Posouzen rozvoje poru pi instalaci sprinklerovch hasicch zazen

Posouzení rozvoje požáru při instalaci sprinklerových hasicích zařízení ve vztahu k požární odolnosti stavebních konstrukcí Jiří Pokorný 21 září 2021

Úvodní informace § požární odolnost stavebních konstrukcí (ocelové konstrukce) § návrhové standardy pro hodnocení požární odolnosti § studie alternativního řešení při specifických podmínkách 1

Požární odolnost Podle požárního scénáře a to pro: § normový průběh požáru § pravděpodobný průběh požáru Pravděpodobný průběh požáru: § pravděpodobná doba trvání požáru a pravděpodobné teploty plynů (ČSN 73 0804) § parametrické teplotní křivky (ČSN EN 1991 -1 -2, omezení) 2

Požární odolnost § průkaz formou O/F (vyhoví/nevyhoví, opatření) § průkaz podrobnějším výpočtem (statikem) 3

Eurokód 1 § skutečná odolnost požadovaná odolnost (v čase) § posouzení dle času, teploty nebo únosnosti § čas = skutečná doba odolnosti požadovaná doba odolnosti § teplota = skutečná teplota konstrukce < kritická teplota konstrukce § únosnost = hodnota únosnosti při požáru účinkům zatížení při požáru § zjednodušené/zdokonalené modely 4

? ? ? Umíme si poradit také jinak? Do jaké míry lze ve vztahu k požární odolnosti stavebních konstrukcí zohlednit vliv SSHZ? Do jaké míry lze ve vztahu k požární odolnosti stavebních konstrukcí zohlednit vliv ZOKT? Jak tyto vlivy zohledňuje kodex PBS? 5

Zajištění požární odolnosti zkrápěním pro nevýrobní a výrobní objekty § § § SHZ (DHZ) zvýšení požární odolnosti vodní clona, zkrápění experimentálně nebo výpočtem prokázat účinnost posouzení rizikových prostor (nebezpečné látky) 6

Zajištění požární odolnosti zkrápěním pro výrobní objekty § § § nosné konstrukce dvoupodlažní objekty instalováno SHZ pro R 30 je bez ochran vyhovující zkrápění dodávka vody na celý povrch konstrukce vyšší doba viz 4. 8 ČSN 73 0810 7

Alternativa dle 4. 8 ČSN 73 0810 § do R 45 minut a 2. NP § vybavené SSHZ (i potlačení kyslíku) nebo ZOKT nebo otevřené objekty § průkaz analýzou podmínek požáru § v průběhu požadované odolnosti teplota prostředí nebo konstrukcí do 450 C § bez SSHZ nebo ZOKT při p 20 kg. m-2 § ocelové konstrukce bez protipožárních ochran 8

? ? ? Existuje jiné řešení? 9

Úvaha Neřešme odolnost konstrukcí Posuďme průběh požáru s ohledem na SHZ 10

Případová studie § vícepodlažní požární úsek § ocelové konstrukce v posledním podlaží § ohnisko požáru na posledním nadzemním podlaží (nejvyšší dynamika požáru) § hodnoceny skupiny výrob a provozů 4 až 7 (vyšší expozice) § instalováno SHZ s hlavicemi 68 C a 141 C (hledány rozdíly), RTI = 36 (m. s)0, 5 11

Schéma objektu Neřešená část Hodnocená část prostoru 12

Co bylo hodnoceno § nosná konstrukce střechy (ocelové vazníky) § nosné konstrukce obvodových stěn a střechy (sloupy) § technologické plošiny 13

Metody řešení § zjednodušená analýza (empirické výpočty) § zónový model Fire Growth and Smoke Transport Modeling (CFAST) § model typu pole Fire Dynamics Simulator (FDS) 1 - 2úrovňové hodnocení, obtížnost 14

Zjednodušená analýza § rozvoj požáru dle Eurokódů a ČSN 73 0802, ČSN 73 0804 § Alpertovy vztahy pro teploty a rychlosti proudění plynů podstropního proudění § Madrzykowského a Vettoriho vztahy pro snížení rychlosti uvolňovaného tepla po reakci sprinklerů § teplota ocelových prvků dle Eurokódů § konzervativní výpočetní postupy 15

CFAST, Fire Growth and Smoke Transport Modeling § Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology (NIST), USA § zákony zachování hmoty a energie § diferenciální rovnice pro popis časové změny § rozdělí prostor na zóny (zpravidla dvě) § výstupy jsou hodnoty tlaku, úrovně vrstev, teploty dané nahromaděním uvolněné energie a hmoty … § Smokeview 16

FDS, Fire Dynamics Simulator § Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology (NIST), USA § model založený na dynamice proudění tekutin § numerické řešení Navier-Stokesových rovnic § členění prostoru do malých objemů § výstupy jsou uvolňovaný tepelný tok, úrovně vrstev, teploty, hmota … § Smokeview, Evac 17

Základní hodnocené parametry rychlost uvolňování tepla (rozvoj) teplota a rychlost podstropního proudění (šíření) doba reakce sprinklerové hlavice pokles hodnoty uvolňovaného tepelného toku (dohořívání) § průběh teplot v okolí a na povrchu konstrukce § § 18

Zjednodušená analýza Tact T, v Qred Q Teorie lokálního požáru 19

Dynamika požáru kv = 130 kv = 160 kv = 190 kv = 230 Příloha H ČSN 73 0802 20

Zjednodušené schéma simulace (CFAST) 11, 7 m 21

Střecha, průběh uvolňovaného tepla, zjednodušeně sklon 68 C 11, 7 m t 22

Střecha, průběh uvolňovaného tepla, zjednodušeně sklon 141 C 11, 7 m t 23

Střecha, průběh teplot sprinklerové hlavice, CFAST 68 C 70 C 11, 7 m t 24

Střecha, průběh teplot sprinklerové hlavice, CFAST 141 C 140 C 11, 7 m t 25

Střecha, povrchová teplota vazníku, CFAST 4. sk. výrob 68 C 30 C 11, 7 m 26

Střecha, povrchová teplota vazníku, CFAST 4. sk. výrob 80 C 141 C 11, 7 m 27

Plošina, horizontální nosníky, CFAST 5, 4 m 28

Plošina, horizontální nosníky, CFAST 30 C 4. sk. výrob 68 C 5, 4 m 29

Plošina, horizontální nosníky, CFAST 85 C 4. sk. výrob 141 C 5, 4 m 30

Sloup nosné konstrukce střechy, FDS 0, 2 m 0, 6 m 11, 7 m Skupiny výrob a provozů 4 a 7 31

Vizualizace pyrolýzní oblasti 120 s 7. sk. výrob a provozů 240 s 360 s 32

Vizualizace teplotního pole 120 s 4. sk. výrob a provozů 240 s 360 s 33

200 C 4. sk. výrob, boční strana 0, 6 m 34

Závěry § posuzovat průběh požáru je korektní § zásadní vliv reakční teploty sprinklerových hlavic § podstatná výška horizontální konstrukce nad ohniskem § u horizontálních konstrukcí poskytuje zjednodušená analýza a model CFAST dobrou shodu (obě metody vhodné) § využití Eurokódů pro stanovení povrchové teploty prvků 35

Závěry § nejvyšší teplota horizontálního prvku střechy cca 90 C, nejvyšší teplota horizontálního prvku plošiny cca 100 C § u vertikálních konstrukcí využitelný pouze model FDS § při doplnění sprinklerových hlavic (5 m), nejvyšší teplota povrchu prvku 200 C (nejnižší termočlánek) § povrchové teploty konstrukcí nejvyšší u nejnižší skupiny výrob a provozů § závěry nelze zevšeobecnit na úroveň standardu 36

Související § § § pro praktické aplikace § 99 zákona o PO aplikace skupin výrob a provozů = univerzální 3členný tým dostatečná hardwarová a softwarová podpora doba řešení cca 6 měsíců konzultace s HZS 37

Shrnutí § návrhové standardy umožňují částečné řešení posuzování požární odolnosti stavebních konstrukcí § založen posouzení průběhu požáru se zohledněním specifických podmínek (SHZ) § studie dokládá aplikovatelnost prezentovaného postupu 38

Poděkování doc. Ing. Petr Kučera, Ph. D. Ing. Adam Tomitzek 39

Děkuji za pozornost doc. Ing. Jiří Pokorný, Ph. D. , MPA +420 597 322 803 +420 724 178 434 jiri. pokorny@vsb. cz www. fbi. vsb. cz 40