Moderní dřevostavba její chování za požáru evropské a české znalosti a předpisy. Petr Kuklík. ČVUT v Praze, Fakulta stavební

ČVUT v Praze, Fakulta stavební Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Moderní dřevostavba – její chování za požáru – evropské a české znalosti a předpisy

Petr Kuklík

Praha 20.10.2011

Obsah: Dřevo ve městě – minulost a současnost Vývoj městského domu, vnímání požárů, vícepodlažní budovy, TF2000

Požární bezpečnost a požární odolnost Zajištění požární bezpečnosti, přehled platných norem

Chování materiálů za požáru Beton, ocel, dřevo

Metody stanovení požární odolnosti Prvky, spoje, dílce

Zkoušky požární odolnosti Stěnových, stropních a střešních dílců a sestav

Závěr Znalost chování prvků, spojů a dílců za požáru Pochopení problematiky požární odolnosti dřevostaveb

Maximální požární bezpečnost dřevostaveb proLignum 20.10.2011 Praha

DŘEVO VE MĚSTĚ – minulost Vývoj městského domu

proLignum 20.10.2011 Praha

Vnímání požárů v minulosti Dřevo je zápalné a hořlavé Oheň - příčina požárů obcí i měst První směrnice – 14.stol. hlavně Praha „Císařsko-královský patent pro hašení ohně“ (1755) – zákaz dřevěných domů ve městech „Požární řád Josefa II.“ (1785) – odstupové vzdálenosti Nejpřísnější dvorní dekret z roku 1816 – zákaz dřevostaveb všude 1821 první hasičské sbory v Praze Konec 19.století – převládá ŽB, ocel, zdící technologie


Klemencovsko v Železném Brodě z roku 1792


DŘEVO VE MĚSTĚ - současnost Vícepodlažní budovy v AT


Vícepodlažní budovy v ČR


Vícepodlažní budovy v UK


UK


UK


Největší neúmyslně založený požár

2. září 1666, Londýn, UK Během 5-ti dnů bylo město zničeno požárem 440 akrů, 87 kostelů, 13 200 domů proLignum 20.10.2011 Praha

Cardington

Zkušební „laboratoř“ 48m x 65m x 250m proLignum 20.10.2011 Praha

TF 2000

Dřevěná konstrukce 6 podlaží proLignum 20.10.2011 Praha

TF 2000

Požární zatížení


TF 2000

Skutečný požár proLignum 20.10.2011 Praha

TF 2000


TF 2000

Požární úsek po požáru 64 minut proLignum 20.10.2011 Praha

TF 2000

Schodiště po požáru proLignum 20.10.2011 Praha

Cardington

Betonová konstrukce 7 podlaží proLignum 20.10.2011 Praha

Cardington

Ocelová konstrukce 8 podlaží proLignum 20.10.2011 Praha

POŽÁRNÍ BEZPEČNOST A POŽÁRNÍ ODOLNOST Evropské normy obsahují pravidla pro konstrukce, ale NE požadavky. Požadavky, zejména požadavky na bezpečnost (např. požární bezpečnost), jsou stanoveny právními předpisy na národní úrovni !!! Evropská komise FSUW. AT - 4 podlaží, R60 DE - 6 podlaží, R60 (možné je i 7-8 podlaží) CH - 7 podlaží, R60 UK – 18 m, R60 CZ - 12 m, R60 Severské země - bez omezení R60 proLignum 20.10.2011 Praha

Zajištění požární bezpečnosti dřevěných konstrukcí

Požární úseky Požární riziko (pv = 40 kg/m2) Stupeň požární bezpečnosti (I.-VII.) Požární odolnost Únikové cesty (chráněné, nechráněné) Odstupy – požárně nebezpečný prostor Zařízení pro protipožární zásah (přístupové komunikace, zásahové cesty, přenosné hasicí přístroje, zařízení autonomní detekce a signalizace požáru)


Přehled základních norem PBS ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení. ÚNMZ Praha, 2009 ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty. ÚNMZ Praha, 2009 ČSN 73 0833 Požární bezpečnost staveb – Budovy pro bydlení a ubytování. ČNI Praha 1996; Změna 1: 2000; Změna 2:2010 Sbírka zákonů – Vyhláška MV č.23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany. Ministerstvo vnitra, Praha 2008 proLignum 20.10.2011 Praha

CHOVÁNÍ MATERIÁLŮ ZA POŽÁRU Beton

Beton T°C


Chování materiálů za požáru Ocel

Ocel


Chování materiálů za požáru 4 a 3 strany průřezu vystavené požáru

Dřevo

, proLignum 20.10.2011 Praha

STANOVENÍ POŽÁRNÍ ODOLNOSTI

Tabulkové hodnoty

ČSN 73 0821 - Požární bezpečnost staveb – Požární odolnost stavebních konstrukcí; 28. 2. 1973 (platná do 1. 3. 2010) ČSN 73 0821 ed.2 - Požární bezpečnost staveb – Požární odolnost stavebních konstrukcí; květen 2007 Publikace - Hodnoty požární odolnosti stavebních konstrukcí podle Eurokódů; 2009


Požární odolnost dřevěných konstrukcí

Vypočtené hodnoty

ČSN EN 1991-1-2 – Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru ČSN EN 1995-1-2 – Navrhování dřevěných konstrukcí na účinky požáru

Hodnoty zjištěné zkouškou


Tabulky podle ČSN EN 1995-1-2






Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Požární namáhání podle nominální normové teplotní křivky

Vrstva tepelně nezměněného dřeva

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


ČSN EN 1995-1-2 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí Část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru

67 stran ČSN EN 1995-1-2: Oprava 1 (6 stran) v roce 2010

Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Jednorozměrné zuhelnatění

dchar ,0 = β0t

d char ,0 = β 0 t Zaoblení rohů = hloubce zuhelnatění dchar ,0 = β0t

bmin = 8,15 dchar ,0

pro → dchar ,0 < 13 mm

bmin = 2 d char ,0 + 80

pro → d char ,0 ≥ 13 mm proLignum 20.10.2011 Praha

Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Nominální zuhelnatění

d char ,n = β n t


Návrhová rychlost zuhelnatění β0

βn

mm/min

mm/min

Lepené lamelové dřevo s charakteristickou hustotou ≥ 290 kg/m3 Rostlé dřevo s charakteristickou hustotou ≥ 290 kg/m3

0,65 0,65

0,7 0,8

Rostlé nebo lepené lamelové dřevo listnatých stromů s charakteristickou hustotou 290 kg/m3 Rostlé nebo lepené lamelové dřevo listnatých stromů s charakteristickou hustotou ≥ 450 kg/m3

0,65

0,7

0,50

0,55

Vrstvené dřevo (LVL)

0,65

0,7

Návrhová rychlost zuhelnatění


Návrhová rychlost zuhelnatění - pro desky na bázi dřeva

Pro hustotu 450 kg/m3 a tloušťku desky 20 mm: 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:

β0 , ρ ,t = β0 ,450 ,20 k ρ kt

kde

kρ =

450 ρk

kt = min (

20 tp

; 1,0 )

ρk se dosazuje v kg/m3 a tp v mm.


Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Návrhová pevnost (Vnitřní síly na úrovni 60%) přičemž

f fi,d = k mod, fi k fi

fk γM, fi

je modifikační součinitel pro požár, který zohledňuje účinky teploty a vlhkosti na parametry pevnosti; kfi součinitel, kterým se převádí charakteristická hodnota na hodnotu 20% kvantilu: pro rostlé dřevo; kfi = 1,25 kfi = 1,15 pro lepené lamelové dřevo a desky na bázi dřeva; γM,fi dílčí součinitel spolehlivosti při požáru γM,fi = 1,0 fk charakteristická pevnost při běžné teplotě.

kmod,fi


Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Metoda redukovaného průřezu

Počáteční povrch prvku

d ef = d char ,n + k0 d 0

Okraj zbytkového průřezu Okraj účinného průřezu

d char d0 d ef

přičemž do = 7 mm

ko ≤ 1,0

dchar,n = βn t kde

βn t

je nominální návrhová rychlost zuhelnatění čas v minutách proLignum 20.10.2011 Praha

Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Součinitel tloušťky vrstvy nulové pevnosti k0 čas

k0

t menší než 20 minut

t/20

t minimálně 20 minut

1,0


Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Příklady protipožárního obložení

1 nosník, 2 sloup, 3 záklop, 4 obložení proLignum 20.10.2011 Praha

Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Čas porušení ochrany Dřevěné obložení,desky na bázi dřeva,sádrokarton typu A a H

Dřevěné obložení,desky na bázi dřeva

Sádrokarton typu A, F a H podle EN 520

t f = tch tch =

hp

β0

tch = 2,8 hp − 14


Výpočty prvků podle ČSN EN 1995-1-2 Zuhelnatění pro tf = tch a ta = min. 25 mm


Výpočty spojů podle ČSN EN 1995-1-2


POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky ze dřeva Doba požární odolnosti td,fi min

Opatřenía

Hřebíky

15

d ≥ 2,8 mm

Vruty

15

d ≥ 3,5 mm

Svorníky

15

t1 ≥ 45 mm

Kolíky

20

t1 ≥ 45 mm

Hmoždíky podle EN 912

15

t1 ≥ 45 mm

d - průměr spojovacího prostředku a t1 - tloušťka prvku proLignum 20.10.2011 Praha

POŽÁRNÍ ODOLNOST nechráněných spojů s bočními prvky ze dřeva – vyšší (do 30 minut)

zvětšení rozměrů o afi:

afi = β n k flux (treq - td,fi ) βn

je rychlost zuhelnatění;

Kflu

součinitel zohledňující zvětšený tepelný tok skrz spojovací prostředek;

Treq

požadovaná normová doba požární odolnosti;

td,fi

doba požární odolnosti nechráněného spoje uvedená v tabulce. proLignum 20.10.2011 Praha

POŽÁRNÍ ODOLNOST chráněných spojů (dřevem, sádrokartonem A, H) čas do počátku zuhelnatění desky má splňovat:

tch ≥ treq − 0,5 td,fi tch je čas do počátku zuhelnatění; Treq


td,fi

požární odolnost nechráněného spoje uvedená v tabulce. proLignum 20.10.2011 Praha

POŽÁRNÍ ODOLNOST chráněných spojů (sádrokartonem F) čas do počátku zuhelnatění desky má splňovat:

tch ≥ treq − 1,2 td,fi tch je čas do počátku zuhelnatění; Treq


td,fi

požární odolnost nechráněného spoje uvedená v tabulce.


Výpočty dílců podle ČSN EN 1995-1-2

t f = tch +

l f − la,min − hp k s k 2 kn k j β 0


Budoucnost EN 1995-1-2

- spoje ocel-dřevo - zkoušky v reálných podmínkách požáru - dřevobeton - CLT (KLH) - výpočty spojů - stropy a stěny s částečně vyplněnými dutinami

ZKOUŠKY POŽÁRNÍ ODOLNOSTI - zkouška stěny lehkého skeletu při skutečném požáru 40 min

67 min

83 min


Průběhy teplot 1400

Srovnání zatěžovacích teplotních křivek

1200

800

ISO 834 Parametrický požár

600 400

900,00

200

800,00

0 0

100

200

700,00

Čas [min]

600,00 Teplota [°C]

Teplota [°C]

1000

PH1

500,00

PH2 PH3

400,00

PH4

300,00 200,00

Teploty naměřené čidly

100,00 0,00 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Čas [min]


Zkouška experimentálního objektu při skutečném požáru

Spolupráce HLC Hodonín, Fakulta stavební ČVUT a zkušebna PAVUS proLignum 20.10.2011 Praha

Dispozice objektu


Mechanické a požární zatížení

Podle ČSN EN 1991-1-2 proLignum 20.10.2011 Praha

Teplotní křivky


Skladba stěny a teploty za požáru







▐ ●


Skladba stropu a teploty za požáru


Fotogalerie

Zapálení paliva

Čas +7 min

Čas +6 min

Čas +14 min proLignum 20.10.2011 Praha

Fotogalerie

Čas +20 min

Čas +25 min

Čas +26 min

Čas +30 min


Fotogalerie

Dělicí stěna

Strop

Čelní stěna proLignum 20.10.2011 Praha

Zkouška stropu lehkého skeletu podle ČSN EN 1365-2

Spolupráce Haas Fertigbau, Fakulta stavební ČVUT a zkušebna PAVUS proLignum 20.10.2011 Praha

Zkouška dřevobetonového stropu podle ČSN EN 1365-2


Spolupráce Fakulta stavební ČVUT, Tesařství Biskup, TESKO ČDZ, SFS intec a zkušebna PAVUS

Zkouška nosníků s deskami s prolisovanými trny


Požární odolnost nosníků s deskami s prolisovanými trny 1. zkouška

2. zkouška

1. MS – 11 min 2. MS – 8 min

1. MS – 11 min 2. MS – 11min nárůst 35% proLignum 20.10.2011 Praha

ZÁVĚR Dřevěné konstrukce při požáru zuhelnaťují, ale jejich zbytkové průřezy příliš nemění svou únosnost a tuhost. Odolnost dřevěných konstrukcí při požáru lze stanovit konzervativně výpočtem. Zkoušky jsou vhodné, když chceme dosáhnout vyšší požární odolnosti než lze dosáhnout výpočtem. Zkoušky jsou nutné pro skladby konstrukcí, pro které výpočty nejsou k dispozici. Zkoušky jsou vhodné pro rozšíření poznání problematiky požární odolnosti a zpřesnění výpočtů.


DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST !


Moderní dřevostavba její chování za požáru evropské a české znalosti a předpisy. Petr Kuklík. ČVUT v Praze, Fakulta stavební

Recommend Documents