Dřevěné konstrukce požární návrh. Doc. Ing. Petr Kuklík, CSc

Dřevěné konstrukce – požární návrh Doc. Ing. Petr Kuklík, CSc.

Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

ČSN P ENV 1995-1-2 (73 1701) NAVRHOVÁNÍ DŘEVĚNÝCH KONSTRUKCÍ Část 1-2: Obecná pravidla Navrhování konstrukcí na účinky požáru


Kritéria R, E a I pro dřevěné prvky Pouze požárně dělicí: E a I Pouze nosné: R Požárně dělicí a nosné: R, E a I


Dřevěné prvky před a po namáhání požárem Zbytkový průřez Zuhelnatělá vrstva Požárně ochranná vrstva

Zbytkový průřez Zuhelnatělá vrstva


Požárně ochranná vrstva

Popis vlastností dřeva a materiálů na bázi dřeva Plášť požární ochrany Rychlost zuhelnatění Hloubka zuhelnatění Návrhové vlastnosti Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

Změny dřeva při požáru Vrstva tepelně nezměněného dřeva

Vrstva zuhelnatělého dřeva, dřevěné uhlí Vrstva pyrolýzy, tepelného rozkladu dřeva


Teplota pod vrstvou pyrolýzy Teplota, °C

300 200 100 0 0

40


80

Čas , min

Hloubky zuhelnatění

dchar = β0 ⋅ t kde

dchar = β ⋅ t βo (β) je rychlost zuhelnatění t čas v minutách


Rychlost zuhelnatění pro dřevo


Vztah mezi hustotou ρ a mírou zuhelnatění dřeva RC RC % min

200

-1

180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

ρ kgm -3 0

200

400


600

800

1000

1200

Rychlost zuhelnatění pro desky na bázi dřeva Pro desky s charakteristickou hustotou 450 kg/m3 a tloušťkou desky 20 mm, se používají tyto rychlosti zuhelnatění: βo = 1,0 mm/min βo = 0,9 mm/min

pro překližky; pro desky na bázi dřeva jiné než překližky.

Pro jiné hustoty a tloušťky desek na bázi dřeva se rychlost zuhelnatění určí pomocí těchto vzorců

β 0 ,ρ ,t = β 0 ,450 ,20 k ρ k t

kde

kρ =

450

ρk

k t = min (


20 tp

; 1,0 )

ρk se dosazuje v kg/m3 a tp v mm

Plášť požární ochrany Obecně mají být doby do porušení pro materiály a desky užívané jako plášť požární ochrany určovány na základě zkoušek. Pro pláště požární ochrany ze dřeva a desek na bázi dřeva je možno dobu do porušení určit následujícím způsobem

t pr =

tp

β0

− tr

kde βo je rychlost zuhelnatění; tp tloušťka pláště ze dřeva nebo desek na bázi dřeva (v případě dvou nebo více vrstev pláště je tp součtem tlouštěk jednotlivých vrstev); tr prodleva se uvažuje tr = 4 min Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

Připevnění pláště požární ochrany Desky mají být připevněny k vlastnímu prvku a nikoliv k jiné desce. U vícevrstvých plášťů má být každá vrstva připevněna zvlášť a boční spoje mají být uspořádány vystřídaně s roztečí alespoň 60 mm. Rozteče spojovacích prostředků nemají být větší než 300 mm.


Návrhové vlastnosti dřeva a materiálů na bázi dřeva ffi,d = k mod,fi k fi

přičemž

fk

γ M,fi

kmod,fi

je modifikační součinitel pro požár, který zohledňuje účinky teploty a vlhkosti na parametry pevnosti; součinitel, kterým se převádí charakteristická hodnota kfi na hodnotu průměrnou: kfi = 1,25 pro rostlé dřevo; kfi = 1,15 pro lepené lamelové dřevo a desky na bázi dřeva; dílčí součinitel spolehlivosti při požáru gM,fi = 1,0 gM,fi charakteristická pevnost při běžné teplotě. fk


Návrh prvků Metoda účinného průřezu

kmod = 1,0 β 0 , do Metoda redukované pevnosti a tuhosti - bez zaoblení rohů β0 - se zaoblením rohů β kmod < 1,0 …….. určí se výpočtem Parametrická metoda Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

Metoda účinného průřezu d ef = d char + k 0 d 0 Počáteční povrch prvku Okraj zbytkového průřezu

přičemž do = 7 mm

Okraj účinného průřezu

d char d0 d ef

ko ≤ 1,0

dchar = β0 t kde


βo t

je rychlost zuhelnatění čas v minutách

k0

Součinitel tloušťky vrstvy nulové pevnosti k0


Efi,d = 0,65 Ed

ffi,d = k mod,fi k fi

fk

γ M,fi

kmod,fi = 1,0 kfi = 1,25 pro rostlé dřevo; kfi = 1,15 pro lepené lamelové dřevo a desky na bázi dřeva;

γM,fi = 1,0


Metoda redukované pevnosti a tuhosti Počáteční povrch prvku Okraj zbytkového průřezu Okraj účinného průřezu

d char d0 d ef

dchar = β0 ⋅ t Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

dchar = β ⋅ t

Efi,d = 0,65 Ed

ffi,d = k mod,fi k fi

kde

p Ar

1 p 200 A r

pro pevnost v ohybu

k mod,fi = 1,0 −

pro pevnost v tlaku

k mod,fi = 1,0 −

pro pevnost v tahu

k mod,fi = 1,0 −

fk

γ M,fi

je obvod zbytkového průřezu namáhaného požárem v m; plocha zbytkového průřezu v m2.

kfi = 1,25 pro rostlé dřevo; kfi = 1,15 pro lepené lamelové dřevo a desky na bázi dřeva; Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

γM,fi = 1,0

1 p 125 A r

1 p 330 A r

Návrh spojů Nechráněných Chráněných


Nechráněný spoj a fi a 3t a 4t a fi

a4

t1


a fi

a fi t 1,min

Poměry zatížení a únosnosti při navrhování na běžnou teplotu Spojovací prostředky

η30

Podmínky t1 + 8 d

Hřebíky

0,80

L ≥ max. 130 mm

Svorníky

Kolíky (nevyčnívající)

Hmoždíky


t1 ≥ 75 mm d ≥ 12 mm

0,45

0,80

L ≤ 2 t1 + t2 L ≥ 150 mm tmax / d ≤ 6

0,45

se svorníky: t1 ≥ 75 mm d ≥ 12 mm

0,80

s hřebíky

Chráněný spoj Ochranné desky

Vlepené zátky

Ochranné desky

a fi

a fi


Vlepené zátky

a fi

a fi

a fi

a fi

Návrh stěn a stropů Strop

Stěna

dřevěný nosník

OSB deska

izolace sádrokarton sádrokarton spojovací prostředky

I nosník

spojovací prostředky OSB deska

izolace izolace


sádrokarton

spojovací prostředky

Exponovaná strana

Zmenšení izolace Zmenšení izolace

Izolace – minerální vlna


Exponovaná strana

Odtavení čela izolace Izolace odtavena

Izolace – skelná vata


Exponovaná strana

Bez izolace


Příklady připevnění desek k dřevěnému rámu a fi

a fi

a fi

a fi

a fi

≥ 38

≥ 60 mm


a fi

a fi

a fi

a fi

Spoj desky

Spoj desky

a fi

≥ 38 mm

Příklady připevnění izolačních materiálů k dřevěnému rámu

Těsně připevněno a slepeno


Požární odolnost stěn a stropů


Požární odolnost lepeného lamelového dřeva


Čtyřpodlažní dřevostavba R 60


Interiér dřevostavby R 60 Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí, ČVUT v Praze 17.2.2005

Zvýšení požární odolnosti nátěrem PROMADUR o 14 až 20 minut


Zkouška v Cardingtonu


Zkušební šestipodlažní objekt


Požární úsek po požáru R 60


Požární zkouška dřevěného schodiště R 30


DĚKUJI ZA POZORNOST


Dřevěné konstrukce požární návrh. Doc. Ing. Petr Kuklík, CSc

Recommend Documents