Embed Size (px)
Citation preview
Obnašanje jeklenih in sovprežnih stropnih konstrukcij v požaruNovi eksperimentalni dokazi
Nov. 2012
2Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Cilji novih požarnih testov• Izvedeni so bili požarni preizkusi v okviru projektov
– FRACOF (ISO požar)– COSSFIRE (ISO požar)– FICEB (Naravni požar in satasti nosilci)
• Opis eksperimentov• Rezultati eksperimenov
– Temperatura– Pomiki
• Ugotovitve in analiza• Primerjava z enostavno metodo• Zaključek
Vsebina
3Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Osnova– Požarni testi stavbe Cardington
• Odlično obnašanje v pogojih naravnega požara• Maks. jekla 1150 °C, trajanje požara 60 min
(> 800°C)• Konstrukcijske rešitve detajlov po Angleških
predpisih• Namen
– Potrditi odlično obnašanje tudi pri dolgo trajajočem požaru (vsaj 90 minut ISO požarne obremenitve)
– Raziskati vpliv različnih konstrukcijskih detajlov kot sta armaturna mreža in požarna zaščita robnih nosilcev
– Preveriti različna inženirska orodja za kontrolo požarne odpornosti
Zakaj dodatni testi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
enostavno
metodo
Zaključek
4Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Zasnova stropne konstrukcije
Privzeti jekleni okviri za požarni test FRACOF
CORNER
• FRACOF test
Izbira preizkušancev
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
5Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Privzeti jekleni okviri za požarni test COSSFIRE
EDGE
PART
• COSSFIRE test
Zasnova stropne konstrukcije
Izbira preizkušancev
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
6Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
FRACOF
• Končna oblika sovprežnih stropov
Izbira preizkušancev
COSSFIRE
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
7Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Jekleni okvir– Sovprežni nosilci iz jekla in betona
• V skladu z EC 4, poglavje 1-1 (EN1994-1-1)– Kratki jekleni stebri
• Sovprežna plošča– Skupna debelina
• V skladu z EC 4, poglavje 1-2 (EN1994-1-2)– Armaturna mreža
• Določena z enostavno metodo projektiranja
• Spoji v jekleni konstrukciji– Običajni spoji: členkasti spoj z dvema kotnikoma ali s
podajno čelno pločevino• V skladu z EC 3, poglavje 1.8 (EN1993-1-8)
Projektiranje nosilnih elementov
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
8Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Razporeditev strižnih čepov na jeklenih nosilcih
Primarni nosilciSekundarni nosilci
• Vrsta strižnih čepov– TRW Nelson KB 3/4" – 125 (Φ = 19mm; h = 125 mm;
fy = 350 N/mm²; fu = 450 N/mm²)
109 207 m m 207 m m
125 m m
300 mm COSSFIRE100 mm FRACOF
125 mm
Projektiranje nosilnih elementov
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
9Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Nosilec - steberNosilec - nosilec
Sekundarni nosilec Primarni nosilec
Spoj z dvema kotnikoma ob
stojini
Podajne čelne pločevine
Spoj z dvema kotnikoma ob
stojini
Kvaliteta vijakov: 8.8Premer vijakov: 20 mm
Spoji jeklenih elementov
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
10Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Sovprežna plošča
Jeklena pločevina: COFRAPLUS60 – 0.75 mmKvaliteta betona: C30/37
155
mm
FR
AC
OF
135
mm
CO
SSFI
RE
58 m
m
Armaturna mreža
Velikost mreže: 150x150Premer palic: 7 mmKvaliteta jekla: S500Razdalja od zgornje površine plošče do osi armature:• 50 mm FRACOF• 35 mm COSSFIRE
62 mm
101 mm 107 mm
Izbrane dimenzije
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
11Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
15 vreč peskateže 1512 kg,nadomestna
zvezna obtežba: 390 kg/m²
20 vreč peska teže 1098 kg,nadomestna
zvezna obtežba: 393 kg/m²
FRACOF
COSSFIRE
Obtežba preizkušancev
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
12Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
1 2
3 4
Priprava preizkušancev za FRACOF test
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
13Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Pred testomUnprotetced
secondary beams
Composite slab
Po testu
Obnašanje stropa med požarom
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Nezaščiteni sekundarni nosilci
Sovprežna plošča
14Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
Nosilec-1
Nosilec-3Nosilec-4
Nosilec-5Nosilec -polnostenski
SteberGL-D Steber
GL-A
15Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
Steber GL-A
Nosilec 3/4/5 Nosilec 1/2 Steber GL-DPolnostenki
nosilec
16Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
Spoj nosilec - nosilec
17Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
Spoj nosilec - steber
18Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
A393 Armaturna mreža, 10mm
Polna interakcija: med ploščo in nosilci strižničepi, 19, h=95mm
U-armaturne palice okoli plošče – zahtevani detajlpri sobni temperaturi
19Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
20Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Konstrukcija FICEB testa
Gostota požarne obtežbe enaka 700MJ/m2
Požarna obtežba je dosežena s 45 lesenimi paletami (1m x 1m x 0.5 m višine), ki so enakomerno porazdeljene po sektorju (9.0m x 15.0m).
WOODEN CRIBS LOCATION
21Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Temperatura plinov med požarom
• Segrevanje nezaščitenih jeklenih nosilcev
• Segrevanje zaščitenih jeklenih nosilcev
• Segrevanje sovprežne plošče
• Upogib stropne konstrukcije
• Opazovanje obnašanja sovprežne plošče
– Razpokanost in drobljenje betona
– Pretrganje armaturne mreže med preizkusom
– Porušitev robnih nosilcev
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
22Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Temperatura plinov med požarom
0
200
400
600
800
1000
1200
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Tem
pera
ture
(°C
)
Time (min)
ISO834
FRACOF
COSSFIRE
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Čas (min)
Tem
pera
tura
(°C
)
23Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Temperatura plinov med požarom – FICEB test
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
24Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Segrevanje nezaščitenih jeklenih nosilcev
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Čas (min)
Tem
pera
tura
(°C
)
25Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Segrevanje nezaščitenih jeklenih nosilcev– FICEB test
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
26Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Segrevanje zaščitenih jeklenih nosilcev
• Opazimo– Nosilci so se v preizkusu COSSFIRE segreli precej
bolj 550 °C, en izmed robnih nosilcev še posebej >600 °C
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Čas (min) Čas (min)
Tem
pera
tura
(°C
)
Tem
pera
tura
(°C
)
27Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Segrevanje sovprežne plošče
FRACOF COSSFIRE
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Tem
pera
tura
(°C
)
Tem
pera
tura
(°C
)
Čas (min) Čas (min)
D in E:Armaturno jeklo
D in E:Armaturno jeklo
28Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Segrevanje sovprežne plošče – FICEB test
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
29Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Lokacije merilcev upogibkov plošče
D1
D2
D3
D4
800 mm
D5 D2 D1
D3
D4
D7
D6
D8
1300mm
1300mm
1660 mm
1300mm
Rezultati testa
FRACOF COSSFIRE
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
30Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Upogib stropa
050
100150200250300350400450500550600
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Vert
ical
dis
plac
emen
t (m
m)
Time (min)
D1
D4D3
D2
050
100150200250300350400450500550600
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Vert
ical
dis
plac
emen
t (m
m)
Time (min)
D1 D3
D2 D4
D5
D6D7 D8
Extrapolated results
Rezultati testa
FRACOF COSSFIRE
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Čas (min) Čas (min)
Vert
ikal
ni p
omik
(mm
)
Vert
ikal
ni p
omik
(mm
) Ekstrapolirani rezultati
31Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Lokacije merilcev upogibkov plošče – FICEB test
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
MERILNA MESTA (T/C & LVDT)
32Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Upogibki plošče – FICEB test
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
33Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Razpokanost betona (FRACOF)
• Opazimo– Kljub pretrganju armaturne mreže se ohrani
globalna stabilnost konstrukcije
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Razpoka v betonu
34Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Drobljenje betona (COSSFIRE)
• Opazimo– Kljub porušitvi betona po enem robu globalna
stabilnost konstrukcije ni ogrožena
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Zdrobljen beton
35Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Razpokanost betona (FICEB)
• Opazimo– Kljub pojavu razpok se ohrani globalna
stabilnost konstrukcije
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
Razpokav betonu
36Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Uklon stojine (FICEB)
Rezultati testa
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
37Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
FRACOF COSSFIRE
Test Enostavna metoda Test Enostavna
metoda
Požarna odpornost
(min)> 120 120 > 120 96
Upogib (mm) 450 366(*) 510 376(*)
• Ugotovitev– Rezultati eksperimenta:
Požarna odpornost > 120 minut
Primerjava testov z enostavno metodo projektiranja
Cilji
Priprave preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
38Nov. 2012 Novi eksperimentalni dokazi
• Splošne ugotovitve iz požarnih testov– Sovprežni stropovi se zaradi membranskega delovanja
odlično obnašajo tudi pri dolgo trajajočih ISO požarnihobremenitvah (>120 minut).
– Kljub nekaterim lokalnim porušitvam se ohraniglobalna stabilnost sovprežne konstrukcije.
– Posebno pozornost je potrebno namenitikonstrukcijskim rešitvam glede polaganja armaturnemreže, da zagotovimo kriteriju celovitosti.
– Rezultati, izračunani z enostavno metodo, so vprimerjavi z rezultati testov na varni strani.
– Med ohlajanjem po požaru novih poškodb nasovprežnem stropu ni bilo opaziti.
Ugotovitve iz novih testov
Cilji
Priprave
preizkusa
Rezultati
eksperimenta &
Opazovanje
Primerjava z
Enostavno
Metodo
Projektiranja
Zaključek
