Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 Bevezetés a tűzteherre való tervezésre az Eurocode 3 szerint SSEDTA NFATEC.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 Bevezetés a tűzteherre való tervezésre az Eurocode 3 szerint SSEDTA NFATEC."— Előadás másolata:

1 1 Bevezetés a tűzteherre való tervezésre az Eurocode 3 szerint SSEDTA NFATEC

2 2 Eurocode: 0. Tervezés alapjai 1.Szerkezeteket érő hatások 2.Beton- vasbeton szerkezetek 3.Acélszerkezetek 4.Együttdolgozó szerkezetek Szerkezeti Eurocode-ok 5.Faszerkezetek 6.Falazott szerkezetek 7.Geotechnikai tervezés 8.Földrengés 9.Aluminium szerkezetek Tervezés tűzhatásra: 1.2 fejezet mindegyikban

3 3 Tűzhatásra való tervezés– követelmények tűz esetén u Az építmény meghatározott ideig őrizze meg teherbíró képességét, u Az ott tartózkodó emberek az épületet eközben sértetlenül elhagyhassák, u A tűzoltók biztonsága mindeddig szavatolt legyen. u A tűz és füst keletkezése és tovaterjedése az építményben és a szomszédos építményekre korlátozott legyen.

4 4 Minimális tűzállósági idő: brit nemzeti szabvány szerint Földfelszín alatt > 10 m< 10 m< 5 m< 20 m< 30 m> 30 m Iroda: Nincs sprinkler TILOS Van sprinkler Üzlet, kereskedelem: Nincs sprinkler TILOS Van sprinkler Gk. parkoló: Oldalról nyitott15 60 Egyébként Földfelszín felett

5 5 A tűzháromszög Éghető anyag + Oxigén = Égéstermékek CH 4 + O 2 = CO 2 + 2H 2 0 A reakció akkor indul be, amikor az oxigén és az éghető anyag keveréke már elég meleg Hő Oxigén Éghető anyag

6 6 A természetes tűz fázisai és a szabványos tűzgörbe Hűlés …. az ISO834 szerinti szabványos tűzgörbe Izzás, parázslás Belobbanás előtti szakasz Melegedés Belobbanás utáni szakasz °C természetes tűzgörbe Time Hőmérséklet Belobbanás

7 7 Az EC1 (ISO834) szerinti szabványos tűzgörbe Idő (másodperc) Gázhőmérséklet (°C)

8 Idő (másodperc) Gázhőmérséklet (°C) Jellegzetes EC1 szerinti paramé- teres tűzgörbe Külső tűz Szabványos tűz Szénhidrogéntűz  A tűzállósági idő a szabványos melegítési vizsgálatra vonatkozik – nem a tényleges élettartamra!  Az EC1 szerinti paramet- rikus tűzgörbék a tűzteher és a tűzszakasz jellemzőin alapulnak. Csak számítási modellel használhatók. AZ EC1 különböző hőmérséklet–idő görbéi

9 9 Szerkezeti elemek melegítési vizsgálata Tűzre vonatkozó vizsgálatok  Teher állandó, a hőmérséklet a szabványos tűzgörbe szerint emelkedik  Gerenda esetén lehajlási követelmény  Oszlop esetén teherbírás- csökkenési követelmény Problémák  Támaszköz korlátozott; csak kéttámaszú tartókra végezhető  A folytonosság nem modellez- hető. A gerenda „elszalad”  A szomszédos szerkezetek hőtágulása nem modellezhető

10 10 Szabványos melegítési vizsgálatok a tűzállóság meghatározására Idő (másodperc) Lehajlás (mm)

11 11 Szabványos melegítési vizsgálatok a tűzállóság meghatározására Idő (másodperc) Lehajlás (mm) L 2 /400d Ha a sebesség < L 2 /9000d Szabványos tűz L/30

12 12 Alakváltozás (%) Feszültség (N/mm 2 ) °C 200°C 300°C 400°C 500°C 600°C 700°C 800°C  °C felett az acélanyag lágyulni kezd  700 °C-on már csak a rendes hőmérséklethez tartozó szilárdság 23%-a áll rendelkezésre  800 °C-ig a szilárdság 11%-ra, 900 °C-ig 6%-ra csökken.  Az olvadás kb. 1500°C-on következik be. Acélok viselkedése magas hőmérsékleten

13 13  Feszültség- és alakvál- tozás-csökkentő tényezők a rugalmassági modulus- hoz és a folyáshatárhoz (2%-os egyezményes folyáshatár) Alakváltozás (%) Feszültség (N/mm 2 ) °C 200°C 300°C 400°C 500°C 600°C 700°C 800°C  600 °C-ra a rugalmassági modulus kb.70%-kal csökken  600 °C-ra a folyáshatár több mint 50%-kal csökken Az acél feszültség–alakváltozás diagramja magas hőmérsékletekre

14 14 Rft Az acél szilárdságának és merevségének leépülése az eredeti értéke %-ában Hőmérséklet (°C) Rft Egyezményes folyáshatár (2% alakváltozásnál) SS Rugalmassági modulus SS A szilárdság és a merevség csökkenése az S235, S275 és S355 anyagokra, ill. hengerelt acélbetétekre hasonló- an történik (SS) A hidegen húzott S500 minőségű acélbetétek jellemzői gyorsabban épülnek le (Rft)

15 °C 800°C 20°C 200°C 400°C 600°C Nyúlás (%) Normalizált feszültség A beton is fokozatosan elveszti szilárdságát 100°C-nál melegebben. A lehűlés során nem nyeri vissza rugalmasságát !!! A magas hőmérsékleten való viselkedés elsősorban a felhasznált adalékanyagoktól függ. Beton feszültség-alakváltozás görbéi magas hőmérsékleten

16 16 Az acél és a beton hőtágulása 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4, Hőmérséklet (°C) Hőtágulási együttható 1 /°C (x ) Acél Az acél hőtágulása a kristályszerkezet átalaku- lásakor (700–800 °C-on) lelassul Normál térfogat- súlyú beton Épületekben a beton álta- lában nem éri el a 700°C- ot Könnyűbeton Könnyűbeton esetén állandó hőtágulási együtthatót tételezünk fel

17 17 a =45W/m°K (EC3 szerinti egyszerű számítási modell) Hővezetési képesség (W/m°K) Hőmérséklet (°C) Acél c a =600J/kg°K (EC3 szerinti egyszerű számítási modell) Az acél további anyagjellemzői Fajhő (J/kg°K) Hőmérséklet (°C) Acél

18 18 Passzív védelem  Táblás/lemezes hőszigetelés  Gipszkarton, ásványgyapot, vermikulit.  Könnyen alkalmazható, esztétikailag elfogadható.  Bonyolultabb kialakítás esetén nem jól alkalmazható  Fúvatással felvitt védőréteg  Ásványgyapot vagy vermikulit cement kötőanyagban.  Felvitele olcsó, de költséges takarítást igényel.  Esztétikailag kedvezőtlen; általában csak álmennyezet mögé rejtve alkalmazzák.  Duzzadó festékek  Rendes üzem közben dekoratív felület.  Hő hatására kitágul és hőszigetelő réteget képez  Ma már a szerelőüzemben felvihető. Szerkezetek védelme tűzzel szemben

19 19 Karcsúfödém gerendája XAlátámasztó gerenda X„Polctartós” gerenda Acélgerendák természetes tűzvédelme

20 20 A tűzállóság megállapítása: stratégiák Az EC szerint a tűzállóság három „viszonylatban” definiálható: Idő:t fi.d > t fi.requ Teherbírás:R fi.d.t > E fi.d.t Hőmérséklet:  cr.d >  d Általában csak közvet- lenül hajtható végre, részletes számítási modellel Kézi számításra is alkalmas. A magas hőmérséklethez tartozó lecsökkent ellenállás meghatározását jelenti Leggyakrabban használt eljárás. Az adott teher- hez tartozó kritikus hő- mérséklet meghatározá- sát jelenti

21 21 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

22 22 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

23 23 A terhek csökkentő tényezője tűz esetén Az üzemi körülményekhez tartozó tervezési ellenálláshoz képest Egyik lehetőség: Az üzemi körülményezhez tartozó tervezési teherhez képest (nagyobb biztonság és egyszerűbb eljárás) De gyak- rabban:

24 24 Az EC3 parciális biztonsági tényezői Tervezés tűzre  GA = 1,0Állandó terhekre; rendkívüli tervezési állapot  1.1 = 0,5Kombinációs tényező; esetleges terhekre, iroda Tervezés üzemi hőmérsékletre  G = 1,35Állandó terhekre;  Q.1 = 1,5Kombinációs tényező; esetleges terhekre

25 25 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései Szerkezeti elem km. osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

26 26 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem km. osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

27 27 A „kihasználtság” …a szerkezeti elemre a tűzben működő teher osztva az üzemi hőmérséklethez tartozó ellenállással (t=0), amelyet a tűzhöz tartozó biztonsági tényezőkkel számítunk A kihasználtság egy- szerűsített képlete:  akkor használható, ha nem várható kihajlás és kifordulás  biztonságos, ha az  fi az üzemi hőmérsékleten érvényes tervezési terhekhez tartozik Acélra az ellenállás biztonsági tényezői:  M1 =1,0  M.fi =1,0

28 28 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései Kritikus hőmérséklet  cr.d Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem km. osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

29 29 Acél szerkezeti elemek kritikus hőmérséklete Kihasználtság  0 Kritikus hőmérséklet (°C) A szabványos melegítési vizsgálat alapján, csak egyszerű szerkezeti elemekre 1., 2., 3. oszt. kereszt- metszetek Az 1., 2., 3. osztályú keresztmetszetek kezelése egységes 4. o. keresztmetszetek A 4. osztályú keresztmetszetekre biztonságos közelítés (350 °C) Kritikus hőmérséklet = adott kihasználtságnál a tönkremenetel bekövetkezik

30 30 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései Keresztmetszeti tényező A m /V Kritikus hőmérséklet  cr.d Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem km. osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

31 31 A m /V keresztmetszeti tényező: védelem nélküli acél szerkezeti elemek kerület km. terület tűznek kitett kerület km. terület h b 2(b+h) km. terület

32 32 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései Iteráció, amíg  d >  cr.d  t fi.d Keresztmetszeti tényező A m /V Kritikus hőmérséklet  cr.d Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem km. osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

33 33 A hőmérséklet növekedése a védelem nélküli acélban A hőmérséklet nővekménye  t idő alatt : A h net.d hőáram 2 részből áll: Sugárzás: Konvekció: Acél hő- mérséklete Acél Hőmérséklet a tűzben

34 34 Iteráció, amíg  d >  cr.d  t fi.d A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer lépései t fi.d > t fi.requ fennáll ?? Keresztmetszeti tényező A m /V Kritikus hőmérséklet  cr.d Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem km.osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

35 35 A m /V keresztmetszeti tényező: védelemmel ellátott acélelemek Acél kerülete acél km. területe h b 2(b+h) km. terület tábla belső kerülete acél km. területe

36 36 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer (védett acél) Iteráció, amíg  d >  cr.d  t fi.d Keresztmetszeti tényező A m /V Kritikus hőmérséklet  cr.d Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem km. osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

37 37 A hőmérséklet növekedése a passzív védelemmel ellátott acélban Acél hő- mérséklete Acél Védelem Tűz hőmérséklete dpdp Bizonyos mennyiségű hő elraktározódik a védőrétegben. Az acélban és a védőrétegben elraktározódott hő aránya: A hőmérséklet növekménye  t idő alatt:

38 38 Iteráció, amíg  d >  cr.d  t fi.d A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer (védett acél) t fi.d > t fi.requ fennáll ?? Keresztmetszeti tényező A m /V Kritikus hőmérséklet  cr.d Kihasználtság  Ellenállás 20°C-on, tűz szerint R fi.d.20 Szerkezeti elem osztálya Hatás a tűz esetén: E fi.d.t TŰZÁLLÓSÁG Építési szabvány t fi.requ AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE

39 39MintapéldaMintapélda Anyagok: Acélminőség S275 Könnyűbeton (födém)C40 Keretállások6,0 m Karakterisztikus terhek (kN/m 2 ): Állandó G k = 1,9 Kiemelt esetlegesQ k,1 = 3,8 Gerendák tervezési terhei (kN/m):  G = [1,35] és  Q.1 = [1,50] értékekkel: ÁllandóG d = 15,39 Esetleges Q d = 34,2

40 40 IPE 100 3,5m Tervezési teher: N Sd = 247,95 kN Tervezési ellenállás:N pl.Rd = A net f y /  M0 EC rész ( szakasz)= 10,30 x 27,5 / [1,0] = 283,25 kN 247,95 kN Alkalmazott: IPE 100 Húzott elem tervezése üzemi körülményekre > 247,95... tehát megfelel

41 41 Húzott elem kritikus hőmérséklete 114 kN Tervezési ellenállás 20°C-on, tűzhöz tartozó bizt.tényezőkkel: ( szakasz)N fi.20.Rd = k y.20 N Rd (  M.1 /  M.fi ) (3.1. táblázat) Ellenállás-csökkentő tényező k y.20 = 1,0 N fi.20.Rd =1,0 x 283,25 x ( [1,0] / [1,0] ) = 283,25 kN Kritikus hőmérséklet:Kihasználtság:  0 = N fi.d / N fi.20.Rd ( szakasz)= 114/283,25 = 0,40 (4.1. táblázat) Kritikus hőmérséklet:  c = 619°C Tervezési teher tűz esetén:N fi.d =  fi N Sd ( szakasz) Kombinációs tényező:  1.1 = 0,5 G k.1 / Q k = 2,0 (2.1. ábra) Tehercsökkentő tényező:  fi = 0,46 N fi.d = 0,46 x 247,95 = 114 kN

42 42 Teljes hőáram/felület h net.d az ISO834 szerinti szabványos túzre: Legyen  f = 0,8 és  m = 0,625. Táblázatkezelővel számolva:  t = 5 sec ISO834 Hőm. (°C) Idő (másodperc) Húzott elem tűzállósági ideje A védelem nélküli acélelem 9 perc 40 mp. alatt éri el kritikus hőmérsékletét. Acélelem Az acél hőmérsékletének növekménye  t idő alatt : (EC rész) (2.5.1.)    a.t = 1 / (c a  a ) A m /V h net.d  t Keresztmetszeti tényező: A m /V = 388,1 m -1 Acél fajhője: c a = 600 J/kg°K Acél sűrűsége:  a = 7850 kg/m 3

43 43 Húzott elem tűzvédelme Előírt tűzállóság: 60 perc Vegyük körbe 20 mm gipszkarton lemezzel: Sűrűség  p = 800 kg/m 3 Fajhő: c p = 1700 J/kg°K Hőv. képesség: p = 0,2 W/m°K Km. tényező: A p /V= 300,97 m -1 Hőmérséklet-növekmény az acélban  t idő alatt szabványos tűzre:  = (c p  p d p /c a  a ) A p /V =1,738  a.t = p /(d p c a  a ) A p /V [1/(1+  /3)] (  g.t -  a.t )  t - (e  /10 -1)  g.t 60 perc után az acél hőmérséklete:  a =613°C (< 619°C krit. hőmérséklet). 20 mm lemezzel ISO834 Csak acél Temp (°C) Idő (mp.) … Tehát a 20 mm gipszkarton burkolat 60 perc tűzállóságot nyújt.


Letölteni ppt "1 Bevezetés a tűzteherre való tervezésre az Eurocode 3 szerint SSEDTA NFATEC."

Hasonló előadás


Google Hirdetések