Proračun AB konstrukcija na požarno djelovanje Literatura: 1. Čelične konstrukcije 1, Androić, Dujmović, Džeba 2.

Download Report

Transcript Proračun AB konstrukcija na požarno djelovanje Literatura: 1. Čelične konstrukcije 1, Androić, Dujmović, Džeba 2.

Proračun AB konstrukcija na
požarno djelovanje
Literatura:
1. Čelične konstrukcije 1, Androić, Dujmović, Džeba
2. Betonske konstrukcije 2 – rješeni primjeri, Radić i suradnici
3. Betonske konstrukcije – priručnik, Radić i suradnici
4. Fire Safety Engineering – Design of structures, J. A. Purkiss
5. EN 1991-1-2 (HRN ENV 1991-2-2)
6. EN 1992-1-2 (HRN ENV 1991-1-2)
Požar – nekontrolirano gorenje čijom se vatrom
ugrožavaju materijalne vrijednosti (materijalna
šteta) ili ljudski životi.
OPASNOSTI IZ PRIRODNOG
OKOLIŠA
snijeg, vjetar,
grom, potres,
odroni, slijeganja tla,
podzemne vode i dr.
OPASNOSTI KAO POSLJEDICA
LJUDSKE DJELATNOSTI I
KORIŠTENJA
nemarnost,
nebriga, način korištenja,
eksplozija,
podmetnuti požar i dr.
U svijetu godišnje strada 2-6% stambenih zgrada te 40-50 000 ljudi izgubi
život uz nastale ogromne materijalne štete.
U čemu je specifičnost djelovanja POŽARA na (AB) konstrukcije?
→ Djelovanje požara na (AB) konstrukcije se manifestira kao:
Uzrokuje naprezanja
1. MEHANIČKO DJELOVANJE:
(unutarnje sile – M, T, N)
2. DEGRADACIJA OTPORNOSTI:
Degradacija poprečnog presjeka
Redukcija
popr.
presjeka
Degradacija mehaničkih karakteristika gradiva
fsy, tension rebar (hotrolled) for strain >= 2%
fsy, tension rebar (cold
worked) for strain >= 2%
fsy, compression & tension
rebar for strain < 2%
fsp, hot-rolled rebar
Reduction factor
1
0.8
Reduction factor of compressive strength fc,q
1
0.8
fsp, cold worked rebar
0.6
Es, hot-rolled rebar
Siliceous
aggregate
0.4
Es, cold worked rebar
0.4
Calcareous
aggregate
0.6
0.2
0.2
0
0
Class N Reinforcing Steel
0
www.structuralfiresafety.org
www.structuralfiresafety.org
0
200
400
www.structuralfiresafety.org
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Velike havarije konstrukcija uzrokovanih djelovanjem požara
Windsor Tower, Madrid, 12.02.2005.
POŽARNA ZAŠTITA
Opći cilj požarne zaštite - ograničenje rizika pri požaru za osobe i društvo,
susjednu imovinu i gdje se to zahtijeva, za izravno izloženu imovinu.
Građevina mora biti proračunata tako da u slučaju izbijanja požara:
nosivost konstrukcije ostane sačuvana kroz zadano vrijeme (požar ekstremno
djelovanje),
stvaranje i širenje požara i dima bude ograničeno,
širenje požara na susjedne građevine bude ograničeno,
korisnici mogu napustiti građevinu ili mogu biti spašeni na druge načine.
Mjere građevinske zaštite od požara uključuju (aktivne i pasivne):
Sigurnost objekata u slučaju požara,
Podjela objekta na požarne odjeljke,
Predviđanje pravaca evakuacije.
Predviđanje aktivne zaštite od požara
Proračun mehaničke otpornosti
konstrukcije na požarno djelovanje
OSNOVNI POJMOVI
Požarna otpornost – sposobnost konstrukcije ili elementa da zadovolji zahtjeve
namjene (nosivost, razdvajanje) za propisanu požarnu izloženost i propisano vrijeme.
Požarni odjeljak (sektor) – prostor unutar zgrade koji se proteže preko jednog ili
više katova i koji je odvojen razdjelnim elementima, tako da je spriječeno širenje
požara za vrijeme mjerodavne izloženosti požaru.
Razdjelni elementi – konstrukcijski i nekonstrukcijski elementi (zidovi i stropovi)
kojima je omeđen požarni odjeljak.
Proračunski požar – propisani razvoj požara koji se pretpostavlja u proračunu.
Potpuno razvijeni požar – stanje pune uključenosti svih gorivih površina u požaru u
određenom prostoru.
Standardna (nominalna) požarna krivulja - nazivna krivulja koja predstavlja odnos
temperatura – vrijeme za požarno opterećenje od gorenja drva.
REALNI POŽAR
Za nastanak požara
unutar građevine bitno je
razlikovati:
uzrok zapaljenja,
dostatnost kisika,
dostatnost goriva,
Faze razvoja požara:
Zapaljenje ili tinjanja – započinje pri malim temperaturama, vrijeme je teško procijeniti.
i nema utjecaja na konstrukciju;
Širenje ili razvijanje požara – u toj fazi požar je lokalnog karaktera i fazi širenja može
buknuti ili se lokalizirati (ovisno o kisiku i dr.)
Buktanje – kratka faza koju karakterizira iznenadna erupcija požara u cijelom požarnom
odjeljku;
Potpuno razvijeni požar - faza nakon buktanja gdje se požar u potpunosti razvio u
cijelom odjeljku uz veliko povećanje temperature plina.
Hlađenje – faza opadanja požara kojoj odgovara smanjenje temperature plina sve dok
gorivi materijal u potpunosti ne izgori.
Potpuno razvijeni požar ovisi o količini kisika te razlikuje se:
Fuel controlled – ima na raspolaganju dosta kisika tako da rata izgaranja ovisi samo
o karakteristikama materijala koji gori;
Ventilation controlled – nema dovoljno kisika tako da rata izgaranje ovisi isključivo
o raspoloživom kisiku;
STANDARDNI POŽAR - ISO 834 požarna krivulja
Dogovorna krivulja iz 1975g.
- Razlog je bio harmonizirati način ispitivanja a
tada se učinila ova krivulja najprimjerenija.
- Temelji se na krivulji potpunog sagorijevanja
drvenog goriva (gorivo na bazi celuloze) jer
prijašnja ispitivanja se temeljila na sagorijevanju
drveta.
- Izraz koji opisuje krivulju:
Standardna krivulja ISO 834 - nedostaci
- ne daje podatke o realnom požaru (ne poklapa se s realnim požarom),
- nema faze hlađenja,
- u požarnom sektoru predviđa samo jednu temperaturu,
- ne uzima u obzir ograničenje postojanje otvora i dr.
Uz manje modifikacije (dopunu) i u novim normama je zadržana kao
nominalna krivulja.
Razlog je postojanje baze podataka ispitivanja s ovim požarom i pogodnost
laboratorijskog ispitivanja.
Utvrđene su koleracije s drugim modelima krivulja.
Izraz za vanjsku krivulju (element je izvana)
Izraz za ugljikovodičnu krivulju
DOSADAŠNJA ANALIZA KONSTRUKCIJE PRI POŽARU
•Za pojedine konstrukcije i elemente bile su propisane zahtijevane klase požarne
otpornosti.
•To je bilo definirano vremenom koji pojedini element konstrukcije mora odoljevati
standarnom požaru.
•Postojala je klasifikacija objekata i dijelova objekata u različite klase (razrede) požarne
otpornosti.
•U prijašnjoj tehničkoj regulativi pojedinih zemalja zahtijevane požarne otpornosti su dosta
precizno određene, kako za različite tipove konstrukcija tako i u zavisnosti katnosti
građevine, namjene, površine i visine požarnih odjeljaka u građevini.
•U Hrvatskoj je ta problematika tretirana u ograničenom obliku pa je bila definirana podjela
tipova konstrukcija i elemenata konstrukcije prema njihovoj požarnoj otpornosti.
• Elementi konstrukcije su stoga morali imati potrebnu nosivost za izloženost
standardnom požaru tijekom određenog vremena.
• Sam proračun AB konstrukcija se svodio da se odredi min. zaštitni sloj i min.
dimenzije elemenata konstrukcije. TKO JE MORAO KORISTIO JE NJEMAČKU
NORMU DIN 4102-1 (izašla u prvom obliku još 1981 g)
•Čelične na propisanu zaštitu premazima ili oblogom, a za drvene dodatnu
dimenziju elementa ili zaštitu
•TO JE BILO ODREĐENO POŽARNIM ELABORATOM
ANALIZA KONSTRUKCIJE PRI POŽARU
PREMA EUROKODU
-Prvi korak u analizi konstrukcije u slučaju djelovanja požara je određivanje
toplinskog djelovanja.
-Postoje dva osnovna načina određivanja tog djelovanja i prije početka
projektiranja potrebno je odabrati jedan od ta dva načina:
1.Prva mogućnost se temelji na postupku prema propisanim pravilima
(prescriptive rules). Djelovanje na konstrukciju se određuje prema jednoj od
nominalnih krivulja požara (standardna ili parametarska). Ova mogućnost
projektanta svodi na pasivnu ulogu u projektiranju. Slično ili gotovo isto kao
dosadašnji pristup.
2. Druga mogućnost se temelji na provođenju proračunske analize
konstrukcije (performace based rules). Određivanje toplinskog djelovanja na
konstrukciju temelji se na usvajanju i analizi fizikalnih i kemijskih parametara.
Proračunski postupak
Project Design
Prescriptive Rules
(Thermal Actions by Nominal Fire
Performance-Based Code
(Physically based Thermal Actions)
Member
Analysis
Analysis of
Part of the
Structure
Analysis of
Entire
Structure
Calculation of
Mechanical
Actions at
Boundaries
Calculation of
Mechanical
Actions at
Boundaries
Selection of
Mechanical
Actions
Tabulated
Data
Simple
Calculation
Models
If available
Advanced
Calculation
Models
Selection of Simple or Advanced
Fire Development Models
Member
Analysis
Analysis of
Part of the
Structure
Analysis of
Entire
Structure
Calculation of
Mechanical
Actions at
Boundaries
Calculation of
Mechanical
Actions at
Boundaries
Selection of
Mechanical
Actions
Simple
Calculation
Models
If available
Advanced
Calculation
Models
RAČUNSKA ANALIZA KONSTRUKCIJE PRI POŽARU
Prijedlog proračuna na požarno djelovanje prema
EUROKODU podrazumijeva sljedeće korake:
izbor odgovarajuće proračunske situacije (požarni scenarij),
određivanje odgovarajućeg proračunskog požara,
proračun razvoja temperature (u prostoru i konstrukcijskim
elementima,
proračun mehaničkog ponašanja konstrukcije izložene požaru.
DEFINIRANJE POŽARNOG SCENARIJA
Da bi se odredila izvanredna proračunska situacija, treba odrediti
proračunski požarni događaj i s njim vezani proračunski požar na temelju
prosuđivanja požarnog rizika.
Scenario požara (proračunska situacija) obuhvaća definiranje i opis:
Podataka o samom požaru kao što je veličina i izvor zapaljenja, vrsta
goriva, gustoća požarnog opterećenja i dr.
Podatke koji utječu na razvoj požara kao što su uvjeti ventilacije, vanjski
uvjeti okoline, veličina požarnih odjeljaka, svojstva zidova požarnog
odjeljka, utjecaj aktivnih mjera sprečavanja požara itd.
Položaj i mjesta nastanka požara u odnosu na glavne nosive dijelove
konstrukcije.
ODREĐIVANJE PRORAČUNSKOG POŽARA
Proračunski požar (design fire) predstavlja potanko opisani razvoj požara koji
se usvaja radi proračuna konstrukcije u slučaju pojave požara.
Da bi se on odredio potrebno je u prvom redu odrediti požarno opterećenje
Qfi (toplinska energija koja se oslobađa izgaranjem gorivog materijala u
prostoru građevine), odnosno proračunsku gustoću požarnog opterećenja
(qf,d) i definirati ratu oslobađanja topline (Q) za vrijeme požara.
Proračun gustoće požarnog opterećenja – mjera oslobođene energije
Nakon što se odredi požarno opterećenje potrebno je poznavati ratu kojom će ono
izgarati.
Proračunska gustoće požarnog opterećenja (qf,d) – mjera raspoložive energije u
požaru
Rata oslobađanja topline za vrijeme požara (Q) - snaga požara i utječe na
temperaturu
plina
Q je izvor porasta temperature i ima glavnu ulogu za rasprostiranje plina i dima. Može se
dogoditi:
1. Požar dosegne maksimalnu vrijednost bez ograničenja kisika (Q je ograničena s
požarnim opterećenjem)
2. Požar dosegne maksimalnu vrijednost uz ograničenje kisika jer ga nema dovoljno u
požarnom odjeljku (Q je ograničen raspoloživim kisikom)
Kod obje ove mogućnosti požara nakon što požar prođe fazu buktanja može se dogoditi:
1. Lokalizirani požar – dio odjeljka je u požaru – postoje dvije krivulje temperatura
vrijeme
2. Potpuno razvijeni požar – sve gori istom uz razvoj jedinstvene temperature
Da bi se definirao računski požar s ratom oslobađanja topline Q za vrijeme
požara potrebno je odrediti:
Rate razvoja požara FGR
Gustoće požarnog opterećenja qf
Površine izložene požaru Afi
Uvjete ventilacije
Moguće je Q krivulju odrediti i eksperimentalno.
PRORAČUN TEMPERATURA
Proračun temperatura u zatvorenom prostoru
- Općim pravilima prijenosa topline;
- Nominalnim krivuljama temperatura-vrijeme;
- Modelima prirodnog požara.
Opća pravila prijenosa topline u prostoru
-Uporaba diferencijalnih jednadžbi (Fourier) koje određuju prijenos topline uslijed
temperaturnog djelovanja u konstrukcijski element.
-Uz odgovarajuća pojednostavljenja, pretpostavke i definirane rubne uvjete može se
raspodjela temperature u prostoru u vremenu i odrediti promjena temperature u
promatranom elementu konstrukcije.
-To je postupak prihvatljiv za detaljnije analize u programima s konačnim elementima gdje
su isprogramirane diferencijalne jednadžbe i dr.
Nominalne krivulje temperatura-vrijeme
-Definiraju zakonitosti razvoja temperature u vremenu u građevinskom objektu ne
uzimajući u obzir uvjete u samom objektu (požarno opterećenje, sustav ventiliranja
objekta, sustav aktivne zaštite i sl.)
1. Krivulja standardnog požara
2. Krivulja vanjskog požara
3. Krivulja ugljikovodika
- Premda nominalne krivulje imaju dosta nedostataka dosta su praktične u dokazu
otpornosti elementa, a za ograničenu primjenu (za požarne sektore do 500 m2 i dr) mogu
se usporediti vremena žestine standardnog požara i realnog požara.
-Ekvivalentno vrijeme izloženosti standardnoj požarnoj krivulji određeno je izrazom
Modeli prirodnog požara
- Modeli prirodnog požara pokrivaju razvoj požara koji je realan i za kojeg se očekuje da
će se pojaviti.
- Ti modeli uzimaju u obzir glavne parametre koji utječu na širenje požara (požarno
opterećenje, veličinu zgrade, uvjete ventiliranja i dr.)
- To su skuplje analize kojima se dobijaju realnije krivulje požara.
- EN 1991-1-2 razlikuje:
1. Pojednostavljeni modeli požara – jednostavni fizikalni modeli s ograničenim
područjem primjene
- Modeli požara u sektoru (zatvorenom prostoru)
- Modeli ograničenih požara (lokalizirani požari)
2. Napredni modeli požara – uzimaju u obzir karakteristike plina, izmjenu mase i
izmjenu energije
- Modeli jedne zone – u odjeljku djeluje samo jedna jednolika krivulja temp.- vijeme
- Modeli dvije zone – u odjeljku djeluje dvije krivulje temp.- vijeme (u gornje i
donjem dijelu)
-Modeli polja (CFD) – daju razvoj temperature u sektoru u potpunosti u ovisnosti
vremena i prostora.
Pojednostavljeni modeli požara
- Modeli požara u sektoru – pretpostavljaju jednoliku raspodjelu temperature u cijelom
prostoru. Daju krivulje temp-vrijeme uzimajući u obzir požarno opterećenje i uvjete
ventiliranje na zidovima (vrata i prozori).
-Primjenjivi su za zatvorene prostore tlocrtne površine do 500 m2 bez otvora na krovu i
maksimalne visine stropa do 4 m.
-Glavna pretpostavka ovih modela je izgaranje cjelokupnog požarnog opterećenja.
-Postoji veza ovih modela i standardnih krivulja preko ekvivalentnog vremena izloženosti.
-EN 1991-1-2 daje parametarsku krivulju – preporuka za pojednostavljeni model
Napredni modeli požara
- Modeli jedne i dvije zone – polaze od pretpostavke da se zatvoreni prostor može
podjeliti u određeni broj zona tako da svaka ima približno jednake karakteristike (masu,
gustoću, temperaturu, tlak i unutarnju energiju) jer je realno simuliranje dosta složena zadaća
kod numeričkog modeliranja pa su uvedena određena pojednostavljenja.
-Modeliranje u zonama polazi od sustava diferencijalnih jednadžbi koje su izvedne koristeći
zakon održanja mase (jednadžbe kontinuiteta), zakon održanja energije (prvi zakon
termodinamike) i zakon idealnih plinova.
-Najčešće se zatvoreni prostor dijelu u dvije zone:
a) Gornja zona – zona vrućih plinova i dima – razvijaju se visoke temperature
b) Donja zona – zona u kojoj se zadržava sobna temperatura i sobni tlak
Međusobna djelovanja zona posljedica su izmjene mase i energije. Tu su prisutna još neka
pojednostavljenja kao što su:
- specifični toplinski kapacitet cp i cv se uzimaju konstantni,
- hidrostatski uvjeti su zanemareni – zakon idealnih plinova
Proračun temperature u nosivom
elementu
Toplinska djelovanja na konstrukciju su opisana NETO TOPLINSKIM TOKOM
(hnet,d), koji se određuje razmatranjem toplinskog zračenja i konvekcije u i iz
požarnog okoliša.
Pri proračunu temperatura na promatranom elementu koristeći krivulje temp.vrijeme dobivene na jedan od prethodno navedenih načina uzima se neto
toplinski tok od konvekcije i zračenja opisan jednadžbom:
Temperatura u betonskom ili čeličnom elementu se utvrđuje rješavanjem
jednadžbe:
www.structuralfiresafety.org
70
60
50
40
400
Uz odgovarajuća pojednostavljenja za nominalne krivulje
i odgovarajuće parametarske modele mogu se dobiti
dijagrami raspodjele topline u elemenetu.
30
500
20
600
700
10
800
10
20
30
40
Proračun AB KONSTRUKCIJA
na požarno djelovanje
prema EN 1992-1-2
Područje ove norme
Norma pokriva proračun betonskih
konstrukcija za izvanredno djelovanje
uslijed požara Proračun je povezan s
normama EN1992-1-1 i EN1991-1-2.
Norma pokriva i pasivnu zaštitu od požara vezano za
proračun betonskih konstrukcija
Međutim norma
Izbjeći
ne pokriva
Nosiva
1.
2.
funkcija
Funkcija
razdvajanja
prijevremeno
otkazivanje
Ograničiti širenje požara
(plamena, plinova &
pretjerane topline)
Prednapete
konstrukcije s
vanjskim kabelima
Ljuske
Norma vrijedi za betone do razreda C90/105, odnosno
za LC do razreda LC55/60
Osnovni zahtijevi za konstrukciju
Za vrijeme relevantnog požara
Nosiva
funkcija
Funkcija
razdvajanja
Deformacijski
kriterij
Mehanička otpornost treba biti
zadržana – Ne smije doći do
prijevremenog kolapsa
Za elemente i spojeve koji formiraju
ograđene prostore (požarne sektore):
Ne smije doći do degradacije i prolaska
topline kroz elemente
Toplinska radijacija na neizloženoj
strani je ograničena (Nije relevantno za
konstrukcije koje obrađuje ova norma)
Kada način zaštite i proračun elemenata
konstrukcije zahtijeva uzimanje u obzir
deformacije nosive konstrukcije
Izloženost standardnom požaru
Kriterij R
Nosiva funkcija je zadržana tijekom
zahtijevane izloženosti požaru.
Kriterij I
Povećanje temperature na neizloženoj
strani mora biti ograničeno na:
Prosječno povećanje ≤ 140 K
Max. povećanje u nekoj točki ≤ 180 K
Kriterij E
Prolaz plamena i vrućih plinova kroz
element je spriječen.
Kriterij M
Elementi se moraju oduprijeti
horizontalnom koncentriranom opterećenju
određenom normom EN1363-2.
Izloženost parametarskom požaru
Funkcija
razdvajanja E i I
Temperature
Qmax
Decay
phase
Heating
phase
0
0
*
t max
Nosiva
funkcija R
Povećanje temperature na
neizloženoj strani:
Za vrijeme faze zagrijavanja,
Prosječni rast < 140 K
Maksimalni rast < 180 K
Za vrijeme faze opadanja,
Prosječni rast < 200 K
Maksimalni rast < 240 K
Time
Treba biti zadržana tijekom
cijelog vremena izloženosti
Poračunske vrijednosti mehaničkih
svojstava gradiva Xd,fi
Za mehanička svojstva gradiva (čvrstoća i rel. deformacija):
Xd,fi  kq X k /  M,fi
= (Xk,q / Xk ), faktor redukcije
mehaničkih svojstava ovisno o
temperaturi
Karakteristična vrijednost (fk or Ek )
pri normalnoj temperaturi
Parcijalni faktor sigurnosti za
materijal za požarnu situaciju
= 1.0 za beton i armaturu
(običnu i prednapetu)
(određuje National Annex)
Ako se mijenja predloženi γM,fi potrebno je
mijenjati i tablične podatke za proračun.
Uvjet nosivosti
Proračunsko djelovanje
( uključujući efekte
toplinskog širenja
deformacije)
EN1991-1-2
E d,fi  R d,t ,fi
EN1992-1-2
Analiza elementa
Izloženost
standardnom požaru
Drugi modeli
izloženosti požaru
Proračunska otpornost
Analiza dijelova
konstrukcije
Globalna analiza
konstrukcije
Tablični podaci prikazani kasnije se temelje na
izloženosti standardnom požaru.
Požarni
testovi
Analiza elemenata – Proračunsko djelovanje
Određivanje proračunskog djelovanja za vrijeme t = 0 uz
uporabu faktora kombinacije ψ1,1 ili ψ2,1 prema EN1991-1-2.
Pojednostavljeno, proračunsko djelovanje Ed,fi može se
odrediti preko proračunskog djelovanja :
Efi ,d  fi Ed
Faktor redukcije vezan za
kombinaciju proračunskog
djelovanja
Proračunska
djelovanja za proračun
pri normalnoj
temperaturi
Proračunsko djelovanje Ed se odredi u skladu s EN1990.
Faktor redukcije za kombinaciju
opterećenja fi
Za kombinaciju opterećenja:
Djelovanja:
Stalno
Prednapinjanje
Korisno opt.
Dopunsko korisno opt.
  G, j Gk , j ""  P P ""  Q,1 Qk ,1 ""   Q,i  0,i Qk ,i
j 1
i 1
Parcijalni faktori
Faktor redukcije fi može se preko:
 fi 
Gk   fi Qk ,1
 G GK   Q,1 Qk ,1
Eq.(6.10)
u EN1991
Faktor kombinacije za
učestalu ili kvazistalnu
vrijednost djelovanja
određeno s ψ1,1 or ψ2,1
Primjer određivanja fi
Reduction factor fi
Gk   fi Qk ,1
fi 
 G GK   Q,1 Qk ,1
0.8
0.7
 fi = 0.9
0.6
Skladišta
0.7
0.5
Trgovine
Stambenoposlovni
prostori
0.5
0.4
0.2
 G = 1.35
 Q = 1.50
0.3
www.structuralfiresafety.org
0.2
0
0.5
Pojednostavnjeno,
Opt. vjetrom
1
1.5
2
2.5
fi = 0.7 za skladišta
fi = 0.65 za ostalo
3
Qk,1 / Gk
Druga proračunska razmatranja

Termičke
deformacije uslijed
temperaturnog
gradijenta po visini
presjeka

Uzdužno ili u
ravnini toplinsko
izduženje
Thermal
gradient

Rubni uvjeti
na osloncima i
krajevima elementa
ostaju nepromjenji
Time = 0
Time = t
Analiza dijelova (sklopova) konstrukcije
Analiza obuhvaća:
Svojstva gradiva
Svojstva elementa
Načine sloma
Toplinsko izduženje i
deformacija
itd
Vremenski neovisni
oslonci i rubni uvjeti
Proračunsko djelovanje
prema EN1990
Ostaju
nepromjenjena za
vrijeme požara
Globalna analiza konstrukcije
Svojstva
gradiva
Način
sloma
Svojstva
elementa
Učinci toplinskog
povećanja i deformacije
Svojstva gradiva u požaru
EN1992-1-1
Beton normalne
težine
Armaturni čelik
Prednapeti čelik
Betoni visoke
čvrstoće
Lakoagregatni beton
Mehanička
svojstva
+
Toplinska
svojstva
Odnos naprezanjerel. deformacija
Modul elastičnosti
Granica tečenja
Toplinsko izduženje
Specifična topl. energ.
Toplinska provodljivost
Poglavlje 6
Vrijednosti svojstava gradiva u ovom
poglavlju uzimaju se kao
karakteristične vrijednosti.
Ponašanje betona pod tlakom u požaru – matematički model
3 e fc ,q

fo r e  e c1,q

3
e c1,q [ 2  (e / e c1,q ) ]
s (q )  
Line a ro r non- line a rm ode ls fo r e c1,q  e  e cu1,q


Stress s
Vrijedi za prirast
1.
f c, q
temperature:
2.
2 ~ 50 K/min
Tri parametra: fc,q, ec1,q i ecu1,q,
su ovisni o temperaturi
www.structuralfiresafety.org
e c1, q
Strain e
e cu 1, q
Parametri tlačne čvrstoće betona
q
[C]
Siliceous &
calcareous
ec1,q
ecu1,q
20
0.0025
0.0200
100
0.0040
0.0225
200
0.0055
0.0250
300
0.0070
0.0275
400
0.0100
0.0300
500
0.0150
0.0325
600
0.0250
0.0350
700
0.0250
0.0375
800
0.0250
0.0400
900
0.0250
0.0425
1000
0.0250
0.0450
1100
0.0250
0.0475
1200
Beton iz silikatnog agregata ima veću
redukciju čvrstoće nego beton iz
vapnenačkog agregata
-
-
Promjena rel. deformacije: ec1,q and ecu1,q
ovisno o temperaturi je ista za beton iz oba
tipa agregata.
Reduction factor of compressive strength fc,q
1
0.8
Calcareous
aggregate
0.6
Siliceous
aggregate
0.4
0.2
0
www.structuralfiresafety.org
0
200
400
600
800
1000
1200
o
Temperature [ C]
Ponašanje vlačno opterećenog betona
Konzervativni pristup: Vlačna čvrstoća betona se u pravilu može
zanemariti.
Reduction factor of tensile strength
1
0.8
Ako je nužno
uzeti u obzir
vlačnu čvrstoću
U odstunosti točnjih
podataka može se
primjeniti prikazan
dijagram.
0.6
0.4
0.2
0
www.structuralfiresafety.org
0
100
200
300
400
500
600
Temperature [o C]
Armaturni čelik
Stress s
Vrijedi samo za
prirast temper.: 2 ~ 50 K/min
f y, q
Tangentni modul Et,q
a 2  (e y ,q  e p,q ) (e y ,q  e p,q  c E a,q )
b 2  c (e y ,q  e p,q ) E a,q  c 2
(fy ,q  f p,q )2
c
(e y ,q  e p,q ) E a,q  2 (fy ,q  f p,q )
f p, q
E a, q = tan a
a
e p, q
= fp,q/ Ea,q
 for e  e p,q

 for e p,q  e  e y ,q


 for e y ,q  e  e t ,q
 for e t ,q  e  e u,q

 for e  e u,q
e y, q
= 0.02
E t ,q  E a,q
E t ,q 
E t ,q


e t, q
= 0.15
e u, q
Strain
= 0.20
Razred A čelika:
εst,θ = 0.05; εsu,θ = 0.10
s  e E a,q
b e y ,q  e 
a a2  e y ,q  e 
0
2
s  f p,q  c 
b 2
a  e y ,q  e
a
2
s  fy ,q
s  fy ,q 1  (e  e t ,q ) /(e u,q  e t ,q )
s  0.0
Faktor redukcije za čelik
fsy, tension rebar (hotrolled) for strain >= 2%
fsy, tension rebar (cold
w orked) for strain >= 2%
fsy, compression & tension
rebar for strain < 2%
fsp, hot-rolled rebar
Reduction factor
1
0.8
fsp, cold w orked rebar
0.6
Es, hot-rolled rebar
Es, cold w orked rebar
0.4
0.2
0
Class N Reinforc ing Steel
www.structuralfiresafety.org
0
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Prednapeti čelik
Stress s
Vrijedi za
prirast temp.:
f y, q
2 ~ 50 K/min
Tangentni modul Et,q
a 2  (e y ,q  e p,q ) (e y ,q  e p,q  c E a,q )
b 2  c (e y ,q  e p,q ) E a,q  c 2
(fy ,q  f p,q )2
c
(e y ,q  e p,q ) E a,q  2 (fy ,q  f p,q )
f p, q
E a, q = tan a
a
e p, q
= fp,q/ Ea,q
 for e  e p,q

 for e p,q  e  e y ,q


 for e y ,q  e  e t ,q
 for e t ,q  e  e u,q

 for e  e u,q
e y, q
= 0.02
E t ,q  E a,q
E t ,q 
E t ,q


e t, q
= 0.15
e u, q
Strain
= 0.20
s  e E a,q
b e y ,q  e 
a a2  e y ,q  e 
0
2
s  f p,q  c 
b 2
a  e y ,q  e
a
2
s  fy ,q
s  fy ,q 1  (e  e t ,q ) /(e u,q  e t ,q )
s  0.0
Faktor redukcije za prednapeti čelik
q
Reduction factor
[C]
1
fpy, cold worked (Class A)
fpy, cold worked (Class B)
fpy, quenched & tempered
fpp, cold worked
fpp, quenched & tempered
Ep, cold worked
Ep, quenched & tempered
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Prestressing Steel
www.structuralfiresafety.org
0
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Class A & B
ept,q
epu,q
20
100
0.050 0.100
200
300
0.055 0.105
400
0.060 0.110
500
0.065 0.115
600
0.070 0.120
700
0.075 0.125
800
0.080 0.130
900
0.085 0.135
1000 0.090 0.140
1100 0.095 0.145
1200 0.100 0.150
Toplinsko izduženje betona
Pretpostavlja se da se beton iz silikatnog agregata
izdužuje više nego beton iz vapnenačkog agregata.
Thermal strain [x10 -3 ]
16
14
12
Siliceous
aggregate
10
8
Nema daljnjeg
topl. izduženja
Calcareous
aggregate
6
4
2
www.structuralfiresafety.org
0
0
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Specifični toplinski kapacitet betona
Sadržaj vlage je modeliran za vršnu vrijednost između
100 °C and 115°C.
Za oba tipa
agregata
Specific heat [kJ/kg K]
2.5
(Moisture content, u = 3%)
2
(u = 1.5%)
1.5
1
(u = 0%)
0.5
www.structuralfiresafety.org
0
0
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Toplinska provodljivost betona
Određena je između donje i gornje granične vrijednosti:
Thermal conductivity [W/m K]
2
1.6
Upper limit
1.2
Za oba tipa
agregata
0.8
Lower limit
0.4
www.structuralfiresafety.org
0
0
200
400
600
800
1000
1200
o
Temperature [ C]
Toplinsko izduženje armaturnog i
prednapetog čelika
Thermal elongation Dl /l [x10-3 ]
18
16
Prestressing steel
14
Reinforcing steel
12
10
Faza promjene
u kristalnoj
strukturi
8
6
4
2
www.structuralfiresafety.org
0
0
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Proračunski postupci – dokaz nosivosti
Osnovne informacije:
Termalni odgovor
Mehanički odgovor
Potvrda
Betonske konstrukcije
mogu se proračunati:
Pojednostavljeni
modeli proračuna
Metoda
Redukcije poprečnog
presjeka
ili
Napredni
modeli
Temperaturni
profili
Redukcija
čvrstoće
Druga
proračunska
razmatranja:
Posmik, torzija i
sidrenje
Odlamanje
Spojevi
Zaštitni slojevi
Raspoložive metode pojednostavljenog proračuna
Za proračun otpornosti na savijanje i uzdužnu silu,
uključujući utjecaj proračuna drugog reda predlaže dvije
metode:
Parametarski
500°C isotherm
požar
method
Annex B
Standardni
Metoda zone
požar
Preporuka za male
presjek i
vitke stupove
Za analizu poprečnog presjeka stupova sa značajnim
utjecajem proračuna drugog reda:
Annex C
Metoda zone
Druge metode pojednostavljenog proračuna
Za proračun otpornosti na posmik, torziju i sidrenje može
se primjeniti metoda prikazanu u:
Annex D
Nije potpuno
verificirana!
Pojednostavljene metode proračuna pri normalnoj
temperaturi, temeljene na linearnoj analizi, mogu se
koristiti za grede i ploče gdje je opterećenje uglavnom
ravnomjerno raspoređeno.
Alternativa:
Annex E
Ploče i grede
Temperaturni profili u presjeku AB elementa
www.structuralfiresafety.org
Temperatura
u betonskoj
konstrukciji
ispitivanja
70
60
proračun
Temperaturni
profili u
Annex A
Temperatura u betonskoj konstrukciji izloženoj
požaru može se odrediti ispitivanjem ili
proračunom (numerička analiza)
Annex A daje proračunske profile temperature za
ploče, grede i stupove izložene standardnom
požaru. Vidi desno.
50
40
400
30
500
20
600
700
10
800
10
20
30
40
U AB presjecima temeperaturne krivulje su određene uz
slijedeće pretpostavke:
Specifična toplina
je određena s
1.5% vlage
Temperaturni profili su
konzervativni za sadržaj
vlage > 1.5%.
Površinska emisija
= 0.7
Termička provodljivost
= donja granica
Faktor konvekcije
= 25
www.structuralfiresafety.org
Temperaturni profili
Slabs
h = 200 mm – R60-R240
* Primjenjivo i na zidove izložene
požaru s jedne strane
Beams
Columns
hxb
150 x 80 mm – R30
300 x 160 mm – R30 - R90
300 x 160 mm – 500°C isotherms
600 x 300 mm – R60 - R120
800 x 500 mm – R90 - R240
300 mm Square – R30 - R120
300 mm Square – 500°C isotherms
300 mm Circular – R30 - R120
300 mm Circular – 500°C Isotherms
Metode redukcije poprečnog presjeka
a) 500°C isotherm method
Temeljni principi proračuna:
beton  500C – čvrstoća = 0
beton < 500C – puna čvrstoća
Za standardni i parametarski požar
Za armirane i prednapete betonske
presjeke izložene uzdužnoj sili,
savijanju i njihovoj kombinaciji
Primjenjiv za standardni i
parametarski definiran požar
500 C isotherm
Nosivost se
temelji na
reduciranom
poprečnom
presjeku
Temperatura šipki se
treba uzeti u obzir
Osnovni principi
Minimalne dimenzije poprečnog
presjeka (mm)
Fire load
density
(MJ/m2)
R240
R180
R120
R90
R60
280
240
800
200
160
120
90
200
160
140
100
600
400
300
200
Standard fire
Parametric fire
Opening factor
 0.14 m1/2
Debljina oštećenja a500 = prosjek
500C izoterme u tlačnoj zoni
poprečnog presjeka.
500 C isotherm
hfi
bfi
b
Izložen na 4 strane
(greda ili stup)
h
Izloženost na tri strane
Za pravokutne grede izložene požaru s tri strane, efektivni
poprečni presjek u požaru se određuje prema:
tlak
500 C
isotherm
vlak
dfi = d
vlak
bfi
b
Izložena vlačna zona
dfi
d
tlak
bfi
b
Izložena tlačna zona
Presjek izložen momentu savijanja i uzdužnoj sili
Proračunska procedura:
Određivanje izoterme od 500C
Određivanje efektivne širine bfi i visine dfi
Određivanje temperature armature
Određivanje reducirane čvrstoće armature
Određivanje kapaciteta nosivosti na reduciranom
poprečnom presjeku s reduciranom čvrstoćom čelika
Usporedba kapaciteta nosivosti s proračunskim djelovanjem, ili
procjena požarne otpornosti i usporedba s požarnim zahtijevom.
Kapacitet nosivosti
za presjek s vlačnom i tlačnom armaturom:
fcd,fi(20)
x
lxbfifcd,fi(20)
lx
As’
z’ dfi
Fs = As’fscd,fi(qm’)
z’
z
Srednja temperatura
u sloju,
qm i qm’ mogu se
razlikovati
As
As1fsd,fi(qm)
bfi
Mu
Mu1
+
As1fsd ,fi (q m )z
Mu2
=
=
As = As1 + As2
=
Fs = As2fsd,fi(qm)
As2f scd , fi (q m )z'
Udaljenost “a” od ruba presjeka
do efektivnog poprečnog presjeka i faktor redukcije
sva armatura je postavljena u
slojeve & ima istu površinu
Prosječni faktor redukcije sloja
armature “v”:
k(q i )

kv (q ) 
Broj šipki u
sloju v
Više slojeva
Za dva sloja
nv
Redukcija
čvrstoće i-te
šipke pri
temperaturi θi
av kv (q )

a
 kv (q )
a  a1a2
sva armatura je postavljena u
slojeve & ima različitu površinu
Prosječni faktor redukcije grupe
armature:
 ks (qi )fsd ,i Ai
k()fsd ,fi 
i
 Ai
i
Grupa
a
i-ta
šipka
 ai ks (qi )fsd ,i Ai
i
 ks (qi )fsd ,i Ai
i
Metode redukcije poprečnog presjeka
b) Metoda zone (točnija metoda)
Temelji se na principu:
Požarom oštećeni presjek se
reducira zanemarivanjem oštećene
Nosivost se
zone.
temelji na
Procedura se svodi na određivanje
reduciranom
zone oštećenja (damaged zone) u
poprečnom
presjeku
požaru izloženim plohama.
Za armirane i prednapete betonske
presjeke izložene uzdužnoj sili,
Oštećena zona se
savijanju i njihovoj kombinaciji.
zanemaruje pri proračunu
Preporučuje se za male presjeke i
Pri određenom
vitke stupove u standardnom požaru.
vremenu
Procedura proračuna:
Točnija metoda od
metode “500C
isotherm method”
posebno za stupove.
Vrijedi samo za
standardni požar
Podjeliti presjek na nekoliko
paralelnih zona (n  3) jednakih
debljina
Procijeniti srednju temperaturu i
odgovarajuću tlačnu čvrstoću fcd(θ) i modul
elastičnosti za svaku zonu
Proračun požarom oštećene zone az
Određivanje kapaciteta nosivosti na
reduciranom poprečnom presjeku i
čvrstoćom gradiva koja odgovara proračunu
kod normalne temperature
Redukcija poprečnog presjeka
Požarom oštećeni dio presjeka se zanemaruje. Radi se o
oštećenoj zoni debljine az na požarom izloženim stranama:
zid
Debeli zid
Os zida
M1
kc(qm1)
az1
w1
ploča
kc(qm2)
az1
az1
az1
az1
w1
w1
kc(qm2)
M2
w1
az2
kc(qm2)
az2
w2
w2
stup
w2
kc(qm1)
w2
az2
az2
az1
az1
az1
w1
w1
greda
az1
az1
w1
Zona oštećenja - az
Za zid izložen obostrano
požaru:
Podjeliti polovicu debljine
zida na n paralelnih zona
jednake debljine (n ≥ 3)
k c(qm )
1
0.8
30 min
0.6
60
0.4
90
120
0.2
180
240
0
0
50
www.structuralfiresafety.org
100
Određivanje srednjeg faktora
redukcije kc,m
Određivanje zone oštećenja az
200
250
w [mm]
Procjena temperature u
sredini svake zone
Određivanje faktora redukcije
za tlačnu čvrstoću kc(θi)
150
kc(qm)
kc(q2)
kc(q3)
kc(q1)
w
kc,m 
w
1  0.2 / n n
i 1 kc (qi )
n
Zona oštećenja - az
grede, ploče ili elementi
u posmičnoj ravnini
stupovi, zidovi i drugi elementi
s učincima drugog reda
k c ,m 

a z  w 1 

k
(
q
)
c
m 

1.3
  k

c ,m 
 
a z  w1  
  kc (q m )  
az
az
80
80
70
240
Fig B5c
70
Fig B5b
180
60
60
240 min
50
180
120
90
60
30
40
30
20
10
www.structuralfiresafety.org
0
0
50
100
150
200
250
300
w [mm]
50
120
90
40
30
60
30
20
10
www.structuralfiresafety.org
0
0
50
100
150
200
250
300
w [mm]
Napredni modeli proračuna
Napredni modeli trebaju uključiti
Ponašanje
požara
Termički
odgovor
Krivulje
zagrijavanja
Odgovor
konstrukcije
Stvarna svojstva materijala
Ovi modeli trebaju
uključiti realno
ponašanje požara,
termički odgovor i
mehanički odgovor
konstrukcije.
Uzeti sve moguće
modove sloma
(e.g. Nedostatak rotacijskog
kapaciteta, odvajanje, lokalno
izbočavanje šipki u tlaku i dr.)
Složeni modeli koji
nisu detaljno
obrađeni. Prikazana
su samo načela
Cilj tabličnog proračuna
Analiza elemenata
sukladna je zahtijevima iz
EN 1990 – EN 1991
Izloženost
standardnom požaru
do 240 min
Podaci se temelje na :
Empirijska osnovi potvrđenom
iskustvom i teoretskim razvojem
ispitivanja.
Konzervativnih pretpostavki za
najčešće primijenjivane elemente.
Nema daljnje kontrole
posmičnog i torzijskog
kapaciteta i sidrenih
detalja
Nema daljnje kontrole
odvajanja osim za
površinsku armaturu
Beton normalne težine
(2000 to 2600 kg/m3)
iz silikatnog agregata
Za grede ili ploče iz
vapnenačkog ili laganog
agregata, min. dimenzije
presjeka se mogu
reducirati do10%.
Osnovna pravila proračuna
Funkcija
elementa
Razdjelni
(Kriterij EI)
Nosivi
(Kriterij R)
Proračunsko
djelovanje
Minimalni
zahtijevi
Minimalna debljina
zidova/ploča u
Table 5.3
Minimalna dimenzija
presjek i udaljenosti
težišta armature do
ruba dana u tablicama
Ed,fi/Rd,fi  1.0
Proračunska
otpornost
Reduction factor fi
Temelji se na razini
opterećenja
fi = 0.7
0.8
0.7
 fi = 0.9
0.6
0.7
0.5
0.5
0.4
0.2
 G = 1.35
 Q = 1.50
0.3
www.structuralfiresafety.org
0.2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Qk,1 / Gk
Prepostavke u određivanju tablica
Tablične vrijednosti udaljenosti armature u vlačnoj zoni za
jednostavno poduprte grede i ploče se temelji na slijedećim
kritičnim temperaturama čelika .
Druge pretpostavke:
Ed,fi = 0.7Ed
γs = 1.15
ss,fi/fyk = 0.6
Šipke armature
Prednapeti kabeli
Ed,fi = 0.7Ed
fp0.1k/fpk = 0.9
γs = 1.15
ss,fi/fp0.1k = 0.55
Prednapete žice
500°C
400°C
350°C
www.structuralfiresafety.org
Faktor redukcije čelika
Faktor redukcije čvrstoće armaturnog čelika ks(q) i
prednapetog čelika kp(q) za uporabu tabličnih podataka
su:
Reduction factor of strength
1
0.8
0.6
Prestressing bars
(EN10138-4)
0.4
Prestressing
wires & strands
(EN10138-2 & 3)
0.2
0
Reinforcing steel –
Hot rolled or cold worked
(EN10080)
www.structuralfiresafety.org
0
200
400
600
800
1000
1200
Temperature [o C]
Udaljenost čelika do ruba presjeka
Tablični podaci su određeni za armiranobetonske
presjeke s θcr = 500°C.
Za prednapete presjeke, vrijednosti udaljenosti težišta
armature “a” dane u tablicama potreno je povećati
povećati kako slijedi:
1.
10 mm za šipke
(θcr = 400°C)
2.
15 mm za žice
i užad(θcr = 350°C)
Za vlačne i jednostavne elemente izložene savijanju.
Površina
izložena
požaru
Minimalna širina za θcr < 400°C
Za vlačne elemente i grede sa θcr < 400°C, minimalna širina
vlačne zone u tablicama može se povećati za:
bmin
bmod  bmin +0.8(400 - qcr)
1.
Moguće kao alternativa
Podesiti aksijalnu udaljenost
da se postigne temperatura
za zahtijevano naprezanje.
bmod
Zahtijevani a određuje se putem
točnijih metoda da se postigne
temperaturni profil kao što je dan
u Annex A.
2.
Usporedba s EN1992-1-1
EN1992-1-2
EN1992-1-1
Minimalne dimenzije
Pravila oblikovanja u
za požarnu otpornost Usporediti normalnim uvjetima
s
Minimalna
udaljenost
armature za
izloženost požaru
Minimalna
udaljenost za uvjete
izloženosti okoliša
Neke vrijednosti u dijelu 1.2 su
manje nego zahtijevane u dijelu
1.1 i trebaju se usvojiti veće.
Moraju se
ispoštovati!
Oznake u tablicama
b
b
hb
a
asd
a
Udaljenost do osi
armature “a” dana
je kao nominalna
vrijednost.
Tolerancije
odstupanja nisu
potrebne.
Minimalna osna udaljenost za svaku šipku ne smije biti manja od
zahtijevane minimalne udaljenosti za požar R30 i to za šipke u
jednom sloju odnosno od polovice prosječne udaljenosti za šipke u
više slojeva
Određivanje prosječne udaljenosti šipki do ruba - am
Za nekoliko slojeva šipki:
2
1
a1,
a2, a3
4
Iste čvrstoće
5
a1,a4
a4 ,
Asi ai

a7
am 
 Asi
a5,a6
3
6
7
a3,a7
a5
Različite
čvrstoće

a6
od najbliže
izložene plohe
As1a1  As2 a2    Asn an
As1  As2    Asn
 Asi fykiai
 Asi f pki ai
am 
or
 Asi fyki
 Asi f pki
Reinforcing
steel
Prestressing
steel
Determined separately
od najbliže
izložene
plohe
www.structuralfiresafety.org
Općenito
Norma predlaže dvije metode,
temeljene na tabličnom modelu,
samo za stupove pridržanih
okvira:
1. Method A
2. Method B
5.3.2
5.3.3
Tablični podaci se mogu
još mijenjati u nacionalnim
aneksima (NAD-ovima)
Metoda “A” – za stupove
bmin
Temelji se na slijedećim pravilima:
Efektivna visina stupova  3m
Ekscentricitet prvog reda  emax
Površina armature: As < 0.04 Ac
Za prednapete stupove, povećanje
udaljenosti izvesti u skladu s 5.2(5).
Exposed Load level
condition
fi
0.2
Exposed
side > 1
0.5
0.7
Exposed
side = 1
0.7
* Minimum 8 bars.
bmin
a
a
Minimum column width / Axis distance: bmin / a (in mm)
R30
R60
R90
R120
R180
R240
200/25
200/25
200/31
300/25
250/40
350/35
200/25
200/36
300/31
300/45
400/38
200/32
300/27
250/46
350/40
350/53 350/57* 450/70*
450/40* 450/51*
-
155/25
175/35
295/70
350/45* 350/61*
350/45* 350/63* 450/75*
450/40*
230/55
www.structuralfiresafety.org
Pravila (uvjeti) proračuna za Metodu “A”
Ekscentricitet prvog reda - e
1st order moment
e
M0Ed,fi
N0Ed,fi
in which
 emax
Efektivna duljina - l0,fi
U svim slučajevima
Pri normalnoj
temperaturi
l0,fi = l0  3m
Uzdužno
Upper floor: 0.5l  l0,fi  0.7l
opterećenje
Recommended
l
value
0.15h  emax  0.4h 0.15h
l
ili
0.15b  emax  0.4b 0.15b
e - može se pretpostaviti da je
jednak kao kod proračnua pri
normalnoj temperaturi
Braced frame > R30
Intermediate floors: l0,fi = 0.5l
www.structuralfiresafety.org
Razina opterećenja za Metodu “A”
U požarnoj situaciji, redukcija proračunskog opterećenja μfi
je dana preko:
Proračunska
Obračun za
uzdužna sila u
Kombinacije opterćenja
N Ed, fi
požaru
 
Tlačna čvrstoća
Savijanje uključuje
utjecaj drugog reda
fi
N Rd
or
For simplicity
i.e. pretpostavlja se da
je stup u potpunosti
opterećen.
 fi   fi
Proračunska otpornost
pri normalnoj
temperaturi
EN1992-1-1
Metoda “B” – za stupove
Load level
n
0.15
0.3
0.5
0.7
Reinforcement
ratio
Minimum column Width (mm) / Axis distance (mm)
R30
R60
R90
R120
R180
R240
0.1%
150/25*
150/30
200/25*
200/40
250/25*
250/50
350/25*
400/50
500/25*
500/60
550/25*
0.5%
150/25*
150/25*
150/35
200/25*
200/45
300/25*
300/45
450/25*
450/45
500/25*
1.0%
150/25*
150/25*
200/25*
200/40
250/25*
300/35
400/25*
400/45
500/25*
0.1%
150/25*
200/40
300/25*
300/40
400/25
400/50
550/25*
500/60
550/25*
550/40
600/25*
0.5%
150/25*
150/35
200/25*
200/45
300/25*
300/45
550/25*
450/50
600/25*
550/55
600/25*
1.0%
150/25*
150/30
200/25*
200/40
300/25*
250/50
400/25*
450/50
550/25*
500/40
600/30*
0.1%
200/30
250/25*
300/40
500/25*
500/50
550/25*
550/25*
550/60
600/30
600/75
0.5%
150/25*
250/35
350/25*
300/45
550/25*
450/50
600/25
500/60
600/50
600/70
1.0%
150/25
250/40
400/25
250/40
550/25*
450/45
600/30
500/60
600/45
600/60
0.1%
300/30
350/25*
500/25*
550/40
600/25*
550/60
600/45
>600**
>600**
0.5%
200/30
250/25*
350/40
550/25*
550/50
600/40
500/60
600/50
600/75
>600**
1.0%
200/30
300/25*
300/50
600/30
500/50
600/45
600/60
>600**
>600**
Zahtijevi za Metodu B
1.
Razina opterećenja
n
N0Ed, fi
Može se
uzeti
0.7 N0Ed
0.7( Ac fcd  As fyd )
EN1992-1-1
2.
Ekscentricitet I. reda
3.
Mehanički
koeficijent armiranja
1st order moment
e
M0Ed, fi
N0Ed, fi
 100 m m
e
 0.25
b
axial load
 
As f yd
Ac fcd
Za As ≥ 0.02 Ac , zahtijeva se
R90 i više.
Pravila proračuna za Metodu “B”
4.
Vitkost stupova
lfi = l0,fi / I  30
Minimalni radijus inercije
www.structuralfiresafety.org
Braced frame > R30
l
Upper floor:
l
Intermediate floors:
0.5l  l0,fi  0.7l
l0,fi = 0.5l
Nenosivi zidovi (razdjelni)
Postoji tablica koja daje minimalnu debljinu razdjelnog zida koji
ispunjenost zahtijeva termičkog zračenja i cjelovitosti.
Ovdje nisu dani zahtijevi za minimalnom udaljenosti do armature.
Za kalcijski agregat, minimalne debljine mogu se reducirati
za 10%.
Da bi se izbjegle termičke deformacije i kasniji slom
inegriteta između zida i ploče :
Odnos svijetle visine zida/debljina  40
Standard fire
resistance
Minimum wall
thickness (mm)
EI 30
EI 60
EI 90
60
80
100
EI 120 EI 180 EI 240
120
150
175
Nosivi zidovi
Postoji tablica koja daje minimalne debljine zidova za
nosive zidove izložene požaru. Daju se i minimalne
udaljenosti osi armature do ruba izloženog požaru.
Za kalcijski agregat, minimalne debljine mogu se reducirati
za 10%.
Da bi se izbjegle termičke deformacije i kasniji slom
inegriteta između zida i ploče :
Odnos svijetle visine zida/debljina  40
Exposed
condition
Load level
fi
One side
exposed
0.35
Both sides
exposed
0.35
0.7
0.7
Minimum wall thickness (mm) / Axis distance (mm)
REI 30
REI 60
REI 90
REI 120
REI 180
REI 240
100/10* 110/10* 120/20*
150/25
180/40
230/55
120/10* 130/10*
160/35
210/50
270/60
120/10* 120/10* 140/10*
160/25
200/45
250/55
120/10* 140/10*
220/35
270/55
350/60
140/25
170/25
* Obično su mjerodavni zahtijevi prema EN1992-1-1
Požarni zidovi
Općenito, požarni zidovi mogu se proračunati u skladu s
tabličnim podacima uz manje korekcije
Da imaju otpornost na
udar zahtijevanu po
kriteriju M.
Slijedeća pravila je potrebno ispoštivati
Wall
Unreinforced wall
Reinforced
loadbearing wall
Reinforced nonloadbearing wall
Minimum thickness
(mm)
200
Axis distance
(mm)
N.A.
140
 25
120
Not specified
Vlačni elementi
Armirani / prednapeti betonski vlačni elementi mogu se
proračunati u skladu s tablicom ispod.
Poprečni presjek  2 bmin2
Minimum
dimensions (mm)
Width / average axis
distance: bmin / a
R30
Uz još neka dodatna pravila
Standard fire resistance
R60
R90
R120 R180
R240
1
80/25
120/40
150/55
200/65
240/80
280/90
2
120/20
160/35
200/45
240/60
300/70
350/80
3
160/15* 200/30
300/40
300/55
400/65
500/75
4
200/15* 300/25
400/35
500/50
600/60
700/70
Web thickness bw:
Class WA
80
100
110
130
150
170
Class WB
80
80
100
120
150
170
Class WC
80
100
100
120
140
160
* Kontrolirati prema EN1992-1-1.
www.structuralfiresafety.org
Tablični proračun greda
Otpornost na požar za AB grede i prednapete je dan u
dvije tablice:
Proste grede
Table 5.5
Kontinuirani nosači
Table 5.6
Primjena svih pravila
osigurava zahtijevanu
zaštitu poprečnog
presjeka u požaru
Daju minimalnu
širinu grede i
udaljenost
armature
Poprečni presjeci
Tablični podaci vrijede za slijedeće poprečne presjeke
izložene požaru na tri strane:
bw
b
b
deff
Konstante širine
Promjenjive širine
b
I-presjek
Efektivna
visina
Min. b odnosi se na
težište vlačne
armature
deff = d1 + 0.5 d2  bmin
d2
d1
Aksijalna udaljenost za I-sections
bw
deff
b > 1.4 bw
b deff < 2 bmin2
Gdje je
d2
d1
b
aeff

d eff

 a 1.85 

bmin

deff = d1 + 0.5 d2  bmin

a


Dano u
Ne primjenjuje se za
imaginarni presjek
A
bw
b
Table 5.5
B
bw
deff
A
B
A-A
deff
B-B
Rupe kroz hrbat grede
Minimalno zahtijevana
vlačna zona betona:
Rupa kroz hrbat
nema utjecaja
Ac  2 bmin2
Dano u
A
Table 5.5
Vlačna zona
A
A-A
Proste grede
Bočna aksijalna udaljenost za šipke u
donjem kutu treba se povećati za 10 mm:
a
asd = a + 10 mm
asd
Minimum dimensions
(mm)
Width / average axis
distance:
bmin / a
Za širine grede
dane u tablici
Standard fire resistance
R30
R60
R90
R120
R180
R240
1
80/25
120/40
150/55
200/65
240/80
280/90
2
120/20
160/35
200/45
240/60
300/70
350/80
3
160/15* 200/30
300/40
300/55
400/65
500/75
4
200/15* 300/25
400/35
500/50
600/60
700/70
Web thickness bw:
Class WA
80
100
110
130
150
170
Class WB
80
80
100
120
150
170
Class WC
80
100
100
120
140
160
* Obično je mjerodavan EN1992-1-1.
Kontinuirane grede
Bočna aksijalna udaljenost za šipke u
donjem kutu treba se povećati za 10 mm:
a
asd = a + 10 mm
asd
Minimum dimensions
(mm)
Beam width /
average axis
distance:
bmin / a
Za širine grede
dane u tablici
Standard fire resistance
R30
R60
R90
R120
R180
R240
80/15*
120/25
150/35
200/45
240/60
280/75
250/25
300/35
400/50
500/60
3
450/35
550/50
650/60
4
500/30
600/40
700/50
1
2
160/12* 200/12*
Web thickness bw:
Class WA
80
100
110
130
150
170
Class WB
80
80
100
120
150
170
Class WC
80
100
100
120
140
160
* Obično je mjerodavan EN1992-1-1.
Moment preraspodjele kod kontinuirane grede
Moment preraspodjele
pri normalnoj
temperaturi > 15%
Grede se mogu tretirati
kao kontinuirani ako
imaju dostatan
rotacijski kapacitet na
osloncima u požaru
Grede se trebaju
analizirati kao
proste grede
Treba koristiti strože
zahtijeve za aksijalnom
udaljenosti i sidrenje
armature.
Gornja armatura preko ležaja
Za R90 i iznad, površina gornje armature za prikaznu
udaljenost ne smije biti manja od:
0.3leff
x
0.4leff
0.3leff
As,req(x) = As,req(0)(1 - 2.5x/leff)
x
U skladu
Gornja površina
armature u skladu
s EN1992-1-1
Moment envelope
BMD in fire conditions
BMD for the actions in a
fire situation at t = 0
Intermediate
support
Intermediate
support
www.structuralfiresafety.org
Moment envelope resisted
by tensile reinforcement
according to EN1992-1-1
Debljina hrpta I-presjeka
A
h
Pri udaljenosti 2h od
srednjeg oslonca:
2h
bw
A
Minimum dimensions
(mm)
Beam width /
average axis
distance:
bmin / a
1
2
bw  bmin
A-A
Standard fire resistance
R30
R60
R90
R120
R180
R240
80/15*
120/25
150/35
200/45
240/60
280/75
250/25
300/35
400/50
500/60
Uvjet: bw >
450/35
b500/30
min
550/50
650/60
600/40
700/50
160/12* 200/12*
3
4
Web thickness bw:
Class WA
80
100
110
130
150
170
Class WB
80
80
100
120
150
170
Class WC
80
100
100
120
140
160
www.structuralfiresafety.org
Tlačni ili posmični slom
Kod rubnog oslonca
Nema otpornosti
na savijanje
uslijed spoja u
čvoru ili grede
Kod prvog srednjeg oslonca
Proračunska posmična sila
+
Da se spriječi moguči
tlačni ili posmični
slom kod provog srednjeg
oslonca širina i debljina
hrpta moraju biti
VEd > 2/3VRd,max
Proračunska otpornost tlačne
dijagonale prema EN1992-1-1
R120
220 mm
R180
380 mm
R240
480 mm
bmin & bw
Tablični zahtijevi za otpornost su dani u EN s 4 tablice:
Jednostavno i
kontinuirano
poduprte
Pune ploče
Table 5.8
Ravne ploče
Table 5.9
Rebraste ploče
Table 5.10
Proste grede
Table 5.11
Upeti rubovi
Zahtijevaju minimalnu
debljinu ploče i aksijalnu
udaljenost
Adekvatnu razdjelnu i
nosivu funkciju
Minimalne debljine ploča
Minimalne debljine ploče hs dane su u Table 5.8 kako bi
osigurali razdjelnu ulogu (Kriterij EI).
Fukcija razdvajanja
Samo nosiva funkcija
Slojevi poda doprinose
povećanju otpornosti:
Debljina ploče je prema
proračunu EN1992-1-1 +
slojevi
Zvučna izolacija
(possible combustible)
hs = h1 +h2
h2
Flooring (noncombustible)
h2
h1
Concrete slab
h1
www.structuralfiresafety.org
Pune ploče jednostavno poduprte
Opća pravila:
ly  lx, za ploče nosive u dva smjera.
Ploče nosive u dva smjera – ploče oslonjene na sva četiri
oslonca jer inače su ploče nosive u jednom smjeru.
Za prednapete ploče ,
povećati a za
Minimum dimensions
(mm)
Slab thickness hs
One-way
Axis
Two-way:
distance
ly/lx  1.5
a
1.5 < ly/lx  2
10 mm za šipke
15 mm za šice i užad
Standard fire resistance (REI)
30
60
90
120
180
240
60
80
100
120
150
175
10*
20
30
40
55
65
for reinforcement in the lower layer
10*
10*
15*
20
30
40
10*
15*
20
25
40
50
* Normally the cover required by EN1992-1-1 will control.
www.structuralfiresafety.org
Kontinuirane pune ploče
Ovo vrijedi za ploče
nosive u jednom ili dva
smjera.
Minimum dimensions
(mm)
Slab thickness hs
One-way
Axis
Two-way:
distance
ly/lx  1.5
a
1.5 < ly/lx  2
Standard fire resistance (REI)
30
60
90
120
180
240
60
80
100
120
150
175
10*
20
30
40
55
65
10*
10*
15*
20
30
40
10*
15*
20
25
40
50
* Normally the cover required by EN1992-1-1 will control.
www.structuralfiresafety.org
Armatura gornje zone iznad srednjih oslonaca
Kao i za kontinuirane grede za R90 i iznad, treba korigirati
površinu gornje zone ovisno o udaljenosti od oslonca
0.3leff
x
0.4leff
0.3leff
As,req(x) = As,req(0)(1 - 2.5x/leff)
x
Prema
Gornja površina
armature prema
EN1992-1-1
Moment envelope
BMD in fire conditions
BMD for the actions in a
fire situation at t = 0
Intermediate
support
Intermediate
support
www.structuralfiresafety.org
Moment envelope resisted
by tensile reinforcement
according to EN1992-1-1
Negativna armatura iznad oslonaca
Minimalna armatura iznad oslonaca As ≥ 0.005 Ac treba se
uzeti ako je ispunjen jedan od slijedeći zahtijeva:
3.
Ako nema
poprečnih greda ili
zidova za > l
2.
Opasnost od
krtog loma
Ne postoji
rotacijska upetost
1.
Ako se koristi hladno
rađena .
2.
Kod ploča nosivih u dva
smjera, na krajnjim
osloncima ne postoji
rotacijska upetost.
3.
Preraspodjela u okomitom
smjeru nije moguća
Za ravne ploče i rebraste ploče postoje analogno tablice
s određenim zahtijevima.
Norme daju još neka pojednostavljenja u proračunu
posebno vitkih stupova i slično.
Slijede numerički primjeri:
NUMERIČKI PRIMJERI 2
(Radić i suradnici: Betonske konstrukcije 2)
Primjeri su prema ENV tako da se neki izrazi ili vrijednosti iz tablica malo razlikuju,
ali postupak je identičan kao i za EN
Preporuka je pročitati i koristiti ovu
knjigu radi boljeg razumijevanja
filozofije zaštite od požara i analize
rješenih primjera.
Hvala