Moderní dřevostavba její chování za požáru evropské 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 znalosti a předpisy

Petr Kuklík

proLignum 10.5.2012 Bratislava

Obsah: Dřevo ve městě – současnost 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, spoje), budoucnost Eurokódu 5

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 10.5.2012 Bratislava

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 10.5.2012 Bratislava

Cardington

Zkušební „laboratoř“ 48m x 65m x 250m proLignum 10.5.2012 Bratislava

TF 2000

Dřevěná konstrukce 6 podlaží proLignum 10.5.2012 Bratislava

TF 2000

Požární zatížení


TF 2000

Skutečný požár proLignum 10.5.2012 Bratislava

TF 2000


TF 2000

Požární úsek po požáru 64 minut proLignum 10.5.2012 Bratislava

TF 2000

Schodiště po požáru proLignum 10.5.2012 Bratislava

Cardington

Ocelová konstrukce 8 podlaží proLignum 10.5.2012 Bratislava

Cardington

Betonová konstrukce 7 podlaží proLignum 10.5.2012 Bratislava

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 (STN 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 PB a PO STN 730802 Požiarna bezpečnosť stavieb. Společné ustanovenia. STN 730821 Požiarna bezpečnosť stavieb. Požiarna odolnosť stavebných konštrukcií. STN EN 1995-1-2 (731701) Eurokód 5: Navrhovanie drevených konštrukcií. Časť 1-2: Všeobecné pravidlá. Navrhovanie konštrukcií na účinky požiaru. STN 730833 Požiarna bezpečnosť stavieb – Budovy na bývanie a ubytovanie.


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

, proLignum 10.5.2012 Bratislava

METODY STANOVENÍ POŽÁRNÍ ODOLNOSTI Tabulkové hodnoty

STN 730821 - Požiarna bezpečnosť stavieb. Požiarna odolnosť stavebných konštrukcií.

Publikace: - Požiarna odolnosť stavebných konštrukcií podľa eurokódov v tabuľkách; 2010. - Hodnoty požární odolnosti stavebních konstrukcí podle Eurokódů; 2009.


Výpočty požární odolnosti dřevěných konstrukcí

Vypočtené hodnoty

STN EN 1995-1-2 (731701) Eurokód 5: Navrhovanie drevených konštrukcií. Časť 1-2: Všeobecné pravidlá. Navrhovanie konštrukcií na účinky požiaru.

Hodnoty zjištěné 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 10.5.2012 Bratislava

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; 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 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 10.5.2012 Bratislava

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 10.5.2012 Bratislava

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


Výpočty dílců podle 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 a H podle EN 520 (typ F zkouška)

t f = tch +

l f − la,min − hp ks k2 kn k j β 0


Výpočty dílců podle EN 1995-1-2


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)


Výpočty dílců podle EN 1995-1-2

tins =

∑t

tins,0 = 1,1 hp

kpos = 0,6

tins,0 = 5,0 min

kpos = 1,5

tins,0 = 1, 4 hp

kpos = 0,8

ins,0,i

kj = 1

kpos k j

i


Výpočty spojů podle 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 10.5.2012 Bratislava

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 10.5.2012 Bratislava

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 10.5.2012 Bratislava

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.


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 10.5.2012 Bratislava

Dispozice objektu


Mechanické a požární zatížení

Podle EN 1991-1-2 proLignum 10.5.2012 Bratislava

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 10.5.2012 Bratislava

Fotogalerie

Čas +20 min

Čas +25 min

Čas +26 min

Čas +30 min


Fotogalerie

Dělicí stěna

Strop

Čelní stěna proLignum 10.5.2012 Bratislava

Zkouška stropu lehkého skeletu podle EN 1365-2

Spolupráce Haas Fertigbau, Fakulta stavební ČVUT a zkušebna PAVUS proLignum 10.5.2012 Bratislava

Zkouška dřevobetonového stropu podle 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 10.5.2012 Bratislava

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 znalosti a předpisy. Petr Kuklík. ČVUT v Praze, Fakulta stavební

Recommend Documents