POŽARNA ODPORNOST KONSTRUKCIJ Stane Srpčič

1. POŽARNA ODPORNOST KONSTRUKCIJStane Srpčič 2010 – 2011

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

3. Evrokod SIST EN 1991-1-2 VSEBINA Predgovor Ozadje programa evrokodov Status in področje veljavnosti evrokodov 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

4. 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 1.5.1Pogosti izrazi vpožarnihdelih 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

5. 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

6. Evrokod SIST EN 1991-1-2 VSEBINA 3 Toplotni vplivi za temperaturno analizo 3.1 Splošna pravila 3.2 Nazivne krivulje temperatura-čas 3.2.1 Standardna krivulja temperatura-čas 3.2.1 Požarna krivulja zunanjega požara 3.2.3 Ogljikovodikova krivulja 3.3 Modeli naravnih 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

7. Evrokod SIST EN 1991-1-22. del Nazivna (standardna) in parametrične požarne krivulje

8. Evrokod SIST EN 1991-1-2 VSEBINA 4 Mehanski vplivi za konstrukcijsko analizo 4.1 Splošno 4.2 Sočasnost vplivov 4.2.1 Vplivi pri 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

9. 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

10. 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

11. 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 (naseljenosti) E.2.6 Posamična ocena gostote požarne obtežbe E.3 Način izgorevanja E.4 Hitrost sproščanja toplote Q

12. 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 (normativni)

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

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

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

16. Evrokod SIST EN 1991-1-2 Nacionalni dokument za EN 1991-1-2 Nacionalno določeni parametri, ki jih je treba uporabiti pri 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(1), 3.3.2(2), 4.2.2(2), 4.3.1(2).

17. Evrokod SIST EN 1991-1-2 1.5.1 Pogosti izrazi v požarnih delih evrokodov 1.5.1.1enakovreden čas izpostavljenosti požaru 1.5.1.2zunanji element 1.5.1.3požarni sektor 1.5.1.4požarna odpornost 1.5.1.5 polno razvit požar 1.5.1.6celovita konstrukcijska analiza (za požar) 1.5.1.7posredni vplivi požara 1.5.1.8celovitost (E) 1.5.1.9izolativnost (I) 1.5.1.10nosilnost (R)

18. Evrokod SIST EN 1991-1-2 1.5.1 Pogosti izrazi v požarnih delih evrokodov 1.5.1.11element 1.5.1.12analiza elementa (v požaru) 1.5.1.13projektiranje pri normalni temperaturi 1.5.1.14ločitvena funkcija 1.5.1.15ločitveni element 1.5.1.16standardna požarna odpornost 1.5.1.17konstrukcijski elementi 1.5.1.18temperaturna analiza 1.5.1.19toplotni vplivi

19. Evrokod SIST EN 1991-1-2 1.5.3 Izrazi, povezani s toplotimi vplivi 1.5.3.1 faktor izgorevanja 1.5.3.2 projektni požar 1.5.3.3 projektna gostota požarne obtežbe 1.5.3.4 projektni požarni scenarij 1.5.3.5 zunanja požarna krivulja 1.5.3.6 tveganje za nastanek požara 1.5.3.7 gostota požarne obtežbe 1.5.3.8 požarna obtežba 1.5.3.9 požarni scenarij

20. Evrokod SIST EN 1991-1-2 1.5.3 Izrazi, povezani s toplotimi vplivi 1.5.3.10 izbruh (flash-over) 1.5.3.11 ogljikovodikova požarna krivulja 1.5.3.12 lokaliziran požar 1.5.3.13 faktor odprtin 1.5.3.14 hitrost sproščanja toplote 1.5.3.15 standardna krivulja temperatura-čas 1.5.3.16 krivulje temperatura-čas

21. Evrokod SIST EN 1991-1-2 1.5.4 Izrazi, povezani z analizo prehoda toplote 1.5.4.1 oblikovni faktor 1.5.4.2 prestopni koeficient 1.5.4.3 emisivnost 1.5.4.4 neto toplotni tok

22. 2. del Postopek požarnega projektiranja konstrukcij 2.1 Splošno • Izbira za projektiranje merodajnih požarnih scenarijev • Določitev ustreznih projektnih požarov • Izračun razvoja temperaturnega polja konstrukcijskih elementov • Izračun mehanskega odziva konstrukcije,izpostavljene požaru.

23. Evrokod SIST EN 1991-1-22. del 2.2 Postopek požarnega projektiranja • Nezgodne (incidentne) projektne razmere: • na osnovi ocene požarne nevarnosti določeni merodajni projektni požarniscenariji in ustrezni projektni požari. • Konstrukcije, pri katerih se nevarnost nastanka požara povečuje pripojavu drugih nezgodnih vplivov: • upoštevati požarno nevarnost znotraj celotnega (globalnega) varnostnega koncepta. • Obnašanja konstrukcije v odvisnosti od časa in obtežbe ni potrebnoupoštevati pred pojavom nezgodnega vpliva, razen če velja (2).

24. Evrokod SIST EN 1991-1-22. 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 standardnimpožarom, če ni določeno drugače

25. Evrokod SIST EN 1991-1-22. 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, zacelotno trajanje požara, vključno z fazo ohlajanja.

26. Evrokod SIST EN 1991-1-22. del Nazivna (standardna) in parametrične požarne krivulje

27. Evrokod SIST EN 1991-1-22. del 2.5 Mehanska analiza Izvedena za enak časovni interval kakor je bil upoštevan pri temperaturni analizi. Časovno območje:tfi,dtfi,requ ali območje odpornosti:Rfi,d,tEfi,d,t ali temperaturno območje:dcr,d

28. Evrokod SIST EN 1991-1-22. del Časovno območje:tfi,dtfi,requ ali območje odpornosti:Rfi,d,tEfi,d,t ali temperaturno območje:dcr,d

29. Evrokod SIST EN 1991-1-23. del 3. del Toplotni vplivi za temperaturno analizo 3.1 neto toplotni tok [W/m2] skozi površino elementa konvekcijski del: radiacijski (sevalni) del:

30. Evrokod SIST EN 1991-1-23. del

31. Evrokod SIST EN 1991-1-23. del 3.2 Nazivne krivulje temperatura-čas 3.2.1 Standardna krivulja temperatura-čas g = 20 + 345 log10 (8 t + 1) [°C] Prestopni koeficient :c = 25 W/m2K

32. Evrokod SIST EN 1991-1-23. del 3.2.2 Požarna krivulja zunanjega požara g = 660 ( 1 - 0,687 e-0,32 t - 0,313 e-3,8 t) + 20 [°C] Prestopni koeficient:c = 25 W/m2K 3.2.3 Ogljikovodikova krivulja g = 1 080 ( 1 - 0,325 e-0,167 t - 0,675 e-2,5 t ) + 20 [°C] Prestopni koeficient:c = 50 W/m2K

33. Evrokod SIST EN 1991-1-23. del 3.3 Modeli naravnih požarov 3.3.1 Poenostavljeni požarni modelic = 35 [W/m2K]. (omejena možnost uporabe) 3.3.1.2 Sektorski požari Enakomerna temperatura plinov, določena na podlagi fizikalnih parametrov, ki upoštevajo gostoto požarne obremenitve in pogoje prezračevanja. 3.3.1.3 Lokalizirani požari Kjer ni velikih možnosti za izbruh požara v celotnem sektorju; Neenakomerna temperatura plinov kot funkcija časa;

34. Evrokod SIST EN 1991-1-23. del 3.3.2 Točnejši požarni modeli - 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.

35. Evrokod SIST EN 1991-1-24. del 4. del Mehanski vplivi za konstrukcijsko analizo 4.1 Splošno - deformacije zaradi temperaturnih sprememb pri izpostavljenosti požaru - sile in momenti zaradi vsiljenega in preprečenega raztezanja - direktni in posredni vplivi - izjeme

36. Evrokod SIST EN 1991-1-24. del • 4.2 Sočasnost vplivov • 4.2.1 Vplivi pri projektiranju pri normalni temperaturi • Upoštevati, kot pri projektiranju pri normalni temperaturi, če je verjetno, • da bodo takšni delovali tudi v požarnih razmerah. • (2) Merodajne vrednosti spremenljivih vplivov za projektiranje ob upoštevanju • nezgodne situacije je treba privzeti skladno z EN 1990. • Zmanjševanja delujočih mehanskih obtežb zaradi izgorevanja naj se ne • upošteva. • Primeri, kjer se obtežba snega ne upošteva zaradi taljenja, se ocenijo • posamično. • (5) Vplivov, ki so posledica industrijskih procesov, ni potrebno upoštevati.

37. Evrokod SIST EN 1991-1-24. del • 4.2.2 Dodatne obtežbe • 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.

38. Evrokod SIST EN 1991-1-24. del 4.3 Pravila kombiniranja vplivov 4.3.1 Splošna pravila (1) Za določitev merodajnih učinkov vplivov Efi,d,t med izpostavljenostjo požaru je treba kombinirati mehanske vplive, dobljene skladno z EN 1990 »Osnove projektiranja konstrukcij« za primer nezgodnega projektnega stanja. (2) Kot merodajno vrednost spremenljivega vpliva Q1 se lahko privzame navidezno-trajna vrednost 2,1Q1 ali, kot druga možnost, pogosta vrednost1,1Q1

39. Evrokod SIST EN 1991-1-24. del 4.3.2 Poenostavljena pravila (1) Kjer posrednih vplivov požara ni potrebno izrecno upoštevati, lahko določimo učinke vplivov z računsko analizo konstrukcije pri kombiniranih vplivih, skladno z odstavkom 4.3.1 samo za čas t=0. Te učinke vplivov Efi,d uporabimo kot konstantne v času trajanja požara. (2) Nadaljnja poenostavitev: učinke vplivov (Efi,d,t)izpeljemo iz tistih, ki so določeni za projektiranje pri normalni temperaturi: Efi,d,t = Efi,d = fiEd

40. Efi,d,t = Efi,d = fiEd

41. Evrokod SIST EN 1991-1-24. del 4.3.3 Nivo obtežbe Če so tabelirani podatki določeni za referenčni nivo obtežbe Efi,d,t = fi,tRd

42. Evrokod SIST EN 1991-1-2Dodatek A Dodatek A (informativno) Parametrične krivulje temperatura-čas (1) za požarne sektorje talne površine do 500m2 brez odprtin v stropu in z maksimalno višino sektorja 4 m. Predpostavka: požarna obremenitev sektorja v celoti zgori. (2) če so gostote požarne obremenitve določene brez upoštevanja sprememb obnašanja pri izgorevanju (dodatek E), je ta pristop omejen na požarne sektorje s pretežno celuloznim tipom požarne obtežbe.

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

44. Evrokod SIST EN 1991-1-2Dodatek A • tčash • = [O/b]2 / (0,04/1160)2- • bz naslednjimi omejitvami: 100 b 2200J/m2s1/2K • gostota ločilnega obodakg/m3 • Cspecifična toplota ločilnega obodaJ/kgK • toplotna prevodnost ločilnega obodaW/mK • O faktor odprtin: m1/2 ( 0,02 O  0,20 ) • Avcelotna površina vertikalnih odprtin v vseh stenahm2 • Hequteženo povprečje višin oken v vseh stenahm • Atcelotna površina oboda vključno z odprtinamim2

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

46. Evrokod SIST EN 1991-1-2Dodatek B 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 prehajaskozi odprtine - sevalnih in konvekcijskih parametrov Metoda temelji na predpostavki, da so posamezni parametri konstantni in je veljavna samo za požarno obremenitev qf,d, večjo kot 200MJ/m2.

47. Evrokod SIST EN 1991-1-2Dodatek 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 enakomerno po širini in debelini plamena.

48. 1 45o 45o 135o 2 Oznake 1 Veter 2 Hoizontalni prečni prerez Slika B.1 – Odklon ognja zaradi vetra Evrokod SIST EN 1991-1-2Dodatek B B.3 Vplivi vetra - v odvisnosti od načina prezračevanja B.3.2 Odklon ognja zaradi vetra

49. Evrokod SIST EN 1991-1-2Dodatek B B.4 Značilnosti ognja in plamenov B.4.1 Brez prisilnega vleka vodoravni prečni prerez navpični prečni prerez navpični prečni prerez

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