Princip odolnosti. Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB. Výsledky zkoušek Teploty. Ověření jednoduché návrhové metody

12.9.2012

Obsah lekce Princip odolnosti Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB

•

Princip požární odolnosti ocelobetonové stropní kce

Uspořádání zkoušek

•

Ověření odolnosti – FRACOF - nominální normová křivka – COSSFIRE - nominální normová křivka – FICEB – prolamované nosníky Uspořádání zkoušek Výsledky zkoušek – Teploty – Průhyby

Výsledky zkoušek Teploty Průhyby

Analýza výsledků

Ověření jednoduché návrhové metody

• •

Shrnutí

Požární odolnost ocelobetonové stropní konstrukce Eva Dvořáková, František Wald

• •

Analýza výsledků Shrnutí Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

Příklad ocelobetonové stropní konstrukce

2

Numerický model MKP

Princip odolnosti

Princip odolnosti

Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB






Analýza výsledků

Analýza výsledků



Shrnutí

Shrnutí

Model zkoušky v Cardingtonu – Požární úsek v rohu budovy

4,5 m Nosník Průvlak 6,0 m

Požární úsek

Průvlak

Nosník

Nosník 4,5 m Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

Teplota plynu 20°C Vektory hlavních napětí v desce při zahřívání

3

9,0 m

Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

4

100°C

20°C

Model programem VULCAN, prof. I. Burgess


1

12.9.2012

200°C


400°C


600°C


300°C


500°C


700°C


2

12.9.2012

800°C

900°C

Odolnost ocelobetonového stropu

Princip návrhu

Princip odolnosti

Princip odolnosti

Nárůst teploty konstrukce při požáru







Membránové působení

Analýza výsledků

Prostý ohyb Ověření jednoduché návrhové metody

Shrnutí

Tažený střed

Tlačený prstenec


• Membránové působení je třeba konstrukčně zajistit • Návrh stropní konstrukce • Model MKP • Jednoduchý návrhový model Porušení středu desky v tahu

Porušení okraje desky v tlaku

Analýza výsledků


• Nosník a deska v ohybu • Plastický kloub v nosníku

Shrnutí

• Rozvoj mechanizmu liniových kloubů Deska po okraji pouze svisle podepřená

• Membránové působení Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

15


Zkouška FRACOF

Požární zkoušky Princip odolnosti

Princip odolnosti

Zkoušky v rámci projektů FRACOF CROSSFIRE FICEB

•

Uspořádání zkoušek Výsledky zkoušek Teploty Průhyby

• Analýza výsledků


16


Podklady – Požární zkoušky v Cardingtonu • Dobré chování při přirozeném požáru • Nejvyšší teplota ocelového nosníku 1150 °C, • Pro požár 60 min teplota konstrukce nad 800°C • Konstrukční řešení pro Velkou Británii Ověření – Chování pro pomalé požáry nad 90 min – Chování pro nominální normovou teplotní křivku – Konstrukčních detailů běžných v kontinentální Evropě – Nástrojů na požární návrh konstrukce

IPE300


HEB260


Analýza výsledků


Shrnutí

IPE400

IPE400

R o h o v é p

IPE300

Shrnutí

Na konstrukci


17


Zkoušeno

18

3

12.9.2012

Zkouška COSSFIRE

Návrh zkoušek

Princip odolnosti


IPE270 HEB200

Uspořádání zkoušek K o n c o v é


Analýza výsledků

IPE270

Kloubový spoj

p o l e


Zkouška FRACOF

IPE270

Zkouška COSSFIRE

Shrnutí

Na konstrukci

Zkoušeno


19


Návrh konstrukčních prvků

Spřažení trny Princip odolnosti

Princip odolnosti

•


•

Analýza výsledků


Shrnutí

•


Ocelobetonová konstrukce – Nosníky • EN1994-1-1 – Sloupy • EN1993-1-1 a EN1994-1-1

•

1 09


Stropní ocelobetonová konstrukce – Tloušťka • Požadavek na izolaci mezi požárními úseky EN1994-1-2 – Výztužná síť • Jednoduchá pravidla Spoje – Tradiční řešení – krátkou čelní deskou, úhelníky na stojině • EN1993-1-8


Rozložení na nosníku

12 5 m m

Analýza výsledků

Stropnice

Průvlak


•

Spřahovací trny – TRW Nelson KB 3/4" – 125 Φ = 19mm; h = 125 mm; fy = 350 N/mm²; fu = 450 N/mm²

21


Princip odolnosti

Nosníku na sloup


Nosníku na nosník Stropnice

Dvojicí úhelníků

Krátkou čelní deskou

Dvojicí úhelníků


Analýza výsledků

Analýza výsledků



Deska

58 mm

Průvlak


101 mm

Výztužná sít

107 mm

62 mm Shrnutí

22

Ocelobetonová deska

Spoje


125 mm


Shrnutí

Princip odolnosti


300 mm Test 2 100 mm Test 1

2 07 m m

2 07 m m

155 mm Test 1 135 mm Test 2


20

Shrnutí

Šrouby M20, 8.8

Trapézový plech COFRAPLUS60 – 0.75 mm Beton C30/37


23


Rozměry 150x150 Průměr 7 mm Ocel S500 Vzdálenost od horního povrchu: • 50 mm FRACOF • 35 mm COSSFIRE

24

4

12.9.2012

Mechanické zatížení

Příprava zkoušky COSFIRE Princip odolnosti

Princip odolnosti


Odpovídá 390 kg/m²



15 pytlů po 1512 kg


FRACOF

Analýza výsledků

Analýza výsledků

20 pytlů po 1098 kg



Odpovídá 393 kg/m²

Shrnutí

Shrnutí

COSSFIRE Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

25


Stropní konstrukce při požáru

Zkouška FICEB

Princip odolnosti

Princip odolnosti






Před požárem

Po požáru


Ocelobetonová deska


Princip odolnosti

Stropnice 3 Stropnice 4

Stropnice 5 Průvlak 1

Analýza výsledků


Shrnutí

Krajní nosník


Nechráněné stropnice

Analýza výsledků

26

Sloup GL-D

Sloup GL-A

Shrnutí

27

Stropní konstrukce zkouška FICEB


28

Konstrukce zkouška FICEB Princip odolnosti

Přípoj nosníku na nosník Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB Uspořádání zkoušek

Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB Uspořádání zkoušek

Sloup GL-A Sloup GL-A Sloup GL-A Sloup GL-A



Analýza výsledků

Analýza výsledků



Shrnutí

Shrnutí

Nosník 3-4-5

Nosník 1-2 Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

Sloup GL-D

Krajní plnostěnný nosník 29


30

5

12.9.2012

Konstrukce zkouška FICEB


Princip odolnosti

Přípoj nosníku na sloup Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB






Analýza výsledků

Analýza výsledků



Shrnutí

Shrnutí

Výztuž A393 síť průměr 10 mm

Plné spřažení Trny 19, délky h = 95 mm Výztuž tvaru U kolem trnů pro návrh za běžné teploty


31


32

Požární zatížení zkouška FICEB


Princip odolnosti







Analýza výsledků

Analýza výsledků



Shrnutí

Shrnutí

Požární zatížení 700 MJ/m2 Měkké dřevo, 45 latí v hranici výšky 0,5 m, latě 1 m x 1 m x 0,05 m Rozprostřeno rovnoměrně v požárním úseku 9,0 m x 15,0 m

WOODEN CRIBS LOCATION

Pohled do bednění desky 33


Výsledky zkoušek Princip odolnosti

Princip chování


•

Teplota plynu

•

Teplota požárně chráněných okrajových nosníků


•

Teplota požárně nechráněných nosníků

•

Teplota ocelobetonové desky

•

Prohyb stropu

•

Chování stropu při požáru


Analýza výsledků

Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB Uspořádání zkoušek Výsledky zkoušek Teploty Průhyby

Analýza výsledků

– Trhliny a drcení betonu Ověření jednoduché návrhové metody


– Porušení výztužné sítě – Porušení okrajových nosníků

Teplota (°C) 1200 1000 800 600

Nominální ISO834

normová kř.

400

FRACOF Test 1 FRACOF

200

Test 2 COSSFIRE COSFIRE

0

Shrnutí

Shrnutí

0

30

60

90

120 150 180 210 240

Time (min) Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

34

Teplota plynu FRACOF a COSSFIRE

Temperature (°C)


35


Čas (min) 36

6

12.9.2012

Teplota stropnice FRACOF a COSSFIRE

Teplota plynu FICEB Princip odolnosti

Princip odolnosti


Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB Uspořádání zkoušek



Analýza výsledků

Analýza výsledků



Shrnutí

1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

FRACOF FRACOF COSSFIRE COSFIRE

A B C

0

Shrnutí

30

60

90


37

Teplota stropnice zkouška FICEB

Princip odolnosti

Analýza výsledků


B

C

D

E

F


800

600

0 40

60

80

100

120

140

Princip odolnosti

1000

TemperatureTeplota (°C) (°C)

1000

D and E: reinforcing steel

700

A'

C E

400 300 200

Shrnutí

60

90

120

150

Time (min)


700


600 500

180

210

240

Čas (min)

Test 1

300 200

A B C

100

60

90

120 150 180 210 240

Čas (min)

Pozorování – Zkouška COSFIRE

0

30

60

90

120 150 180 210 240

Time (min)

Čas (min)

průvlak ≈ 550 °C nosníku > 600 °C

40

Teplota po výšce desky zkouška FICEB

400 300

Analýza výsledků

D and E: reinforcing steel

0

0

400


B D F

100

F 30

800

200

D

0

A C E

900

500


Princip odolnosti

COSSFIRE

100


•

600

0

30

Time (min)

39

FRACOF Teplota (°C) Temperature (°C)

Analýza výsledků

Test 1

700

Čas (min)

Teplota po výšce desky FRACOF a COSSFIRE

500

200

160


600

A B C

300

0

Shrnutí 20

Time (min)


400

FRACOF


0

800

500

0

Shrnutí

900

COSSFIRE

400

200


COSSFIRE

Test 1

600

100

Analýza výsledků



FRACOF Teplota Temperature (°C)(°C)

Temperature (°C )


1000

A

Požárně nechráněné nosníky

Teplota (°C)

Teplota (°C)


1200


38

Teplota průvlaku FRACOF a COSSFIRE

Princip odolnosti

Beam 4 Zone 3 Centre

Čas (min)


Požárně nechráněný nosník Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB

A B C

120 150 180 210 240

Time (min)

Čas (min)

Teplota Temperature (°C)(°C)


Teplota (°C) Temperature (°C)

Teplota (°C)

Požárně nechráněný nosník

0

30

60

90

120 150 180 210 240

Time (min)

Čas (min)

Test 2


Shrnutí Čas (min)


41


42

7

12.9.2012



D3

1300 mm


D3


D6 D7

800 mm

D4

D1

D5

D2

Analýza výsledků

D2

D1

1300 mm


1660 mm

D4

Analýza výsledků

1300 mm


D8

Test 1 FRACOF

Shrnutí

Test 2 COSSFIRE



600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

D1 D2 D3 D4

0

30

60

90

Průhyb (mm) Vertical displacement (mm)

Princip odolnosti

• Měřené body

Průhyb (mm) Vertical displacement (mm)

Princip odolnosti


Deformace zkoušky FRACOF a COSSFIRE

Deformace zkoušky FRACOF a COSSFIRE

120 150 180 210 240

Time (min)

43

D3

D1

D4

D2

D5 D7 D8 0

30

60

90

D6

120 150 180 210 240

Time (min)

Čas (min)

Test 1 FRACOF

Shrnutí

Extrapolace průhybu Extrapolated results

600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

Čas (min)

Test 2 COSSFIRE


Deformace zkouška FICEB

44

Deformace zkouška FICEB

Princip odolnosti

Princip odolnosti







Analýza výsledků

Analýza výsledků



Shrnutí

Průhyb nosníku č. 3

Průhyb (mm)

•

Shrnutí

Měřené body Rozpětí nosníku Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

45


Podrcení betonu desky zkouška FRACOF

Trhliny v desce zkouška FRACOF Princip odolnosti

Princip odolnosti







Concrete Trhlina v crack desce

Analýza výsledků


•

Pozorování – Došlo k porušení výztuže v místě nastavení – Nevhodné konstrukční řešení je zobrazeno vpravo Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

Concrete Podrcení crushing desky

Analýza výsledků


Shrnutí

46

Shrnutí

47

•

Pozorování – Kolaps porušením obvodového nosníku


48

8

12.9.2012

Trhliny v desce zkouška FICEB

Princip odolnosti

Princip odolnosti







Concrete Trhlina crack v desce

Analýza výsledků

Analýza výsledků


Shrnutí

Klopení nosníku zkouška FICEB


•

Pozorování – První trhlina ve výztužné síti příčném směru desky Ověření návrhu podle EN 1994-1-3

Shrnutí

49


50

Shrnutí

Závěry Princip odolnosti

Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB Uspořádání zkoušek Výsledky zkoušek Teploty Průhyby

Analýza výsledků


Shrnutí

• Požární zkoušky potvrdily – Dobré chování ocelobetonové desky při vystavení ohřevu plynu podle nominální normové teplotní křivky >120 min – Dobrá celistvost i při místních porušeních – Je třeba věnovat péči vhodnému nastavení sítě s překrytím jednoho pole – Při chladnutí stropních konstrukcí nebylo pozorováno jejich porušení


51


52

Děkuji za pozornost fire.fsv.cvut.cz

9

Princip odolnosti. Zkoušky v rámci projektů FRACOF COSSFIRE FICEB. Výsledky zkoušek Teploty. Ověření jednoduché návrhové metody

Recommend Documents