tűz alatti eljárás
A módszer célja 2
3
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
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
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
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
Membrán-hatásra történő tervezés tűz esetén Folyási vonal mintázata Védetlen gerendák Védett gerendák 8
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
egyszerű módszere 20 C-on Tönkremeneteli módok (kísérleti bizonyíték) módszer 20 C-on Húzás hatására bekövetkező tönkremenetel Nyomás hatására bekövetkező tönkremenetel 19
Födém modellje magas (1) módszer 20 C-on A szoba alkalmazott modell alapján Anyagtulajdonságok hőmérsékletfüggésének figyelembevétele 20
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
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 1994-1-2 alapján: LWC = 0.8 10-5 K -1 NW (normál) beton esetén, egy konzervatív értéket választva NWC = 1.2 10-5 K -1 < 1.8 10-5 K -1 (EN 1994-1-2 alapján) T 2 a födém alsó felületének hőmérséklete (tűznek kitett oldal) T 1 a födém felső felületének hőmérséklete (tűzzel nem érintkező oldal) 22
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
Födém modellje magas (4) módszer 20 C-on Azaz a födém maximális lehajlása: w ( T T1) 19.2 h 0.5f E s 3 8 2 2 2 sy L Azonban a födém maximális lehajlása korlátozott: T T w w L 30 2 2 1 l 19.2h l / 30 24
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
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 EN1994-1-2 4.3.4.2 alapján kerül számításra, az árnyékhatás figyelembevételével Az acél termikus és tulajdonságai EN 1994-1-2 alapján 26
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
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
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 1994-1-2) 29
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
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, 2010. 31
Kisminták kísérleti és vasbeton födémek tervezése módszer 20 C-on 22 hideg teszt és 22 megegyező meleg teszt (MS és SS acélháló is) 32
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
Elérhető dokumentumok módszer 20 C-on 34