POARNA ODPORNOST KONSTRUKCIJ Stane Srpi 2010 2011 EVROKOD

POŽARNA ODPORNOST KONSTRUKCIJ Stane Srpčič 2010 – 2011

EVROKOD SIST EN 1991 -1 -2 Splošni vplivi – Vplivi na konstrukcije, izpostavljene požaru 2

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA Ozadje programa evrokodov Status in področje veljavnosti evrokodov Predgovor Nacionalne izdaje evrokodov Zveze med evrokodi in harmoniziranimi tehničnimi specifikacijami (EN in ETA) za proizvode Dodatne informacije o EN 1991 -1 -2 Nacionalni dodatek k EN 1991 -1 -2 3

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA 1 Splošno 1. 1 Področje uporabe 1. 2 Zveze z drugimi standardi 1. 3 Predpostavke 1. 4 Razlikovanje med načeli in pravili za uporabo 1. 5 Izrazi in definicije 1. 5. 1 Pogosti izrazi v požarnih delih evrokodov 1. 5. 2 Posebni izrazi v povezavi s projektiranjem – splošno 1. 5. 3 Izrazi, povezani s toplotnimi vplivi 1. 5. 4 Izrazi, povezani z analizo prehoda toplote 1. 6 Simboli 4

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA 2 Postopek požarnega projektiranja konstrukcij 2. 1 Splošno 2. 2 Projektni požarni scenarij 2. 3 Projektni požar 2. 4 Temperaturna analiza 2. 5 Mehanska analiza 5

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA 3 Toplotni vplivi za temperaturno analizo 3. 1 Splošna pravila 3. 2 Nazivne krivulje temperaturačas 3. 2. 1 Standardna krivulja temperatura-čas 3. 2. 1 Požarna krivulja zunanjega požara 3. 2. 3 Ogljikovodikova Modeli naravnih krivulja 3. 3 požarov 3. 3. 1 Poenostavljeni požarni modeli 3. 3. 1. 1 Splošno 3. 3. 1. 2 Sektorski požari 3. 3. 1. 3 Lokalizirani požari 3. 3. 2 Točnejši požarni modeli 6

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. del Nazivna (standardna) in parametrične požarne krivulje 7

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA 4 Mehanski vplivi za konstrukcijsko analizo 4. 1 Splošno 4. 2 Sočasnost vplivov 4. 2. 1 Vplivi projektiranju pri normalni temperaturi 4. 2. 2 Dodatne obtežbe 4. 3 Pravila kombiniranja vplivov 4. 3. 1 Splošna pravila 4. 3. 2 Poenostavljena pravila 4. 3. 3 Nivo obtežbe 8

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA Dodatek A (informativni) Parametrične krivulje temperatura-čas Dodatek B (informativni) Toplotni vplivi na zunanje nosilce – Poenostavljena računska metoda B. 1 Področje uporabe B. 2 Pogoji uporabe B. 3 Vplivi vetra B. 4 Značilnosti ognja in plamenov B. 5 Skupni oblikovni faktor 9

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA Dodatek C (informativni) Lokalizirani požari Dodatek D (informativni) Točnejši požarni modeli C. 1 Enoconski modeli C. 2 Dvoconski modeli C. 3 Hidrodinamični računski model 10

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA Dodatek E (informativni) Gostota požarne obtežbe E. 1 Splošno E. 2 Določanje gostote požarne obtežbe E. 2. 1 Splošno E. 2. 2 Definicije E. 2. 3 Zaščitene požarne obtežbe E. 2. 4 Neto kalorične vrednosti E. 2. 5 Klasifikacija požarne obtežbe po rabi (naseljen E. 2. 6 Posamična ocena gostote požarne obtežbe E. 3 Način izgorevanja E. 4 Hitrost sproščanja toplote Q 11

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 VSEBINA Dodatek F (informativni) Enakovreden čas izpostavljenosti požaru Dodatek G (informativni) Oblikovni faktor G. 1 Splošno G. 2 Vpliv sence G. 3 Zunanji elementi Literatura Nacionalni dokument k SIST EN 1991 -1 -2 (normativ 12

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatne informacije o EN 1991 -1 -2 opisuje toplotne in mehanske vplive za konstruk projektiranje zgradb, izpostavljenih požaru. Namenjen je investitorjem (npr. za določitev njihovih posebnih zahtev), projektantom, izvajalcem in pristojnim organom. Splošni cilj zaščite je omejitev tveganja za posameznika in družbo, za so objekte in, kjer je zahtevano, tudi za okolje ali požaru neposr izpostavljene objekte. 13

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Bistvene zahteve Direktive sveta 89/106/EGC/ o gradbenih proizvodih glede omejitve požarnega tveganja: Gradbeni objekti morajo biti projektirani in izvedeni na tak na da se v primeru izbruha požara - lahko predpostavi nosilnost konstrukcije za določeno časo obdobje, - omeji nastanek in širjenje ognja ter dima po zgradbi, - omeji širjenje ognja na sosednje objekte, - omogoči umik prebivalcev, - upošteva varnost reševalnih ekip. 14

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Postopki projektiranja Odzivni pristop Predpisni pristop (Fizikalno določeni toplotni vplivi) (Toplotni vplivi, podani s standardnim požarom) (Toplotni Analiza vplivi, podani s standardnim požarom) Analiza dela konstrukcije Analiza celotne konstrukcije elementa Določanje mehanskih vplivov in robnih pogojev Tabelirani Analiza celotne podatki konstrukcije Izbira enostavnega alimehanskih naprednega modela Določanje vplivov Določanje mehanskih vplivov in robnih pogojev razvoja požara Točnejšidela računski modeli Analiza konstrukcije Preprosti računski modeli Analiza elementa Preprosti računski modeli (če so na razpolago) Analiza dela konstrukcije Določanje mehanskih vplivov Določanje mehanskih in robnih pogojev vplivovin robnih pogojev Točnejši računski modeli Analiza elementa Analiza celotne konstrukcije Določanje mehanskih vplivov Izbira Določanje mehanskih Izbira enostavnega ali naprednega modela razvoja požara in robnih pogojev mehanskih vplivov Odzivni pristop (Fizikalno določeni toplotni vplivi) Analiza elementa Določanje mehanskih vplivov in robnih pogojev dela konstrukcije in robnih Analiza pogojev Določanje mehanskih vplivov in robnih pogojev vplivov Analiza celotne konstrukcije Izbira mehanskih vplivov Točnejši računski Preprosti Točnejširačunski Preprosti. Točnejši. Tabelirani Preprosti Točnejši računski modeli Preprosti računski modeli računskimodeli računski modeli podatki računski modeli računskimodeli (če so na razpolago) Slika 1 Možni postopki projektiranja 15

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Nacionalni dokument za EN 1991 -1 -2 Nacionalno določeni parametri, ki jih je treba uporabiti projektiranju stavb in gradbenih inženirskih objektov, ki bodo zgrajeni v tej državi. Nacionalna izbira je v EN 1991 -1 -2 dovoljena v: 2. 4(4), 3. 1(10), 3. 3. 1. 1(1), 3. 3. 1. 2(2), 3. 3. 1. 3(1), 3. 3. 2(2), 4. 2. 2(2), 4. 3. 1(2). 16

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 1. 5. 1 Pogosti izrazi v požarnih delih evrokodov 1. 5. 1. 1 1. 5. 1. 2 1. 5. 1. 3 1. 5. 1. 4 1. 5. 1. 6 1. 5. 1. 7 1. 5. 1. 8 1. 5. 1. 9 1. 5. 1. 10 17 enakovreden čas izpostavljenosti požaru zunanji element požarni sektor požarna odpornost polno razvit požar celovita konstrukcijska analiza (za požar) posredni vplivi požara celovitost (E) izolativnost (I) nosilnost (R)

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 1. 5. 1 Pogosti izrazi v požarnih delih evrokodov 1. 5. 1. 11 1. 5. 1. 12 1. 5. 1. 13 1. 5. 1. 14 1. 5. 1. 15 1. 5. 1. 16 1. 5. 1. 17 1. 5. 1. 18 1. 5. 1. 19 18 element analiza elementa (v požaru) projektiranje pri normalni temperaturi ločitvena funkcija ločitveni element standardna požarna odpornost konstrukcijski elementi temperaturna analiza toplotni vplivi

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 1. 5. 3 Izrazi, povezani s toplotimi vplivi 1. 5. 3. 1 1. 5. 3. 2 1. 5. 3. 3 1. 5. 3. 4 1. 5. 3. 5 1. 5. 3. 6 1. 5. 3. 7 1. 5. 3. 8 1. 5. 3. 9 19 faktor izgorevanja projektni požar projektna gostota požarne obtežbe projektni požarni scenarij zunanja požarna krivulja tveganje za nastanek požara gostota požarne obtežbe požarna obtežba požarni scenarij

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 1. 5. 3 Izrazi, povezani s toplotimi vplivi 1. 5. 3. 10 1. 5. 3. 11 1. 5. 3. 12 1. 5. 3. 13 1. 5. 3. 14 1. 5. 3. 15 1. 5. 3. 16 20 izbruh (flash-over) ogljikovodikova požarna krivulja lokaliziran požar faktor odprtin hitrost sproščanja toplote standardna krivulja temperatura-čas krivulje temperatura-čas

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 1. 5. 4 Izrazi, povezani z analizo prehoda toplote 1. 5. 4. 1 1. 5. 4. 2 1. 5. 4. 3 1. 5. 4. 4 21 oblikovni faktor prestopni koeficient emisivnost neto toplotni tok

2. del Postopek požarnega projektiranja konstrukcij 2. 1 Splošno 1) 2) 3) 4) 22 Izbira za projektiranje merodajnih požarnih scenarijev Določitev ustreznih projektnih požarov Izračun razvoja temperaturnega polja konstrukcijskih elementov Izračun mehanskega odziva konstrukcije, izpostavljene požaru.

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. del 2. 2 Postopek požarnega projektiranja 1) Nezgodne (incidentne) projektne razmere: • na osnovi ocene požarne nevarnosti določeni merodajni projektni požarni scenariji in ustrezni projektni požari. 2) Konstrukcije, pri katerih se nevarnost nastanka požara povečuje pri pojavu drugih nezgodnih vplivov: • upoštevati požarno nevarnost znotraj celotnega (globalnega) varnostnega koncepta. 3) Obnašanja konstrukcije v odvisnosti od časa in obtežbe ni potrebno upoštevati pred pojavom nezgodnega vpliva, razen če velja (2). 23

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. del 2. 3 Projektni požar 1) Za vsak projektni požarni scenarij je treba oceniti projektni požar v požarnem sektorju. 2) Projektni požar istočasno velja le za en požarni sektor zgradbe. 3) Konstrukcije, za katere nacionalne oblasti določajo zahteve požarne odpornosti: ustrezen projektni požar je podan s standardnim požarom, če ni določeno drugače 24

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. del 2. 4 Temperaturna analiza 1) z nazivno krivuljo temperatura-čas: temperaturna analiza konstrukcijskih elementov za določeno časovno obdobje, brez faze ohlajanja; 2) s požarnim modelom: temperaturna analiza konstrukcijskih elementov, za celotno trajanje požara, vključno z fazo ohlajanja. 25

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. del Nazivna (standardna) in parametrične požarne krivulje 26

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. del 2. 5 Mehanska analiza Izvedena za enak časovni interval kakor je bil upoštevan pri temperaturn Časovno območje: 27 ali območje odpornosti: ali temperaturno območje: tfi, d tfi, requ Rfi, d, t Efi, d, t d cr, d

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 2. delČasovno območje: tfi, requ ali območje odpornosti: Efi, d, t ali temperaturno območje: cr, d 28 tfi, d Rfi, d, t d

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 3. del Toplotni vplivi za temperaturno analizo 3. 1 neto toplotni tok [W/m 2] skozi površino elementa konvekcijski del: radiacijski (sevalni) del: 29

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 3. del 30

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 3. del 3. 2 Nazivne krivulje temperatura-čas 3. 2. 1 Standardna krivulja temperatura-čas g = 20 + 345 log 10 (8 t + 1) Prestopni koeficient : 31 c = 25 W/m 2 K [°C]

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 3. del 3. 2. 2 Požarna krivulja zunanjega požara g = 660 ( 1 - 0, 687 e-0, 32 t - 0, 313 e-3, 8 t ) + 20 Prestopni koeficient: [°C] c = 25 W/m 2 K 3. 2. 3 Ogljikovodikova krivulja g = 1 080 ( 1 - 0, 325 e-0, 167 t - 0, 675 e-2, 5 t ) + 20 Prestopni koeficient: 32 c = 50 W/m 2 K [°C]

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 3. del 3. 3 Modeli naravnih požarov 3. 3. 1 Poenostavljeni požarni modeli c = 35 [W/m 2 K]. (omejena možnost uporabe) 3. 3. 1. 2 Sektorski požari Enakomerna temperatura plinov, določena na podlagi fizikalnih p ki upoštevajo gostoto požarne obremenitve in pogoje prezračeva 3. 3. 1. 3 Lokalizirani požari Kjer ni velikih možnosti za izbruh požara v celotnem sektorju; Neenakomerna temperatura plinov kot funkcija časa; 33

3. 3. 2 Točnejši požarni modeli Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 3. del - enoconski enakomerna časovno odvisna porazdelitev temperature v sektorju - dvoconski zgornja plast s časovno odvisno debelino in časovno odvisno enakomerno temperaturo spodnja plast s časovno odvisno enakomerno in nižjo temperaturo. - hidrodinamični računski modeli časovno in prostorsko odvisen razvoj temperature v sektorju. 34

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 4. del Mehanski vplivi za konstrukcijsko analizo 4. 1 Splošno deformacije zaradi temperaturnih sprememb pri izpostavljenosti p - sile in momenti zaradi vsiljenega in preprečenega raztezanja - direktni in posredni vplivi - izjeme - 35

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 4. del 4. 2 Sočasnost vplivov 4. 2. 1 Vplivi projektiranju pri normalni temperaturi (1) Upoštevati, kot pri projektiranju pri normalni temperaturi, če je verje da bodo takšni delovali tudi v požarnih razmerah. (2) Merodajne vrednosti spremenljivih vplivov za projektiranje ob upoš nezgodne situacije je treba privzeti skladno z EN 1990. (3) Zmanjševanja delujočih mehanskih obtežb zaradi izgorevanja naj se upošteva. (4) Primeri, kjer se obtežba snega ne upošteva zaradi taljenja, se ocenij posamično. (5) Vplivov, ki so posledica industrijskih procesov, ni potrebno upošte 36

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 4. del 4. 2. 2 Dodatne obtežbe (1) Sočasnega pojava z ostalimi neodvisnimi nezgodnimi vplivi ni treba upoštevati. (2) V odvisnosti od obravnavanega nezgodnega stanja je v nekaterih primerih treba upoštevati dodatne vplive, ki nastopijo med izpostavljenostjo požaru, n. pr. trk zaradi porušitve konstrukcijskih elementov ali težkih strojev. (3) Za požarne stene se lahko zahteva, da so odporne na vpliv horizontalne udarne obtežbe skladno z EN 1363 -2. 37

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 4. del 4. 3 Pravila kombiniranja vplivov 4. 3. 1 Splošna pravila (1) Za določitev merodajnih učinkov vplivov Efi, d, t med izpostav požaru je treba kombinirati mehanske vplive, dobljene skladno » Osnove projektiranja konstrukcij « za primer nezgodnega proje stanja. (2) Kot merodajno vrednost spremenljivega vpliva Q 1 se lahko navidezno-trajna vrednost 2, 1 Q 1 ali, kot druga možnost, pogosta vrednost 1, 1 Q 1 38

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 4. del 4. 3. 2 Poenostavljena pravila (1) Kjer posrednih vplivov požara ni potrebno izrecno upoštevati določimo učinke vplivov z računsko analizo konstrukcije pri kombiniranih vplivih, skladno z odstavkom 4. 3. 1 samo za čas t učinke vplivov Efi, d uporabimo kot konstantne v času trajanja p (2) Nadaljnja poenostavitev: učinke vplivov (Efi, d, t) izpeljemo iz t določeni za projektiranje pri normalni temperaturi: Efi, d, t = Efi, d = fi Ed 39

Efi, d, t = Efi, d = fi Ed 40

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 4. del 4. 3. 3 Nivo obtežbe Če so tabelirani podatki določeni za referenčni nivo obtežbe Efi, d, t = fi, t Rd 41

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek A (informativno) Parametrične krivulje temperatura-čas (1) za požarne sektorje talne površine do 500 m 2 brez odprtin v strop maksimalno višino sektorja 4 m. Predpostavka: požarna obreme sektorja v celoti zgori. (2) če so gostote požarne obremenitve določene brez upoštevanja sprememb obnašanja pri izgorevanju (dodatek E), je ta pristop om na požarne sektorje s pretežno celuloznim tipom požarne obtežbe 42

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek A Faza segrevanja: g t* 43 temperatura plinov v požarnem sektorju = t [h] [°C]

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek A t čas h G = [O/b]2 / (0, 04/1160)2 - b C l z naslednjimi omejitvami: 100 b 2200 J/m 2 s 1/2 K gostota ločilnega oboda kg/m 3 specifična toplota ločilnega oboda J/kg. K toplotna prevodnost ločilnega oboda W/m. K O faktor odprtin: m 1/2 ( 0, 02 O 0, 20 ) Av celotna površina vertikalnih odprtin v vseh stenah m 2 Heq uteženo povprečje višin oken v vseh stenah m At celotna površina oboda vključno z odprtinami m 2 44

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek A Faza ohlajevanja: 45

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B (informativno) Toplotni vplivi na zunanje elemente – Poenostavljena računska metoda B. 1 Področje uporabe: določitev - maksimalne temperature požarnega sektorja - velikosti in temperature plamena, ki prehaja sk - sevalnih in konvekcijskih parametrov Metoda temelji na predpostavki, da so posamezni parametri konstant je veljavna samo za požarno obremenitev qf, d, večjo kot 200 MJ/m 2. 46

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B B. 2 Pogoji uporabe - v odvisnosti od razporeditve in števila oken, - lokacije žarišča požara - velikost požarnega sektorja naj ne presega 70 m dolžine, 18 m širine in 5 m višine. - temperaturo plamena je treba upoštevati kot enakome po širini in debelini plamena. 47

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B B. 3 Vplivi vetra - v odvisnosti od načina prezračevanja B. 3. 2 Odklon ognja zaradi vetra 1 45 o 135 o 2 Oznake 1 Veter 2 Hoizontalni prečni prerez Slika B. 1 – Odklon ognja zaradi vetra 48

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B B. 4 Značilnosti ognja in plamenov B. 4. 1 Brez prisilnega vleka vodoravni prečni prerez 49 navpični prerez navpični prečni

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B Odklon plamena zaradi balkona 50

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B B. 5 Skupni oblikovni faktor prenos toplote s sevanjem iz odprtine 51

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek B Prenos toplote s sevanjem plamena: Oblikovni faktor f, i za mejno ploskev, ki z odprtine ni vidna, naj bo enak nič. 52

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek C (informativno) Lokalizirani požari Lh Os plamena r Os plamena H H Lf D z Slika C. 1 53 D Slika C. 2

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek E (informativno) Gostota požarne obtežbe Projektna vrednost: iz nacionalne klasifikacije požarne obtežbe glede na rabo (naselitev) in/ali za posamezen projekt z raziskavo požarne obtežbe 54

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek E 55

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek E Tabela E. 2 – Faktorji ni 56

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek E Tabela E. 3 – Neto kalorične vrednosti Hu MJ/kg gorljivih materialov za izračun požarne obtežbe 57

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek E E. 2. 5 Klasifikacija požarne obtežbe po rabi (naseljenosti) Tabela E. 4 58 Gostota požarne obtežbe qf, k MJ/m 2 za različne rabe (nas

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek F (informativno) Enakovreden čas izpostavljenosti požaru Ta pristop lahko uporabimo, kadar projektiranje elementov temelji na tabeliranih podatkih ali drugih poenostavljenih postopkih v povezavi s standardno izpostavljenostjo požaru. Metoda ni uporabna za sovprežne jeklene in betonske ali lesene konst 59

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek G (informativno) Oblikovni faktor določa delež celotne sevane toplote, ki seva z dane sev površine in doseže dano sprejemno ploskev. Njegova velikost je odvisn velikosti sevalne površine, razdalje od sevalne površine do sprejemne p in njune medsebojne orientacije. 60

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek G 61

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek G Tabela G. 1 62 Omejitve oblikovnega faktorja

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek G a X P b a 2 1 3 4 = ( 1+ 2+ 3+ 4) Oznake a Sevalna površina b Sprejemna površina Slika G. 3 Sprejemna površina, vzporedna z ravnino sevalne površine 63

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek G a X P b a 1 X 2 = ( 1+ 2) Oznake a Sevalna površina b Sprejemna površina Slika G. 4 Sprejemna površina, pravokotna na ravnino sevalne površine 64

Evrokod SIST EN 1991 -1 -2 Dodatek G S W P X 2 h 1 Oznake a Sevalna površina b Sprejemna površina Slika G. 5 Sprejemna površina pod kotom glede na ravnino sevalne površine 65