A vasbeton és acél teherhordó szerkezetek járulékos laboratóriumi tűzállósági vizsgálatainak bemutatása

Átírás

1 A vasbeton és acél teherhordó szerkezetek járulékos laboratóriumi tűzállósági vizsgálatainak bemutatása Kompozit szerkezetek és acélszerkezetek tűzvédelme szimpózium, 2012.XI.16. Dr. Hajpál Mónika kutató mérnök ÉMI Nonprofit Kft. Tűzvédelmi Divízió

2 Minősítés általános viszonylatban a 3/2003. (I. 25.) BM GKM KvVM együttes rendelet, az építési termékek műszaki követelményeinek, megfelelőség igazolásának, valamint forgalomba hozatalának és felhasználásának részletes szabályairól Az építési ezen belül a tűzvédelmi célú - termékek alkalmazása Forgalomba hozni, továbbforgalmazni vagy beépíteni csak megfelelőségigazolással rendelkező, építési és tűzvédelmi célra alkalmas építési terméket szabad (többségében 1-es módozat) Építési terméket építménybe betervezni akkor szabad, ha arra jóváhagyott műszaki specifikáció van. Megfelelőség igazolás A műszaki specifikáció fajtái: Harmonizált termékszabvány Megfelelőségi tanúsítvány Európai Műszaki Engedély (ETA) Építőipari Műszaki Engedély (ÉME) műszaki specifikáció ETAG 018, -2 és -4 lap ETAG 025 vizsgálatok 2

3 Minősítés módjai tűzállósági és tűzvédelmi viszonylatban Laboratóriumi tűzállósági vizsgálat Eurocode méretezés 3

4 Természetes tüzek hatása Tűzhatás modellezése EN , EN és EN szerint Névleges hőmérséklet-idő görbék Szabványos tűzhatás-görbe Szénhidrogén tűzhatás-görbe Módosított szénhidrogén tűzhatás-görbe Alagúttűz görbe Külső tűzhatás-görbe Lappangó tűzhatás-görbe Természetes tűzmodellek Egyszerűsített tűzmodell Lokalizált tűz (Heskestadt, Hasemi) Teljesen kifejlett (parametrikus tűz) Fejlett tűzmodellek Egyzónás modell Kétzónás modell Kezdődő tűz 2. Szabadon égés 3. Belobbanás 4. Kifejlett tűz 5. Lehűlés CFD modell 4

5 Névleges hőmérséklet-idő tűz-görbék Cellulóz tűzhatás-görbe Alagúttűz görbe (RWS) Külső tűzhatás-görbe Szénhidrogén tűzhatás-görbe (Módosított szénhidrogén tűzhatás-görbe) Lappangó tűzhatás-görbe (Parametrikus tűzhatás-görbe) 5

6 Cellulóz tűzhatás-görbe Szabványos tűzállósági vizsgálatoknál, nemzeti szabványokban definiáltak ISO 834 T = 345 log 10 (8t + 1) + 20 BS DIN AS 1530 EN BS 7436 MSZ Nem veszi figyelembe a belobbanás előtti szakaszt, utána a logaritmikus függvény szigorúan monoton növekvő, tehát nincs lehűlési szakasz. Az adott időhöz tartozó hőmérséklet érték az egész helyiségre vonatkozik, a mérettől és szellőzöttségtől függetlenül

7 Szénhidrogén (hidrokarbon) tűzhatás-görbe A petrolkémiai és tengeri (off-shore) olajüzemeknél az éghető folyadék (medence) tüze esetén nagyon intenzív tűzhatás veszélye áll fenn. Az ilyen tüzeket magasabb hőmérséklet és gyors növekedési sebesség jellemzi. Mind a görbe lefutása, mind a maximális értéke eltér az általános gyakorlatban alkalmazott ISO tűztől. A szénhidrogének gyorsabb belobbanása meredekebb emelkedést, míg nagyobb hőfejlesztésük nagyobb kitéti hőmérsékletet eredményez. T = (1-0,325 e -0,167t -0,675 e -2,5t ) 7

8 Módosított szénhidrogén (hidrokarbon) tűzhatás-görbe Az előbbi szénhidrogéntűzzel analóg, a francia előírásokban szereplő tűzhatásgörbe, mely a maximális hőmérsékletet 1300 C-ban határozza meg a fenti 1100 Ckal szemben. Szintén a petrolkémiai iparból került át a mérnöki gyakorlatba. T = (1-0,325 e -0,167t -0,675 e -2,5t ) 8

9 Tűz-görbék alagutaknál és földalatti létesítményeknél RWS, Hollandia HCM, módosított hidrokarbon, Fro. HC, hidrokarbon az EC1 szerint RABT-ZTV (vonat), Németo. RABT-ZTV (autó), Németo. ISO 834, cellulóz, épületek A tűzvédelemmel foglalkozó intézetek ill. a tűzvédelmi termékeket gyártó cégek laboratóriumi körülmények között és használaton kívüli alagutakban végzett tesztjei alapján alakultak ki. A német görbe jól használható tervezéshez és kísérleti modellekhez lineáris jellege miatt. A holland görbe az alagúttüzek felső korlátját szemlélteti. 9

10 Külső tűzhatás-görbe Külső elválasztó falak esetében alkalmazzuk, ha átterjedhet a tűz a homlokzat különböző részeiről, pl. az épület kerületén lévő falak ki vannak téve az ablakokból kijövő lángok külső tűzhatásának. Ez kevésbé súlyos, mint ha az elem vagy szerkezet egy zárt téri tűznek van kitéve. A biztonság érdekében meg kell előzni a tűz visszalépését az épületbe. A hődisszipáció következtében külső tűz esetén, természetéből eredően, alacsonyabb szintű a hőnek való kitettség. T = 660 (1-0,687 e -0,32t -0,313 e -3,8t ) +20 egyensúly a környezettel függönyfalak vizsgálata EN , EN o i külső tűz i o szabványos tűz 10

11 Lappangó tűzhatás-görbe Más néven parázsló tűz, slow heating vagy smouldering fire. Különösen fontos a hőre habosodó, tűzállóságot fokozó anyagok esetén, mert ezek tűzállósága szabványos tűzhatás-görbe használatánál lényegesen kisebb érték lehet. Az MSZ EN szerint kötelező az osztályba sorolásnál feltűntetni a kiegészítő teljesítményjellemzőket, ha a tűzhatás az ISO 834-től eltérő!!! pl. EI 30-IncSlow lappangó tűzhatás esetén, EI 60-ef külső tűzhatás esetén 0 < t 21 esetén T = 154 t 0, és t > 21 esetén T = 345 log 10 (8(t - 20) + 1) 11

12 EN es szabványsorozat. Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. MSZ ENV (elő)szabványok: MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 1. rész: Vízszintes tűzvédő membránok MSZ ENV : rész: Függőleges tűzvédő membránok MSZ ENV : rész: Járulékos tűzvédelem betonszerkezetekhez MSZ ENV : rész: Járulékos tűzvédelem acélszerkezetekhez MSZ ENV : rész: Járulékos tűzvédelem beton és acél profillemez együttdolgozó szerkezetekhez MSZ ENV : rész: Járulékos tűzvédelem kibetonozott üreges acélpillérekhez MSZ ENV : rész: Járulékos tűzvédelem faszerkezetekhez MSZ EN : rész: Acélszerkezetek járulékos reaktív védelme 12

13 pren :2012 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 3. rész: Járulékos tűzvédelem betonszerkezetekhez Beton, vasbeton szerkezeti elemeknél alkalmazott tűzvédő rendszerek (szórt, bevonat, burkolat, réssel vagy anélkül) tűzállósági vizsgálata Födém, fal, gerenda, oszlop Általában beton 25/30 30/37 LC/C/HC, de lehet 20/25 50/60 is, szilikát adalékanyag D max =20mm, portlandcement, acél B500 Tűzvédő rendszerek (szórt, bevonat, burkolat), több rétegben Tűzvédő rendszerek vizsgálata, összefüggő, felrögzített marad-e, hőmérsékleteloszlás a védett betonszerkezetben Szabványos ISO 834 tűzhatás-görbe szerint Speciális esetben a lappangó tűzhatás-görbe szerint Nagyszilárdságú beton spalling vizsgálata Közvetlen bemenő adatok a betonszerkezetek tűzállóságának számításához Nem alkalmazható üreges betonszerkezetekre 13

14 pren :2012 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 3. rész: Járulékos tűzvédelem betonszerkezetekhez Vizsgálati modell: Olyan tűzvédő rendszerek vizsgálata, melyeket csak 2 dimenziós beton elemeken (pl. fal, födém) használnak nagy beton födémen Olyan tűzvédő rendszerek vizsgálata, melyeket csak gerendákon vagy oszlopokon 3 és 4 oldali tűzhatásnál használnak beton gerendán Olyan tűzvédő rendszerek vizsgálata, melyeket mind födémeken, mind gerendákon, oszlopokon használnak 2 vizsgálat (tűzvédő rendszer minimum és maximum vastagságban alkalmazva) Egyvastagságú, egyrétegű tűzvédő rendszernél szerkezettípusonként 1 vizsgálat Folytatni a vizsgálatot, míg a beton hőmérséklete 700 C, egyedi maximum 750 C vagy 6 óra időtartam Vizsgálatok a vízszintes szerkezetvizsgáló kemencében Kisméretű födém kiegészítő vizsgálatként (lappangó tűz, spalling, betonvtg.) 14

15 pren :2012 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 3. rész: Járulékos tűzvédelem betonszerkezetekhez Födém vizsgálata 15

16 pren :2012 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 3. rész: Járulékos tűzvédelem betonszerkezetekhez Gerenda vizsgálata 16

17 pren :2012 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 3. rész: Járulékos tűzvédelem betonszerkezetekhez Egyenértékű betonvastagság Értékelés védelem nélküli födém - járulékos védelemmel ellátott födém 17

18 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 4. rész: Járulékos tűzvédelem acélszerkezetekhez Acél szerkezeti elemeknél alkalmazott passzív tűzvédő rendszerek (szórt, burkolat) tűzállósági vizsgálata Gerenda, oszlop I és H szelvények közvetlenül alkalmazhatók, ugyanolyan profiltényező Maximális lehajlás L sup /30 Terhelt gerendánál lehetőleg legyen egy nem terhelt referencia is egy időben Terhelt gerenda, I, H és négyszögletes szelvény L exp 4000mm; terhelt oszlop L exp 3000mm Referencia gerenda és oszlop L 1000 ± 50mm Szabványos ISO 834 tűzhatás-görbe szerint 550 C és várható maximális acélhőmérséklet 18

19 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 4. rész: Járulékos tűzvédelem acélszerkezetekhez 19

20 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 5. rész: Járulékos tűzvédelem beton és acél profillemez együttdolgozó szerkezetekhez Beton és acéllemez kompozit szerkezeti elemeknél alkalmazott tűzvédő rendszerek (szórt, bevonat, burkolat) tűzállósági vizsgálata Födém, beton 25/30 50/60 LC/C/HC, acél Fe E 280G - E 350G Tűzvédő rendszerek (szórt, bevonat, burkolat), több rétegben, kompozitként Tűzvédő rendszerek vizsgálata, összefüggő, felrögzített marad-e, hőmérsékleteloszlás a védett szerkezetben Szabványos ISO 834 tűzhatás-görbe szerint Speciális esetben reaktív tűzvédő anyag a lappangó tűz-görbe szerint Közvetlen bemenő adatok a kompozit szerkezetek tűzállóságának számításához Nagy terhelt födém modellen és kis terheletlen födém modellen (kiegészítő vizsg.) 2 vizsgálat (tűzvédő rendszer minimum és maximum vastagságban alkalmazva) Folytatni a vizsgálatot, míg a profillemez hőmérséklete 400 C, egyedi maximum 500 C vagy 6 óra időtartam 20

21 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 5. rész: Járulékos tűzvédelem beton és acél profillemez együttdolgozó szerkezetekhez Födém vizsgálata h eq vasbeton rétegvastagságának megfelelő érték [mm] d p védőréteg vastagsága [mm] 21

22 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 8. rész: Acélszerkezetek járulékos reaktív védelme Acél szerkezeti elemeknél (gerenda, oszlop) alkalmazott reaktív tűzvédő rendszerek (festék) tűzállósági vizsgálata Tűzvédő rendszerek (pl. tűzvédő festék), eltérő vastagságban Tűzvédő rendszerek vizsgálata, összefüggő-e, tapadás, hőmérséklet a védett szerkezetben Szabványos ISO 834 tűzhatás-görbe szerint - OTSZ kizárólag csak ezt engedi Speciális esetben reaktív tűzvédő anyag a lappangó tűzgörbe szerint (A szabványos görbéhez képest 20 perc különbség!) Húzott elemre nem!!! EN x új szabvány 22

23 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 8. rész: Acélszerkezetek járulékos reaktív védelme Vizsgálandó elemek Terhelt gerenda, I, H és négyszögletes szelvény L exp 4000 mm Referencia szelvény Terhelt oszlop L exp 3000 mm Rövid gerenda és oszlop szelvény L=1000 ± 50mm Magas oszlop L=2000 ± 50 mm 23

24 MSZ ENV :2003 Szerkezetek tűzállóságához való hozzájárulás meghatározásának vizsgálati módszerei. 8. rész: Acélszerkezetek járulékos reaktív védelme Értékelés különböző módszerekkel: 1. Grafikus értékelés 2. Differenciál analízis változó lambda mellett 3. Differenciál analízis állandó lambda mellett 4. Numerikus regresszió analízis Általában az 1. vagy a 4. módszert alkalmazzák. 24

25 Köszönöm a figyelmüket! Dr. Hajpál Mónika kutató mérnök mhajpal@emi.hu Telefon: