže a tvorba nových produktů na povrchu výztuže, které svými tlaky odprýsknou krycí vrstvu. 12 Zvýšení vlhkosti betonu vlivem osmózy. Koncentrovaný roztok NaCl, který se vytvoří uvnitř struktury betonu, potřebuje více vody, aby snížil svoji koncentraci více vody do struktury betonu která opět při dalším zmrazovacím cyklu způsobí destrukci struktury.
Prevence: pasivace výztuže (soudržnost?), nepoužívat korodující výztuž ( vláknobeton) snížit penetraci chloridovými ionty-zmenšení permeability (nízký w/c) uzavření povrchu betonu siloxany nebo silany. -Vzhledem k tomu, že v ČR se solí hlavně NaCl, rozhoduje penetrace Cl - ionty -Nejvíce škodlivý vliv má na beton 3% roztok NaCl CaCl 2 a MgCl 2. chemicky rozkládají cementový tmel za reakce s volným Ca(OH) 2 Prevence: omezit obsah cementu vhodně za použití popílku, strusky, mikrosiliky (méně portlanditu pro reakce) Stejné jako u NaCl 13
Testování účinků CHRL Odolnost určitého složení betonu vůči CHRL se většinou dokazuje pomocí zkoušek Zkoušky dle ČSN 731326 Zkoušení dle metody A: Zkušební zorky: krychle, válec 150mm, (horní povrch tělesa) tělesa uložena v 3% roztoku NaCl v miskách Postup: Cyklování +20 C; -15 C, 15 minut trvá zmražení vzorku, poté následuje ohřev na teplotu 20 C Po každém 25 cyklu se vodný roztok vymění. Ze vzorků se střičkou splaví odpadnuté části do misky. Částice se v sušárně při teplotě 105 C vysuší a poté zváží. Hodnoty (vztažené na ponořený povrch) se vynesou součtovou křivkou do grafu Výsledkem zkoušky je křivka závislosti odpadů vztažená na plochu zkušebního tělesa a počtu cyklů. 14
Vyhovující beton (nahoře) 100 cyklů metodou A Nevyhovující beton (dole) 50 cyklů metodou A 15 převzato z http://nanovations nanovations.com.au
Zkoušení dle metody C (ČSN 731326-Z1): Požadována ŘSD nejpoužívanější Metoda je založena na poznatku, že hlavním faktorem porušování povrchu betonové konstrukce je gradient koncentrace chloridů v povrchové vrstvě Zkušebním tělesa: 50mm vývrt odebraný z konstrukce, válec, krychle 150mm Postup: Tělesa se opatří vodotěsnou objímkou do takto vzniklé misky se nalije 3% roztok NaCl Cyklování probíhá 3 hodiny (-18 C) a 3hodiny (+5 C) Po nejdéle 28 cyklech se musí těleso očistit od případných odpadlých částí Při každém očištění tělesa se odpady vysuší a zváží Výsledkem zkoušky je křivka závislosti odpadů vztažená na plochu zkušebního tělesa a počtu cyklů 16
Schémata zkoušek Metoda A Metoda C 17
Testov stování mrazuvzdornosti Zkoušení dle ČSN 731322: Tělesa jsou před zkouškou uložena ve vodě Zmrazování/rozmrazování zkušebních těles se koná ve zmrazovacích cyklech (při teplotě -15 C až -20 C) Jeden zmrazovací cyklus se skládá ze 4 hodin Při rozmrazování se zkušební tělesa ukládají do vody +20 C Po dosažení předepsaného počtu cyklů se vzorky zkouší takto: Vzorky se nejdříve povrchově osuší a zjistí se jejich rozměry, hmotnost a objemová hmotnost Zkoušení na pevnost (tlaková, tahová zkouška) Měření modulu pružnosti Výsledkem zkoušky je pokles pevností (modulu pružnosti) vlivem zmrazujících cyklů 18 Lze použít i další typy zkoušek. Například maximální průsak tlakovou vodou, nasákavost, vzlínavost apod. Každá zkouška, která má za účelem zkoumání transport vlhkosti v betonu, může být svými výsledky přínosná.
Zásady pro mrazuvzdorný beton Kvalitní ošetřování během výstavby Zakrytí povrchu konstrukcí Vytápění Betonová směs Provzdušnění (vyrovnání tlaků od ledu) Vodní součinitel (vysoký nízká pórovitost) Urychlovače tuhnutí, plastifikátor Nebezpečná vlhkost kameniva 19
Seznam použitých zdrojů : Literatura: [1] DHIR, R.K.; McCARTHY, M.J.; NEWLANDS, M.D.: Concrete for extreme conditions. London: Thomas Telford. 2002. ISBN 0-7277-3178-5. [2] PAVLÍKOVÁ M. ; PAVLÍK Z. ; HOŠEK J.: Materiálové inženýrství I. Praha. ČVUT skripta, 2011. ISBN 978-80-01-04932-7 [3] NEVILLE, A.M.: Properties of Concrete. Paerson Education Limited, Edinburgh 2003.ISBN 0-582-23070-5. [4] RICHARDSON A.E.; COVENTRY K.A.; WARD G.: Freeze/thaw protection of concrete with optimum rubber crumb content. Journal of Cleaner Production. Elsevier 2011. Normy: [1] ČSN EN 206-1Změna Z3: Beton - Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda. Praha: ČNI 2008 [2] ČSN 73 1322 Stanovení mrazuvzdornosti betonu. Praha: ČNI 1969 [3] ČSN 731326 Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. Praha: ČNI 1969 20
Beton v extrémn mních podmínk nkách Vysoké teploty, požár http://www.cleanclothes.org/issues/faq-safetyaccord/leadimage/image_view_fullscreen ČVUT v Praze, Fakulta stavební katedra betonových a zděných konstrukcí
Beton Nehořlavý materiál. Ve srovnání s jinými stavebními materiály má vynikající vlastnosti z hlediska požární odolnosti. Přesto je chování betonu (resp. betonových a železobetonových konstrukcí) působením požáru negativně ovlivněno. Při vystavení zvýšeným teplotám dochází v betonu k mechanickým, fyzikálním a chemickým procesům vedoucím k nevratným změnám jeho vlastností. 22
Beton θ [ C] Procesy a změny v betonu při vystavení požáru Převzato z [1], primární zdroje [2-6] 20 100 Dochází k hydrataci (přeměna volné vody v chemicky vázanou). Vznik CSH a Ca(OH) 2. 100 Začíná dehydratace cementového tmelu uvolňování volné vody za současného rozkladu hydrátů. 150 Vrcholí první fáze rozkladu CSH. 200+ Dochází k uvolňování vázané vody. 300+ Pokračuje rozklad CSH a Ca(OH) 2 za výrazného vzniku mikrotrhlin. Začíná se porušovat kamenivo, nejdříve se porušuje křemičité kamenivo. 23
Beton 550 600 Dochází k fázové změně křemene z triklinické soustavy na soustavu hexagonální. To vede společně s vlivem rozdílné teplotní roztažnosti k narušování vazeb mezi kamenivem a cement. tmelem. 700 750 Vrcholí druhá fáze rozkladu CSH. 800+ Hydraulické vazby v cementovém tmelu přecházejí na vazby keramické. Dochází k dekarbonataci vápencového kameniva, při které vzniká CO 2. 900 Totální dekompozice cementového tmelu. 1000+ Začíná tavení některých složek betonu. 1200+ Celkové tavení materiálu. 24
Beton Mechanické, teplotní a fyzikální vlastnosti betonu v závislosti na teplotě podle ČSN EN 1992-1-2 Hodnoty vlastností založeny na zkouškách při rychlosti zahřívání 2 50 K min -1 (~ odpovídá normovému požáru). Při dlouhodobém vystavení zvýšené teplotě mohou být vlastnosti jiné. Při výpočtu je nutné uvažovat návrhové hodnoty příslušných vlastností mechanické vlastnosti teplotní a fyzikální vlastnosti X d,fi = k θ X γ k M,fi X d,fi X k,θ =, resp. d,fi M,fi k,θ γ M,fi X = γ X 25
Beton Mechanické vlastnosti betonu Obyčejný beton s křemičitým kamenivem: lineární model sestupné větve nelineární model sestupné větve 1 200 C 20 C 1 200 C 20 C 0,8 0,8 400 C 0,6 400 C 0,6 σ c /f ck 0,4 600 C σ c /f ck 0,4 600 C 0,2 800 C 1000 C 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 ε c 0,2 800 C 1000 C 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 ε c 26
Beton Mechanické vlastnosti betonu Součinitel k c,θ pro redukci charakteristické hodnoty pevnosti betonu v tlaku při zvýšených teplotách 1 0,8 1 beton s křemičitým kamenivem k c,θ 0,6 0,4 1 2 2 beton s vápencovým kamenivem 0,2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 θ [ C] 27
Beton Teplotní a fyzikální vlastnosti betonu Norma udává vztahy vyjadřující teplotní závislost teplotního poměrného přetvoření betonu měrné tepelné kapacity betonu objemové hmotnosti betonu tepelné vodivosti betonu 28
Beton Teplotní a fyzikální vlastnosti betonu Tepelná vodivost betonu λ c,θ λ c,θ [W m -1 K -1 ] 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 1 2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 θ [ C] 1 horní mez 2 dolní mez 29
Výztuž Norma ČSN EN 1992-1-2 rozlišuje vlastnosti betonářské a předpínací výztuže. Parametry definující vlastnosti betonářské výztuže jsou v normě uvedeny ve dvou třídách N a X. V ČR se běžně uvažuje třída N. 30
Výztuž Mechanické vlastnosti výztuže Pracovní diagramy betonářské výztuže třídy N a třídy tažnosti B: výztuž válcovaná za tepla výztuž tvářená za studena 1 1 0,8 200 C 400 C 0,8 200 C 400 C σ s /f yk 0,6 0,4 600 C 20 C σ s /f yk 0,6 0,4 600 C 20 C 0,2 800 C 1000 C 0,2 800 C 1000 C 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 ε s 0 0 0,05 0,1 0,15 0,2 ε s 31
Výztuž Mechanické vlastnosti výztuže Součinitel k s,θ pro redukci charakteristické hodnoty meze kluzu (f yk ) tahové a tlakové výztuže třídy N 1 0,8 1 1 tahová výztuž válcovaná za tepla při poměrném přetvoření ε s,fi 2 % 0,6 3 2 2 tahová výztuž tvářená za studena při poměrném přetvoření ε s,fi 2 % k s,θ 0,4 3 tlaková a tahová výztuž při poměrném přetvoření ε s,fi < 2 % 0,2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 θ [ C] 32
Výztuž Teplotní a fyzikální vlastnosti výztuže Norma udává pouze vztahy vyjadřující teplotní závislost teplotního poměrného přetvoření výztuže. 0,018 0,016 1 betonářská výztuž ε s,θ, ε p,θ 0,014 0,012 0,01 0,008 0,006 0,004 0,002 1 2 2 předpínací výztuž 0 0 200 400 600 800 1000 1200 θ [ C] 33
Návrhové přístupy Rozdělení dle úrovně přesnosti a komplexnosti analýza prvku analýza části konstrukce globální analýza konstrukce 34
Návrhové přístupy Rozdělení dle použitých metod návrhu návrh založený na normalizovaných zkouškách požární odolnosti návrh s využitím tabulkových údajů návrh pomocí zjednodušených výpočetních metod návrh pomocí zpřesněných výpočetních metod návrh vycházející z požární zkoušky celé konstrukce (full-scale testing) tabulky a zkoušky tzv. osvědčená návrhová řešení 35
Návrhové přístupy Rozdělení dle uvažovaného modelu požáru požární scénář předpokládající rovnoměrné rozložení teploty plynů v požárním úseku (nominální teplotní křivky, parametrické teplotní křivky) požární scénář předpokládající nerovnoměrné rozložení teploty plynů v požárním úseku (vicezónové modely, výpočetní dynamické modely) 36
37 Návrhové přístupy - možné kombinace
Návrhové přístupy Norma ČSN EN 1992-1-2 pro betonové konstrukce Tabulkové hodnoty pro - sloupy - stěny - tažené prvky - nosníky - desky 38
Návrhové přístupy Norma ČSN EN 1992-1-2 pro betonové konstrukce Zjednodušené výpočetní metody - metoda izotermy 500 C pro prvky namáhané ohybovým momentem a/nebo normálovou silou (B.1) - zónová metoda pro prvky namáhané ohybovým momentem a/nebo normálovou silou (B.2) - metoda pro štíhlé sloupy ztužených konstrukcí (B.3), na které jsou založeny tabulky uvedené v příloze C - metoda pro ověření únosnosti ve smyku a kroucení (D) - zjednodušená výpočetní metoda pro nosníky a desky (E) 39
Návrhové přístupy Norma ČSN EN 1992-1-2 pro betonové konstrukce Zpřesněné výpočetní metody - norma definuje pouze obecné zásady Požární zkoušky - nejsou předmětem návrhových norem (stanovení požární odolnosti pomocí požárních zkoušek se provádí podle příslušných zkušebních norem) Normu ČSN EN 1992-1-2 nelze použít pro konstrukce s vnější předpínací výztuží a pro skořepinové konstrukce! 40
Návrh podle tabulek Nejjednodušší přístup k návrhu (resp. posouzení) betonových prvků na účinky požáru. Je třeba zohlednit všechny doplňující a omezující podmínky a ustanovení normy (např. redistribuce, minimální plocha průřezu apod.). Tabulky sestaveny na základě výpočtů a zkoušek. Hodnoty v tabulkách pokrývají řadu dalších parametrů (např. teplotní a fyzikální vlastnosti materiálů), které nejsou v tabulkách přímo vyjádřeny. Tabulky jsou pro některé případy značně konzervativní! 41
Návrh podle tabulek Tabulové hodnoty se vztahují k normovému požáru (vyjadřují tzv. normovou požární odolnost) a platí pro prvky z obyčejného betonu (ρ = 2000 2600 kg m -3 ) s křemičitým kamenivem. Pro nosníky a desky z betonu s vápencovým nebo lehkým kamenivem (s obsahem min. 80 % hm. kameniva) a pro stěny z betonu s vápencovým kamenivem lze požadavky na min. rozměry průřezu redukovat o 10 %. Pokud prvek splňuje tabulkové požadavky, nemusí se provádět další posouzení únosnosti ve smyku, kroucení, kotvení výztuže a odštěpování (ale pokud a 70 mm, musí se zohlednit požadavky na povrchovou výztuž). 42
Návrh podle tabulek Nosná funkce prvku (kritérium R) je zajištěna, pokud jsou splněny tabulové požadavky na min. rozměry průřezu prvku a osovou vzdálenost výztuže od nejbližšího líce průřezu vystaveného požáru. Základní podmínky h s h s,min t t min b b min b w b w,min a a min tloušťka desky tloušťka stěny (i) min. rozměr pravoúhl. průřezu sloupu nebo nosníku, (ii) průměr kruhového průřezu sloupu, (iii) šířka průřezu v úrovni těžiště tahové výztuže nosníku s proměnnou šířkou, (iv) šířka spodní příruby nosníku tvaru I šířka stojiny nosníku tvaru I osová vzdálenost výztuže od nejbližšího líce průřezu vystaveného požáru 43
Návrh podle tabulek Požárně dělicí funkce prvku (kritéria E a I) je zajištěna, pokud je tloušťka prvku (stěny nebo desky) větší nebo rovna požadované minimální tloušťce podle příslušné tabulky (tabulka pro nenosné dělicí stěny, resp. pro prostě podepřené plné desky). Jsou-li požárně dělicí prvky navzájem spojeny, musejí být styky provedeny a posouzeny podle normy. 44
Návrh podle tabulek Mezi tabulkovými hodnotami lze použít lineární interpolaci. Speciální případy - výztužné pruty (resp. předpínací pruty, dráty, lana) se shodnými pevnostmi jsou rozmístěny ve více vrstvách - výztuž tvořena pruty (dráty, lany) z ocelí s různými pevnostmi - současné použití betonářské a předpínací výztuže (částečně předpjaté prvky) 45
Návrh podle tabulek Tabulky vycházejí z podmínky R d,fi,t E d,fi,t, kde E d,fi,t = E d,fi = η fi E d, za předpokladu η fi = 0,7 Hodnoty a min pro výztuž v tažených oblastech prostě podepřených nosníků a desek pnutých v 1 směru jsou stanoveny za předpokladu kritické teploty výztuže θ cr = 500 C. Pro předpínací výztuž se uvažuje pro pruty θ cr = 400 C a pro dráty a lana θ cr = 350 C při použití předpínací výztuže je nutné zvýšit tabulkové hodnoty a min : - při použití předpínacích prutů o 10 mm - při použití předpínacích drátů a lan o 15 mm 46
Návrh podle tabulek Pokud nevyhoví požadavek na rozměr průřezu (skutečný rozměr je menší než požadovaná tabulková hodnota) nutno opravit návrh nebo prokázat požární odolnost jiným způsobem Pokud nevyhoví požadavek na osovou vzdálenost výztuže od líce průřezu vystaveného požáru lze tabulkovou hodnotu a min upravit (redukovat) s přihlédnutím ke skutečnému napětí ve výztuži při požární situaci pokud ani tak nevyhoví, nutno opravit návrh nebo prokázat požární odolnost jiným způsobem 47
Zjednodušen ené výpočetn etní metody Stanovení mezní únosnosti prvku (průřezu) při požární situaci. Vztahují se k nosné funkci prvku (kritérium R). Nutný předpoklad: znalost rozložení teploty v analyzovaném průřezu pro příslušnou dobu vystavení požáru. 48
Zjednodušen ené výpočetn etní metody Zjednodušené výpočetní metody v ČSN EN 1992-1-2 Metoda izotermy 500 C pro prvky namáhané ohybovým momentem a/nebo normálovou silou (B.1) Zónová metoda pro prvky namáhané ohybovým momentem a/nebo normálovou silou (B.2) Metoda pro štíhlé sloupy ztužených konstrukcí (B.3), na které jsou založeny tabulky uvedené v příloze C Metoda pro ověření únosnosti ve smyku a kroucení (D) Zjednodušená výpočetní metoda pro nosníky a desky (E) 49
Zpřesn esněné výpočetn etní metody Slouží k realistickému přiblížení skutečného chování konstrukcí nebo jejich částí vystavených účinkům požáru. Normě ČSN EN 1992-1-2 udává pouze hlavní zásady, které musejí být při použití zpřesněných výpočetních metod dodrženy. Lze použít v souvislosti s jakoukoli teplotní křivkou, pokud jsou pro ni známy závislosti vlastností materiálů na teplotě. Způsoby porušení, které metoda nezohledňuje (např. odštěpování, lokální vybočení tlakové výztuže), musejí být vyloučeny jiným způsobem (např. doplňujícím výpočtem, konstrukční úpravou). 50
Zvláš áštní pozornost je třeba t věnovatv Problematice odštěpování betonu (norma definuje, za jakých podmínek lze vznik odštěpování vyloučit). Specifikům návrhu prvků z vysokopevnostního betonu. 51
Seznam použitých zdrojů : Literatura: [1] Procházka, J. a kol. Navrhování betonových a zděných konstrukcí na účinky požáru. Praha: ČVUT, 2010. ISBN 978-80-01-04613-5. [2] Beneš, M. Změny struktury betonu vlivem hydratačních a dehydratačních procesů za vysokých teplot [online]. Praha: CIDEAS, 2006. Poslední aktualizace. 16. 11. 2006. URL <http://www.cideas.cz/free/okno/technicke_listy/4tlv/tl07cz_3225-5.pdf>. [3] Fire Design of Concrete Structures Material, Structures and Modelling (Bulletin 38). Lausanne: fib, 2007 [4] Khoury, G. A. Effect of fire on concrete and concrete structures. Prog. Struct. Engng Mater. 2 (2000), 429 447. [5] Kupilík, V. Stavební konstrukce z požárního hlediska. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 2006. 272 s. ISBN 80-247-1329-2. [6] Zadražil, T. Vodák, F. Klokočníková, H. Změny struktury a pevnosti betonu vyvo-lané teplotním namáháním. Stavební obzor, 2005, roč. 14, č. 5, s. 141-143. ISSN 1210-4027. Normy: ČSN EN 1992-1-2. Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí Část 1-2: Obecná pravidla Navrhování konstrukcí na účinky požáru. Praha: ČNI, 2006. 52
53
Připomínky a návrhy n k prezentaci zasílejte prosím m na radek.stefan@fsv.cvut.cz Materiál l slouží pouze pro studijní a výukové účely v rámcir předmětů vyučovaných na Fakultě stavební ČVUT v Praze! Materiál l vznikl za podpory z Fondu rozvoje vysokých škol v rámci r projektu 1283/2013/B1/b Tvorba předmp edmětu Betonové konstrukce v extrémn mních návrhových n situacích. Michal Hora, Radek Štefan 2013 54