Upload
anonymous-zpri7ya1
View
265
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
7/21/2019 PPZ celo.pdf
1/280
2. Voded 7__________________________________________________________________________
VOVED
2.1 ISTORISKI PREGLED
Zapisi za golemi po`ari i zna~itelni materijalni i ~ove~ki zagubi postojat
u{te od dale~nata istorija. Vo golem po`ar is~ezna legendarnata Troja, vo
64 -tata godina od novata era od po`ar bea uni{teni 10 od vkupno 14 gradski
~etvrti na Rim, a toga{niot car Neron izdade naredba da se izrabotat novi
propisi so posebini barawa od aspekt na po`arnata otpornost na zgradite.
Od sredniot vek postojat zapisi za golemi po`ari vo gradovite: Lebek, Nant,
Regenzburg (XII vek), Dubrovnik (XIII vek), Strazburg (XIV vek), Drezden (XV
vek), a vo periodot od XIIdo XIXvek Moskva gore{e duri 60 pati. Najgolem
odek vo Evropa bele`i po`arot koj vo 1666 godina go zafati London. Vo nego
izgorea 13 000 ku}i i 85 crkvi. Toa be{e povod za formirawe na ekspertska
grupa (Wren C., May H., Platt R.) so zada~a da izraboti novi propisi so koi bi
se prezemale preventivni protivpo`arni merki u{te vo fazata naproektirawe i izvedba na objektite. Od nivnata rabota proizleze poseben
akt Rebuilding Act-1667 koj posle odredeni dopolnuvawa kone~no ja
zaokru`i svojata sodr`ina i vo 1774 godina ve}e vr{i klasifikacija na
zgradite sprema rizikot od po`ar (7 klasi), postavuva barawa za po`arni
yidovi, za dopolnitelna za{tita na drvenite elementi, za polo`bata na
oxacite, za prostorno razdvojuvawe na rizi~nite pogoni, za bezbednosni
rastojanija pome|u objektite i sl.
Devetnaesetiot vek bele`i serija od golemi po`ari vo svetskite metropoli:
vo Montreal vo 1852 godina o{teteni se na 1100 zgradi; vo Pitsburg 1854,
Boston 1872; a vo 1871 godina ^ikago be{e zafaten od najgolem po`ar vo koj
2
7/21/2019 PPZ celo.pdf
2/280
8 2. Voved__________________________________________________________________________
terminot po`arno optovaruvawe, a vo 1922 godina izvr{eni se prvite
istra`uvawa za razvojot na prirodnite po`ari so razli~ni po`arni
optovaruvawa. Vo 1936 godina vo SSSR i Japan zapo~nati se pozna~ajni
istra`uvawa za odnesuvaweto na grade`nite konstrukcii vo uslovi na
po`ar.
Po Vtorata Svetska vojna, a kako posledica na tehni~ki katastrofi, se
slu~ija po`ari od pogolemi razmeri: Fliksboro (1974), Meksiko Siti (1984),
Herbon (1987), ^ernobil (1987). Posle sekoj od navedenite po`ari beaotkrivani odredeni slabosti vo propisite za protivpo`arna za{tita, {to ja
nametna potrebata od poobemni istra`uvawa vo ovaa oblast od koi bi
proizlegle konkretni zaklu~oci, so opcija istite da se vklu~at vo soodvetna
regulativa. Vo svetot, vode~ki institucii vo ovaa oblast se:
Fire Research Station - FRS, Borehamwood, England;
American Society for Testing and Materials - ASTM, USA;
National Institute of Standards and Materials -NIST, Geithersburg;
Building Research Establishment - BRE, England;
Vsesokznii naucno-isledovatelskii institut protivpozarnoi oboronii, Moskva;
National Research Council - NRC, Ottava, Canada;
Building Research Institute Tsukuba, Japan;
Institute fur Baustoffe, Massivbau und Brandshutz - Braunscweig, Germany
2.2 PO@ARNA BEZBEDNOST NA KONSTRUKCII
Osnoven faktor {to ne motivira konstrukciite vo zgradarstvoto da giproektirame taka da obezbedat pogolema po`arna bezbednost, e nesomneno
ogromnata ekonomska i ~ove~ka zaguba {to nastanuva kako rezultat na
nivniot preran kolaps. Za konstrukcija velime deka e po`arno bezbedna ako,
vo uslovi na po`ar, taa uspee:
7/21/2019 PPZ celo.pdf
3/280
2. Voded 9__________________________________________________________________________
Pod poimot po`aren sektorse podrazbira prostor koj, od aspekt na {irewe
na po`arot, totalno e odvoen od ostanatiot del od objektot. Toj mo`e da se
sostoi od edna ili pove}e prostorii, ili pak cel sprat. Najvisok stepen na
po`arna bezbednost se postignuva ako sekoja prostorija se odvoi kako
poseben po`aren sektor, no pretstavuva dosta skapo re{enie i ne sekoga{ e
ekonomski opravdano.
Za da se obezbedi integritet na po`arniot sektor neophodno e da se
postavat konstruktivnielementi - po`arni zidovi (yidovi, pod i tavanica)i adekvatno da se za{titat site otvori niz koi plamenot bi mo`el da se
{iri, a toa se: vrati, otvori za ventilacija, otvori za instalacii i dr.
Probivawe na po`arnite zidovi i pro{iruvawe na po`arot nadvor od
po`arniot sektor naj~esto nastanuva po momentot na potpolno razgoruvawe,
moment na flashover,no toa ne zna~i deka ne mo`e da se slu~i i porano, a
kako rezultat na izleguvawe na plamenot niz slabo izolirana vrata, otvori
za ventilacija i sl. Kako najprakti~en se poka`al spratniot po`aren sektor
[56] (Slika 2.1), kade podnata i tavanskata konstrukcija imaat uloga na
po`arni zidovi i kade skalite za evakuacija se oddeleni od po`arniot
sektor.
Slika 2.1: Spraten po`aren sektor
po`arnizidovi
7/21/2019 PPZ celo.pdf
4/280
10 2. Voved__________________________________________________________________________
Slika 2.2: Mo`ni na~ini za kontrola na po`arot -
"drvo" na po`arnata bezbednost
Elementi za razdvojuvawe na po`arniot sektor nema da se vo sostojba da ja
izvr{at svojata zada~a ako konstruktivniot sistem koj gi nosi istite neuspee dovolno dolgo da se sprotivstavuva na dejstvoto na po`arot.
Nelogi~no bi zvu~elo baraweto podnata konstrukcija ili pregradnite
zidovi da go spre~uvaat {ireweto na po`arot vo period od dva ~asa, ako
istite se potpreni na lo{o proektirani, ili neza{titeni stolbovi i gredi
koi mo`e da se slu~i da do`iveat kolaps po samo desetina minuti od
momentot na potpolno razgoruvawe na po`arniot sektor. Toa doveduva do
zaklu~ok deka, vo slu~aj koga po`arot e kontoliran preku konstrukcijata,objektot mo`e da se klasificira kako bezbeden na po`ar samo ako se
istovremeno ispolneti i dvata uslova: kontrola na {irewe na po`arot i
stabilna konstrukcija [57], (Slika 2.2), odnosno ako nosivite konstruktivni
elementi i sklopovi imaat najmalku ista ili pogolema po`arna otpornost
kontrola nadpo`arot
kontrola naprocesot na
gorewe
sovladuvawena po`arot
kontrola napo`arot prekukonstrukcijata
= ili
= i
kontrola nadvi`ewetona po`arot
obezbeduvawestabilna
konstrukcija
7/21/2019 PPZ celo.pdf
5/280
2. Voded 11__________________________________________________________________________
od blizinata na protivpo`arnite slu`bi i obezbedenosta na objektot so
sistemi za gasnewe na po`arot. Sistemite za gasewe na po`ar ne sekoga{ se
zemaat vo predvid pri definiraweto na potrebnata po`arna otpornost na
konstrukcijata, od pri~ina {to mnogu ~esto se slu~uva istite da otka`at.
Potrebnoto vreme za totalna evakuacija na naselenieto od opo`areniot
objekt, spored Kanadskite propisi [56], dadeno e vo Tabela 2.1.
Tabela 2.1
vreme na
evakuacija (min.)spratnost
na objektot slu`ben
objekt
stanben
objekt
5
1520
30
40
50
6 - 12
18 - 3624 - 48
36 - 72
48 - 96
60 -120
3 - 6
9 - 1812 - 24
18 - 36
24 - 68
30 - 60
Otpornosta na konstrukcijata na po`ar se opredeluva vrz baza na procenka
na po`arnata otpornost na oddelnite konstruktivni elementi {to ja
so~inuvaat istata (stolb, greda, plo~a, yid i dr). Po`arnata otpornost na
konstruktivnite elementi se izrazuva kako vreme vo minuti (klasa na
po`arna otpornost R30, R60 i t.n.), od momentot na pojava na po`ar, do
momentot koga elementot }e ja dostigne svojata grani~na nosivost (grani~na
jakost, stabilnost i deformabilnost), ili do momentot koga elementot }eprestane da ja vr{i funkcijata na razdvojuvawe. Doka`uvaweto na
po`arnata otpornost na celata konstrukcija, ili na oddelen konstruktiven
element, podrazbira zadovoluvawe na uslovot:
tt (2 1)
7/21/2019 PPZ celo.pdf
6/280
12 2. Voved__________________________________________________________________________
konstruktivni merki: pravilen izbor na formata i dimenziite na
elementite; pravilen izbor na stati~kiot sistem;
merki za za{tita: obvivawe na konstruktivnite elementi so
izolacionen materijal so nizok termi~ki otpor; za{tita na celiot
konstruktiven sklop so izolaciona membrana.
Koj tip na za{tita }e bide primenet zavisi od tipot na materijalot od koj e
izvedena konstrukcijata. Osnovnite grade`ni materijali: beton, drvo i
~elik, razli~no se odnesuvaat pri povi{eni temperaturi, pa baraat irazli~en tretman pri nivna za{tita od po`ar.
2.4 ZADA^A NA PROPISITE ZA PROEKTIRAWE
Dene{nata tehnologija na gradba ni ovozmo`uva kolapsot na konstrukcijata
izlo`ena na potpolno razvien po`ar da se odlo`i po potreba, od nekolku
minuti, do nekolku ~asa, pa i beskone~no. Beskone~noto odlo`uvawe ne
sekoga{ e neophodno i ekonomski opravdano.
Kaj poniski objekti, od koi naselenieto mo`e mnogu brzo da se evakuira,
aspektot na bezbednost na `ivotite e zadovolen i bez prezemawe na
dopolnitelni merki za za{tita na konstrukcijata od kolaps. Dali istite }ebidat prevzemeni ili ne, zavisi od ekonomskata opravdanost, odnosno od
investicionata vrednost na merkite za za{tita vo sporedba so
predizvikanata {teta.
Vo povisoki objekti, ili vo objekti kade evakuacijata e ote`nata, se
predviduva intervencija na protivpo`arnite ekipi koi treba da vlezat vo
objektot, da ja potpomognat evakuacijata i da se obidat da go ugasnat
po`arot. Vo takov slu~aj, a so cel da se garantira bezbednost na stanarite i
na spasuva~kite ekipi, kolapsot mora da bide odlo`en so obezbeduvawe na
povisoko nivo na za{tita na konstrukcijata od po`ar. Dali }e se prevzeme
nivoto na za{tita nad minimalno potrebnoto povtorno }e zavisi od
7/21/2019 PPZ celo.pdf
7/280
2. Voded 13__________________________________________________________________________
Propi{anata po`arna otpornost, {to odredena konstrukcija treba da ja
zadovoli, definirana e vo Nacionalnite propisi na sekoja zemja. Popoznati
Nacionalni standardi koi se odnesuvaat na po`arnata otpornost na
konstrukciite se:
AS 1530.4 Part 4 - Australia,
NBN 713020 - Belgium,
CAN 4-S101 - Canada,
DS 1051 - Denmark,
DIN 4102 Part 4 - Germany
BS 476: Parts 20, 21, 22 and 23 - United Kingdom,
ASTM E119 - United States
Spored germanskite propisi otpornosta na konstruktivnite elementi seopredeluva vrz baza na principot na ekvivalentno vreme na po`arno
dejstvo, opi{an vo Glava 4. Na toj na~in vo analizata se vklu~eni golem broj
faktori i parametri, kako: goleminata i namenata na objektot, spratnosta,
goleminata na po`arnite sektori, intenzitetot na po`arnoto optovaruvawe
i ostanati relevantni parametri. Sli~en pristap imaat i {vajcarskite
propisi SIA 183. Vo britanskite i ruskite propisi propi{anata po`arna
otpornost na objektite se opredeluva vrz baza na nivnata spratnost, namena
i povr{ina na po`arniot sektor [110].
Spored Kanadskite Nacionalni Propisi (National Building Code of Canada-
NBCC) [56, 62, 126,127], potrebnata po`arna otpornost na konstruktivnite
elementi zavisi od goleminata i namenata na objektot. Za individualni
objekti, ili objekti vo koi `iveat najmnogu dve familii, posebni barawa od
aspekt na po`arnata bezbednost ne se potrebni. Vo objekti, ne povisoki od
pet do {est sprata, vo koi ima normalni uslovi za evakuacija (stambeni
objekti ili kancelariski prostor), propi{anata po`arna otpornost naj~esto
iznesuva od tri ~etvrtini do eden ~as i vo toj period se pretpostavuva deka
}e bide zavr{ena kompletna evakuacija na objektot Za povisoki objekti i
7/21/2019 PPZ celo.pdf
8/280
14 2. Voved__________________________________________________________________________
poniska po`arna otpornost, ne dojde do o{tetuvawe na elementite so
povisoka po`arna otpornost, a vo konkretniot slu~aj da ne bide naru{en
strukturniot integritet na po`arniot zid.
Vo SAD propisite nalo`uvaat po`arna otpornost od ~as za objekti so
visina do 15m, ili so kapacitet pomal od 3500m3, 1 ~as za objekti od 15mdo
23mvisina, ili ~ij kapacitet se dvi`i vo granici od 3500m3 do 7500m3, ili
~ija podna povr{ina ne nadminuva 700m2, a ako ovie granici se nadminati se
bara po`arna otpornost od najmalku 2 ~asa. Za magacinski prostori, zavisnood kapacitetot i tipot na robata, taa iznesuva i do 4 ~asa.
Vo Republika Makedonija na va`nost se JUS U.J1.210240 [111] - propisite,
nasledeni od porane{na Jugoslavija, so obvrska da se izrabotat sopstveni
propisi, no postapkata e seu{te vo tek. Poseben nedostatok na momentalno
va`e~kite propisi e otsustvoto na preporaki i barawa koi se odnesuvaat na
na~inot na proektirawe i konstrukcijata na elementite. Posledicite od
nepostoeweto na soodvetna regulativa vo ovaa oblast dojdoa do izraz vo
po`arot {to ja zafati stanbenata zgrada vo naselbata Novo Lisi~e - Skopje,
2002 godina, koga vo celost izgorea 12 stana. Fotografii od o{tetuvawata
na konstruktivnite elementi prika`ani se vo Prilog B.
7/21/2019 PPZ celo.pdf
9/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 15__________________________________________________________________________
PREGLED NA DOSEGA[NI ISTRA@UVAWA VO OBLASTANA PO@ARNATA OTPORNOST NA KONSTRUKCIITE
Destruktivniot efekt {to po`arite go predizvikuvaat vrz konstrukciite ja
nametna potrebata od eksperimentalni i analiti~ki istra`uvawa vo ovaa
oblast. Cel na istra`uvawata e da se dobijat konkretni soznanija zaodnesuvaweto na opo`arenite konstrukcii, od aspekt na predizvikani
napregawa i deformacii, kako i da se predlo`at soodvetni merki za
zgolemuvawe na nivnata po`arna otpornost.
Me|u prvite eksperimentalni istra`uvawa na poleto na po`arnata
otpornost mo`e da se vbroi istra`uvaweto na Hansen T.C.& Eriksson L. (1966)
[61]. Testirani se slobodno potpreni nearmirani betonski gredi so malidimenzii (2540cm), izlo`eni na cikli~en temperaturen gradient i
definirani se soodvetno predizvikanite napregawa i deformacii.
Vo sedumdesetite godini Kordina K. & Schneider U. [1]so cel da go definiraat
vlijanieto na po`arot vrz aksijalnite deformacii na pritisnatite
betonski elementi (centri~no tovareni stolbovi), na Braunschweig TechnicalUniversity vr{at eksperimentalni istra`uvawa na mali betonski probni
tela napregnati na pritisok i izlo`eni na standarden po`aren test. Nivoto
na po~etnoto optovaruvawe go zadavaat kako procent od cilindri~nata
jakost na betonot na sobna temperatura (T=20oC), a izmerenite aksijalni
dilatacii prika`ani se na Slika 3.1.
3
7/21/2019 PPZ celo.pdf
10/280
16 3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa__________________________________________________________________________
Vo slu~aj koga elementite ne se optovareni na pritisok ( %0= ), a kako
rezultat na termi~koto izdol`uvawe na betonot, se javuvaat samo aksijalni
dilatacii na zategnuvawe. Koga elementite se optovareni, no po~etnoto
napregawe ne ja nadminuva vrednosta %40= , vo po~etokot dominiraat
aksijalnite dilatacii od termi~koto izdol`uvawe, no so tek na vreme, a
kako rezultat na redukcijata na jakosnite karakteristiki na betonot,
povtorno se javuvaat dilatacii na pritisok. Vo slu~aj koga elementite se
pooptovareni ( %50> ) dominiraat aksijalnite dilatacii na pritisok. Od
dijagramot na Slika 3.1 mo`e da se ot~ita kriti~nata temperatura pri kojaza dadeno po~etno optovaruvawe nastanuva lom vo betonot, kako i
soodvetnata maksimalna dilatacija na pritisok {to za dadena temperatura
betonot mo`e da ja izdr`i.
Zna~aen doprinos vo razvojot na numeri~kite metodi za definirawe na
po`arnata otpornost na ramninskite armiranobetonski ramkovi konstrukcii
ima istra`uva~kata dejnost na pove}e avtori, sprovedena na Univerzitetot
Berkeley vo Kalifornija. Vo 1973 god. Bizri H. [13] razrabotuva matemati~ki
model koj bazira na dva nezavisni kompjuterski programa. Prviot program
vrz baza na MKE ja re{ava diferencijalnata ravenka za transfer na
toplina i go definira dvodimenzionalnoto nelinearno i nestacionarno
temperaturno pole vo popre~niot presek na elementite izlo`eni na po`ar,
zemaj}i ja pritoa vo predvid temperaturnata zavisnost na termi~kitekarakteristiki na konstruktivnite materijali. Vrz baza na dobienite
rezultati od termi~kata analiza, a so pomo{ na vtoriot program, koj isto
taka bazira na MKE, se sproveduva nelinearna stati~ka analiza. Vtoriot
program koristi iterativna postapka koja bazira na metodot na deformacii
i ja koristi sekantnata krutost. Konstrukcijata se deli na elementi, a sekoj
elemet na segmenti, tretirani kako gredni elementi so konstantna aksijalna
sila i konstanten moment na svitkuvawe. Za da se dobijat krutosnitekarakteristiki na presekot, kako i vnatre{nite aksijalni sili i momenti,
popre~niot presek na segmentite se diskretizira na podelementi, tretirani
kako ednoaksijalni prizmi. So toa e ovozmo`eno vo analizata da se zemat vo
predvid samo aksijalnite deformacii i sovivaweto, a deformaciite na
7/21/2019 PPZ celo.pdf
11/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 17__________________________________________________________________________
analiza dadeni se vo forma na temperaturi vo jazlovi to~ki, dodeka
rezultatite od stati~kata analiza dadeni se kako napregawa i deformacii,
odnosno vnatre{ni sili i pomestuvawa vo karakteristi~ni to~ki.
I pokraj toa {to razvieniot matemati~ki model ovozmo`uva analiza na
armiranobetonski konstruktivni elementi (stolbovi i gredi) i nivni
sklopovi-ramki, vo ramkite na svojata istra`uva~ka rabota Bizri H. se
zadr`uva samo na stolbovite. Pokraj zaklu~ocite koi gi donesuva za
vlijanieto na temperaturata vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki nabetonot i ~elikot, vrz baza na analiti~ki dobienite rezultati toj donesuva
odredeni zaklu~oci i za odnesuvaweto na armiranobetonskite stolbovi vo
uslovi na po`ar:
Ako okolnite neopo`areni elemnti so svojata krutost go spre~at
slobodnoto dilatirawe na stolbot, vo nego }e se inicira aksijalna
sila ~ij intenzitet zavisi od maksimalno dostignatata temperatura istepenot na ograni~uvawe. Kako rezultat na ovaa sila mo`e da bide
nadminata ultimativnata dilatacija na pritisok za betonot na
soodvetna temperatura i da se javi drobewe na betonot vo
perifernite, pozagreani delovi od popre~niot presek, kako i lom na
celiot presek.
Ako nivoto na po~etnoto optovaruvawe na pritisok vo stolbot enisko, razlikata vo aksijalnoto dilatirawe na nadvore{nite,
pozagreani sloevi i vnatre{noto, poladno betonsko jadro, doveduva
do pojava na napregawa na pritisok vo perifernite sloevi i
isprskanost na betonskoto jadro. Pri pogolemi po~etni optovaru-
vawa, ili pri povisok stepen na spre~enost na aksijalnoto
dilatirawe, celiot presek e napregnat na pritisok.
Pri poniski po~etni optovaruvawa, ili pri ponizok stepen na
spre~enost na aksijalnoto dilatirawe, a kako rezultat na poniskiot
koeficient na linearno {irewe na ~elikot vo odnos na betonot, vo
armaturnite pra~ki e mo`no da se javi napregawe na zategnuvawe.
7/21/2019 PPZ celo.pdf
12/280
18 3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa__________________________________________________________________________
Becker J.M. & Bresler B. [12]se nadovrzuvaat na istra`uva~kata rabota na Bizri
H. [13]. Kompjuterskite programi FIRES-T (FIre REsponse of Structures-Thermal)
i FIRES-RC (FIre REsponse of Structures-Reinforced Concrete frames) pretsta-
vuvaat pousovr{eni alatki za nelinearna termi~ka i stati~ka analiza na
armiranobetonski ramninski ramki i oddelni konstruktivni elementi. So
nivna primena mo`no e sledewe na vremenskiot razvoj na temperaturnoto
pole vo opo`arenite konstruktivni elementi, kako i sledewe na
vremenskiot razvoj i redistribucijata na predizvikanite napregawa i
deformacii.
Nekolku godini podocna Iding R., Bresler B. and Nizamuddin Z. objavuvaat
koregirani i podobreni vezii: FIRES-T3 [71] i FIRES-RC II [72]. Pogolemi
promeni bele`i programot za stati~ka analiza vo koj sekantnata krutost e
zameneta so tangentna, a grednite elementi se so linearna promena na
momentot na svitkuvawe. Programite koristat dinami~ko obezbeduvawe na
prostor, a izlezot od termi~kata analiza e prilagoden taka da ovozmo`uva
poednostaven vlez vo programot za stati~ka analiza. Poseben doprinos
pretstavuva sporedbenata analizata {to avtorite ja sproveduvaat za
odnesuvaweto na armiranobetonska ramninska ramka opo`arena so dva
razli~ni modeli na po`arno dejstvo: standarden po`ar ASTM E119 i SDHI
po`ar (Short Duration High Intensity) [17]. Vtoriot model na po`arno dejstvo e
mnogu poblizok do realniot po`ar. Poradi svojata kratkotrajnost tojpredizvikuva zna~itelno pomali deformacii i ramkata ne do`ivuva kolaps,
{to ne e slu~aj so prviot model na po`arno dejstvo. Kompjuterskiot program
FIRES-RC II pretstavuva bazaza kompjuterskiot progam FIRE, razraboten vo
ramkite na ovaa doktorska disertacija.
Ellingwood B. & Shaver J.R. [49] eksperimentalno i analiti~ki go analiziraat
odnesuvaweto na slobodno potprena prosta greda izlo`eni na ASTM E119standarden po`ar. Kako sleden ~ekorEllingwood B. & Lin T.D.[50] vo ramkite
na svojot istra`uva~ki proekt sproveduvaat po`aren test na {est
armiranobetonski kontinuirani gredi izlo`eni na dve razli~ni po`arni
scenarija: standarden po`aren test ASTM E119 i proekten po`ar SDHI.
7/21/2019 PPZ celo.pdf
13/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 19__________________________________________________________________________
armiran beton izlo`eni na visoka temperatura. Predlo`en e poseben
temperaturen model za testirawe. Gredite se zagrevani od tri strani, no
samo vo sredinata na rasponot. Po odredeno vreme izvedeno e ne-
destruktivno ispituvawe so ultrazvuk za da se utvrdi promenata na
jakosnite karakteristiki na betonot.
Vlijanieto na eksploatacionite termi~ki tovari vrz naponsko deformaci-
onata sostojba na AB ramki e predmet na analiti~ki i eksperimentalni
istra`uvawa sprovedeni od Vecchio F.J. & Sato J.A. [136,137].
Poseben doprinos vo razvojot na numeri~kite metodi za opredeluvawe na
po`arnata otpornost na armiranobetonski ramninski ramki ima rabotnata
grupa na Saje F. et al. [9,122]na Grade`niot fakultet vo Qubqana, Slovenija.
Tie razvivaat kompjuterski program koj bazira na MKE, a vo analizata ja
vklu~uva geometriskata nelinearnost na problemot, kako i materijalnata
nelinearnost koja proizleguva od temperaturnata zavisnost na fizi~ko-
mehani~kite karakteristiki na konstruktivnite materijali (usvoeni se
preporakite na EC2, part 1-2). Programot go primenuva Reissner - oviot model
na ramninska greda, a verifikacija e izvr{ena vrz baza na eksperimen-
talnite rezultati za odnesuvaweto na prosta greda izlo`ena na standarden
po`aren test, sproveden vo laboratorijata na Fire Research Section of the
Portland Cement Association [49].
Vo literaturata postojat golem broj podatoci za eksperimentalni
istra`uvawa na stati~ki opredeleni konstruktivni elementi [67]izlo`eni
na standarden po`ar vrz baza na koi e definirana nivnata po`arna
otpornost, no istite ne go opfa}aat periodot na ladewe po gasnewe na
po`arot i naj~esto ne se analiti~ki podr`ani.Anderberg Y. [5] razrabotuva
analiti~ki model za termi~ka i stati~ka analiza na armiranobetonskikonstrukciii izlo`eni na razli~ni modeli na po`arno dejstvo, opfa}ajki go
pritoa i procesot na ladewe, a samata analiza bazira na dva nezavisni
kompjuterski programa. Nestacionarnoto temperaturno pole vo popre~niot
presek na elementite od opo`arenata konstrukcija go opredeluva so pomo{
7/21/2019 PPZ celo.pdf
14/280
7/21/2019 PPZ celo.pdf
15/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 21__________________________________________________________________________
Primeneta e direktna krutosna postapka, pridru`ena so integracija po
vremenskiot ~ekor. Vo sekoj vremenski ~ekor primeneta e iterativna
postapka za da se opredeli deformiranata forma {to rezultira so
ramnote`a pome|u nadvore{nite sili i vnatre{nite napregawa. Tangentnata
matrica na krutost se opredeluva vo sekoja iteracija, a sistemot ravenki se
re{ava so primena na Newton-Raphson-ovata postapka. Rezultatite od
analizata pretstaveni se preku: pomestuvawata na jazlovite to~ki;
aksijalnata sila i napadniot moment vo karakteristi~ni to~ki od
elementot; napregawata i dilataciite vo sekoe vlakno od popre~niotpresek.
Poh K.W.& Bennetts I.D. [119] razvivaat op{t numeri~ki model za nelinearna
analiza na nosivi konstruktivni elementi izlo`eni na dejstvo na po`ar koj
bazira na metodot na kone~ni elementi. Vo analizata se vklu~uva:
promenlivoto temperaturno pole vo popre~niot presek i dol` elementite;
vlijanieto na temperaturata vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki nakonstruktivnite materijali; materijalnata nelinearnost; geometriskata
nelinearnost; kombiniranoto dejstvo na aksijalnata sila i biaksijalnoto
svitkuvawe (vlijanieto na transverzalnata sila i torzijata e zanemareno);
tovareweto i rastovaruvaweto; po~etnite nesovr{enosti na elementite;
uslovite na potpirawe; kako i istorijata na tovareweto. Stati~kata
analiza se sproveduva vrz baza na prethodno izvr{ena termi~ka analiza, avzaemnoto dejstvo na temperaturnata i naponsko-deformacionata sostojba se
zanemaruva. Za potrebite na stati~kata analiza elementite se delat na
segmenti, a popre~niot presek na sekoj segment na podelementi so
definirana temperatura i soodvetni mehani~ki karakteristiki. Problemot
se re{ava na tri nivoa: na nivo na podelement se definira aksijalnata
dilatacija i soodvetnoto napregawe, na nivo na presek se definira
aksijalnata dilatacija i rotacijata, kako i soodvetnite vnatre{ni sili(aksijalna sila i napaden moment), a na nivo na element se definira
deformacijata (pomestuvawe i rotacija vo oddelni to~ki) i soodvetno
predizvikanite sili i napadni momenti. Silite i deformaciite na sekoe
nivo se dobivaat sukcesivno, so primena na iterativna postapka. Analizata
7/21/2019 PPZ celo.pdf
16/280
22 3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa__________________________________________________________________________
na presekot doveduva do redukcija na vnatre{nite sili, pa soodvetno i
namaluvawe na temperaturno predizvikanite napregawa. Od nivnata
istra`uva~ka rabota proizleguvaat analiti~ki modeli koi ovozmo`uvaat
sledewe na ovoj fenomen. Posofisticirani analiti~ki i eksperimentalni
istra`uvawa na armiranobetonski gredi, spre~eni da rotiraat na kraevite,
sprovedeni se odAriyawardena N. et al.[7].
Vo 1995 g. H.P.Lee [89]sproveduva trodimenzionalna numeri~ka analiza na
opo`aren betonski kontejner so ~eli~na op{ivka, namenet za skladirawe naotpadni materijali. Za najkriti~nata temperaturna raspredelba, dobiena
vrz baza na prethodno sprovedena termi~ka analiza, izvr{ena e nelinearna
stati~ka analiza, a za taa cel primenet e komercijalniot kompjuterski
programABAQUS. Sprovedena e serija od tri nezavisni analizi so razli~en
pristap:
Linearna analiza koja bazira na neisprskan betonski presek;
Nelinearna analiza koja go zema vo predvid prskaweto na betonot i
negovoto odnesuvaweto po pojavata na prsnatini;
Linearna analiza koja bazira na isprskan betonski presek, pri {to
se primeneti dve varijanti: ekvivalenten homogen betonski presek,
ili ekvivalenten isprskan betonski presek.
Spre~enoto slobodno dilatirawe na pozagreanite, nadvore{ni yidovi
dovede do pojava na prsnatini na neopo`arenata strana od yidot na
kontejnerot, so tendencija da se pro{irat dlaboko vo vnatre{nosta, odnosno
kon nadvore{niot yid, so {to se doveduva vo pra{awe ponatamo{nata
upotreblivost na kontejnerot. Ovie istra`uvawa ne ja opfa}aat analizata
na zaostatnata nosivost na kontejnerot.
Iwankiw N.R. [74] vo ramkite na svojata istra`uva~ka rabota razviva
ednostaven fortranski program specijaliziran za plasti~na analiza na
grani~na nosivost na vkle{teni plo~i izlo`eni na temperaturen gradient.
Verifikacija na istiot izvr{ena e vrz baza rezultatite dobieni so
7/21/2019 PPZ celo.pdf
17/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 23__________________________________________________________________________
Carlo metodata za da ja definiraat verojatnosta od lom vo opo`areni
armiranobetonski stolbovi.
Ng A.B. et al. [114] sproveduvaat eksperimentalno istra`uvawe na dva
prototipa na armiranobetonski stolbovi so smalen razmer 1:2.23 i 1:3.00.
Pritoa, posebno vnimanie posvetuvaat na definiraweto na oddelnite
karakteristiki na stolbovite po teorijata na sli~nost. Rezultatite,
sporedeni so rezultati dobieni za stolbovi vo realna golemina, poka`uvaat
zadovolitelno sovpa|awe od aspekt na: temperaturnata raspredelba vopopre~niot presek; pojavata na prsnatini; predizvikanite deformacii;
mehanizmot na lom i po`arnata otpornost. So toa e potvrdena mo`nosta za
modelski ispituvawa vo ovaa oblast, posebno vo slu~aj koga e potrebno da se
sprovedat po`arni testovi na pogolemi konstruktivni sklopovi.
Od posebno zna~ewe za razvojot na numeri~kite metodi e istra`uva~kata
rabota na Kodur V.K.R & Lie T.T. [79,80], kako iLie T.T et al. [9299],sprovedenavo National Research Council of Canada i Univerzitetot vo New Hampshier.
Kako rezultat na brziot razvoj na numeri~kite metodi i poznavaweto na
termi~kite i mehani~kite karakteristiki na betonot i ~elikot na visoki
temperaturi, proizleze prakti~en kompjuterski program za paralelna
termi~ka i stati~ka analiza na armiranobetonski i spregnati stolbovi.
Programot ovozmo`uva varirawe na oddelnite parametri, kako:intenzitetot na tovarot, dimenziite i formata na popre~niot presek,
visinata na stolbot, jakosta na betonot na pritisok i procentot na
armirawe. Verifikacija na istiot izvr{ena e vrz baza na
eksperimentalnite istra`uvawa sprovedeni vo ramkite na Portland Cement
Association.
Modelot za termi~ka analiza, so koj se definira vremenskiot razvoj natemperaturnoto pole vo popre~niot presek na stolbot, bazira na metodot na
kone~ni razliki. Stolbot po celata visina i od site strani e izlo`en na
dejstvo na standarden po`ar ASTM E119 iliCAN4-S101, a pri re{avawe na
diferencijalnata ravenka za prenosot na toplina zemeni se vo predvid
7/21/2019 PPZ celo.pdf
18/280
24 3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa__________________________________________________________________________
Vkle{tenite stolbovi se tretiraat kako zglobno potpreni, so efektivna
dol`ina KL (Slika 3.2), a aksijalnata sila dejstvuva centri~no. Poradi
mo`ni imperfekcii, kako i poradi funkcioniraweto na usvoeniotalgoritam, se zadava mal po~eten ekscentricitet. Usvoeno e krivinata na
stolbot da se menuva po linearen zakon, pa soglasno na ovaa
pretpostavka, maksimalniot bo~en otklon na sredinata iznesuva:
( )
12
2KL
Y = (3.1)
Za zadadena krivina aksijalnata dilatacija se opredeluva od uslov
vnatre{niot moment da se izedna~i so nadvore{no prilo`eniot:
M = tovar (izbo~uvawe +ekscentricitet) (3.2)
Slika 3.2: Analiza na stolb po metod na deformacii
Poradi temperaturno predizvikanata degradacija na jakosnite i krutosnikarakteristiki na betonot i ~elikot presekot e podelen na podelementi, a
dilatacijata na nivo na podelement, nezavisno dali e betonski ili ~eli~en,
se opredeluva od slednite izrazi:
za element desno od -oskata:
7/21/2019 PPZ celo.pdf
19/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 25__________________________________________________________________________
ix - rastojanie od te`i{teto na presekot do soodvetniot podelement, m
- radius na krivina, m
Napregaweto vo podelementot se opredeluva vrz baza na dijagramite za
betonot i ~elikot, prepora~ani vo referenca [96].
Opi{aniot model ovozmo`uva sledewe na vremenskiot razvoj na bo~noto
pomestuvawe vo funkcija od intenzitetot na tovarot (aksijalnata sila),
odnosno definirawe na momentot koga prekumernite deformacii }epredizvikaat lom vo stolbot. Toa vremeto ja pretstavuva po`arnata
otpornost na stolbot.
Od posebno zna~ewe e istra`uva~kata rabota {to ja sproveduvaat Dotreppe
et al. [43,44,45], University of Liege, Belgium. Vrz baza na serija izvedeni
po`arni testovi, kako i vrz baza na serija analizi so kompjuterskiot
program SAFIR [82], tie doa|aat do odredeni zaklu~oci za vlijanieto na
oddelni parametri vrz po`arnata otpornost na armiranobetonskite
stolbovi i razvivaat prakti~na analiti~ka metoda, detalno opi{ana vo
Glava 5. Tie, kako i golem broj drugi avtori, doa|aat do zaklu~ok deka
eksplozivnoto prskawe ne pretstavuva problem kaj normalnite betoni (od
MB20 do MB50) i vo analizata mo`e da se zanemari, bez pritoa zna~itelno
da se vlijae na krajniot rezultat.
Vo poslednata decenija posebno vnimanie se posvetuva na odnesuvaweto na
visokovrednite betoni na visoki temperaturi, so poseben akcent na
redukcijata na jakosta na pritisok i zaostatnata jakost. Kako pozna~ajni
mo`e da se navedat istra`uvawata na: Felicetti R. & Gambarova G. [51,52];
Jensen J.J. et al. [76]; Phan L.T. [117]. Vrz baza na nivnite istra`uvawa
utvrdeno e deka visokovrednite betoni se poosetlivi na visoki temperaturi
i pretrpuvaat zna~itelna redukcija vo jakosnite i krutosnite karakte-
ristiki. Na temperatura nad 2500S se javuvaat mikroprsnatini i se
prekinuva vrskata pome|u agregatot i cementniot kamen, {to e prosledeno so
pad vo jakosta i krutosta Po ladeweto ovie betoni projavuvaat poslab
7/21/2019 PPZ celo.pdf
20/280
7/21/2019 PPZ celo.pdf
21/280
3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa 27__________________________________________________________________________
~elikot vo ovie dve sostojbi, kako i na pojavata na eksplozivno prskawe na
betonot. Analizata ja sproveduvaat na ekscentri~no tovareni probni tela,
opo`areni so standarden po`ar ISO 834 od site ~etiri strani i gidefiniraat temperaturno zavisnite anvelopi na lom, odnosno M-N
dijagramite za popre~niot presek na probnite tela. Tie doa|aat do zaklu~ok
deka:
visokovrednite i normalnite betoni procentualno pretrpuvaat
pribli`no ista redukcija na jakosnite i krutosnite karakteristiki,
no sepak taa e ne{to poizrazena kaj visokovrednite betoni.
Visokovrenite betoni bele`at poslaba termi~ka provodlivost.
Vo oladena sostojba jakosta na betonot na pritisok e za 15-20%
poniska otkolku vo zagreana sostojba do soodvetna temperatura, no vo
analizite mnogu ~esto se usvojuva deka betonot vo faza na ladewe ja
zadr`uvaa onaa vrednost za jakosta na pritisok {to ja imal primaksimalno dostignatata temperatura.
Ako toplovle~enite armaturni pra~ki (mekata i rebrastata
armatura) se zagreat do 600oS, po ladeweto vo potpolnost gi
povra}aat svoite jakosni i krutosni karakteristiki, a ako
temperaturata dostigne 800oS, bele`at nezna~itelna redukcija koja
mo`e da se zanemari.
Ako vo visokovrednite betoni se dodade izvesen procent na
polimerni vlakna (0.15-0.3%) se namaluva opasnosta od pojava na
eksplozivno prskawe na betonot, bez pritoa da se namalat jakosnite
i krutosnite karakteristiki na betonot.
Vo analizata
krivata za ~elikot usvoena e vo soglasnost sopreporakite na EC2, dodeka za betonot e usvoena simplificirana
bilinearna zavisnost so maksimalna jakost )T(f.)T(f ccR 850= , a vrednosta
za ultimativnata dilatacija na pritisok cu e dobiena so izedna~uvawe na
povr{inite pod aktuleniot dijagram, definiran vo EC2 i bilinearniot
7/21/2019 PPZ celo.pdf
22/280
28 3. Pregled na dosega{ni istra`uvawa__________________________________________________________________________
termi~ki neo{teten i e opfaten so izotermata za 400oS (za visokovredni
betoni), odnosno 500oS (za normalni betoni), a od ostanatiot del vo
nosivosta u~estvuvaat samo armaturnite pra~ki. Rezultatite dobieni vrzbaza na metodot na reduciran presek poka`uvaat dobro sovpa|awe so
rezultatite dobieni koga vo analizata e vklu~en celiot presek. Vrz baza na
dobienite anvelopi na lom izvle`eni se slednite zaklu~oci:
Zaostatnata nosivost na svitkuvawe bele`i zna~itelno pomala
redukcija od zaostatnata nosivos na pritisok, a pri~ina e {to
~elikot pri ladewe si gi povra}a jakosnite i krutosnitekarakteristiki, {to ne e slu~aj i so betonot.
Konstruktivnite elementi izvedeni od visokojakosen beton vo faza
na ladewe se odnesuvaat ponepovolno vo odnos na soodvetnite
elementi izvedeni od normalen beton. Pri~ina e pogolemoto u~estvo
na betonot vo vkupnata nosivost na presekot, a kako {to ve}e be{e
ka`ano, betonot pretrpuva trajna redukcija na svoite jakosni ikrutosni karakteristiki.
Slika 3.3: a) tipi~en dijagram za zagrean beton i soodvetna bilinearna
idealizacija, spored Bonomi M et al. [15],
b) dilatacija vo betonot pri maksimalna jakost i ultimativna dilatacija, vo
zavisnost od temperaturata
7/21/2019 PPZ celo.pdf
23/280
4. Po`arot kako proces 29__________________________________________________________________________
Pod poimot po`ar se podrazbira sekoe nekontrolirano sogoruvawe,bilo na konstrukcijata, ili na zapaliv materijal vo nejzina blizina,
pri [to mo`e da dojde do povreda na lu\e i materijalna [teta.
PO@AROT KAKO PROCES
Po`arot pretstavuva kompleksen fenomen, za ~ie razbirawe e potrebno
poznavawe od pove}e oblasti, i toa: hemijska kinetika, mehanika na fluidi,
transver na toplina i termodinamika. Zatoa, najslaba to~ka pri
proektiraweto na konstrukciite od aspekt na po`arnata bezbednost e tokmu
definiraweto na intenzitetot na po`arnoto dejstvo vo odreden prostor od
razgleduvana konstrukcija.
4.1 PO@AR VO PROSTORIJA
Koga vo prostorija }e se zapali predmet, vo po~etokot toj gori na ist na~in
kako i na otvoreno. No, po kratko vreme, ograni~enosta na prostorot po~nuva
da vlijae vrz ponatamo{niot razvoj na po`arot. ^adot {to se osloboduva pri
goreweto formira topol vozdu{en sloj pod me|ukatnata plo~a, so {to se
zabrzuva zagrevaweto na plo~ata i yidovite vo gornata zona. Tie pak, poradi
povi{enata temperatura, po pat na radijacija gi zagrevaat predmetite vo
zonata pod topliot vozdu{en sloj, go zabrzuvaat procesot na gorewe na
primarno zapaleniot predmet i go potpomagaat {ireweto na plamenot
[107,108], (Slika 4.1).
4
7/21/2019 PPZ celo.pdf
24/280
30 4. Po`arot kako proces__________________________________________________________________________
Slika 4.1: Razvivawe na po`ar vo ograni~en prostor
Razvojot na po`arot vo ograni~en prostor mo`e da se izrazi preku
prose~nata temperatura na vozduhot, koja minuva niz tri fazi [46,65,108],
(Slika 4.2). Vo prvata faza, koja trae od 5 do 20 minuti, po`arot e
lokaliziran okolu predmetot {to primarno se zapalil i temperaturata e
relativno niska. Isprekinatata linija go pretstavuva scenarioto koga
primarno zapaleniot predmet sogorel pred da nastane potoplnorazgoruvawe ili flashover. Vtorata faza zapo~nuva vo momentot na
flashover,koga po`arot naglo se pro{iruva niz celata prostorija i trae od
20 do 40 minuti. Vo ovaa faza temperaturata naglo raste - faza na post
flashover. Tretata faza zapo~nuva vo momentot koga temperaturata na
vozduhot opa|a na 80% od maksimalno dostignatata i go pretstavuva
smiruvaweto na po`arot. Vo nea temperaturata na konturnite povr{ini e
povisoka od temperaturata na vozduhot, pa transferot na toplina e vo
obratna nasoka. Ovaa faza obi~no trae pove}e od eden ~as.
7/21/2019 PPZ celo.pdf
25/280
4. Po`arot kako proces 31__________________________________________________________________________
4.1.1 Faza na poras na po`arot -preflashover faza
Kriti~noto koli~estvo toplina, {to pri goreweto treba da se oslobodi za
da se slu~i moment na flashover,zavisi od pove}e faktori, i toa:
povr{inata na konturite na prostorijata,
termi~kite karakteristiki na taa povr{ina,
goleminata i formata na otvorite za ventilirawe i
vremeto na gorewe na primarno zapaleniot predmet.
McCaffrey (1981) prepora~a kriterium so koj se opredeluva verojatnosta za
pojava na flashover[65]:
213411013
/t
/fl )ckA(tR (4.1)
kade:
R - koli~estvo toplina {to se osloboduva od
primarno zapaleniot predmet, )W(
flt - vreme na gorewe pred flashover, )s(
tA - vkupna povr{ina na konturite na prostorijata (bez povr{inata
na otvorite za ventilirawe), )m( 2
ck -termi~ka apsorpcija na konturite na prostorijata, )( 12/12 KsmJ
k- toplotna provodlivost na materijalot, )KmW( 11
- gustina na materijalot, )( 3mkg
c - specifi~na toplina na materijalot, )KkgJ( 11
- parametar na ventilacija, )skg( 1 , opredelen so izrazot:
Vva h= (4.2)
kade:
7/21/2019 PPZ celo.pdf
26/280
32 4. Po`arot kako proces__________________________________________________________________________
kade:
FA - povr{ina na podot vo prostorijata, )( 2m
Ch - visina na prostorijata, )(m
Ako konturite na prostorijata se izvedeni od razli~ni materijali,
termi~kata apsorpcija se opredeluva kako sredna vrednost, srazmerno na
oddelnite povr{ini:
....)(1 333322221111 +++= ckAckAckAA
ckt
(4.4)
Od Ravenka (4.1) mo`e da se zaklu~i: ako vo pretpostaveno vreme na gorewe
flt , koli~estvoto toplina od primarno zapaleniot predmet uspee da ja odr`i
vrednosta R , vo prostorijata }e se slu~i flashover.Koli~estvoto toplina R
se opredeluva eksperimentalno, ili vrz baza na podatoci koi postojat vo
literaturata. Vremeto pred flashover ( flt ) obi~no iznesuva od 5 do 25 min.Spored Thomas i Bullen (1979), va`en faktor koj vlijae na vrednosta na flt e
termi~kata apsorpcija na konturnite povr{ini:
n
fl ckbat )( += (4.5)
Vrednosta za n obi~no iznesuva pome|u 0.25 i 0.5, dodeka a i b se empiriski
konstanti. Nedostatok na vaka definiraniot kriterium za flashover epretpostavkata deka prostorot, vo periodot na preflashover, e celosno
ventiliran. Celosno ventilirawe nastanuva duri po momentot na flashover,
koga prozorite se kr{at, vratite se otvaraat od zgolemeniot pritisok, ili
pak se otvoreni pri evakuacijata na stanarite. Smalenata ventilacija vo
periodot na razvivawe na po`arot mo`e da predizvika razli~ni efekti: da
go zabrza paleweto na okolnite predmeti, poradi smaleniot gubitok na
toplina, ili pak da go zagu{i po`arot, ako vo prostorijata nema dovolno
kislorod.
4.1.2 Faza na potpolno razvien po`ar -post flashover faza
7/21/2019 PPZ celo.pdf
27/280
4. Po`arot kako proces 33__________________________________________________________________________
Vremetraeweto na po`arot vo fazata na post flashover najmnogu zavisi od
koli~estvoto na sogorliv materijal {to se nao|a na edinica podna
povr{ina, nare~en specifi~en po`aren tovar:
FA
WL 0= (4.6)
kade:
L - specifi~en po`aren tovar, )mkg( 2
0W - masata na sogorliviot materijal vo prostorijata, pred momentotna flashover,izrazena vo ekvivalentna celulozna masa, )(kg
FA - podna povr{ina na prostorijata, )( 2m
Na Slika 4.3 dadeni se krivite na porast na temperaturata spored
eksperimentite izvr{eni vo laboratoriite vo Maizieres-les-Metzod P.Arnault,
H.Ehm& J.Kruppa [1,11,83]. Evidentno e dekaspecifi~niot po`aren tovar i
procentualnata zastapenost na otvorite za ventilirawe (vrednostite se
dadeni vo zagrada) zna~itelno vlijaat vrz razvojot na temperaturata vo
po`arniot sektor.
Temperatura
(oS)
34 4 P
7/21/2019 PPZ celo.pdf
28/280
34 4. Po`arot kako proces__________________________________________________________________________
na specifi~niot po`aren tovar vrz razvojot na temperaturata i
vremetraeweto na po`arot vo prostorijata, prika`ano e na Slika 4.5, [91].
Slika 4.4: Voobi~aen prikaz na akumulacijata na
specifi~niot po`aren tovar vo prostorija
Tabela 4.1
tip na
prostorijamL
)( 2mkg
L
)( 2mkg
za `iveewe
kancelarija
u~ili{te
bolnica
hotel
30.1
24.8
17.5
25.1
14.6
4.4
8.6
5.1
7.8
4.2
4 Po`arot kako proces 35
7/21/2019 PPZ celo.pdf
29/280
4. Po`arot kako proces 35__________________________________________________________________________
Povr{inata na konturite na sogorliviot materijal, fA , kako i parametarot
na ventilacija , definiran vo Ravenka (4.2), direktno vlijaat na brzinata
na gorewe na sogorliviot materijal. Povr{inata na konturite na
sogorliviot materijal, )m(Af2 , mo`e da se presmeta od izrazot:
Ff ALA = (4.7)
kade )kgm( 12 pretstavuva specifi~na povr{ina na sogorliviot materijal.
Vrz baza na eksperimenti utvrdeno e deka vrednosta na za konven-
cionalen mebel iznesuva )kgm(. 12130 = , (Butcher, 1968). Vlijanieto na
goleminata na otvorite za ventilirawe vrz vremetraeweto i intenzitetot
na procesot na gorewe, prika`ano e na Slika 4.6, [91].
Slika 4.6: Vlijanie na goleminata na otvorite za ventilirawevrz razvojot na temperaturata na vozduhot vo prostorijata
Spored Harmathy [65], brzinata na gorewe na celulozni goriva mo`e da se
opredeli od sledniot izraz:
= 02360.dt
dW ako e 2630.
Af
(4.8a)
36 4 Po`arot kako proces
7/21/2019 PPZ celo.pdf
30/280
36 4. Po`arot kako proces__________________________________________________________________________
=
LA. F639 ako e 2630.
Af
(4.10a)
151= ako e 2630.
Af (4.10b)
Ravenka (4.10a) se odnesuva na proces na gorewe kontroliran preku
ventilacijata, dodeka Ravenka (4.10b) se odnesuva na kontrolirano gorewe
preku povr{inata na gorivoto. Od ovie dve ravenki sledi deka, fazata na
post flashoverobi~notrae od 15 do 20 minuti, a celiot proces na gorewe ne
se o~ekuva da trae pove}e od 1.5 ~as. Ako po`ar vo zgrada trae pove}e od
eden ~as, toga{ toj so sigurnost }e se pro{iri i nadvor od primarno
zapalenata prostorija.
4.1.3 Gustina na po`aren tovar
Po`arniot tovar se definira kako vkupno koli~estvo na toplina fiQ koe seosloboduva so kompletno sogoruvawe na site gorlivi materii vo
vnatre{nosta na po`arniot sektor. Po`arniot tovar podelen so referentna
povr{ina ja dava gustinata na po`arniot tovar fiq . Kako referentna
povr{ina naj~esto se zema vkupnata oblo`na povr{ina na sektorot tA .
Karakteristi~nata vrednost na gustinata na po`arniot tovar, spored EC1-
part 2.2, se presmetuva od izrazot:
t
iii,ui,
t
k,fik,t,fi
A
mHW
A
==
0(4.11)
kade:
i,W0 - koli~ina na sogorlivi materii, )kg(
i,uH - neto kaloriska vrednost, )kg/MJ(
im - koeficient na sogoruvawe
i - faktor za za{titeni po`arni tovari
Koeficientot na sogoruvawe m zavisi od tipot na sogorliviot materijal,
4 Po`arot kako proces 37
7/21/2019 PPZ celo.pdf
31/280
4. Po`arot kako proces 37__________________________________________________________________________
k,finqd,fi qq = (4.12)
q - koeficient na sigurnost koj zavisi od po`arniot rizik i odkonsekvencite na istoto. Vrednostite na ovoj koeficient se
reguliraat vo nacionalnite regulativi.
n - koeficient na diferencijacija so koj se zemaat vo predvid
aktivnite merki na protivpo`arnata za{tita. Vrednostite na
ovoj koeficient se reguliraat vo nacionalnite regulativi.
Pri opredeluvaweto na karakteristi~nata vrednost na gustinata na
po`arniot tovar, ~esto se koristat statisti~ki obraboteni podatoci za
poedini tipovi na ve}e izvedeni objekti. Vo Tabela 4.2 dadeni se
vrednostite za gustinata na po`arniot tovar koi se koristat vo [vedskite
propisi.
Tabela 4.2
Tip na
po`aren sektor
Sredna
vrednost
[MJ/m2]
Standardna
devijacija
[MJ/m2]
Karak.vred.
(0.8 fraktil)
[MJ/m2]
1. Stanovi
Dvosoben
Trosoben
150
139
24.7
20.1
168
1492. Kancelarii
Tehni~ki
Administrativni
Site istra`uvani
124
102
114
31.4
32.2
39.4
145
132
138
3. U~ili{ta
Osnovni
Sredni
Visoki
Site istra`uvani
84.2
96.7
60.1
80.4
14.2
20.5
18.4
23.4
98.4
117
71.2
96.3
4. Bolnici 116 36 147
38 4 Po`arot kako proces
7/21/2019 PPZ celo.pdf
32/280
38 4. Po`arot kako proces__________________________________________________________________________
Probabilisti~kite modeligo opi{uvaat razvojot na po`arot kako niza od
pojavi (palewe, {irewe na plamenot, flashover,i t.n.) koi najverojatno }e se
slu~at. Tie baziraat na dolgogodi{no iskustvo vo ovaa oblast i ne gi zemaatvo predvid zakonite na hemijata i fizikata, za razlika od determinis-
ti~kite metodi koi baziraat tokmu na niv.
Deterministi~kite modelina po`ar mo`e da se podelat vo dve podgrupi:
modeli na pole i modeli na zoni. Vo modelite na pole, so re{avawe na
sistem od parcijalni diferencijalni ravenki, po`arot e definiran vo
sekoja to~ka od poleto, vo sekoj moment. Vo modelite na zoni po`arniot
sektor e podelen na zoni pome|u koi nastanuva transfer na masa i toplina.
Taka na primer, karakteristi~ni zoni vo prostorija {to gori se: predmetot
{to primarno se zapalil; plamenot; topliot vozdu{en sloj; ladniot
vozdu{en sloj; otvorite za ventilacija; seu{te nezapalenite predmeti; i
konturite na prostorijata (yidovite i tavanicata). Pome|u ovie zoni postoi
interakcija koja mo`e da se opi{e so niza od ravenki. Zavisno od po`arnotoscenario, postojat pove}e modeli na zoni. Validnosta na modelot {to }e se
primeni vo konkreten slu~aj treba prethodno da bide doka`ana.
Definiraweto na modelot na po`ar, {to vo konkreten slu~aj treba da bide
primenet, e slo`ena i kompleksna zada~a. Za da se poednostavi postapkata,
ponudeni se dve opcii. Prvata opcija dozvoluva koristewe na potvrdeni
parametarski modeli na potpolno razvien po`ar vo prostorii: flashoveripost-flashovermodeli. Dobienite numeri~ki rezultati vo kolkava merka }e
se poklopat so eksperimentalnite, }e zavisi od pove}e faktori, i toa:
koli~estvoto i tipot na sogorliviot materijal vo prostorijata, prisutnosta
na otvori za ventilacija i termi~kite karakteristiki na zavr{nite
materijali na pregradnite yidovi i tavanicata. Ako se zeme vo predvid
stihiskiot karakter na pojavata na po`arot i ogromniot broj faktori i
parametri koi go definiraat istiot, jasno e deka post flashover modelite
baziraat na niza pretpostavki i se nedovolno sigurni, pa zatoa vo praksa
istite se odbegnuvaat. Vtorata opcija ovozmo`uva numeri~ki opis na
toplotnoto dejstvo preku zamena na o~ekuvaniot intenzitet na realen po`ar
4. Po`arot kako proces 39
7/21/2019 PPZ celo.pdf
33/280
r r c__________________________________________________________________________
kade:
fT - ambientna temperatura (temperatura vo po`arniot sektor), (0C)
0T - po~etna temperatura, (0C)
t - vreme (~asovi)
Vo pogolem broj zemji vo Evropa, pa i kaj nas, se koristi standardna kriva
propi{ana so ISO 834 [73], zadadena so sledniot izraz:
)t(logTTf
18834 100 ++= (4.14)
kade:
t - vreme (min)
Standardniot po`ar ISO 834e prepora~an i vo Eurocode 1, part 2.2[21]. Toj
nezna~itelno se razlikuva od standardniot po`ar ASTM E119, a razlikata
se zabele`uva samo vo prvite 120 min,{to e evidentno i od Slika 4.7.
Za razlika od celuloznite po`ari, jaglenovodorodnite tipovi na po`ar, vo
koi produktite na pirolizata se dominantno jaglenovodorodni soedinenija,
vo primarnata faza se odlikuvaat so pointenziven porast na temperaturata,
a potoa dostignuvaat ne{to poniski temperaturi. Vakov tip na po`arno
dejstvo e karakteristi~no pri dominantno u~estvo na sinteti~ki i
plasti~ni materijali vo procesot na gorewe. Standardnata japonska kriva
bazira na vakov tip po`arno dejstvo.
250
500
750
1000
1250
Temperatura
(oC)
ISO 834
ASTM E119
JAGL.KRIVA
EKST.KRIVA
40 4. Po`arot kako proces
7/21/2019 PPZ celo.pdf
34/280
r r c__________________________________________________________________________
Evrokodot isto taka ja propi{uva i eksternata po`arna kriva koja seprimenuva za zagrevawe na elementi koi se nao|aat nadvor od po`arniotsektor:
)e.e.(TT t.t.f83320
0 313068701660 += (4.16)
Vo ponovo vreme, a vrz baza na obemni istra`uvawa vo ovaa oblast, T.T.Lie
predlo`i nova familija na krivi [65], koi se odnesuvaat na po`ari vrz ~ii
karakteristiki znatno vlijanie ima faktorot na ventilacija (Slika 4.8):
t
vv
A
hA
F
2/1
= (4.17)
b
4. Po`arot kako proces 41
7/21/2019 PPZ celo.pdf
35/280
__________________________________________________________________________
2/19.10
vv
F
hA
LA= (4.18)
Ako krivite se primenat za po`ari kontrolirani preku povr{inata na
gorivoto (Ravenka 4.10b), mo`e da dovedat do pogre{ni rezultati.
Standardniot po`ar ne pretstavuva optimalno re{enie, bidej}i krivite
temperatura-vreme pri realen i standarden po`ar mo`e zna~itelno da se
razlikuvaat. Vo 1928 godinaS.H.Ingberg [56] (U.S.National Bureau of Standards
testing engineer) se obide da vospostavi relacija pome|u standardniot irealnite po`ari. Toj sprovede serija od potpolno razvieni po`ari vo
prostorija, izbiraj}i go sogorliviot materijal taka, {to da bide tipi~en za
kancelarii, magacini i stambeni prostorii. Vrz baza na dobienite
rezultati, pretstavuvaj}i ja temperaturata vo prostorijata kako funkcija od
vremeto, Ingberg vospostavi hipoteza za ednakvi povr{ini, sporeduvaj}i ja
ja~inata na realniot po`ar so ja~inata na standardniot po`ar vo definiran
vremenski interval. Hipotezata veli deka, realniot i standardniot po`ar
imaat sli~na ja~ina, ako povr{inite pome|u soodvetnite krivi i osnovnata
linija (povr{ini A i V na Slika 4.9) se ednakvi.
Slika 4.9: -ova hipoteza za ednakvost na ja~inite na po`arite
( povr{ina A=povr{ina V)
42 4. Po`arot kako proces
7/21/2019 PPZ celo.pdf
36/280
__________________________________________________________________________
princip, gi vklu~uvaat bazi~nite parametri na po`arniot proces. Gustinata
na po`arniot tovar i ventilacioniot faktor, a naj~esto i termi~kite
karakteristiki na oblo`nata konstrukcija na sektorot, se po`arniteparametri na koi se baziraat ovie krivi.
Eurocode 1, part 2.2 (Anex B) predlaga alternativno koristewe na
parametarski krivi za opredeluvawe na temperaturata vo po`arni sektori
so povr{ina do 100m2, bez otvori na tavanot i so maksimalna visina na
sektorot od 4m.
Krivite za celulozen po`ar vo faza na zagrevawe dadeni se so izrazot:
)e.e.e.(T*** tt.t.
f197120
47202040324011325 = (4.19)
kade:
)h(,tt* =
2
2 1160040 )/./(]b/F[= (bezdimenzionalno)
ckb = -termi~ka apsorpcija na konturite na prostorijata, so
ograni~uvawe 20001000 b )KsmJ( / 1212
k- toplotna provodlivost na materijalot, )KmW( 11
- gustina na materijalot, )mkg( 3
c - specifi~na toplina na materijalot, )KkgJ( 11
F - faktor na ventilacija, so ograni~uvawe 20020 .O. )m( /21 ,
opredelen so izrazot: tvv A/hAF = (Ravenka 4.17)
vA - povr{ina na otvori za ventilirawe, )m( 2
vh - visina na otvori za ventilirawe, )(m
tA - vkupna povr{ina na konturite na prostorijata (so povr{inata
na otvorite za ventilirawe), )m( 2
4. Po`arot kako proces 43
7/21/2019 PPZ celo.pdf
37/280
__________________________________________________________________________
F/)q.(t d,t,fi*d =
310130 (4.21)
d,t,fiq - presmetkovna vrednost na gustinata na po`arniot tovar,
so ograni~uvawe: 100050 d,t,fiq , )m/MJ( 2
So zgolemuvawe na ventilacioniot faktor raste maksimalnata temperatura
vo sektorot, a se skratuva vremetraeweto na po`arniot proces (Slika 4.6).
Visokite vrednosti na ventilacioniot faktor generiraat intenzivni i
kratkotrajni po`ari. Pritoa golem del od toplinskata energija koja se
osloboduva vo procesot na gorewe se gubi niz otvorite od sektorot.
4.2.3 [vedski model na sektorski po`ar
[vedskiot model, razraboten od Magnusson & Thelandersson [6,106] vo 70-
tite godini, pretstavuva eden od prvite analiti~ki po`arni modeli koinao|aat prakti~na primena vo po`arnata presmetka na elementite za
razdvojuvawe na po`arniot sektor i nosivite konstruktivni elementi.
Krivite temperatura-vreme prifateni se vo [vedskata regulativa za
po`arna sigurnost, so {to e napraven zna~aen ~ekor vo afirmacijata na
analiti~kite postapki za opredeluvawe na po`arnata otpornost.
Modelot gi koristi konvencionalnite ravenki za materijalna i energetska
ramnote`a. Kako vlezni podatoci koristeni se krivite za oslobodena
toplinska energija vo edinica vreme, pri {to istata mora da bide pomala od
stehiometriskata vrednost. Glavnite pretpostavki vo modelot se:
Goreweto na po`arniot tovar kompletno se izvr{uva vo ramkite na
po`arniot sektor; Po`arniot proces e ventilaciono kontroliran;
Temperaturata na gasovite vo po`arniot sektor e ramnomerno
raspredelena vo sekoe vreme;
44 4. Po`arot kako proces
7/21/2019 PPZ celo.pdf
38/280
__________________________________________________________________________
Slika 4.10: Krivi temperatura-vreme za[vedski model na sektorski po`ar
Tabela 4.3: Vrednosti na koeficientot na korekcuja fK
Ventilacionen faktor: tvv A/hATip
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12
A
B
C
1.00
0.85
3 00
1.00
0.85
3 00
1.00
0.85
3 00
1.00
0.85
3 00
1.00
0.85
3 00
1.00
0.85
2 50
10
200
400
600
800
1000
1200
2 3 4 5 6
10
200
400
600
800
1000
1200
2 3 4 5 6
A
q
q
A
A
A
= 0.02 m
= 250 MJ/m
200
800600
400
200
1501
0050
150100
50
37.512.5
25
= 1000 MJ/m
= 0.08 m
h
h
v
t
t
v
t
t
v
v
1/ 2
2
2
1/2
10
200
400
600
800
1000
1200
2 3 4 5 6
q
A
A
400300200
100
50
75
25
= 500 MJ/m
= 0.04 mh
t
v
t
v
2
1/2
10
200
400
600
800
1000
1200
2 3 4 5 6
q
A
A
1200
900
600
300225
1507
5
= 1500 MJ/m
= 0.12 mh
t
v
t
v
2
1/2
vreme vreme[ h ] [ h ]
[
C
]
o
T
emperatura
na
gasovite
7/21/2019 PPZ celo.pdf
39/280
46 4. Po`arot kako proces
7/21/2019 PPZ celo.pdf
40/280
__________________________________________________________________________
4.3 KONCEPT NA EKVIVALENTNO VREME NA PO@ARNO DEJSTVO
I pokraj zna~itelnite prednosti na modelot na sektorski po`ar, izrazen
preku parametarskite krivi, so isklu~ok na nekolku zemji, vo naj{iroka
primena e modelot na standarden po`ar. Me|utoa, za da se opredeli
po`arnata otpornost i izvr{i posoodvetna klasifikacija na konstrukcijata
i nejzinite elementi, se vospostavuva korelacija pome|u modelot na
sektorski po`ar i standardniot po`ar (ISO 834), odnosno se voveduva
konceptot na ekvivalentno vreme na po`arno dejstvo [83]. Generalno,
ekvivalentnoto vreme se definira kako vreme na dejstvo na standardniot
po`ar potrebno da predizvika ekvivalentni efekti kako i celokupniot tek
na sektorskiot po`ar (Slika 4.12).
Slika 4.12: Koncept na ekvivalentno vreme na po`arno dejstvo
Varijanta na konceptot na ekvivalentno vreme dadena e vo Annex E od
Eurocode 1, part 2.2. Primenata e ograni~ena na po`arna presmetka na
elementi spored standardnata kriva i prete`no za po`ari od celulozen
tip. Ekvivalentnoto vreme na po`arno dejstvo dadeno e kako:
( i )kt (4 23)
4. Po`arot kako proces 47
7/21/2019 PPZ celo.pdf
41/280
__________________________________________________________________________
Tabela 4.4
cb =
]Ksm/J[ /212
bk
]MJ/m[min 2
b > 2500
720 b2500
b < 720
0.04
0.055
0.07
501409062006 430 .)]b/().(.[)H/.(
A
Aw hvv
.
f
tt ++= (4.24)
kade:
v - odnos na povr{inata na vertikalnite otvori (na fasadata) i
podnata povr{ina na sektorot )..( v 2500250 ;
h - odnos na povr{inata na horizontalnite otvori (na pokrivot) ipodnata povr{ina na sektorot;
H - visina na sektorot, )m(
010101512 2 .)(.b vvv +=
Potrebno e da se doka`e deka:
d,fid,e tt tfd
NE
DAKRAJ
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 57__________________________________________________________________________
7/21/2019 PPZ celo.pdf
51/280
konstrukcii, no nivnata primena e ograni~ena i e dozvolena samo vo slu~aj
koga proektantot ne raspolaga so posofisticirana alatka za presmetuvawe.
Pritoa, za da se izvr{i pravilen izbor na izrazot koj }e bide primenet zakonkreten konstruktiven element, treba da se zemat vo predvid slednite
aspekti:
obemot na bazata na podatoci so koja e potvrden empiriskiot izraz,
stepenot na doverlivost na dobienite rezultati i
primenlivosta na izrazot za izbran tip na konstrukcija i materijal.
Vo ramkite na Eurocode 2, part 1-2 [22],zavisno od propi{anata standardna
po`arna otpornost (R30, R60 i t.n.), nivoto na po~etnoto, centri~no
optovaruvawe i po`arnoto scenario, dadeni se tabeli vo koi se definirani
minimalnite vrednosti za dimenziite na popre~niot presek za pravoagolni
i kru`ni stolbovi, kako i minimalnoto osno rastojanie za armaturnite
pra~ki. Za slobodno potprenite i kontinuiranite gredi, zavisno od formata
na popre~niot presek, dadeni se mo`ni kombinacii na {irinata na presekot
i osnoto rastojanie za armaturnite pra~ki koi ja zadovoluvaat propi{anata
standardna po`arna otpornost. Vo literaturata se dadeni i empiriski
izrazi, no tie naj~esto se odnesuvaat na poednostavni elementi i tovarni
slu~ai, kako {to se centri~no tovarenite stolbovi.
5.2.1 Empiriski izrazi za po`arna otpornost na armiranobetonski stolb
Vrz baza na obemni eksperimentalni i teoretski istra`uvawa (Lie & Allen
1972, Lie et al. 1984) proizlegoa slednite empiriski izrazi za opredeluvawe
na po`arnata otpornost na armiranobetonski stolbovi [57,65,96]:
175 = )f/t(R za lesen beton i pravoagolen popre~en presek
190 = )f/d(R za lesen beton i kru`en popre~en presek
1100 = )f/t(R za silikaten beton i pravoagolen popre~en presek
750100 .)f/t(R = za karbonaten beton i pravoagolen popre~en presek
58 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
f f (T b 5 1)
7/21/2019 PPZ celo.pdf
52/280
f- koeficient na tovarewe (Tabela 5.1)
k- koeficient na efektivna dol`ina,
L - dol`ina na stolbot, vo metri,
p -procent na armirawe, kako odnos pome|u povr{inata na podol`nata
armatura i vkupnata povr{ina na popre~niot presek,
c - minimalna debelina na za{titniot betonski sloj, vo milimetri.
Vo ovie izrazi se vklu~eni sedum proektni parametri: formata i
dimenziite na popre~niot presek na stolbot, negovata efektivna dol`ina,
tipot na upotrebeniot beton, procentot na armirawe, debelinata na
za{titniot betonski sloj i stepenot na optovarenost, koj pretstavuva odnos
pome|u proektniot i prilo`eniot tovar.
Efektivnata dol`ina na stolbot e zna~ajna od aspekt {to, kaj kratkite
stolbovi lom nastanuva poradi drobewe na betonot (nadminata jakost napritisok), dodeka kaj podolgite stolbovi pri~ina za lom e bo~noto
izvivawe. Primenetiot agregat ima zna~itelna uloga vo po`arnata
otpornost, od pri~ina {to lesniot beton pri povi{eni temperaturi
zadr`uva pogolem procent od po~etnata jakost i ima ponizok koeficient na
toploprovodnost, vo sporedba so normalniot beton. Povisokiot procent na
armirawe, kako i pomaliot stepen na optovarenost obezbeduvaat povisoko
nivo na po`arna otpornost, dodeka pak debelinata na za{titniot betonski
sloj go kontrolira transverot na toplinata i stepenot na zagreanost na
armaturata.
Tabela 5.1
koeficient na tovarewe f
mkLm 3773
stepen na
optovarenost
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 59__________________________________________________________________________
7/21/2019 PPZ celo.pdf
53/280
5.3 ANALITI^KI METODI ZA OPREDELUVAWE
NA PO@ARNATA OTPORNOST
Vlijanieto od promenite vo temperaturnoto pole na elasti~ni, izotropni
tela vrz nivnata naponsko-deformaciona sostojba e predmet na izu~uvawe
na posebna disciplina - termoelasti~nost. Ako se zanemari vlijanieto na
temperaturata vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki na konstruktivnite
materijali, se dobivaat linearni diferencijalni ravenki za koi vo
literaturata postojat zatvoreni re{enija, no samo za poednostavni tovarnislu~ai i to~no definirani uslovi na potpirawe [14, 77,130]. Pri po`ar, koga
temperaturite se ekstremno visoki, problemot stanuva nelinearen i ne e
mo`na primena na linearnata teorija na termoelasti~nost. Zatoa denes se
vlo`uvaat zna~itelni napori za razvivawe na analiti~ki metodi za
opredeluvawe na po`arnata otpornost na konstruktivnite elementi i
nivnite sklopovi. Pove}eto sovremeni analiti~ki metodi baziraat na
principite na konstruktivnata mehanika, zemaj}i go vo predvid vlijanieto
na povi{enata temperatura vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki na
konstruktivnite materijali. Tie go koristat principot na grani~na nosivost,
a trite glavni komponenti koi pri analizata treba da bidat vklu~eni, a se
vzaemno povrzani i naj~esto nalagaat primena na iterativni postapki, se:
definirawe na intenzitetot na po`arnoto dejstvo re{avawe na prenosot na toplina niz konstruktivnite elementi
opredeluvawe na jakosnite i deformacionite karakteristiki na
konstruktivnite elementi.
Analiti~kite metodi mo`e da se podelat vo dve osnovni grupi:
uprosteni analiti~ki metodi koi se odnesuvaat za posebni tipovikonstruktivni elementi,
op{ti analiti~ki metodi za simulirawe na odnesuvaweto na oddelni
elementi, delovi od konstrukcija, ili na cela konstrukcija.
60 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
7/21/2019 PPZ celo.pdf
54/280
5.3.1 Tovarni kombinacii za po`arna sostojba
Eden od najbitnite faktori koi imaat vlijanie na po`arnata otpornost na
konstrukcijata, odnosno na merkite za za{tita so koi istata treba da se
postigne, e intenzitetot na tovarite vo po`arni uslovi. Spored fizi~kite
zakoni na po`arniot proces doa|a do izvesen gubitok na masa. Me|utoa, toj
proces e isklu~itelno kompleksen i te{ko mo`e na egzakten na~in da se
kvantifikuva. Spored toa, edno od op{to prifatenite pravila, na strana na
sigurnosta, a na koi se gradi presmetkata na konstrukciite vo po`arnasostojba e: tovarite za vreme na po`arnoto dejstvo ne se menuvaat.
Tretmanot na tovarite (tovarnite kombinacii) vo po`arnata presmetka
zavisi od tehni~kata regulativa spored koja se sproveduva dokazot za
sigurnost na konstrukcijata. Vo propisite i standardite izgradeni na
konceptot na dozvoleni napregawa tovarite za po`arna sostojba se
tretiraat kako isklu~itelni tovari i za istite ne se propi{uva koeficient
na sigurnost ( 1= ). Vo modernata tehni~ka regulativa, kako {to se
Evrokodovite za konstrukcii, pojavata na po`ar, dovolno jak da predizvika
o{tetuvawe na konstrukcijata, se rangira vo incidentna sostojba (accidental
situation). Tovarnite kombinacii se presmetuvaat so primena na soodvetnite
parcijalni koeficienti koi odgovaraat za incidentna sostojba [21]:
+++ )t(AQQG di,ki,,k,kGA 2111 (5.2)
kade:
kG - karakteristi~na vrednost na postojan tovar
1,kQ - karakteristi~na vrednost na eden (dominanten) promenliv tovar
i,kQ - karakteristi~na vrednost na ostanatite promenlivi tovari
dA - presmetkovna vrednost na vlijanija od po`arniot proces
GA - parcijalen koeficient na sigurnost za postojani tovari vo
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 61__________________________________________________________________________
po`arnoto dejstvo Kolku e ovaa razlika pogolema tolku konstrukcijata e vo
7/21/2019 PPZ celo.pdf
55/280
po`arnoto dejstvo. Kolku e ovaa razlika pogolema, tolku konstrukcijata e vo
sostojba, za vreme na po`arnoto dejstvo, podolg vremenski period da opstoi,
ili da opstoi za vreme na celokupniot po`aren proces.
Koga indirektnite vlijanija od po`arniot proces se zanemarlivi, mo`e,
spored analogijata pretstavena so Ravenka (5.2), da se sporedat i efektite
od tovarite spored Eurocode 1-1. So toa postapkata se uprostuva, a
vlijanieto od tovarite vo po`arni uslovi mo`e da se izvede od soodvetnoto
presmetano za normalna temperatura:
dfit,d,fi EE = (5.3)
dE - presmetkovna vrednost na relativni vlijanija (moment, aksijalna
sila, napregawe i sl.) od tovarite, za postojana sostojba
t,d,fiE - soodvetna vrednost za po`arna (incidentna) sostojba
fi - koeficient na redukcija
Koeficientot na redukcija mo`e da se pretstavi so sledniot izraz:
)/()( ,QG,GAfi ++= 111 (5.4)
k,k G/Q 1= (5.5)
- globalen odnos pome|u dominanten promenliv i postojaniot tovar
G - parcijalen koeficient za postojan tovar
1,Q - parcijalen koeficient za dominanten promenliv tovar
Na Slika 5.6 dadena e zavisnosta na fi od , a za konkretni vrednosti na
koeficientot 11, .
62 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
Vo slu~aite kade postojanite tovari se dominantni redukcioniot
7/21/2019 PPZ celo.pdf
56/280
Vo slu~aite kade postojanite tovari se dominantni, redukcioniot
koeficient e povisok i teoretski se dobli`uva do vrednosta od 0.741.
Redukcioniot koeficient isto taka vo golema mera zavisi od verojatnosta
na pojavata na dominantnoto promenlivo natovaruvawe (regulirano so
parcijalniot koeficient 11, .
5.3.2 Uprosteni analiti~ki metodi
Vo poslednite dve decenii razraboteni se niza analiti~ki postapki za
odreduvawe na po`arnata otpornost na nivo na konstruktivni elementi.Naj~esto se raboti za uprosteni modeli na presmetka ~ija osnovna cel e da
dadat analiti~ka alternativa na standardniot po`aren test, i so svojata
ednostavnost da naidat na po{iroka primena vo in`enerskata praksa.
Ovie modeli baziraat na pretpostavkite za konstanten tovar, simplifici-
rani uslovi na potpirawe, standardna kriva na zagrevawe i odnapred
definiran temperaturen profil. Vsu{nost, pretpostavkite proizleguvaat
od uslovite pod koi se izveduva standardniot test. Za da se poednostavi
definiraweto na temperaturniot profil, odnosno da se odbegne re{ava-
weto na ravenkite za transfer na toplina, vo literaturata [1, 22, 53, 65] se
dadeni gotovi dijagrami za vremenskiot raspored na izotermite vo
popre~nite preseci na oddelni tipovi konstruktivni elementi so razli~ni
dimenzii.
Pozitivna strana na uprostenite analiti~ki modeli e obemnata
eksperimentalna verifikacija so rezultatite od standardniot test i, ako
mo`e taka da se ka`e, nivnata ednostavnost i kompatibilnosta na nivniot
algoritam so istiot koj se primenuva za normalni temperaturni uslovi.
Negativna strana e {to ne ovozmo`uvaat na ekspliciten na~in da se
analiziraat efektite od neramnomernoto zagrevawe po dol`inata na
elementot, realnite grani~ni uslovi na kraevite i interakcijata so
ostanatiot del od konstrukcijata, koi vo ovie modeli se reguliraat so
empiriski utvrdeni koeficienti.
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 63__________________________________________________________________________
relevantnata tovarna kombinacija. Redukcijata na presekot bazira na
7/21/2019 PPZ celo.pdf
57/280
relevantnata tovarna kombinacija. Redukcijata na presekot bazira na
pretpostavkata deka vo nosivosta u~estvuva samo onoj del od betonskiot
presek koj e termi~ki neo{teten, a od ostanatiot del vo nosivosta
u~estvuvaat samo armaturnite pra~ki. Bonomi M. et al. prepora~uvaat za
neo{teten da se tretira betonot opfaten so izotermata za 400oS (za
visokovredni betoni), odnosno 500oS (za normalni betoni). Rezultatite
dobieni vrz baza na taka usvoeni pretpostavki poka`uvaat dobro sovpa|awe
so rezultatite dobieni koga vo metodite za op{ta analizata e vklu~en
celiot presek.
5.3.2.2 Metod na Dotreppe et al.za analiza na AB stolbovi
Vrz baza na obraboteni eksperimaenatlni podatoci, dobieni vo laborato-
riite na: University ofLiege, University of Ghent - Belgium, Technical University of
Braunschweig - Germany i Fire Research Station in Ottawa, Canada, kako i vrz
baza na numeri~ki dobieni podatoci (so primena na kompjuterskiot program
SAFIR), rabotnata grupa na Dotreppe et al. [44,45] predlo`i ednostavna
analiti~ka postapka za presmetuvawe na po`arnata otpornost na AB
stolbovi izlo`eni na standarden po`ar (ASTM E 119-USA, ULC-S 101-
Canada,ISO 834-Europe).
Postapkata se sostoi od tri posledovatelni ~ekora:
opredeluvawe na plasti~niot tovar na lom za temperaturen profil
dobien so numeri~ka simulacija,
opredeluvawe na koeficientot na izbo~uvawe za centri~no
tovareni stolbovi,
razvivawe na nelinearen ~len za ekscentri~no tovarenite stolbovi,
Taa vo sebe go vklu~uva i efektot od debelinata na za{titniot betonski
sloj, kako i zgolemenoto vlijanieto od vitkosta na stolbot.
Ultimativniot tovar na opo`areniot stolb se izrazuva kako funkcija od
64 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
)N)t(N)t(()t()t(N s lcll 21 += (5 7)
7/21/2019 PPZ celo.pdf
58/280
)N)t(N)t(()t()t(N plplpl 21 + (5.7)
kade:
cplN - plasti~en tovar za betonskiot del od presekot na 20
oS,
splN - plasti~en tovar za armaturnite pra~ki na 20
oS,
)t(1 , )t(2 - koeficienti na redukcija na plasti~nite tovari
)t( - funkcija koja go vklu~uva eksplozivnoto prskawe na betonot vo
po~etnite momenti od po`arnoto dejstvo
850301 .t.)t( = (5.8)
Koeficientot na redukcija )t(1 zavisi od formata i od dimenziite na
presekot i mo`e da se opredeli od krivi dobieni eksperimentalno, ili so
numeri~ka simulacija, no za poednostavna primena avtorite predlagaat
empiriski izraz:
21
1
1
1
a)ta(
)t(
+
= (5.9)
kade vremeto se zadava vo ~asovi, a promenlivite 1a i 2a , za pravoagolen
presek, zavisat od povr{inata na betonskiot del od presekot- cA :50
1 30 .
cA.a
= (5.10)
250
2
.cAa
= (5.11)
Koeficientot na redukcija )t(2 najmnogu zavisi od debelinata na
za{titniot betonski sloj c i mo`e da se opredeli so sledniot empiriski
izraz:
01100460
9012 >
+
=.c.
t.)t( (5.12)
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 65__________________________________________________________________________
1
=)( za 20
7/21/2019 PPZ celo.pdf
59/280
1001 =)( za 20
5
200
2257020
800
=
c.
.)(
za 7020 (5.14)
5
200
225
7070
20800
=
c.
.)(
za 70>
25103
1101
+=
)(
h/e)( (5.15)
Vo Ravenka (5.15) ekscentricitetot e i pomalata dimenzija na popre~niot
presek h se zadavaat vo mm .
Primenata na ovaa metoda e ograni~ena i mo`na e samo ako se ispolneti
slednite uslovi:
100
22
20040 m.Am. c
)bh(/b/h 21
mmcmm 5020
2/he (za centri~en tovar se zema mme 10= )
Za da se opredeli ultimativniot tovar i da se presmeta po`arnata
otpornost ne e potrebno prethodno definirawe na temperaturnata
distribucija vo popre~niot presek, {to pretstavuva posebna prednost naovaa metoda.
5.3.2.3 Metodi za opredeluvawe na po`arna otpornost na AB gredi
66 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
negovata jakost na pritisok ne se reducira. Koga presekot e nezagrean
7/21/2019 PPZ celo.pdf
60/280
negoviot ultimativen moment mo`e da se presmeta so sledniot izraz:
=
2
adfAM ysu (5.16)
kade:
sA - povr{ina na zategnatata armatura
yf - granica na razvlekuvawe na ~elikot za armirawe
d - oddale~enost na te`i{teto na zategnatata armatura od
maksimalno pritisnatoto betonsko vlakno (gorna ivica)
a - visina na ekvivalentnata ramnomerno pritisnata zona na
betonot pri ultimativen tovar i se opredeluva od izrazot:
bf./fAa 'cys 850= (5.17)
'cf - cilindri~na jakost na pritisok na betonot
b - {irina na popre~niot presek na gredata (za plo~a mb 1= )
Ako gredata e optovarena so ramnomerno raspredelen postojan i podvi`en
tovar q , maksimalniot moment vo pole iznesuva:
82/qlM = (5.18)
Se pretpostavuva deka za vreme na po`arnoto dejstvo tovarot ne ja menuva
svojata vrednost i ovozmo`eno e slobodno dilatirawe, pa maksimalniot
moment vo pole ne ja menuva svojata vrednost, a redukcija pretrpuva samo
ultimativniot moment:
=
2
TyTsuT
adfAM (5.19)
Vo Ravenka (5.19) indeksot (T) ja ozna~uva temperaturnata zavisnost na
7/21/2019 PPZ celo.pdf
61/280
68 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
Redistribucijata na napadnite momenti predizvikuva pomestuvawe na
7/21/2019 PPZ celo.pdf
62/280
nultata to~ka, pa za da se iskoristi efektot od kontinuiranosta na nosa~ot
potrebno e vo gornata, negativna zona da se upotrebi armatura so dovolna
dol`ina. Vo literaturata [1]postojat preporaki barem 20% od negativnata
armatura da prodol`i vo pole.
h.t 00=
h.t 03=
Slika 5.8: Redistribucija na napadnite momenti kaj kontinuiran nosa~
na tri poliwa, izlo`en na po`ar od dolnata strana
Kako {to be{e prethodno ka`ano, plasti~en zglob vo pole }e se javi koga
ultimativniot moment za presekot vo pole }e pretrpi redukcija i }e se
izedna~i so redistribuiraniot pozitiven moment od tovarite, odnosno:
+
== uT
uTx M
l
xMqxqlxM 1
2
111
22(5.21)
Ml
l
MmaxMu
+
Mu-
x1
xo
MuT
MuT-
+
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 69__________________________________________________________________________
Polo`bata na nultata to~ka e definirana so:
7/21/2019 PPZ celo.pdf
63/280
12xxo = (5.24)
Za simetri~no sredno pole se dobivaat slednite izrazi:
21 /lx = (5.25)
+== uTuTx MM
qlM
8
2
1 (5.26)
odnosno:
+ = uTuT MqlM8
2(5.27)
Opi{anata postapka, poradi svojata ednostavnost, primeneta e od pove}e
avtori [49,121], no ako ovie izrazi se primenat za opredeluvawe na
po`arnata otpornost na gredi i plo~i vgradeni vo konstruktiven sklop,
treba da se zeme vo predvid deka okolnite nezagreani elementi so svojata
pogolema krutost go ograni~uvaat slobodnoto dilatirawe i rotirawe nakraevite na razgleduvaniot opo`aren element, {to doveduva do inicirawe
na aksijalni sili na pritisok i napadni momenti koi dodatno go
optovaruvaat elementot, a nivniot efekt dali }e bide pozitiven ili
negativen zavisi od uslovite na potpirawe i od po`arnoto scenario.
Spre~enoto aksijalno dilatirawe na opo`arenite gredni elementi naj~esto
povolno vlijae vrz vkupnata po`arna otpornost. Ako po`arot dejstvuva od
dolnata strana na nosa~ot, zagreanite delovi od presekot te`at da
dilatiraat, no se spre~eni od vrskata so sosednite, poladni elementi, ili
od uslovite na potpirawe, {to rezultira so pojava na aksijalna sila na
pritisok. Ovaa sila dejstvuva vo dolniot del od presekot i predizvikuva
efekt sli~en na sila na prednapregawe. Intenzitetot na iniciranata sila
zavisi od stepenot na spre~enost na aksijalnoto dilatirawe (Slika 5.9) [25].Kolku e pomalo dozvolenoto dilatirawe, tolku e pogolema iniciranata
sila. Vo daden moment silata dostignuva maksimalna vrednost, a potoa, kako
rezultat na namaluvaweto na temperaturnata razlika pome|u gornata i
70 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
7/21/2019 PPZ celo.pdf
64/280
Slika 5.9: Eksperimentalni rezultati za iniciranata aksijalna sila i
soodvetno predizvikanite efekti kaj AB greda izlo`ena na standarden
po`ar od dolnata strana, a vo uslovi na delumno spre~eno dilatirawe
Vsu{nost, za da se dobie porealna slika za odnesuvaweto na gredite i
stolbovite vo uslovi na po`ar, tie treba da se razgleduvaat kako edna
celina. Vakov pristap so primena na pribli`ni analiti~ki metodi e
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 71__________________________________________________________________________
Vo daden moment neramnomernoto temperaturno pole )y(TT = (Slika 5.10),
predizvikuva nelinearna distribucija na dilataciite vo presekot no ako se
7/21/2019 PPZ celo.pdf
65/280
predizvikuva nelinearna distribucija na dilataciite vo presekot, no ako se
usvoi deka ramnite preseci ostanuvaat ramni i po deformacijata,
dilataciite po visinata na popre~niot presek mo`e da se dadat so sledniot
izraz:
yo += (5.28)
kade:
o - dilatacija vo vlakna na nivo na referentna oska
- krivina na presekot
- oddale~enost na vlaknoto od referentnata oska
Mehani~kite dilatacii koi predizvikuvaat napregawa vo presekot se
dobivaat ako od vkupnite dilatacii se odzemat termperaturno predizvika-
nite, pa napregawata se dobivaat od izrazot:
)Ty(E o += (5.29)
Aksijalnata sila i momentot na svitkuvawe se dobivaat so integrirawe na
napregawata po povr{inata od popre~niot presek:
==yA
bdydAN (5.30)
==yA
bydyydAM (5.31)
Ako se usvoi deka modulot na elasti~nost E e temperaturno zavisen, a
koeficientot na linearno {irewe ima konstantna vrednost, se dobivaat
slednite izrazi:
UCBN o += (5.32)
VDCM o += (5.33)
72 5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost__________________________________________________________________________
=A
dATEU (5.37)
7/21/2019 PPZ celo.pdf
66/280
A
=
AdAyTEV (5.38)
Slika 5.10: Distribucija na temperaturni dilatacii i napregawa
po visina na popre~en presek, vo daden vremenski ~ekor
Za da se sprovede analizata neophodno e da se primeni iterativna postapka.
Vo sekoj vremenski ~ekor, a za odnapred definirana temperaturna
distribucija i temperaturna zavisnost na modulot na elasti~nost,aksijalnata dilatacija o i krivinata na presekot se opredeluvaat od
uslov da se obezbedi ramnote`a pome|u vnatre{nite sili (Ravenka 5.32 i
5.33) i nadvore{nite tovari.
Opi{aniot metod e primenliv za analiza na po`arnata otpornost na gredni
elementi i stolbovi izlo`eni na dejstvo na aksijalna sila i moment na
svitkuvawa (beam-column elements). Vrz baza na ovoj metodAllen and Lie (1974)razvivaat numeri~ka postapka za definirawe na po`arnata otpornost na
armiranobetonski i spregnati stolbovi. Ovaa postapka podetalno e opi{ana
vo referenca [96], a kratok pregled daden e i vo Glava 3, vo koja se
b
5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 73__________________________________________________________________________
niv, dodeka stati~kiot model gi definira mehani~ki i temperaturno
predizvikanite napregawa i deformacii vo site konstruktivni elementi
7/21/2019 PPZ celo.pdf
67/280
predizvikanite napregawa i deformacii vo site konstruktivni elementi
{to ja so~inuvaat razgleduvanata konstrukcija.
Op{tite analiti~ki metodi koi denes postojat mo`at da se podelat vo tri
osnovni grupi. Prvata grupa gi sodr`i direktnite diferencijalni metodi
koi po`arnata otpornost na konstrukcijata ja doka`uvaat vrz baza na
standardnata kriva temperatura-vreme, definirana so Ravenka 4.13 i 4.14.
Postapkata e prika`ana so blok-dijagram na Slika 5.11 [6].
Slika 5.11: Blok-dijagram za analiti~ka postapka za doka`uvawe na po`arna
otpornost vo soglasnost so standardniot po`aren test
propi{ano vreme
na po`arot tfd