Vasbeton födémek tűz alatti viselkedése Egyszerű tervezési eljárás

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Vasbeton födémek tűz alatti viselkedése Egyszerű tervezési eljárás"

Oszkár Juhász
9 évvel ezelőtt
Látták:

1 tűz alatti eljárás

2 A módszer célja 2

3 3

4 Az előadás tartalma Öszvérfödém szerkezetek tűz esetén egyszerű módszere 20 C Födém modell Tönkremeneteli módok Öszvérfödémek egyszerű eljárása magas Kiterjesztés tűz alatti viselkedésre Membrán-hatás magas Védetlen gerendák hatása Védett gerendák tervezése 4

egyszerű eljárása magas Kiterjesztés tűz alatti viselkedésre

5 Hagyományos eljárás Vasbeton födémek Védett gerendák módszer 20 C-on Oszlop Gerenda Födém A korábbi eljárások feltételezték, hogy az egyes izolált szerkezeti elemek az aktuális épületen belül is hasonló módon fognak viselkedni. Tűzszakasz (tűztér) 5

feltételezték, hogy az egyes izolált szerkezeti elemek az

6 Öszvérfödémek valós a betonfödémben elhelyezett merevítő acélháló esetén Vasbeton födémek módszer 20 C-on Hőmérséklet emelkedése tűz té (a) (b) (c) (d) hajlítás Membrán-hatás 6

7 egyszerű módszere 20 C-on módszer 20 C-on Az eljárást Colin Bailey Professzor, a University of Manchester oktatója fejlesztette ki korábban a Building Research Establishment (BRE) intézettel közösen 7

8 Membrán-hatásra történő tervezés tűz esetén Folyási vonal mintázata Védetlen gerendák Védett gerendák 8

9 egyszerű módszere 20 C-on Födém modellje - a 4 oldalán függőleges irányban korlátozott elmozdulás (képlékeny folyási vonal) vízszintes irányban nem korlátozott erősen konzervatív feltételezés módszer 20 C-on Folyási vonalak megtámasztás a 4 élen 9

vonal) vízszintes irányban nem korlátozott erősen konzervatív

10 egyszerű módszere 20 C-on módszer 20 C-on Födém modellje A membrán-hatás erősíti a folyási vonal ellenállóképességét Húzott tartomány Folyási vonal megtámasztás a 4 élen Nyomás a folyási vonal mentén Húzás a folyási vonal mentén 10

ellenállóképességét Húzott tartomány Folyási vonal

11 egyszerű módszere 20 C-on módszer 20 C-on Membrán-erők a folyási vonal mentén (1) k b K T 0 D S T 2 b K T 0 L C E C A 1. Elem C F B S T 2 T 1 1. Elem 2. Elem 2. Elem nl l 11

12 egyszerű módszere 20 C-on Membrán-erők a folyási vonal mentén (2) módszer 20 C-on k, b membrán-erők nagyságát meghatározó paraméterek, n a folyási vonal elmélete alapján származtatott tényező, K a merevítés aránya rövidebb támaszközön a hosszabb támaszközhöz képest, T 0 az egységnyi szélességre eső merevítés a hosszabb támaszközön, T 1, T 2, C, S a folyási vonal mentén keletkező membrán-erők 12

merevítés aránya rövidebb támaszközön a hosszabb támaszközhöz képest, T 0 az egységnyi szélességre

13 egyszerű módszere 20 C-on Membrán-hatás figyelembevétele (1) 1. elem módszer 20 C-on Kialakuló membrán-erők síkbeli nézete Kialakuló membrán-erők oldalnézetben w nagyságú lehajlás esetén 13

14 egyszerű módszere 20 C-on Membrán-hatás figyelembevétele (2) 2. elem módszer 20 C-on Kialakuló membrán-erők síkbeli nézete Kialakuló membrán-erők oldalnézetben w nagyságú lehajlás esetén 14

15 egyszerű módszere 20 C-on Membrán-hatás figyelembevétele (3) módszer 20 C-on Javulási tényező az egyes elemekre e im : javulás nagysága az i-dik elemen a membránerők e i, i=1,2 = következtében + e ib : javulás nagysága a síkbeli erők hajlítási kapacitásra gyakorolt hatásának eredményéként Teljes javulási tényező e e 1 e 1 e 1 2 a 2 2 ahol: μ a merevítés ortotrópikus együtthatója a a födém méretaránya = L/l 15

javulás nagysága a síkbeli erők hajlítási kapacitásra gyakorolt hatásának eredményéként Teljes

16 egyszerű módszere 20 C-on Membrán-hatás figyelembevétele (4) módszer 20 C-on Teherbíró képesség a membrán-hatás alapján Teherbíró képesség a folyási vonal elmélete alapján w 1 Javulási tényező a membránerők hatására egy adott elmozdulás esetén (w 1 ) Elmozdulás (w) 16

Teherbíró képesség a folyási vonal elmélete alapján w 1 Javulási

17 egyszerű módszere 20 C-on módszer 20 C-on Tönkremeneteli módok (húzás hatására bekövetkező tönkremenetel a betonacél merevítésben) Nyomás hatására bekövetkező Teljes vastagságra kiterjedő repedés tönkremenetel a betonban A betonvas erősítés a hosszabb fesztávolság irányában törik Folyási vonal mintázata A födém széle a födém középpontjának irányában mozdul el és enyhíti a rövidebb támaszköz irányában lévő merevítésben ébredő feszültségeket 17

betonban A betonvas erősítés a hosszabb fesztávolság irányában törik Folyási vonal mintázata A födém széle a

18 egyszerű módszere 20 C-on módszer 20 C-on Tönkremeneteli módok (beton nyomóerők hatására bekövetkező tönkremenetele) Nagyobb valószínűséggel fog a betonba ágyazott nagyon erős acélháló esetén előfordulni Beton összezúzódása a síkbeli feszültségek hatására Folyási vonal mintázata 18

fog a betonba ágyazott nagyon erős acélháló esetén előfordulni Beton

19 egyszerű módszere 20 C-on Tönkremeneteli módok (kísérleti bizonyíték) módszer 20 C-on Húzás hatására bekövetkező tönkremenetel Nyomás hatására bekövetkező tönkremenetel 19

20 Födém modellje magas (1) módszer 20 C-on A szoba alkalmazott modell alapján Anyagtulajdonságok hőmérsékletfüggésének figyelembevétele 20

21 Betonfödém szabad vetemedése x y 0 MELEG d HIDEG T 0 = (T 1 + T 2 )/2 Sugárzás L T 2 T y 0 T 1 Hőforrás T=T 2 T 1 tartó y Szerkezet L y 8 2 ( T 2 T1 ) d Hőmérséklet eloszlás Konzolos tartó tartó L y 2 2 ( T 2 T1 ) d Konzolos tartó A vetemedést a hőmérséklet-különbség okozza: T=T 2 T 1 vagy a gradiens T/d 21

22 módszer 20 C-on Födém modellje magas (2) A födémben a vastagságirányú hőmérséklet-gradiens miatt bekövetkező lehajlás w ( T T1 ) 19.2 h ahol: h a födém effektív vastagsága l a födém rövidebb támaszköze beton hőtágulási együtthatója 2 2 LW (könnyű) beton esetén, EN alapján: LWC = K -1 NW (normál) beton esetén, egy konzervatív értéket választva NWC = K -1 < K -1 (EN alapján) T 2 a födém alsó felületének hőmérséklete (tűznek kitett oldal) T 1 a födém felső felületének hőmérséklete (tűzzel nem érintkező oldal) 22

23 Födém modellje magas (3) módszer 20 C-on Átlagos nyúlást feltételezve a szobahőmérséklethez tartozó folyáshatár felének megfelelő feszültségszinten A födém lehajlása a transzverzális terhelés hatására parabolikus alakot feltételezve ahol: E s f sy L w 2 0.5fsy 3L E s 8 a betonacél rugalmassági modulusa 20 C-on a betonacél folyáshatára 20 C-on a födém hosszabbik támaszköze 30 23

24 Födém modellje magas (4) módszer 20 C-on Azaz a födém maximális lehajlása: w ( T T1) 19.2 h 0.5f E s sy L Azonban a födém maximális lehajlása korlátozott: T T w w L l 19.2h l / 30 24

25 módszer 20 C-on Konzervatív vasbeton födém modell magas hőmérsékletre A megtámasztásoknál a merevítés törését feltételezzük Hő hatására bekövetkező vetemedés miatt bekövetkező függőleges elmozdulás becsült értékei alacsonyabbak az elméleti értékekhez képest A hő hatására bekövetkező vetemedés a rövidebb támaszköz alapján kerül számításra Minden egyéb, a gátolt hőtágulás következtében kialakuló függőleges elmozdulást a födém kihajlás utáni állapotában elhanyagoljuk Bármilyen, az acél pályalemeztől eredő hatást elhanyagolunk A betonba ágyazott acélháló alakváltozó képességének a hőmérséklet növekedése hatására bekövetkező növekedését elhanyagoljuk 25

26 módszer 20 C-on A vasbeton födém teherviselő-képességének javulása a védetlen acélgerendák jelenlétében (1) Védetlen gerendák lánchatását elhanyagoljuk A védetlen gerendák hajlítónyomaték bíró képessége az alábbi feltételezéssekkel van figyelembe véve: megtámasztás mindkét végen Az acél keresztmetszet hevítése EN alapján kerül számításra, az árnyékhatás figyelembevételével Az acél termikus és tulajdonságai EN alapján 26

27 A vasbeton födém teherviselő-képességének javulása a védetlen acélgerendák jelenlétében (2) Teherviselő képesség javulása a védetlen gerendáktól módszer 20 C-on 8M L Rd, fi 2 ahol: n ub M Rd,fi 1 n ub L a védetlen gerendák száma az egyes védetlen vasbeton gerendák nyomatékbíró képessége l 27

28 Vasbeton hőmérsékletének számítása módszer 20 C-on Fejlett számítási modellek alapján 2D véges differenciák módszere A beton és acél termikus anyagjellemzői az Eurocode 4/1-2 alapján Árnyékhatás figyelembe vétele öszvérfödémek esetén h p i. elem felső oldalsó y x L =1.0 b 1 i. elem 28

29 módszer 20 C-on Védett kerületi gerendák teherviselő képessége A födémek képlékeny alakváltozási mechanizmusa a gerendák ellenállása alapján Terhelésarány tűz esetén További terhelések a védett gerendákon Kritikus hőmérséklet egyszerű számítási módszere (EN ) 29

30 Védett kerületi gerendák teherviselő képessége az általános képlékeny alakváltozási mechanizmus alapján o Forgástengely o o Forgástengely o M b,3 módszer 20 C-on Perem tartó Yield line Perem tartó M fi,rd M b,1 M b,2 M fi,rd Forgástengely o Forgástengely o o M b,4 o Folyási vonal 30

31 Validálás tesztek segítségével 7 valós méretű Cardington tűzteszt módszer 20 C-on 1 nagyméretű BRE tűzteszt (hideg, de szimulálva tűzre) 10, az 1960/1970-es években végzett hideg teszt 15 a Sheffield Egyetem által 2004-ben kismintán végzett teszt 44 a Manchesteri Egyetem által kismintán végzett hideg és tűzteszt FRACOF és COSSFIRE ISO tűzteszt Valós méretű, Ulster Egyetem által végzett tűztesztek,

32 Kisminták kísérleti és vasbeton födémek tervezése módszer 20 C-on 22 hideg teszt és 22 megegyező meleg teszt (MS és SS acélháló is) 32

33 A módszertan segítségével nyert eredmények módszer 20 C-on A gerendák 40-55%-a védetlenül hagyható azáltal, hogy a védelmet ott helyezzük el, ahol az szükséges 33

34 Elérhető dokumentumok módszer 20 C-on 34

Hasonló dokumentumok

Vasbeton födémek tűz alatti viselkedése. Valós tüzek megfigyelése

Vasbeton födémek tűz alatti viselkedése Valós tüzek megfigyelése Az előadás tartalma valós épületekben bekövetkezett Véletlen ek Gerendán végzett tesztek hevítéssel Acélszerkezet tesztje hevítéssel Sarokmező