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

ČVUT v Praze Fakulta stavební Universitní centrum energeticky efektivních budov

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

Petr Kuklík

proLignum 24.10.2012 Ostrava

Obsah: Dřevo ve městě – současnost Konstrukční systémy, 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 Tabulky, výpočty (prvky, dílce), budoucnost Eurokódu 5

Zkoušky požární odolnosti Stěny, stropní dílce při normovém či skutečném požáru a objekty při skutečném požáru

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

Maximální požární bezpečnost dřevostaveb proLignum 24.10.2012 Ostrava

DŘEVO VE MĚSTĚ - konstrukční systémy Lehký skelet

Těžký skelet

Masivní desková konstrukce


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 13 200 domů a 87 kostelů proLignum 24.10.2012 Ostrava

Cardington

Zkušební „laboratoř“ 48m x 65m x 250m proLignum 24.10.2012 Ostrava

TF 2000

Dřevěná konstrukce 6 podlaží proLignum 24.10.2012 Ostrava

TF 2000

Požární zatížení


TF 2000

Skutečný požár proLignum 24.10.2012 Ostrava

TF 2000


TF 2000

Požární úsek po požáru 64 minut proLignum 24.10.2012 Ostrava

TF 2000

Schodiště po požáru proLignum 24.10.2012 Ostrava

Cardington

Ocelová konstrukce 8 podlaží proLignum 24.10.2012 Ostrava

Cardington

Betonová konstrukce 7 podlaží proLignum 24.10.2012 Ostrava

POŽÁRNÍ BEZPEČNOST A POŽÁRNÍ ODOLNOST Evropské normy obsahují pravidla pro konstrukce, ale NE požadavky na ně!!! Požadavky, zejména požadavky na bezpečnost (např. požární bezpečnost), jsou stanoveny právními předpisy na národní úrovni (ČSN 7308..)!!! Třídy reakce na oheň: A1,A2,B,C,D,E,F jsou však v zemích EU stejné.

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 SK - 9 m, R60 Severské země - bez omezení R60


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 24.10.2012 Ostrava

Třídy reakce na oheň a druhy konstrukčních částí


Třídy reakce na oheň a druhy konstrukčních částí


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

Požár 63 minut

Zbytkový průřez

t , proLignum 24.10.2012 Ostrava

METODY STANOVENÍ POŽÁRNÍ ODOLNOSTI Odečet požární odolnosti z tabulek

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

proLignum 24.10.2012 Praha

Výpočty požární odolnosti

Vypočtené hodnoty

ČSN EN 1995-1-2 (731701) Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí. Část 1-2: Všeobecná pravidla. Navrhování konstrukcí na účinky požáru.

Porovnání s hodnotami zjištěnými zkouškou


Výpočty prvků podle 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


Výpočty prvků podle 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 24.10.2012 Ostrava

Výpočty prvků podle 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 EN 1995-1-2 Návrhová pevnost

f fi,d = k mod, fi k fi

(Vnitřní síly na úrovni 60% pro běžnou teplotu) přičemž

fk γM, fi

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


Výpočty prvků podle 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 24.10.2012 Ostrava

Výpočty prvků podle 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 EN 1995-1-2 1 nosník, 2 sloup, 3 záklop, 4 obložení

Dřevěné obložení,desky na bázi dřeva,sádrokarton typu A a H

t f = tch tch =

Dřevěné obložení,desky na bázi dřeva

hp

β0

tch = 2,8 hp − 14

Sádrokarton typu A, F a H podle EN 520 podle spár

tch = 2,8 hp − 23

l f,req = hp + dchar,0 + la

la = 10 mm proLignum 24.10.2012 Ostrava

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

tf ≤ t ≤ ta k3 = 2


Výpočty prvků podle EN 1995-1-2

Sádrokarton typu F podle EN 520

tch ≤ t ≤ tf k2 = 1 − 0,018 hp

ENV 13 381-7


Výpočty dílců podle EN 1995-1-2

Dřevěné obložení,desky na bázi dřeva Sádrokarton typu A, F a H podle EN 520 – tch jako prvky Dřevěné obložení,desky na bázi dřeva

Sádrokarton typu A a H podle EN 520 (typ F zkouška)

t f = tch +

l f − la,min − hp ks k2 kn k j β 0



tf = 21 mm


Výpočty dílců podle EN 1995-1-2 Vnější vrstva sádrokarton typu F

βn=ks.k2.kn. β0 βn=ks.k3.kn. β0

tch ≤ t ≤ tf t ≥ tf

k2 = 0,86 − 0,0037 hp

místo v plášti (1,3)

k3 = 0,036 t f + 1

rohož z minerálních vláken

t f = tch + k j = 1,15

l f − la,min − hp k s k 2 kn k j β 0 místo v plášti (1,3)



tins =

∑t

ins,0,i

tins,0 = 1,1 hp

kpos = 0,6

tins,0 = 5,0 min

kpos = 1,5

tins,0 = 1, 4 hp

kpos = 0,8

kpos k j

kj = 1

i


Budoucnost EN 1995-1-2

- zkoušky v reálných podmínkách požáru - dřevobeton - CLT (KLH)


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

67 min

83 min


Průběhy teplot Srovnání zatěžovacích teplotních křivek

900,00 800,00 700,00

Teplota [°C]

600,00 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 24.10.2012 Ostrava

Dispozice objektu


Mechanické a požární zatížení


Teplotní křivky


Skladba stěny a teploty za požáru








Skladba stropu a teploty za požáru


Fotogalerie

Zapálení paliva

Čas +7 min

Čas +6 min

Čas +14proLignum min 24.10.2012 Ostrava

Fotogalerie

Čas +20 min

Čas +25 min

Čas +26 min

Čas +30 min


Fotogalerie

Dělicí stěna

Strop

Čelní stěna proLignum 24.10.2012 Ostrava

Zkouška stropu lehkého skeletu podle EN 1365-2

Spolupráce Haas Fertigbau, Fakulta stavební ČVUT a zkušebna PAVUS proLignum 24.10.2012 Ostrava

Zkouška dřevobetonového stropu podle EN 1365-2


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

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

Recommend Documents