ZAŠTITA OD POŽARA - huzop.hrhuzop.hr/wp-content/uploads/2014/12/PROJEKTIRANJE... · zaštite i sigurnosti konstrukcija od požara. Riječ je o analizi REALNOG POŽARA i proračunu

1 Hrvatska udruga za zatitu od poara, Hrvatska, Zagreb, R. Cimermana 64a // 099/650-6000, 01/77-79-060, fax 01/ 77-79-064

e-mail: [email protected] // MBS 2141183 // iro raun: 2340009-1110244610

Sveuilite u Splitu Graevinsko-arhitektonski fakultet dr.sc. Bernardin Pero dipl.ing.gra.

dr.sc. Ivica Boko dipl.ing.gra.

Struno proljetno savjetovanje hrvatske udruge za zatitu od poara Zagreb 17.06.2009.

PRORAUN OTPORNOSTI NOSIVE ELINE I SPREGNUTE KONSTRUKCIJE GRAEVINE SHOPING CENTER ZAGREB

(WEST GATE) NA DJELOVANJE REALNOG POARA

PROJEKTIRANJE TRGOVAKIH CENTARA ZATITA OD POARA

mailto:[email protected]

2

ZAKON O PROSTORNOM UREENJU I GRADNJI: Zahtjevi za projektiranje i graenje objekata u sluaju pojave poara Sprijeiti irenje vatre i dima unutar graevine Sprijeiti irenje vatre na susjedne graevine Osigurati da korisnici mogu neozlijeeno napustiti graevinu (omoguiti njihovo spaavanje) Omoguiti sigurnost u radu spasilake ekipe TEHNIKI PROPIS ZA ELINE KONSTRUKCIJE (NN112/08) OSTALI TEHNIKI PROPISI Ouvati nosivost konstrukcije tijekom odreenog zahtijevanog vremena (R30, R60, R90)

PRORAUN OTPORNOSTI KONSTRUKCIJA

ARHITEKTONSKO PROJEKTIRANJE

Mjere i smjernice za zatitu ljudi i imovine u sluaju poara

OPA PROBLEMATIKA ZATITE OD POARA

3

RAZVOJ REALNOG POARA

Razvoj realnog poara moe se promatrati u nekoliko faza.

Ovisno o karakteristikama objekta i poarnom optereenju te mjerama i smjernicama za zatitu ljudi i imovine moe se izraditi scenario razvoja poara u objektu.

ISO 834

Faze realnog poara u vremenu

4

GLOBALNI KONCEPT SIGURNOSTI KONSTRUKCIJA U POARU

Primjenom znanstvenih metoda u proraunu realnog poarnog optereenja u objektima odrediti stupanj sigurnosti nosivih konstrukcija. Odrediti vrijeme otpornosti (sigurnosti) konstrukcije na realni poar tfi,d. S aspekta sigurnosti konstrukcije odrediti zahtijevano vrijeme potrebno za evakuiranje ljudi i zatitu imovine tfi,requ (rad vatrogasnih i specijalnih jedinica za intervencije u sluaju poara). Format sigurnosti konstrukcije u poaru iskazuje se odnosom tfi,d > tfi,requ .

Statikaoptereenja

VjetarVlastita teinaDodatno stalno opt.Snijeg

Poarne karakteristike

Poarno optereenjeUvjeti prozraivanjaGeometrijaToplinske karakteristikezatitnih elemenata

Probabilistiki aspekti

Aktivne mjere zatiteod poaraPoarni rizik

Zahtijevano vrijeme (evakuacija)

Zahtijevana otpornostkonstrukcije na poar

Kombinacija s izvanrednim (udesnim) djelovanjem

t

Krivulja realnog poara

Temperaturna krivulja-udesno djelovanje nakonstrukciju

GLOBALNO PONAANJEKONSTRUKCIJE t fi,d > tfi,requ

5

GLOBALNI KONCEPT SIGURNOSTI KONSTRUKCIJA U POARU

Navedeni prikaz uvodi nas u novi pristup PRORAUNU OTPORNOSTI KONSTRUKCIJA NA POAR gdje se primjenom znanstvenih metoda i proraunskih modela na temelju realnog poarnog optereenja provodi proraun konstrukcija izloenih poaru (visoke temperature IZVANREDNO DJELOVANJE NA KONSTRUKCIJE).

Proraun se sukladno preporukama EUROCODE provodi dokazom u tri podruja:

- VREMENU

- TEMPERATURI

- NOSIVOSTI (VRSTOI)

Ovaj koncept kao to smo vidjeli temelji se metodoloki na statistikim analizama i podrazumijeva primjenu suvremenih probabilistikih metoda, tj. daje mogunost inenjerskog pristupa u proraunu zatite i sigurnosti konstrukcija od poara. Rije je o analizi REALNOG POARA i proraunu parametarskih krivulja temperatura-vrijeme. Slijedom ovakvog pristupa mogua je i kvantifikacija i procjena rizika kod otkazivanja nosivosti konstrukcija u sluaju djelovanja poara.

6

ISTRAIVANJA DJELOVANJA REALNOG POARA

Raniji koncept prorauna djelovanja poara temeljio se samo na primjeni modela normiranog poara Standardni poar definiran ISO krivuljom koja daje ovisnost porasta temperature u vremenu. Standardna krivulja temperatura - vrijeme ne odgovara analizi poara u velikim prostorima - skladitima te se moe koristiti u ispitnim peima za odreivanje razine otpornosti konstrukcijskih elemenata u sluaju poara. Prema EUROCODE primjenjuju se obje krivulje.

Crte 3. Usporedba ISO standardne temperaturne krivulje i parametarskih krivulja realnog poara u skladinim prostorima

7

DJELOVANJE REALNOG POARA EUROCODE / PARAMETARSKE KRIVULJE TEMPERATURA-VRIJEME /

PRORAUN KONSTRUKCIJE

Karakteristina vrijednost otpornosti

Dokaz sigurnosti u podruju nosivosti:

Karakteristina vrijednost

stalnog djelovanja


promjenjivog djelovanja


izvanrednog djelovanja

( ) KG K Q K A KR

RG Q A + +

mehaniko djelovanje

degradacija presjeka

degradacija mehanikih

karakteristika

8

PRORAUN OTPORNOSTI NOSIVE ELINE I SPREGNUTE KONSTRUKCIJE GRAEVINE SHOPING CENTER ZAGREB

NA DJELOVANJE REALNOG POARA

9

KARAKTERISTINI PRESJECI

10

KARAKTERISTINI PRESJECI

11

ULAZNI PODACI Predmetni proraun odnosi se na prostor graevine SHOPING CENTER ZAGREB tlocrtne

povrine A = 77107.00 m2 i visine do vijenca zadnje etae 14.0 m. Graevina SHOPING

CENTER ZAGREB sastoji se iz 2 funkcionalne cjeline: prodajno-skladinog centra i

garanog prostora.

Prodajni centar se sastoji od podruma, prizemlja i kata, te dvije meuetae. Garaa se

koristi na pet parkiralinih nivoa (P+4) i otvorenog je tipa.

ELABORATOM ZATITE OD POARA graevina je podijeljena u vie poarnih zona uz

dodatne mjere zatite od poara:

Poarna zona Namjena prostora Dodatna mjera zatite

Podrum

SC 01, SC 02 spremite vode za sprinkler sprinkler centrala

sustav dojave poara

ST 10 stubite - ST 26 stubite - A01, C01, D01, G01, I01, K01

kabelski podrum sustav dojave poara

12

ULAZNI PODACI

Prizemlje

1 prodajni prostori sustav dojave poara sprinkler


3 spremite sustav dojave poara sprinkler

S1, S2, S3, S4, 1-1, 1-2

skladita sustav dojave poara sprinkler

ST 1-32 stubita - TS1 TS6 trafo stanice sustav dojave poara A03, C15, D19, G07, I16, K29

mikro napon sustav dojave poara

G garaa - SM1, SMM-1, SMM-2

smee sustav dojave poara

EM1, EM2 smee sustav dojave poara VDC vatrodojavna centrala sustav dojave poara

13

ULAZNI PODACI

A06, EM-2, EM-3

tel. primopredajnik sustav dojave poara

A07, EM-1 elek. primopredajnik sustav dojave poara D90, I07 generator sustav dojave poara TRM tehnika hlaenja sustav dojave poara DAM dizel agregat sustav dojave poara D31, I08 spremnik sustav dojave poara I20 preuzimanje plina sustav dojave poara K19 kompjuterski prostor sustav dojave poara TSG trafo - garaa sustav dojave poara STG 1-6 stubita garae - PG10 niskonaponski gl. razdjelnik sustav dojave poara PG11 mikro napon sustav dojave poara PG13 baterijski prostor sustav dojave poara PG14 slaba struja sustav dojave poara

14

ULAZNI PODACI

Meukat 1

1 zrani prostor zone 1 - 2 zrani prostor zone 2 - 3 zrani prostor zone 3 - ST 1-32 stubita - STG 1-6 stubita garae - A03-1, C08, D01, G19, I04, K16

prostor za baterije sustav dojave poara

A04, C06, D02, G17, I06, K14

prostor za slabu struju sustav dojave poara

A05, C07, D03, G18, I05, K15

glavni razvod niskog napona sustav dojave poara

K13.1 spremite sustav dojave poara S5 skladite sustav dojave poara

sprinkler

15

ULAZNI PODACI

Kat



4 uredske prostorije sustav dojave poara sprinkler

S2-4, S2-5 skladite sustav dojave poara sprinkler

ST 1-32 stubita - G garaa - STG 1-6 stubita garae -

16

ULAZNI PODACI

Meukat 2

1 zrani prostor zone 1 - 2 zrani prostor zone 2 - S2-6 skladite sustav dojave poara

sprinkler ST 1-32 stubita - G garaa - STG 1-6 stubita garae -

17

ULAZNI PODACI

Krov

H1-I, H2-II, H3-I

plinska kotlovnica sustav dojave poara

K1-I, K3-I, K5-II rashladna stanica sustav dojave poara A03.1, I01.1, D02.1

Spremite sustav dojave poara

ST 8 stubite - ST 16 stubite - ST 20 stubite - ST 26 stubite - ST 28B stubite - ST 30 stubite - STG 1-6 stubita garae -

Prostori skladita - ukupne zapremnine od poda do krovne ili meuetane konstrukcije do 300 m3, poarno su odvojeni u posebne poarne sektore, te nisu obuhvaeni ovim proraunom.

18

ULAZNI PODACI ELABORATOM ZATITE OD POARA je takoer definirano realno oekivano poarno

optereenje:

Imobilno poarno optereenje graevine, koje nastaje od ugraenih gorivih materijala moemo zanemariti, budui da se zgrada izvodi od negorivih materijala

(armirani beton, opeka, lim),

Mobilno poarno optereenje graevine s obzirom na namjenu pojedinih sadraja graevine, prema statistikim podacima, moemo procijeniti u slijedeim

iznosima:

Namjena prostora Poarno optereenje uredski prostori 700 MJ/m2 garani prostor 200 MJ/m2 strojarnice 200 MJ/m2 kotlovnica 200 MJ/m2 trafostanica 200 MJ/m2 prodajni prostor 400 MJ/m2 ugostiteljski sadraji 300 MJ/m2 sportski sadraji 200 MJ/m2 skladita prema stvarnoj koliini gorive robe, moe biti i visoko

19

ULAZNI PODACI

Strojarskim projektom sprinkleri projektiran je sustav sprinkler instalacija sa sljedeim mlaznicama:

sprinkler mlaznica spray , RTI80, T = 68C, K = 115, R , stojee, sprinkler mlaznica spray , RTI80, T = 68C, K = 115, R , visee, sprinkler mlaznica spray , RTI80, t = 68C, K = 80, R , stojee, sprinkler mlaznica spray , RTI80, t = 68C, K = 80, R , vIsee, sprinkler mlaznica spray , RTI80, t = 93C, K = 80, R , stojee, sprinkler mlaznica spray , RTI80, t = 93C, K = 80, R , zidne stojee, sprinkler mlaznica spray , RTI80, t = 68C, K = 80, R , zidne stojee.

Prema gore navedenom, ELABORATOM ZATITE OD POARA definiran je stupanj

otpornosti konstrukcijskih elemenata i zahtijevana otpornost konstrukcija na djelovanje

realnog poara od 60 minuta (R60).

20

KRIVULJA REALNOG POARA U GRAEVINI SHOPING CENTER

Na temelju ulaznih podataka navedenih u toki 2. usvojeno je maksimalno oekivano

poarno optereenje u poarnim sektorima 1 i 2 od 400.0 MJ/m2, te ukupno poarno

optereenje u poarnom sektoru 1:

Q = 400.0 MJ/m2 x 58 200.0 m2 = 23280000 MJ,

a zahtijevana otpornost konstrukcije na djelovanje realnog poara je 60 minuta (R60).

1. FAZA - FAZA RAZVOJA POARA:

Prema namjeni objekta (prodajni prostori i ugostiteljski sadraji) poar se moe

okarakterizirati kao srednje brzi poar [3].

Snaga poara u fazi razvoja poara moe se prikazati izrazom: *

= 2rQ t .

Faktor razvoja poara za srednje brzi poar iznosi: r = 0.0117 kW/s2.

= = = =

*

2 2

r

Q 2550000t 217948718s t 14763s0.0117

= =

14763s 2550MWQ 12548550MJ3

21


2. FAZA - FAZA POTPUNO RAZVIJENOG POARA:

Trajanje faze potpuno razvijenog poara moe se izraunati prema izrazu:

= = = 0.3 0.3t 590 f 590 21.05 1472s 24.6min

= =2

2400.0MJ/mf 21.05kg/m19MJ/kg

- ukupne povrine skladita

= =Q 1472s 2550MW 3753600MJ

3. FAZA - FAZA DOGORIJEVANJA:

Za fazu dogorijevanja pretpostavlja se linearni pad snage poara.

=2Q 6984000MJ

22


Sustav zatite sprinkler instalacijom djeluje na poar u samoj fazi razvoja poara.

Djelovanje sprinklera u graevini SHOPING CENTER ZAGREB na realni poar prikazano

je na sljedeem dijagramu:

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00Vrijeme [min]

Snag

a po

ara

[MW

]

SA SPRINKLERIMABEZ SPRINKLERA

Akt

ivir

anje

1. s

prin

kler

aA

ktiv

iran

je 1

. spr

inkl

era

Akt

ivir

anje

2. s

prin

kler

aA

ktiv

iran

je 2

. spr

inkl

era

23


Ukljuujui djelovanje sprinklera na poar moe se prikazati KRIVULJA POARA za sve 3

faze djelovanja poara:

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450Vrijeme [min]

Snag

a po

ara

[MW

] BEZ SPRINKLERASA SPRINKLERIMA

R60

24

TEMPERATURE U PROSTORIMA GRAEVINE SHOPING CENTER I NOSIVOJ ELINOJ I SPREGNUTOJ

KONSTRUKCIJI

Grafiki prikaz odnosa temperatura vrijeme za Standardnu krivulju ISO-834 i krivulju

realnog poara (dobivenu simulacijom realnog poara) za poarne sektore 1 i 2 prikazan

je na sljedeim grafikonima:

Na temelju ulaznih parametara u programskom paketu JET izvrena je simulacija

realnog poara te je dobiven odnos temperatura vrijeme u zatvorenim prostorima

poarnog sektora 1 i 2.

25


KONSTRUKCIJI elina i spregnuta konstrukcija na GKP +5.86

=126.4C

=945.3C

0

200

400

600

800

1000

1200

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vrijeme (min)

Tem

pera

tura

( C

)

REALNI POAR STANDARD

R60

26


KONSTRUKCIJI elina i spregnuta konstrukcija na GKP +12.78

=111.2C

=945.3C

0

200

400

600

800

1000

1200

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Vrijeme (min)

Tem

pera

tura

( C

)

REALNI POAR STANDARD

R60

27


KONSTRUKCIJI Dobiveni rezultati u pojedinom poprenom presjeku (profilu) na GKP (gornjoj koti ploe)

+5.86 m u poarnim sektorima 1 i 2 prikazani su na sljedeim grafikonima:

HEA550

max =945.3C

max = 71.7C

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0Vrijeme [min]

Tem

pera

tura

[C

]

STAND REALNI POAR

28


KONSTRUKCIJI IPE400

max =945.3C

max = 85.1C

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0Vrijeme [min]

Tem

pera

tura

[C

]

STAND REALNI POAR

Temperatura u armirano-betonskoj ploi: max < 60.0 C.

29

ODREIVANJE OTPORNOSTI NOSIVE ELINE I SPREGNUTE KONSTRUKCIJE U GRAEVINI SHOPING

CENTER Dokaz nosivosti prema EN 1990/2002 treba provoditi ovisno o proraunskoj situaciji za 2

granina stanja: krajnje granino stanje i granino stanje uporabljivosti.

Kod krajnjeg graninog stanja potrebno je dokazati: d dE R , gdje je Ed raunska

vrijednost djelovanja (rezne sile), a Rd raunska vrijednost otpornosti.

Krajnje granino stanje potrebno je dokazati za 2 proraunske kombinacije:

- osnovna kombinacija: 1 1 01 1

+ +

kG,j k,j Q, k, Q,i ,i k,i

j i> R

RG Q Q ,

- izvanredna kombinacija: ( )11 2 1 1 21 1

+ + +

k,k,j d , , k, ,i k,i

j i> R,fi

RG A ili Q Q .

30


CENTER Kod graninog stanja uporabljivosti potrebno je dokazati: d dE C , gdje je Ed raunska

vrijednost djelovanja, a Cd granina raunska vrijednost bitnog kriterija uporabljivosti.

Granino stanje uporabljivosti potrebno je dokazati za 3 proraunske kombinacije:

- rijetka kombinacija: 1 01 1

+ + k,j k, ,i k,i dj i>

G Q Q C ,

- esta kombinacija: 11 1 21 1

+ + k,j , k, ,i k,i dj i>

G Q Q C ,

- kvazi-stalna kombinacija: 21 1

+ k,j ,i k,i dj i

G Q C .

31


CENTER Faktori redukcije mehanikih karakteristika za pojedine profile dani su u sljedeoj tablici:

Poarni sektori 1 i 2 konstrukcija na GKP +5.86 m

Profili Maksimalna

temeratura max (C) E,

20

EkE

=

y,y,

y,20

fk

f

=

HEA 550 71.7 1.00 1.00 HEA 600 71.3 1.00 1.00 HEA 650 70.4 1.00 1.00 HEA 700 68.6 1.00 1.00 HEA 800 68.3 1.00 1.00 HEA 900 66.6 1.00 1.00

HEA 1000 65.6 1.00 1.00 HEB 1000 61.4 1.00 1.00 IPE 400 85.1 1.00 1.00 IPE 500 80.2 1.00 1.00 IPE 550 77.5 1.00 1.00 IPE 600 75.3 1.00 1.00

32


CENTER Meukatna konstrukcija na koti +5.86 u poarnim sektorima 1 i 2 Spregnute grede pozicije D210/1, D211/1 HEA 550 a) Statiki sustav je slobodno oslonjena greda, l = 13.60 m

Djelovanja na nosa KRAJNJE GRANINO STANJE

- osnovna kombinacija: MSd = 1668.44 kNm

- izvanredna kombinacija (djelovanje poara): Mfi,d = 1198.33 kNm

33


CENTER DOKAZ NOSIVOSTI MEUKATNA KONSTRUKCIJA HEA550:

kG, j k, j Q,1 k,1

j 1 R

RG " " Q

+

Proraunska vrijednost stalnog

djelovanja

Proraunska vrijednost prometnog djelovanja

Proraunska vrijednost otpornosti

k,k, j d 2,1 k,1

j 1 R,fi

RG " " A " " Q

+ +

Proraunska vrijednost prometnog djelovanja

Proraunska vrijednost otpornosti

Proraunska vrijednost stalnog

djelovanja

Proraunska vrijednost

djelovanja poara

34


CENTER

kG, j k, j Q,1 k,1

j 1 R

RG " " Q

+

k,k, j d 2,1 k,1

j 1 R,fi

RG " " A " " Q

+ +

0.64 1.00 Otkazivanje nosivostiDjelovanje ISO-834:

0.40 1.0< DostatnanosivostRealni poar sa sprinklerima:

KRAJNJE GRANINO STANJE:

35


CENTER

max dop1360f = 4.5cm < f = = 4.53cm300

GRANINO STANJE UPORABLJIVOSTI:

k, j k,1 0,i k,i dj1 i>1

G +Q + Q C

- djelovanje poara kE, = 1.0

max dop1360f = 4.5cm < f = = 4.53cm300

36

ZAHVALJUJEM NA PANJI !

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36

Documents

ZAŠTITA OD POŽARA - huzop.hrhuzop.hr/wp-content/uploads/2014/12/PROJEKTIRANJE... · zaštite i sigurnosti konstrukcija od požara. Riječ je o analizi REALNOG POŽARA i proračunu