Vasbeton födémek tűz alatti viselkedése
Az előadás tartalma Az új tűztesztek célkitűzései Valós méretű tűztesztek az alábbi projektek keretein belül: FRACOF (1. teszt, ISO tűz) COSSFIRE (2. test, ISO tűz) FICEB (3. teszt, természetes tűz & sejtszerkezetű gerenda) eredmények Hőmérsékletek Elmozdulások Megfigyelések és elemzés 2
Miért szükségesek további tűztesztek? Háttér Cardington tűzteszt Kiváló tűz alatti viselkedés természetes tűz körülményei között Az acél maximális értéke 1150 C, tűz időtartama 60 perc (> 800 C) Angolszász kivitelezési részletek Hasonlóan jó tűz alatti viselkedés igazolása hosszú időtartamú tűz esetére (legalább 90 perces ISO tűzre) A különböző kivitelezési részletek hatásának vizsgálata, mint például a betonba ágyazott acélháló vagy peremgerendák tűzvédelme Különböző tűzvédelmi mérnöki eszközök validálása 3
mintadarabok tervezése 1. teszt (FRACOF) HEB260 IPE300 S A R O K IPE400 IPE300 IPE400 Valós épület szerkezeti rácsa 1. tűzteszt során alkalmazott acélváz 4
mintadarabok tervezése 2. teszt (COSSFIRE) P E R E M R É S Z HEB200 IPE270 Pin joint IPE270 IPE270 Valós épület szerkezeti rácsa 2. tűzteszt során alkalmazott acélváz 5
mintadarabok tervezése Végleges öszvérfödém-szerkezet 1. teszt 2. teszt 6
Szerkezeti elemek tervezése Acélváz Vasbeton öszvérgerenda Eurocode 4/1-1 (EN1994-1-1)-nek megfelelően Rövid acéloszlopok Öszvérfödém Teljes vastagság Eurocode 4/1-2 (EN1994-1-2)-nek megfelelően Betonba ágyazott acélháló Egyszerű módszer alapján Kötések Általánosan elterjedt kötéstípusok: kétoldali gerincbekötő és homloklemez Eurocode 3/1.8 (EN1993-1-8)-nak megfelelően 7
Szerkezeti elemek tervezése Fejes szegecsek acélgerendákon való elrendezése 109 207 mm 207 mm 125 mm 300 mm 2. teszt 100 mm 1. teszt 125 mm Másodlagos gerendák Elsődleges gerendák Acélszegecsek típusa TRW Nelson KB 3/4" 125 (Φ = 19mm; h = 125 mm; f y = 350 N/mm²; f u = 450 N/mm²) 8
Kötések Másodlagos gerenda Kétoldali gerincbekötő szögacél Gerenda-oszlop Elsődleges gerenda Rugalmas homloklemez Gerenda-gerenda Kétoldali gerincbekötő szögacél Acélcsavarok minősége: 8.8 Acélcsavarok átmérője: 20 mm 9
Szerkezetei elemek méretei Vasbeton födém Betonba ágyazott acélháló 58 mm 101 mm 107 mm 62 mm Acél pályalemez: COFRAPLUS60 0.75 mm 155 mm 1. teszt 135 mm 2. teszt Háló mérete: 150x150 Átmérő: 7 mm Acél minősége: S500 Tengelytávolság a födém tetejéhez képest: 50 mm 1. teszt Beton minősége: C30/37 35 mm 2. teszt 10
Mechanikai terhelés 1. T E S Z T 15 homokzsák, összesen: 1512 kg Egyenértékű egyenletesen megoszló terhelés: 390 kg/m² 2. teszt 20 homokzsák, összesen: 1098 kg Egyenértékű egyenletesen megoszló terhelés: 393 kg/m² 11
2. Tűzteszt előkészítése 1 2 3 4 12
Födém viselkedése a tűz folyamán A tűz előtt A tűz után Védetlen másodlagos gerendák Vasbetonfödém 13
3. teszt szerkezete (FICEB) 3. gerenda 4. gerenda Tömör gerenda GL-D Oszlop 1. gerenda GL-A Oszlop 5. gerenda 14
3. teszt szerkezete (GL-A oszlop) 3./4./5. gerenda 1./2. gerenda (GL-D oszlop) (Tömör gerenda) 15
3. teszt szerkezete Gerenda-gerenda kötés Befejezett födém Szint: 3000 Befejezett födém Szint: 3000 16
3. teszt szerkezete Gerenda-oszlop kötés Befejezett födém Szint: 3000 Befejezett födém Szint: 3000 T merevítő 305x165x40UBből készítve, 22 átmérőjű furattal a CHS merevítésére T merevítő 305x165x40UBből készítve, 22 átmérőjű furattal a CHS merevítésére 17
3. teszt szerkezete A393 merevítő háló, átmérő: Ø10mm Teljes együttdolgozás a födém és gerendák közt, nyíró kapcsolati elemek segítségével, Ø19, h=95mm U-merevítő rudakat alkalmaztunk a födém körül a megfelelő merevítés biztosítására. Követelemények részletezése normál hőmérsékletre 18
3. teszt szerkezete 19
3. teszt szerkezete Fajlagos tűzterhelés: 511MJ/m 2 BS EN 1991-1-2 E függeléke szerint megadva. A tűzterhelés 45 szabványos farakással biztosítható (1m x 1m x 0.5 m magas), a tűzszakaszban egyenletesen elhelyezve (9.0m x 15.0m). 45 FARAKÁS (1,5M X 1,5 M TÖMBÖKBEN) FARAKÁSOK HELYZETE WOODEN CRIBS LOCATION 20
eredmények Tűzhőmérséklet Védetlen acélgerendák hevítése Védett acél szerkezeti elemek hevítése Vasbeton födém hevítése Födém lehajlása Megfigyelések a vasbeton födém viselkedése alapján Beton elrepedése illetve összezúzódása Betonba ágyazott merevítő acélháló tönkremenetele a teszt során Peremgerendák összeomlása 21
eredmények Tűzhőmérséklet Hőmérséklet Temperature ( C) 1200 1000 800 600 400 200 0 ISO834 Test 1. teszt 1 FRACOF Test 2. teszt 2 COSSFIRE 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Idő Time (perc) (min) 22
eredmények 3. teszt - hőmérsékletek 23
eredmények Védetlen acélgerendák hevítése Hőmérséklet Temperature ( C) 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1. FRACOF teszt COSSFIRE 2. teszt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time Idő (perc) (min) A B C A B C 24
eredmények 3. teszt védetlen acélgerendák hevítése 25
eredmények Védett acélgerendák hevítése Hőmérséklet Temperature ( C) 600 500 400 300 200 100 0 A B C 1. FRACOF teszt COSSFIRE 2. teszt 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Idő (perc) Hőmérséklet Temperature ( C) 700 600 500 400 300 200 100 0 A B C 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Idő (perc) Megfigyelés A COSSFIRE teszt folyamán magasabb hőmérsékletű gerendák 550 C, és az egyik másodlagos peremtartó > 600 C hőmérsékletre hevült 26
eredmények Öszvérfödém hevítése Hőmérséklet Temperature ( C) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 DandE: D és E: reinforcing acélháló steel A' C E D F 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Idő (perc) Hőmérséklet Temperature ( C) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 A B C D E F DandE: D és reinforcing acélhálósteel 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Idő Time (perc) (min) 1. teszt 2. teszt 27
eredmények 3. teszt kompozit födém hevítése Hőelemek a födémben/szegecsben 28
eredmények Elmozdulás-mérő jeladók elhelyezése a lehajlás mérése érdekében D4 D3 800 mm D2 D1 1300 mm D5 D8 1300 mm D2 D3 D1 1300 mm D6 1660 mm D7 D4 1. teszt 2. teszt 29
eredmények Födém lehajlása Függőleges Vertical elmozdulás displacement (mm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 D1 D3 D2 D4 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Idő (perc) Függőleges Vertical elmozdulás displacement (mm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 D2 D1 Extrapolated Extrapolált results értékek D7 D3 D4 D5 D8 D6 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Idő (perc) 1. teszt 2. teszt 30
eredmények 3. teszt elmozdulás-mérő jeladók a lehajlások mérésére NYÍLÁS Acélon elhelyezett hőelemek elhelyezésének tervrajza (rács-zóna) 31
eredmények 3. teszt a födém lehajlása 32
eredmények Beton elrepedése (1. teszt) Repedés a betonon Megfigyelés A födém kiváló globális stabilitása a betonba ágyazott acélháló tönkremenetelének ellenére is 33
eredmények Beton elrepedése (3. teszt) Beton elrepedése Megfigyelés A födém kiváló globális stabilitása a repedések megjelenésének ellenére is 34
eredmények A gerenda gerinclemezének instabilitása (3. teszt) 35
eredmények Beton összezúzódása (2. teszt) Beton összezúzódása Megfigyelés A födém globális stabilitása megfelelő maradt az egyik peremtartó tönkremenetelének ellenére is 36
szabályokkal 1. teszt 2. teszt Teszt Egyszerű módszer Teszt Egyszerű módszer Tűzvédelmi osztály (perc) Lehajlás (mm) > 120 120 > 120 96 450 366 (*) 510 376 (*) Megfigyelés eredmények: Tűzvédelmi osztály > 120 perc 37
Új kísérleti eredmények Általános következtetések az új tűztesztek alapján A membrán-hatás alatt álló vasbeton födémrendszer kiváló tűz alatti viselkedése hosszú időtartamú ISO tűz esetén (>120 perc) A vasbeton födém-rendszer nagyfokú robosztussága a lokális tönkremenetelek ellenére is Kifejezett figyelmet kell szentelni a kivitelezési részletekre a betonba ágyazott acélhálóra is tekintettel léve az integritási kritérium megfelelő biztosítására A teszteredményekkel történő összehasonlítás alapján eljárás biztonságos Az öszvérfödém szerkezet lehűlése során nincs látható jele a tönkremenetelnek 38