CC BY
51
DOI: 10.12845/bitp.41.1.2016.9
dr inz. Krzysztof Chudyba1
Przyj^ty/Accepted/Принята: 07.04.2014; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: 22.05.2015; Opublikowany/Published/Опубликована: 31.03.2016;
Bezpieczenstwo pozarowe konstrukcji z betonu wedlug eurokodow
(norm PN-EN)
Fire Safety for Concrete Structures According to Eurocodes (Codes PN-EN)
Пожарная безопасность бетонных конструкций согласно еврокодам
(стандартам PN-EN)
ABSTRAKT
Cel: Celem artykulu jest zaprezentowanie zasad weryfikacji bezpieczenstwa pozarowego konstrukcji z betonu zgodnie z eurokodami (normami PN-EN). Wprowadzenie tych norm do polskiej praktyki projektowej w przypadku analizy konstrukcji w warunkach pozarowych ustanowilo now^ jakosc w tresci i zakresie dodatkowych szczegolowych wymagan, ktore nalezy spelnic przy projektowaniu obiektow budowlanych. Wprowadzenie: Zgodnie z ogolnymi zapisami Rozporz^dzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 (a wczesniej - Dyrektywy 89/106/ EWG) oraz postanowieniami normy PN-EN 1990 bezpieczenstwo pozarowe stanowi jedno z podstawowych wymagan przy projektowaniu konstrukcji (obok niezawodnosci i trwalosci). Wytyczne odnosnie zasad ustalania i przyjmowania szczegolowych charakterystyk oddzialywania pozarowego zamieszczono w normie PN-EN 1991-1-2. Czfsci 1-2 poszczegolnych eurokodow konstrukcyjnych (dla konstrukcji z betonu - PN-EN 1992-1-2) podj metody weryfikacji odpornosci ogniowej elementow konstrukcyjnych, przy czym okreslenia szczegolowych wymagan odpornosci ogniowej (w odniesieniu do nosnosci i/lub funkcji separacyjnej - R, EI, REI) dla elementow konstrukcyjnych budynkow dokonuje sif w oparciu o regulacje krajowe. Analizowane zagadnienia: W artykule opisano rozne mozliwe do przyjfcia modele pozaru (standardowe; naturalne - uproszczone, zaawansowane) oraz informacje o zasadach weryfikacji konstrukcji budowlanych dla warunkow pozarowych. Scharakteryzowano zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach pozaru, wskazuj^c podstawowe parametry materialowe dla betonu i stali zbrojeniowej determinuj^ce zachowanie elementow konstrukcyjnych w sytuacji pozaru i jednoczesnie niezbfdne do przeprowadzenia analizy konstrukcji. Zidentyfikowano glowne obszary zainteresowan badawczych w zakresie problematyki odpornosci ogniowej konstrukcji betonowych. Podano metody weryfikacji odpornosci ogniowej konstrukcji z betonu obejmuj^ce: badania ogniowe, metody opisowe, uproszczone i zaawansowane metody obliczeniowe. Omowiono szczegolowo wybrane metody analizy zamieszczone w normie PN-EN 1992-1-2. Przedstawiono dodatkowo podstawowe informacje w zakresie analizy i klasyfikacji uszkodzen pozarowych konstrukcji z betonu, co stanowi element niezbfdny dla przeprowadzania oceny stanu technicznego konstrukcji po pozarze i wnioskowania o poziomie bezpieczenstwa takiej konstrukcji.
Podsumowanie: W podsumowaniu zestawiono najwazniejsze informacje o obowi^zuj^cej aktualnie wg Eurokodow procedurze projektowania konstrukcji z betonu z uwagi na warunki pozarowe (obejmuj^cej analizf termiczn^ i mechaniczn^ dla zalozonego scenariusza pozarowego) i mozliwych do zastosowania metodach weryfikacji odpornosci ogniowej elementow konstrukcyjnych.
Slowa kluczowe: bezpieczenstwo pozarowe, konstrukcje z betonu Typ artykulu: artykul przegl^dowy
ABSTRACT
Aim: The purpose of this paper is to present the principles of fire safety verification for concrete structures in accordance with Eurocodes (PN-EN norms). Introduction of these codes into Polish design practice, for analysis of structures exposed to fire conditions, set a new dimension in the content and range of additional detailed requirements, which need to be satisfied during the building design stage.
Introduction: In compliance with Regulation (EU) No 305/2011 of the European Parliament and of the Council (previously - EC Directive 89/106), and provisions of PN-EN 1990, fire safety constitutes one of the basic requirements for structure design (apart from durability and reliability). Guidelines for the determination of specific fire interaction characteristics are included in PN-EN 1991-1-2. Parts 1-2 of individual structural Eurocodes (PN-EN 1992-1-2 for concrete structures) and reveal verification methods for fire resistance of structural elements. Whereas the determination of specific detailed fire resistance requirements (load bearing and/or separating functions - R, EI, REI), for structural elements of buildings, are based on national regulations. Analyzed issues: The article describes a range of potentially acceptable fire models (standard; natural - simplified or advanced) as well as provides information about principles for verification of structures for fire conditions. Additionally, the study characterized behaviour of concrete structures in fire conditions, indicating the basic material parameters for concrete and reinforced steel, which determine the behaviour of structural elements in such conditions and provide the basis for a structural analysis. The major area of research interest, involving the determination of concrete structures fire resistance, was achieved. The study imparted fire resistance verification methods for concrete structures, which included; fire tests,
1 Politechnika Krakowska / Cracow University of Technology; kchudyba@op.pl;
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
descriptive techniques, simplified and advanced calculation methods. Some selected methods from PN-EN 1992-1-2 are described in detail. Additionally, key information was presented, which dealt with analysis and classification of fire damage to concrete structures. Both are essential elements for an assessment of the technical condition of structures after a fire and conclusions concerning the level of safety for such structures. Summary: The study highlighted most significant information concerning obligatory Eurocodes procedures relating to the design of concrete structures, which may be exposed to the influence of fire. This encapsulated a thermal and mechanical analysis for assumed fire scenarios and techniques with a potential for application in the verification of fire resistance of structural elements.
Keywords: fire safety, concrete structures Type of article: review article
АННОТАЦИЯ
Цель: Цель данной статьи - представить правила проверки пожарной безопасности бетонных конструкций в соответствии с еврокодами (стандартами PN-EN). Введение этих стандартов в польскую практику проектирования относительно анализа конструкций в условиях пожара позволило качественно улучшить их содержание и объем дополнительных детальных требований, которые должны быть соблюдены при проектировании строительных объектов.
Введение: В соответствии с общими положениями Регламента Европейского парламента и Совета ЕС номер 305/2011 (а ранее -Директивы 89/106 /EWG) и положениями стандарта PN-EN 1990 требования пожарной безопасности - это одни из важнейших требований при проектировании конструкции (вместе с надежностью и долговечностью). Руководства по правилам определения и применения конкретных характеристик пожарного воздействия приведены в стандарте PN-EN 1991-1-2. Части 1-2 отдельных строительных еврокодов (для бетонных конструкций - PN-EN 1992-1-2) описывают методы проверки огнестойкости конструктивных элементов, при чем специфические требования к огнестойкости (относительно грузоподъемности и / или разделительной функции
- R, EI, REI) конструктивных элементов здания определяются на основе национальных положений.
Анализируемые вопросы: В статье описываются разные возможные для применения модели пожара (стандартные, естественные
- упрощенные, расширенные), а также содержится информация о правилах проверки безопасности строительных конструкций в условиях пожара.
Проведена характеристика поведения бетонных конструкций в условиях пожара с указанием основных характеристик бетона и арматурной стали, которые определяют поведение конструктивных элементов в случае пожара и, которые, в то же время, необходимы для проведения анализа конструкции. Определены основные направления научных интересов относительно вопросов огнестойкости бетонных конструкций. Указаны методы проверки огнестойкости бетонных конструкций, которые включают в себя огневые испытания, описательные методы, упрощенные и расширенные вычислительные методы. Подробно обсуждались избранные методы анализа, содержащиеся в стандарте PN-EN 1992-1-2. Кроме того, указана основная информация об анализе и классификации повреждений бетонных конструкций при воздействии пожара. Такой анализ необходим для проведения оценки технического состояния конструкции после пожара и решения об уровне безопасности такой конструкции.
Заключение: В заключении кратко собрана важнейшая информация о действующей сейчас в соответствии с еврокодами процедуре проектирования бетонных конструкций с точки зрения условий пожара (которая охватывает термический и механический анализ для предполагаемого пожарного сценария) и возможных для применения методов проверки огнестойкости структурных элементов.
Ключевые слова: пожарная безопасность, бетонные конструкции Вид статьи: обзорная статья
1. Wprowadzenie
Normy europejskie do projektowania konstrukcji budow-lanych (eurokody - oznaczone w Polsce symbolem PN-EN) obejmuj^ swym zakresem cale spektrum zagadnien: od sfor-mulowania ogólnych regul projektowania, poprzez podanie zasad ustalania rodzajów i okreslania wartosci oddzialywan na konstrukcje az po szczególowe kwestie dotycz^ce obli-czania konstrukcji, które wykonywane mog^ bye z róznych materialów (beton, stal, drewno, ceramika, aluminium), b^dz tez odnosz^ce si§ do specyficznych zagadnien projektowych (geotechnika, wplywy sejsmiczne, oddzialywania pozarowe).
Wprowadzenie norm PN-EN do polskiej praktyki pro-jektowej w przypadku analizy konstrukcji w warunkach po-zarowych ustanowilo now^ jakose w tresci i zakresie dodat-kowych szczególowych wymagan, które nalezy spelnie przy projektowaniu obiektów budowlanych. Podstawowe wyma-gania formulowane w normach do projektowania konstruk-cji budowlanych dotycz^ trwalosci i niezawodnosci. Zgodnie z postanowieniami ogólnymi Rozporz^dzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 [1] oraz wymaga-niami normy PN-EN 1990 [2] obiekty budowlane musz^ bye dodatkowo tak zaprojektowane i wykonane, aby w przypadku pozaru: nosnose konstrukcji mogla bye zapewniona przez za-lozony czas, powstanie i rozprzestrzenianie si§ ognia i dymu w obiektach bylo ograniczone, rozprzestrzenianie si§ ognia na s^siednie obiekty bylo ograniczone, mieszkancy mogli opu-scie obiekt lub bye uratowani w inny sposób, uwzgl^dnione zostalo bezpieczenstwo ekip ratowniczych. Podstawowe wy-
magania mog^ byc spelnione poprzez stosowanie w krajach czlonkowskich odpowiednich elementów strategii bezpie-czenstwa pozarowego, takich jak konwencjonalne (normowe) lub „rzeczywiste/naturalne" (parametryczne) scenariusze pozarowe, l^cznie ze srodkami biernej lub aktywnej ochrony przeciwpozarowej.
Zgodnie z norm^ PN-EN 1990 [2] pozar traktowany jest w analizie konstrukcji jako wyj^tkowa sytuacja obliczeniowa, podobnie jak wybuch, uderzenie czy konsekwencje lokalnego zniszczenia konstrukcji. Zasady ustalania oddzialywan w sy-tuacji pozaru okreslone zostaly w normie PN-EN 1991-1-2 [3] i s^ one wspólne dla wszystkich stosowanych materialów konstrukcyjnych. Szczególowe metody weryfikacji odporno-sci ogniowej konstrukcji wykonanych z róznych materialów podane s^ w cz^sciach 1-2 odpowiednich eurokodów konstrukcyjnych (np.: dla konstrukcji z betonu - w normie PN -EN 1992-1-2 [4]).
Odpowiednie cz^sci eurokodów konstrukcyjnych dla sy-tuacji pozaru dotycz^ specyficznych aspektów biernej ochrony przeciwpozarowej z uwzgl^dnieniem projektowania konstrukcji w celu zapewnienia wymaganej nosnosci i ogranicze-nia rozprzestrzeniania si§ ognia. W przypadku konstrukcji z betonu zagadnienia projektowania konstrukcji w sytuacji pozaru nalezy rozpatrywac l^cznie z ogólnymi zasadami pro-j ektowania i zasadami dla budynków sformulowanymi w normie PN-EN 1992-1-1 [5].
Wymagane funkcje i poziomy wlasciwosci uzytkowych mog^ zostac okreslone albo pod k^tem normowych (standar-
TRAINING AND KNOWLEDGE PROMOTION ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ
dowych) klasyfikacji odpornosci ogniowej (zwykle podawa-nych w krajowych przepisach pozarowych), albo - jesli po-zwalaj^ na to krajowe przepisy pozarowe - przez odwolanie si§ do zasad inzynierii bezpieczenstwa pozarowego w celu oceny biernych i aktywnych srodków ochrony przeciwpoza-rowej. Dodatkowe wymagania dotycz^ce na przyklad: mozli-wej instalacji i konserwacji systemów tryskaczowych, warun-ków uzytkowania budynków lub strefy pozarowej, stosowania zaaprobowanych instalacji i materialów pokrywaj^cych (l^cz-nie z ich utrzymaniem) nie s^ podane w PN-EN 1991-1-2 [3], poniewaz s^ przedmiotem odr^bnych ustalen dokonywanych przez kompetentne instytucje.
Elementy ukladu konstrukcyjnego (plyty, belki, slupy, sciany) odgrywaj^ w budynkach dwie zasadnicze funkcje: no-sn^ i separacyjn^/oddzielaj^c^. Spelnienie pierwszej funkcji zapewnia zachowanie nosnosci i statecznosci budynku, dru-giej - szczelnosci (ograniczenie penetracji plomieni i gor^-cych gazów przez rysy i otwory) oraz izolacyjnosci (ograni-czenie przyrostu temperatury na powierzchniach niepodda-nych bezposredniemu dzialaniu ognia).
Nalezy podkreslic, ze okreslenia szczególowych wymagan odpornosci ogniowej (w odniesieniu do nosnosci i/lub funkcji separacyjnej - R, EJ, REJ) dla elementów konstrukcyjnych budynków dokonuje si§ w oparciu o regulacje krajowe [6], natomiast odpowiednie normy PN-EN (np. PN-EN 1992-1-2 [4] w przypadku konstrukcji z betonu) sluz^ do weryfikacji tak ustalonych wymagan. W praktyce polskiej przed wpro-wadzeniem eurokodów, projektowanie z uwagi na warunki pozarowe odbywalo si§ zwykle z wykorzystaniem informacji zawartych w Instrukcji ITB [7].
2. Ogólna charakterystyka oddzialywan pozarowych
Oddzialywania w sytuacji pozaru okresla si§ na podsta-wie normy PN-EN 1991-1-2 [3], która jest przeznaczona do stosowania przez inwestorów (np. dla opracowania ich szczególowych wymagan), projektantów, wykonawców oraz przez wlasciwe wladze publiczne.
Pozar rzeczywisty cechuje zmiennosc czasu trwania, szybkosci przyrostu temperatury oraz maksymalnej osi^-gni^tej temperatury, w zaleznosci od wielu czynników takich jak: wielkosc i geometria pomieszczenia, ilosc i rozklad ma-terialów palnych, warunki wentylacji, wlasciwosci termiczne otoczenia pomieszczenia itp. Co wi^cej, temperatura gazu moze byc zmienna w obr^bie pomieszczenia. Pomieszczenie w sytuacji pozaru rozumiane jest jako przestrzen w budynku
Please cite as: BiTP Vol. 41 Issue 1, 2016, pp. 85-96 D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
rozci^gaj^ca si§ na obszar jednej lub kilku kondygnacji, wy-dzielona w taki sposób, ze rozprzestrzenianie si§ ognia poza ten obszar jest ograniczone.
Dla kazdego obliczeniowego scenariusza pozaru nalezy okreslic w odpowiednich strefach pozarowych przebieg temperatury w czasie, czyli pozar obliczeniowy. Jezeli nie posta-nowiono inaczej, to pozar obliczeniowy moze byc uwzgl^d-niony w tym samym czasie tylko w jednej strefie pozarowej budynku. W konstrukcjach, w stosunku do których wladze krajowe ustalaj^ wymagania w zakresie odpornosci ogniowej mozna przyjmowac, ze odpowiedni pozar obliczeniowy jest pozarem standardowym.
Oddzialywania termiczne okresla w ogólnosci strumien ciepla netto na powierzchni^ elementu, którego to wartosc nalezy ustalac z uwzgl^dnieniem przeplywu ciepla przez kon-wekj i radiaj
Wsród stosowanych w analizie termicznej modeli poza-ru wyróznic mozna: normowe/nominalne krzywe tempera-tura-czas (krzywa standardowa wg ISO 834, krzywa pozaru zewn^trznego, krzywa w^glowodorowa HC) oraz modele naturalne (uproszczone - pozary strefowe i pozary zlokali-zowane, zaawansowane - jednostrefowe, wielostrefowe, z wykorzystaniem numerycznej mechaniki plynów). Na ryc. 1 przedstawiono graficznie zaleznosci temperatura gazu - czas dla nominalnych scenariuszy pozarowych.
Uproszczone modele naturalne pozaru oparte s^ na spe-cyficznych parametrach fizycznych z ograniczonym zakre-sem stosowania. W przypadku pozarów strefowych zaklada si§ równomierny rozklad temperatury w funkcji czasu. Zale-ca si§ przy tym okreslanie temperatury gazu na podstawie fi-zycznych parametrów uwzgl^dniaj^cych co najmniej g^stosc obci^zenia ogniowego i warunki wentylacji. Dla elementów zewn^trznych radiacyjny strumien ciepla nalezy obliczac jako sum§ udzialów skladowych pochodz^cych ze strefy pozarowej i od plomieni wydobywaj^cych si§ z otworów. Dla elementów wewn^trznych strefy pozarowej przy obliczaniu temperatury gazu w strefie mozna stosowac parametryczne krzywe tempe-ratura-czas. Zakladaj^ one - podobnie jak krzywe nominal-ne - równomierny rozklad temperatury w pomieszczeniu, ale aktualna temperatura w czasie zalezy od dodatkowych parametrów (ilosc i rodzaj materialów palnych w pomieszczeniu, warunki wentylacji, wlasciwosci cieplne stropów i scian ogra-niczaj^cych pomieszczenie, itp.).
Modele zaawansowane pozaru powinny uwzgl^dniac wlasciwosci gazu oraz wymian^ masy i energii. W takim przypadku obci^zenie ogniowe jest zwykle okreslane po-
Ryc. 1. Przebiegi zaleznosci temperatura-czas dla krzywych standardowych wedlug [3] Fig. 1. Temperature-time relationships for standard curves according to [3]
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
przez obliczeniow^ gçstosc obci^zenia ogniowego. Zaleca siç przyjmowanie tej wartosci jako wynikaj^cej z pomia-row lub w szczegolnych przypadkach ustalonej na podsta-wie wymagan pOdanych w przepisach krajowych w zakre-sie odpornosci ogniowej. Obliczeniowa gçstosc obci^zenia ogniowego moze byc wyznaczana na podstawie klasyfikacji krajowej obci^zenia ogniowego wynikaj^cego ze sposobow uzytkowania lub scisle dk pojedynczego projektu przez spo-rz^dzenie opinii technicznej obciijzenia ogniowego. Zgod-niez nornnj [3] obliczeniowawartosc obci;jzeniaogniowego jest okreslana jako:
f = If ,sm8,l8q28n
q,k- wartosc charakterystyczna gçstosci obci^zenia ogniowego na m2 powkrzchni zalezna od sposobu uzytkowania i ro-dzaju pomieszczenia - tabela 1. m - wspolczynnik wypalenia,
Sql - czçsciowy wspolczynnik bezpieczenstwa uwzglçdniaj^cy ryzyko wyst^pienia pozaru z uwagi na rozmi ary pomieszczenia - tabela 2,
Sq2 - czçsciowy wspolczynnik bezpkczarïstwa uwzglçdniaj^cy ryzyko poSaru z uwagi na przeznaczenie pomieszczenia - tabela 3,
8 =^8
" i=i - wspolczynnik uwzglçdniaj^cy rozne typy dzia-lan zwalczaj^cych ogien - tabela 4.
Tabela 1. Wartosci charakterystyczne gfstosci obci^zenia ogniowego [MJ/m2] wedlug [3] Table 1. Characteristic values for fire load density q [MJ/m2] according to [3]
Sposôb uzytkowania ( Rodzaj pomieszczenia) Exploiiation (Space type) Wartosc srednia / Mean value 80% fraktyl (rozklad Gumbela) / 80% fractile (Gumbel's distribution)
Szpitale (pokoje) / Hospitals (rooms) 230 280
Hatele (pokoje) / HoOeli (rooms) 310 377
Bsblioteki /Libraries 1500 1824
Biura / Offices 4120 511
Klasy ozkolne / (Class-rooms 285 347
Centoa handlowe / Commercial centres 600 730
Teatry i kina / Theaters and cinemas 300 365
Mieszkania / Apartments 780 948
Komunikacja (przestrzenie publiczne) / Communioation (public spaces) 100 122
Tabda 2. Wastosci czçsciowych wspolczynnikow bezpieczenstwa Sql wedlug [3] Table 2. Values for partial safety factors S 1 according to [3]
Pole powierzchni pomieszczenia - powierzchnia podlogi strefy pozarowej [m2] / Space area - fire compartment zone floor area Af [m2]
25 1,10
250 1,50
2500 1,90
5000 2,00
10000 2,13
Tabela 3. Wartosci czfSciowych wspolczynnikow bezpieczenstwa 8q2 wedlug [3] Table 3. Values for partial safety factors 8 according to [3]
Przyklady sposobow uzytkowania obiektow / Examples of building exploitation S,2
Muzea, galerie, baseny / Museums, galleries, swimming-pools 0,78
Biura, budynki mieszkalne, hotele, obiekty przemyslu papierniczego / Offices, apartament buildings, hotels, paper-industry premises 1,00
Zaklady wytwarzaj^ce urz^dzenia i silniki / Factories producing machinery and engines 1,22
Laboratoria chemiczne, sklepy z farbami / Chemical laboratories, shops selling; paint 1,44
Wytwornie fajerwerkow lub farb / Fire-works or paint manufactures 1,66
Tabela 4. Wartosci wspolczynnikow Sn. wedlug [3] Table 4. Values of Sn factors according to [3]
Automatyczne gaszenie ognia / Automatic extinguishing of fire Samoczynny wodny system gasz^cy / Automatic water extinguish system Snl 0,61
Niezalezne zaopatrzenie w wodf / Independent water supply 0,7 - 1,0
Automatyczne wykrywanie pozaru / Automatic fire detection Samoczynna detekcja pozaru - detekcja ciepla / Automatic fire detection - heat detection S,3 0,87
Samoczynna detekcja pozaru - detekcja dymu / Automatic fire detection - smoke detection 0,73
Automatyczne powiadamianie strazy pozarnej / Automatic fire brigade notification 0,87
OEyHEHME M nPOnArAHflMPOBAHME 3HAHMM DOI:10.12845/bitp.41.1.2016.9
Srodki walki z ogniem (r^czne tlumienie pozaru) / Firefighting method (manual fire dousing) Miejscowe zawodowe brygady strazy pozarnej / Local professional fire brigades s„5 0,61
Zamiejscowe brygady publicznej strazy pozarnej / Distant State Fire Service units s„7 0,78
Bezpieczne drogi ewakuacyjne i drogi dostfpu / Safe evacuation and access ways S„8 0,9 - 1,0 lub/or 1,5
Urz^dzenia do zwalczania pozaru / Firefighting equipment S„s 1,0 - 1,5
Systemy oddymiania / Smoke extraction dn10 1,0 - 1,5
Obci^zenie ogniowe powinno uwzgl^dniac wszystkie elementy palne wyposazenia budynku i elementy palne konstrukcji, wliczaj^c okladziny, wykladziny i inne wykonczenia. Przy braku szczególowych danych odnosnie sposobu uzytko-wania, g^stosci obci^zenia ogniowego mog^ byc okreslone dla poszczególnego projektu na podstawie opinii technicznej ob-ci^zen ogniowych wynikaj^cych z uzytkowania. Obci^zenia ogniowe i ich miejscowe rozmieszczenie nalezy wtedy oce-niac, uwzgl^dniaj^c przewidziane uzytkowanie, wyposazenie i instalacje, a takze mozliwe zmiany funkcji obiektu w czasie.
3. Ogólne zasady weryfikacji konstrukcji dla warunków pozarowych
Kompletna procedura projektowania konstrukcji w warunkach pozarowych powinna uwzgl^dniac zachowanie ukladu konstrukcyjnego w podwyzszonych temperaturach, potencjalne oddzialywanie ciepla, korzystne efekty zastoso-wania aktywnych i biernych systemów ochrony przeciwpoza-rowej oraz waznosc obiektu (konsekwencje zniszczenia).
Aktualnie mozliwe jest stosowanie takich procedur pro-jektowych, które uwzgl^dniaj^ wymienione powyzej elementy i wykazanie w efekcie, ze konstrukcja lub jej elementy zapewni^ odpowiednie wlasciwosci uzytkowe w warunkach rzeczywistego pozaru. Jednakze w przypadku, gdy procedura projektowa dotyczy pozaru standardowego (normowego), to system klasyfikacji, który wymaga okreslonych okresów odpornosci ogniowej, uwzgl^dnia - choc nie w sposób bezpo-sredni - opisane wyzej cechy i niepewnosci.
Alternatywne procedury projektowania mog^ bazowac na podejsciu tradycyjnym lub opartym na wlasciwosciach uzyt-kowych. Podejscie tradycyjne operuje pozarami normowymi generuj^cymi oddzialywania termiczne, natomiast podejscie oparte na wlasciwosciach uzytkowych, posluguj^ce si§ zasa-dami inzynierii bezpieczenstwa pozarowego, korzysta z od-dzialywan termicznych opartych na parametrach fizycznych i chemicznych.
Metody podane w PN-EN 1991-1-2 [3] stosuje si§ do bu-dynków z obci^zeniem ogniowym, które odnosi si§ do obiektu i jego uzytkowania. Norma dotyczy oddzialywan termicz-nych i mechanicznych, natomiast nie znajduje zastosowania do analizy uszkodzen konstrukcji po pozarze. W uzupelnie-niu ogólnych ustalen normy PN-EN 1990 [2] przyjmuje si§ nast^puj^ce zalozenia: uwzgl^dniony w projekcie system za-bezpieczenia przeciwpozarowego (czynny lub bierny) b^dzie odpowiednio utrzymany, odpowiedni projektowy scenariusz pozaru zostanie wybrany przez wykwalifikowane i doswiad-czone osoby albo zostanie przyj^ty na podstawie odpowied-nich przepisów krajowych.
Procedura projektowa dla warunków oddzialywania pozarowego dla konstrukcji obejmuje nast^puj^ce elementy: wybór odpowiedniego scenariusza pozarowego, ustalenie odpowiadaj^cego temu scenariuszowi pozaru obliczeniowe-go, okreslenie przebiegu zmian temperatury w elementach konstrukcyjnych (analiza termiczna) w czasie trwania pozaru, ustalenie mechanicznej odpowiedzi konstrukcji poddanej oddzialywaniu pozaru (analiza mechaniczna), sprawdzenie
odpowiednich warunków zachowania odpornosci ogniowej.
Przeprowadzaj^c analizç termiczn^ w elemencie, nalezy uwzglçdnic polozenie obliczeniowego pozaru wzglçdem tego elementu. W elementach zewnçtrznych zaleca siç uwzglçdnia-nie oddzialywania pozaru przez otwory w scianach zewnçtrz-nych i dachach. Dla oddzielaj^cych scian zewnçtrznych nalezy w ogólnym przypadku uwzglçdniac oddzialywania pozaru zarówno od wewn^trz (z odpowiedniej strefy pozarowej), jak i od zewn^trz (z innej strefy pozarowej).
Mechaniczna odpowiedz konstrukcji zalezy w ogólnosci od oddzialywan termicznych oraz wplywu tych efektów na wlasciwosci materialowe i oddzialywania mechaniczne po-srednie, jak równiez od bezposredniego efektu oddzialywan mechanicznych. Analizç mechaniczn^ nalezy przeprowadzac przy zalozeniu takiego czasu trwania, jak dla analizy termicz-nej. Sprawdzenie odpornosci ogniowej moze siç odbywac w odniesieniu do:
• czasu: t,,>t,
fi,d fireq
• nosnosci: R,, > E,,t
fi,d,t fi,d,t
• temperatury: 0d < 0 d
tfid - obliczeniowa wartosc odpornosci ogniowej, fi req - wymagana odpornosc ogniowa, Rfi d t - obliczeniowa wartosc nosnosci elementu w sytuacji pozaru po czasie t,
Efid t - obliczeniowa wartosc efektu oddzialywan w sytuacji pozaru po czasie t,
0d - obliczeniowa wartosc temperatury materialu, Qcrd - obliczeniowa wartosc temperatury krytycznej.
Wymuszone oraz ograniczone wydluzenia i deformacje spowodowane zmianami temperatury w wyniku pozaru wy-woluj^ efekty oddzialywan, tj. sily i momenty, które nalezy uwzglçdniac w analizie konstrukcji. W szczególnosci, przy ocenie oddzialywan posrednich nalezy uwzglçdniac: ograni-czenia wydluzenia termicznego samych elementów (np. slu-pów w wielokondygnacyjnych konstrukcjach ramowych ze sztywnymi scianami), róznicowanie wydluzenia termicznego elementów statycznie niewyznaczalnych (np. ci^glych plyt stropowych), gradienty termiczne w przekroju wywoluj^ce naprçzenia wewnçtrzne, wydluzenia termiczne elementów przylegaj^cych (np. przemieszczenie glowicy slupa spowodowane wydluzeniem plyty strop owej), wydluzenia termiczne elementów wplywaj^cych na inne elementy znajduj^ce siç poza strefy pozarow^. Oddzialywania posrednie od elementów przylegaj^cych mog^ zostac pominiçte, jezeli wymagania bezpieczenstwa pozarowego dotyczy elementów w standar-dowych warunkach pozarowych.
Jednoczesne wystçpowanie sytuacji pozaru wraz z inny-mi niezaleznymi oddzialywaniami wyj^tkowymi nie wymaga uwzglçdnienia. W zaleznosci od wyj^tkowych sytuacji obli-czeniowych moze jednakze zaistniec potrzeba uwzglçdnienia dodatkowych oddzialywan w czasie trwania pozaru, np. ude-rzenia na skutek zniszczenia elementów konstrukcyjnych lub ciçzkich maszyn. Dla scian oddzielenia przeciwpozarowego (scian ogniowych) moze byc takze wymagane sprawdzenie (wg normy PN-EN 1363-2 [8]) nosnosci tych elementów dla przeniesienia obci^zenia poziomego od uderzenia. Nie zaleca siç uwzglçdniania redukcji obci^zen spowodowanej spale-
niem. Przypadki, w których obci^zenie sniegiem z powodu jego stopienia siç nie musi bye uwzglçdniane, nalezy oceniae indywidualnie.
4. Zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach pozarowych
W sytuacji pozaru beton wykazuje wiele pozytywnych wlasciwosci: jest niepalny jako material, nie emituje dymu ani zadnych szkodliwych substancji przy spalaniu, zapewnia dobr^ izolacyjnose termiczn^. Otulina betonowa zapewnia naturaln^ ochronç dla pr^tów zbrojeniowych w elementach zelbetowych. Jednakze w trakcie dzialania ognia na kon-strukcjç, temperatura w betonie stopniowo wzrasta, powo-duj^c wydluzenie termiczne skladników betonu, parowanie wilgoci, przyrost cisnienia w porach oraz pogorszenie wlasciwosci mechanicznych betonu i stali zbrojeniowej. Sytu-acja pozaru wprowadza wysokie gradienty temperatury, a w wyniku tego gor^ce warstwy powierzchniowe elemen-tów wykazuje tendencje do oddzielania siç i odlupywania (niekiedy w sposób bardzo gwaltowny) od chlodniejszego wnçtrza elementu. Pçkniçcia latwiej powstaj^ w zl^czach, w zle zagçszczonych obszarach betonu oraz w plaszczyznach pr^tów zbrojenia. Z chwil^, gdy prçty zbrojeniowe zostan^ odsloniçte i narazone na bezposrednie oddzialywanie wy-sokiej temperatury, w szybkim tempie trac^ swoje wlasciwosci mechaniczne, powoduj^c w efekcie spadek nosnosci elementu zelbetowego.
Szczególowe charakterystyki przyrostu temperatury w czasie, maksymalnej temperatury i czasu trwania pozaru zasadniczo determinuj^ zachowanie konstrukcji. St^d tez projektowanie powinno bazowae na realistycznych scenariu-szach pozarowych. Przy szybkich przyrostach temperatury szczególnie zewnçtrzne warstwy betonu s^ poddane dzia-laniu wysokiej temperatury. Jej rozklad wewn^trz elementu uzalezniony jest nie tylko od maksymalnej temperatury na powierzchni zewnçtrznej, ale takze od czasu trwania poza-ru, przebiegu temperatury w czasie, geometrii elementu czy wlasciwosci zastosowanego typu betonu. W budynkach mak-symalna temperatura zwykle nie przekracza poziomu ok. 800^1000°C, a czas trwania pozaru wynosi od kilku minut do maksymalnie kilku godzin. W przypadku tuneli ogien rozwi-ja siç szybciej (nawet do 1000°C w kilka minut), maksymalna temperatura jest wyzsza (do 1100^1200°C), a czas trwania pozaru dluzszy - nawet do kilkudziesiçciu godzin.
W warunkach pozarowych analizç konstrukcji mozna przeprowadzae na poziomie wydzielonego elementu, dla czç-sci konstrukcji oraz globalnie - dla calej konstrukcji. Modele pozaru stosowane do analizy mog^ takze wykazywae rózny stopien zlozonosci i dokladnosci - od pozarów nominalnych (standardowych) do pozarów rzeczywistych wielo-parame-trycznych. W obrçbie poszczególnych kombinacji modelu pozaru i poziomu analizy konstrukcji zastosowanie mog^ znajdowae rózne metody weryfikacji odpornosci ogniowej konstrukcji: dane tabelaryczne (metody opisowe), uproszczo-ne lub zawansowane metody obliczeniowe, badania ogniowe, kombinacje róznych tych metod.
Zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach poza-rowych determinowane jest poprzez dwie zasadnicze grupy wlasciwosci materialowych: termiczne/fizyczne oraz mecha-niczne. W celu dokonania realistycznej oceny pracy kon-strukcji z betonu w warunkach pozarowych niezbçdne jest okreslenie tych podstawowych wlasciwosci materialowych zarówno dla betonu, jak i dla stali zbrojeniowej.
Okreslenie rozkladu temperatur w elemencie poddanym dzialaniu ognia wedlug odpowiednio przyjçtego scenariusza pozarowego jest niezbçdnym etapem w procesie projektowa-nia w warunkach pozaru. Wiarygodnose uzyskanych tempe-
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
ratur zalezy od realistycznego i poprawnego przyj^cia podstawowych parametrów okreslaj^cych wlasciwosci termiczne betonu i stali zbrojeniowej: wydluzalnosci termicznej ciepla wlasciwego, przewodnictwa cieplnego.
Wraz ze wzrostem temperatury w betonie zachodzi sze-reg procesów, które skutkuj^ istotnymi zmianami w jego wlasciwosciach mechanicznych. Zachowanie betonu zalezy w znacznym stopniu od jego skladu, ale generalnie po prze-kroczeniu temperatury ok. 300°C nast^puje spadek wytrzymalosci dla betonów zwyklej wytrzymalosci, zas przy dal-szym wzroscie temperatury, powyzej ok. 600°C, beton staje si§ praktycznie nieprzydatny jako material konstrukcyjny ze wzgl^du na duz^ (nawet ponad 50-procentow^) redukj wytrzymalosci na sciskanie. W przypadku betonów wysokiej wytrzymalosci znacz^ce redukcje wytrzymalosci na sciskanie (na poziomie 30^50%) mog^ wyst^pic juz w temperaturach 300^400°C.
Przy projektowaniu elementów zelbetowych (plyt, be-lek, slupów, scian) szczególnie istotnym parametrem staje si§ temperatura w zbrojeniu. Nalezy wzi^c pod uwag§ fakt, ze temperatura w zbrojeniu nie jest równa temperaturze na powierzchni zewn^trznej betonu elementu konstrukcyjnego. Maksymalna wartosc temperatury wewn^trz przekroju zo-staje osi^gni^ta pózniej niz na powierzchni i moze wyst^pic nawet w fazie chlodzenia, a nie przyrostu temperatury na ze-wn^trz elementu.
Podstawowe parametry mechaniczne okreslone w funk-cji temperatury niezb^dne do wykonania obliczen konstrukcji zelbetowych w sytuacji pozaru to: wytrzymalosc betonu na sciskanie i rozci^ganie, wytrzymalosc stali zbrojeniowej na rozci^ganie, wspólczynniki spr^zystosci dla betonu i stali zbrojeniowej oraz wlasciwosci odksztalceniowe obu materialów w formie zaleznosci napr^zenie-odksztalce-nie. Okreslenie calego zestawu wlasciwosci mechanicznych materialów wymaganych do przeprowadzenia pelnej ana-lizy konstrukcji jest zadaniem skomplikowanym badawczo i technicznie.
Szczególowe informacje odnosnie przyjmowania war-tosci odpowiednich parametrów materialowych dla betonu i dla stali zbrojeniowej w funkcji temperatury znalezc mozna w licznych zródlach (np. [9-15]). Podstawowe dane i zalez-nosci do wykorzystania w obliczeniach zamieszczone zostaly takze w normie PN-EN 1992-1-2 [4].
Z uwagi na sposób wykonywania, zelbetowe konstruk-cje monolityczne w praktyce stanowi^ zawsze uklady sta-tycznie niewyznaczalne. Typowymi przykladami takich konstrukcji stosowanymi w budownictwie s^ elementy cingle (plyty, belki) oraz ramy zlozone z belek i slupów. Za-chowanie i bezpieczenstwo statycznie niewyznaczalnych konstrukcji z betonu w temperaturach pozarowych zale-zy nie tylko od zachowania elementów konstrukcyjnych, ale takze od zmiennosci sil wewn^trznych (redystrybucji) w czasie trwania pozaru. Z uwagi na niskie przewodnictwo cieplne betonu, w przekrojach konstrukcji podczas pozaru pojawia si§ niejednolite pole temperatury. Jednoczesnie nast^puj^ znacz^ce deformacje, które ograniczane s^ przez obecnosc elementów przylegaj^cych. W wyniku pogor-szenia wlasciwosci materialowych sztywnosci elementów ulegaj^ redukcji. St^d, sily wewn^trzne w calej konstrukcji podlegaj^ znacz^cym redystrybucjom. Zazwyczaj analiza na poziomie elementu konstrukcyjnego moze stanowic podstaw^ do weryfikacji odpornosci ogniowej - analiza taka jest wystarczaj^ca dla sprawdzenia standardowych warunków pozarowych. W takim podejsciu, oddzialy-wania posrednie - wynikaj^ce z wydluzen termicznych elementów - nie s^ uwzgl^dniane i pomijana jest takze mechaniczna odpowiedz konstrukcji z uwzgl^dnieniem czasu. W konstrukcjach statycznie wyznaczalnych wydaje
ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ
si§ to w pelni uzasadnione. Ale dla konstrukcji statycznie niewyznaczalnych mozna wnioskowac, ze analiza na po-ziomie przekroju prowadzic moze do wyników po stronie niebezpiecznej.
W sytuacji, gdy uklady statycznie niewyznaczalne w pod-wyzszonej temperaturze pozarowej ulegaj^ zniszczeniu, de-formacje rozwijaj^ si§ bardzo szybko, a sam proces zniszcze-nia jest stosunkowo krótki. Trwale deformacje i intensywne zarysowania po zniszczeniu s^ wyrazne. Jednakze tempo pro-cesu zniszczenia jest wolniejsze niz dla ukladów statycznie wyznaczalnych. Regularnosc i amplituda zmian sil wewn^trz-nych zalez^ od typu konstrukcji, sztywnosci poszczególnych elementów konstrukcyjnych, wzgl^dnego stosunku sztywnosci elementów, pocz^tkowego poziomu obci^zenia i warun-ków ogrzewania. Uklady statycznie niewyznaczalne wytwa-rzaj^ rózne mechanizmy i ulegaj^ zniszczeniu po wyst^pieniu kolejnych przegubów plastycznych.
W zelbetowych elementach ci^glych (belkach, plytach) poddanych dzialaniu ognia wyst^puj^ duze deformacje od gradientu temperatury wyst^puj^cego w przekroju. Jeze-li obrót na podporze jest ograniczony, powstaj^ dodatkowe momenty zginaj^ce (termiczne) na podporze, co prowadzi do zmiany rozkladu momentów na dlugosci elementu. W takich przypadkach zapewnienie odpowiedniej ilosci zbrojenia podporowego (górnego) na podporach posrednich staje si§ kwesti^ kluczow^ dla zapewnienia odpowiedniej odpornosci ogniowej elementu. W zelbetowych ramach oddzialywania pozarowe mog^ powodowac redystrybuj sil wewn^trznych (momentów zginaj^cych, sil scinaj^cych i sil podluznych) w belkach i slupach, a takze - poprzez wyst^pienie dodatko-wych przemieszczen - intensyfikowac efekty II rz^du w slupach. Zmiany takie mog^ byc znaczne, a przyrosty wartosci sil poprzecznych w slupach mog^ skutkowac zniszczeniem slupów od scinania w czasie oddzialywania pozarowego znacznie krótszego niz projektowany.
Aktualnie w zakresie problematyki odpornosci ogniowej konstrukcji betonowych wyróznic mozna nast^puj^ce obsza-ry zainteresowan badawczych:
• badania materialowe betonu i stali zbrojeniowej w celu okreslenia podstawowych parametrów fizycznych, ter-micznych i mechanicznych materialów z uwzgl^dnieniem czynnika temperatury pozarowej (np.: [4], [9-15]),
• projektowanie i stosowanie betonów (zarówno zwyklych, jak i wysokowartosciowych - BWW) bardziej odpornych na wysokie temperatury oraz z dodatkami poprawiaj^cymi odpornosc na wybuchowe odpadanie otuliny w wysokich temperaturach (explosive spalling) - np.: [4], [9], [16-23],
• opracowywanie coraz dokladniejszych metod oblicze-niowych do analizy konstrukcji w sytuacji pozaru, obej-muj^cych: wymiarowanie na poziomie przekroju dla róznych przypadków obci^zeniowych - zginanie z sil^ podluzn^, scinanie i skr^canie, analizy redystrybucji sil wewn^trznych w konstrukcjach z betonu poddanych dzialaniu ognia, modelowanie i przewidywanie nieko-rzystnych zjawisk zachodz^cych w betonie pod wply-
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
wem dzialania wysokiej temperatury pozarowej oraz ich doswiadczalna weryfikacja (np.: [4], [9], [20], [22-29]), • analiza i identyfikacja uszkodzen pozarowych w konstrukcji w kontekscie wnioskowania o poziomie bezpie-czenstwa konstrukcji, ktora poddana byla dzialaniu pozaru (np.: [26], [30-32]).
5. Metody weryfikacji odpornosci ogniowej elementow zelbetowych
Podstawowe metody okreslania i sprawdzania odpornosci ogniowej elementow oraz konstrukcji zelbetowych PN -EN 1992-1-2 [4] to: testy ogniowe, dane tabelaryczne, inzy-nierskie metody obliczeniowe, kombinacje badan i obliczen. Testy ogniowe obejmuj^ zakres od badan wydzielonych elementow az do badan konstrukcji w skali naturalnej. Metody obliczeniowe mog^ wykazywac rozny stopien dokladnosci: od uproszczonych metod o ograniczonym do pewnej gru-py elementow zakresie stosowania az do skomplikowanych analiz prowadzonych z wykorzystaniem MES.
Standardowe testy w komorze ogniowej s^ prowadzone na wydzielonych elementach i dlatego nie jest wtedy mozli-we odwzorowanie obecnosci, rodzaju i wielkosci wi^zow oraz obecnosci elementow przylegaj^cych. Przewag^ badan nad prostymi metodami jest jednak to, ze dostarczaj^ one infor-macji o rzeczywistym rozkladzie temperatury w elemencie i jego deformacjach przy ogrzewaniu, a takze o ewentualnych slabych lub wrazliwych miejscach niemozliwych do wykrycia w inny sposob niz w trakcie badan.
Obecnie praktyka inzynierska w odniesieniu do projek-towania konstrukcji w sytuacji pozaru oparta jest glownie na stosowaniu norm zawieraj^cych dane tabelaryczne, ktore s^ najprostsze w zastosowaniu. Odpowiednie tabele zawie-raj^ minimalne wymiary przekroju roznych typow elementow (plyt, belek, slupow, scian) i minimalne odleglosci od osi zbrojenia do powierzchni zewn^trznej, ktore s^ niezb^d-ne w celu zapewnienia wymaganej odpornosci ogniowej. Podane w tabelach normowych wymagania geometryczne stanowi^ wedlug PN-EN 1992-1-2 [4] sprawdzone rozwi^-zania projektowe dla sytuacji standardowego pozaru (patrz ryc. 1) dla czasu dzialania do 240 minut. Przy spelnieniu wymagan zamieszczonych w tabelach nie s^ wymagane zad-ne dodatkowe sprawdzenia odnosnie scinania, skr^cania czy zakotwienia, ale w odniesieniu do wyeliminowania zjawiska odpadania otuliny betonowej nalezy spelnic wymog mini-malnego zbrojenia przypowierzchniowego. Na ryc. 2 przed-stawiono sposob definiowania szerokosci przekroju (b) oraz odleglosci osi zbrojenia (a) dla przekroju prostok^tnego i kolowego, ktore to wielkosci stanowi^ podstawowe para-metry geometryczne w metodzie tabelarycznej sprawdzania odpornosci ogniowej wedlug normy [4]. W tabeli 5 przed-stawiono przykladowe wymagania sformulowane dla belek zelbetowych wolno podpartych.
Przy korzystaniu z tabel normowych nalezy kazdorazowo zwrocic uwag§ na zakres stosowania poszczegolnych danych
Tabela 5. Minimalne wymiary przekroju i odleglosci od osi zbrojenia dla belek wolno podpartych wedlug [4]
Table 5. Minimum cross-section dimensions and distance from reinforcement axis for simply supported beams according to [4]
Odpornosc ogniowa / Fire resistance Kombinacje: minimalna szerokosc / odleglosc osi zbrojenia Combinations: minimum width / distance from reinforcement [mm] / axis [mm]
R30 80/25 120/20 160/15 200/15
R60 120/40 160/35 200/30 300/25
R90 150/55 200/45 300/40 400/35
R120 200/65 240/60 300/55 500/50
R180 240/80 300/70 400/65 600/60
R240 280/90 350/80 500/75 700/70
DOI:10.12845/bitp.41.1.2016.9
Ryc. 2. Definiowanie wymiarow przekroju w metodzie tabelarycznej wedlug normy [4] Fig. 2. Definitions of cross-section dimensions for tabulated method according to [4]
- zarówno w odniesieniu do róznych typów elementów kon-strukcyjnych (belki, slupy, plyty, sciany), jak i w obrçbie tych poszczególnych typów elementów, np.: dla róznych schema-tów statycznych pracy (belki wolno podparte i belki cingle; plyty jedno- i dwu-kierunkowo zbrojone, plyty w stropach plaskich). Dla plyt i belek ci^glych obowi^zuj^ ponadto do-datkowe (uzupelniaj^ce w stosunku do danych zamieszczo-nych w tabelach normowych) wymagania, zwi^zane z mozli-w^ redystrybuj sil wewnçtrznych w elementach konstruk-cyjnych w efekcie dzialania temperatury pozarowej.
Metody obliczeniowe zapewniaj^ w efektywny sposób okreslanie odpornosci ogniowej konstrukcji. Szczególowa sytuacja moze bye analizowana dla odmiennych scenariuszy pozaru, dla róznej geometrii elementów, wlasciwosci materialowych, warunków obci^zenia i podparcia elementów. Wsród stosowanych inzynierskich metod obliczeniowych mozna wyróznie trzy kategorie:
• Uproszczone obliczenia oparte o analizç stanów granicz-nych. W przypadku, gdy odpornose ogniowa okreslana jest obliczeniowo, pierwszym krokiem jest ustalenie odpowiedzi termicznej konstrukcji w postaci rozkladu temperatury w czasie. Analiza termiczna moze bye wy-konana w zakresie od prostego scenariusza pozaru z jed-norodnym rozkladem temperatury gazu do zmiennych warunków temperatury uwzglçdniaj^cych przeplyw ciepla za pomoc^ MES. W najprostszy sposób rozklad temperatury mozna okreslie za pomoc^ profili tempe-ratury dla przekroju betonowego, poddanego dzialaniu ognia z jednej strony lub z kilku stron jednoczesnie, dla róznych czasów trwania pozaru (zarówno dla warunków pozaru standardowego, jak i parametrycznego). Dla zadanych wymiarów przekroju betonowego i przy okreslonych innych parametrach mozna takie profile sporz^dzié w formie pomocy projektowych. Dla stale-go przekroju elementu po dlugosci i przy jednorodnym rozkladzie temperatury w pomieszczeniu, profil temperatury bçdzie jednakowy w kazdym przekroju elementu. Znaj^c rozklad temperatury w przekroju, mozna zasto-sowae technikç obliczeniow^ bazuj^c^ na przekroju zre-dukowanym (np.: metoda izotermy granicznej 500°C wg normy [4]). Metoda ta znajduje zastosowanie dla zelbetowych przekrojów poddanych dzialaniu momentu zgi-naj^cego i sily podluznej, a jej podstawç stanowi zaloze-nie, ze grubose uszkodzonej warstwy betonu przy dzialaniu pozaru równa jest sredniej glçbokosci izotermy 500OC w strefie sciskanej przekroju. Beton uszkodzony - o temperaturze powyzej 500°C - nie przenosi zadnych obci^zen i jest pomijany w analizie nosnosci elementu, podczas gdy pozostaly przekrój betonowy zachowuje swoje pelne pierwotne wlasciwosci mechaniczne - wy-trzymalose na sciskanie i modul sprçzystosci. Wplyw temperatury na stal zbrojeniow^ w przekroju uwzglçd-nia siç w tej metodzie, przyjmuj^c w poszczególnych prçtach zredukowan^ wytrzymalose na rozci^ganie za-lezn^ od temperatury w prçtach (wedlug zaleznosci za-mieszczonych w [4]). Uwaga do metody izotermy gra-
nicznej dotyczy szczególowego przyjçcia poziomu tej izotermy, która dobrze opisuje zachowanie betonów na kruszywie krzemianowym. Nalezy pamiçtaé, ze w ogól-nym przypadku wartose izotermy granicznej zalezy od skladu mieszanki betonowej i ewentualnych róznic w zachowaniu w stosunku do betonów krzemianowych, a w konsekwencji od szybkosci spadku wytrzymalosci na sciskanie dla konkretnego betonu wraz ze wzrostem temperatury. Dodatkowo, nalezy zauwazye, ze dla betonów wysokiej wytrzymalosci - z uwagi na ich wiçksz^ wrazliwose na wplywy wysokiej temperatury na spadek wytrzymalosci betonu na sciskanie - konieczne jest sto-sowanie nizszej wartosci izotermy granicznej. Na ryc. 3 przedstawiono sposób okreslania przekroju zreduko-wanego w metodzie izotermy granicznej wedlug normy [4] dla róznych warunków oddzialywania pozarowego. Przykladowe profile temperatury dla przekroju kolowe-go o srednicy 300 mm dla czasu trwania standardowego oddzialywania pozarowego (wedlug krzywej ISO834 -patrz: ryc. 1) zamieszczone jako pomoce projektowe do stosowania tej metody w normie [4] pokazano natomiast na ryc. 4. Ostatecznie weryfikacja odpornosci ognio-wej wedlug metody izotermy granicznej sprowadza siç do okreslenia nosnosci dla przekroju zredukowanego i zredukowanej wytrzymalosci stali zbrojeniowej przy wykorzystaniu procedur sformulowanych dla zwyklych warunków temperatury, czyli zgodnie z norm^ PN-EN 1992-1-1 [5].
Innym sposobem uproszczonej analizy dla warunków pozarowych na poziomie przekroju jest zastosowanie procedury przyrostowo-iteracyjnej wedlug zasad podanych w normie [4]. Szczególowy opis tej metody wraz z przykladowymi wy-nikami obliczen zamieszczono w pracy [27].
• Analiza cieplno-mechaniczna z wykorzystaniem MES. Zwykle w pierwszym kroku przeprowadza siç obliczenia termiczne dla okreslonego czasu trwania pozaru, potem zas wyniki te wprowadza siç do programu analizy me-chanicznej w celu uzyskania rozkladów odksztalcen i na-prçzen w elemencie lub calej konstrukcji. Nieuwzglçd-nianie w programie efektu migracji wilgoci oznacza, ze nie mozna przewidziee np. efektów wybuchowego odpa-dania otuliny betonowej.
• Kompletna analiza cieplno-wilgotnosciowo-mechanicz-na z uzyciem MES. Pierwszy model tego typu zapropo-nowano w pracy [24], z pewnymi jednak ograniczeniami co do efektów wilgotnosciowych. Bardziej zaawansowa-ny model opracowano np. w ramach programu badaw-czego HITECOSP [25].
Niezaleznie od stosowanej metody obliczeniowej wymaga siç, aby wyeliminowany zostal niekorzystny efekt odpadania otuliny betonowej (spalling). Mozna to osi^gn^e spelniaj^c konkretne wymagania odnosnie mieszanki betonowej (sklad, zawartose wilgoci), dodatkowego zbrojenia konstrukcyjnego w strefie przypowierzchniowej albo uwzglçdniaj^c ten wplyw w analizie elementu. W normie [4] zamieszczono praktyczne wskazówki, dotycz^ce przede wszystkim betonów wysokiej
ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ
DOI:10.12845/bitp.41.1.2016.9
Ryc. 3. Oznaczenia wymiarow przekroju zredukowanego w metodzie obliczeniowej wedlug [4]: a) przekroj poddany dzialaniu ognia z trzech stron wraz ze stref^ rozci^gan^, b) przekroj poddany dzialaniu ognia z trzech stron wraz ze stref^
sciskan^, c) przekroj poddany dzialaniu ognia ze wszystkich stron Fig. 3. Reduced cross-section dimensions for the simplified calculation method according to [4]: a) cross-section subjected to fire action from three sides with tensile zone, b) cross-section subjected to fire action from three sides with compressive zone, c) cross-section subjected to fire
action from all four sides
Ryc. 4. Przykladowy profil temperatury dla przekroju kolowego wedlug [4] - srednica przekroju 300 mm, czas trwania pozaru standardowego
60 minut (z uwagi na symetrif przekroju i profili temperatury przedstawiono tylko й calego profilu dla przekroju). Fig. 4. Example of temperature profile for a circular cross-section according to [4] - cross-section diameter 300 mm, standard fire duration 60 min 9due to cross-section and profile symmetry only a й of the whole profile is presented)
wytrzymalosci, odnosnie metod ograniczenia mozliwosci wyst^pienia tego zjawiska.
6. Uszkodzenia pozarowe i ocena stanu technicznego konstrukcji z betonu po pozarze
Zakres normy PN-EN 1992-1-2 [4] nie obejmuje zagad-nienia oceny stanu technicznego konstrukcji z betonu po pozarze. W przypadku zadania inzynierskiego (eksperckiego) dotycz^cego okreslenia poziomu bezpieczenstwa konstrukcji, ktora poddana zostala oddzialywaniu pozarowemu, przepro-wadzenie takiej oceny staje sif jednakze konieczne.
W efekcie dzialania wysokiej temperatury pozarowej na konstrukcje z betonu dochodzic moze do roznych uszkodzen, ktorych zakres i intensywnosc zalezy od szczegolowych zasto-sowanych w obiekcie rozwi^zan konstrukcyjno-materialowych, rodzaju i wielkosci oddzialywan oraz rzeczywistego przebiegu zmian temperatury w czasie pozaru. Aby dokonac prawidlo-wej oceny stanu technicznego i poziomu bezpieczenstwa kon-strukcji po pozarze oraz zdecydowac o zakresie ewentualnych czynnosci naprawczych konieczne jest przeprowadzenie anali-zy wplywu stwierdzonych uszkodzen na nosnosc konstrukcji, bazuj^c na zredukowanych parametrach materialowych okre-slonych z uwzglfdnieniem niekorzystnych wplywow wysokiej
temperatury pozarowej. Poniewaz czas trwania rzeczywistego pozaru jest ograniczony, a konstrukcje z betonu zwykle nie ulegaj^ calkowitemu zniszczeniu w trakcie pozaru, okreslenie stanu technicznego i przeprowadzenie analizy poziomu bez-pieczenstwa konstrukcji po pozarze jest niezbfdne, aby pod-j^c wlasciw^ decyzjf odnosnie strategii naprawy/wzmacniania konstrukcji jako alternatywy dla wyburzenia.
Kompletna procedura okreslania stanu technicznego konstrukcji po pozarze obejmuje nastçpuj^ce etapy [26], [28-32]:
• Zebranie danych dotycz^cych przebiegu pozaru - czyn-nosci te nalezy wykonac mozliwie jak najszybciej, tzn. jak tylko pomieszczenia poddane dzialaniu ognia bçd^ dostfpne i przed podjfciem prac zwi^zanych z oczysz-czaniem obiektu. Wielu informacji o przebiegu pozaru, maksymalnej temperaturze osi^gniçtej w poszczegolnych punktach w trakcie jego trwania dostarczyc moze ogl^d i analiza stanu zachowania roznych materialow w obiekcie po pozarze (np stali, metali niezelaznych, drewna, two-rzyw sztucznych, szkla).
• Inwentaryzacjf, badanie i analizf stwierdzonych uszko-dzen (powstalych w trakcie dzialania pozaru oraz prowa-dzonej akcji gasniczej) - szczegolowe okreslenie charak-teru, zakresu i lokalizacji uszkodzen, bçd^cych efektem dzialania wysokiej temperatury pozarowej na konstrukcjf.
• Klasyfikacjç uszkodzen - zdefiniowanie kategorii uszkodzen konstrukcji na podstawie charakteru, zakresu i kon-sekwencji wplywu tych uszkodzen na poziom bezpie-czenstwa konstrukcji.
• Identyfikacjç wlasciwosci materialowych po pozarze - okreslenie poziomu wlasciwosci mechanicznych ma-terialów (betonu konstrukcyjnego i stali zbrojeniowej) w konstrukcji po pozarze - czyli z uwzglçdnieniem niekorzystnego wplywu wysokiej temperatury - przy wykorzystaniu niszcz^cych oraz nieniszcz^cych technik badawczych.
• Diagnozç koncow^ - wybór najbardziej wlasciwej meto-dy naprawczej lub decyzja o wyburzeniu konstrukcji - na podstawie analizy stanu technicznego i poziomu bez-pieczenstwa konstrukcji (dla nosnosci obliczonych dla zredukowanych wlasciwosci mechanicznych materialów i sztywnosci przekrojów elementów) i przy uwzglçdnieniu czynnika ekonomicznego (analiza porównawcza kosztów wymaganych napraw i wykonania nowej konstrukcji). Typowe uszkodzenia betonu w konstrukcji, bçd^ce efek-
tem oddzialywania wysokiej temperatury pozarowej, to zarysowania i spçkania, wykruszenia, odpryski i ubytki po-wierzchniowe, powstaj^ce od wysokiego nagrzania w poblizu zródla ognia oraz nierównomiernych zmian objçtosci. Cha-rakterystyki róznych uszkodzen pozarowych betonu wraz z zestawieniem podstawowych czynników warunkuj^cych ich wyst^pienie wedlug [9] podano w tabeli б.
W przypadku stali zbrojeniowej okresleniu i zlokalizowa-niu podlegaj^ miejsca uszkodzen otuliny betonowej i odsloniç-cia prçtéw zbrojeniowych oraz obszary, w których wyst^pilo wyboczenie pr^tów lub utrata ci^glosci zbrojenia. Inwentary-zacji i ewentualnym pomiarom geotechnicznych podlegaj^ po-nadto strefy znacznych deformacji konstrukcji od oddzialywan posrednich (wymuszone oraz ograniczone wydluzenia i defor-macje spowodowane zmianami temperatury w wyniku pozaru, wywoluj^ce dodatkowe efekty oddzialywan).
Rozklad temperatury wewn^trz elementu zalezy nie tylko od jej maksymalnej wartosci na powierzchni zewnçtrznej, ale takze od czasu trwania pozaru, przebiegu zmian temperatury w czasie, geometrii elementu czy wlasciwosci zastosowanego betonu. W przypadku, gdy prçty zbrojeniowe zostaj^ odslo-niçte i narazone na bezposrednie oddzialywania wysokiej
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
temperatury, stal w szybkim tempie traci swoje wlasciwosci mechaniczne, powoduj^c zmniejszenie nosnosci zelbetowych elementow konstrukcyjnych. Dodatkowo, po wykruszeniu otuliny betonowej, dochodzic moze do wyboczenia prçtow zbrojeniowych i utraty przyczepnosci do przyleglego beto-nu, nawet w tych obszarach, w ktorych zbrojenie jest jeszcze osloniçte. W warunkach pozaru jedynie w strefie bliskiej zewnçtrznej powierzchni betonu temperatura osi^ga mak-symalne poziomy - jezeli tylko beton nie podlega lokalnym lub powierzchniowym odpryskom, to warstwy zewnçtrzne zapewniaj^ ochronç termiczn^ stali zbrojeniowej i wewnçtrz-nych warstw betonu w przekroju, stanowi^c cingle dosc efek-tywn^ barierç termiczn^, choc ich rola konstrukcyjna moze byc juz wyczerpana.
W celu ulatwienia prowadzenia procesu wizualnej oce-ny stanu konstrukcji z betonu po pozarze (bior^c pod uwagç obecnosc sadzy i osmolenia, zmianç koloru betonu, wyst^pie-nie zluszczen lub odspojen betonu, obecnosc rys i mikrorys oraz stopien odsloniçcia stali zbrojeniowej) wprowadza siç 5-stopniow^ skalç kategorii uszkodzen: 0 - beton nieuszko-dzony termicznie (zwykle tylko przebarwienia na powierzchni), 1 - uszkodzenia powierzchni i otuliny betonowej, od-padanie otuliny o ograniczonym zasiçgu i zakresie, korozja niezabezpieczonych materialow, obecnosc sadzy i osmolen, widoczna siec mikro-zarysowan, 2 - zarysowania (o rozwar-tosci > 0,5 mm) i odpryski otuliny betonowej (wielkosci do 10 mm), niewielkie deformacje i korozja na powierzchniach prçtow stali zbrojeniowej, 3 - uszkodzenia konstrukcyjne na poziomie przekroju (znaczne zarysowania i ubytki otuliny betonowej zbrojenia), deformacje konstrukcji obnizaj^ce nosnosc lub znaczne przemieszczenia powoduj^ce brak wla-sciwego powi^zania ze sob^ przyleglych elementow lub czç-sci konstrukcji, 4 - uszkodzenia konstrukcyjne na poziomie elementow lub czçsci konstrukcji (znaczne i powazne uszkodzenia elementow konstrukcyjnych, z lokalnym zniszczeniem i duzymi deformacjami), zaawansowana utrata otuliny betonowej, uszkodzenia strefy sciskanej elementow i odsloniçcie b^dz uszkodzenie zbrojenia [26], [30], [31]. Przykladowe uszkodzenia dla poszczegolnych kategorii dla belki zelbeto-wej przedstawiono na ryc. 5.
W efekcie dokonanej inwentaryzacji uszkodzen konstruk-cji, przeprowadzonej klasyfikacji stwierdzonych uszkodzen
Tabela 6. Charakterystyki roznych typow uszkodzen pozarowych betonu wedlug [9] Table 6. Characteristics for different type of concrete fire damages according to [9]
Typ uszkodzenia / Type of damage Czas wyst^pienia [min] / Incident duration [min] Charakter I Nature Towarzysz^cy dzwi^k / Accompanying sound Glówne czynniki warunkuj ^ceVMain influences*
Wykruszanie kruszywa/ Aggregate spalling 7-30 -- wystrzal / discharge report H, A, S, D, W
Odpryski narozy/ Corner spalling 30-90 niegwaltowny / non-violent brak dzwifku / no sound T, A, Ft, R
Odpryski powierzchniowe/ Surface spalling 7-30 gwaltowny / violent pfkanie / cracking H, W, P, Ft
Odpryski eksplozyjne/ Explosive spalling 7-30 gwaltowny / violent glosne uderzenie / loud knock H, A, S, Fs, G, L, O, P, Q, R, S, W, Z
Uszkodzenia przy ochladzaniu/ Post-cooling damage podczas i po ochladzaniu przy absorpcji wilgoci / during and after cooling/ with absorption of moisture niegwaltowny / non-violent brak dzwifku / no sound T, Fs, L, Q, R, Wl, AT
* A - rozszerzalnosc cieplna kruszywa / thermal expansion of aggregate, D - przenikalnosc cieplna kruszywa / thermal permeability of aggregate, Fs - wytrzymalosc betonu na scinanie / shearing durability of concrete, Ft - wytrzymalosc betonu na rozci^ganie / tensile strength of concrete, G - wiek betonu / age of concrete, H - szybkosc nagrzewania / heating rate, L - warunki obciqzenia i wiçzy / loading, restraint, O - profil nagrzewania / heating profile, AT - rodzaj kruszywa / aggregate type, P - przepuszczalnosc / permeability, Q - ksztalt przekroju / section shape, R - zbrojenie / reinforcement, S - wymiar kruszywa / aggregate size, T - maksymalna temperatura / maximum temperature, W - zawartosc wilgoci / moisture content, Z - wielkosc przekroju / section size, W1 - absorpcja wilgoci / moisture absorption.
ОБУЧЕНИЕ И ПРОПАГАНДИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ
i na podstawie analizy poziomu bezpieczenstwa konstrukcji (przeprowadzonej w oparciu o zidentyfikowane zredukowane wlasciwosci mechaniczne materialów i sztywnosci przekrojów elementów) mozna postawic koncow^ diagnoz^ stanu technicz-nego konstrukcji i dokonac wyboru strategii docelowego post§-powania. Wyróznic mozna nast^puj^ce dzialania w odniesieniu do analizowanej konstrukcji: calkowit^ naprawy, kombinaj cz^sciowej naprawy i cz^sciowej rekonstrukcji, zmian^ przezna-czenia lub uzytkowania, a wreszcie - wyburzenie lub rozbiórk^. Przy wyborze odpowiedniego sposobu post^powania uwzgl^d-nienia wymaga oczywiscie czynnik ekonomiczny.
Nalezy podkreslic, ze podstawowym celem naprawy konstrukcji po pozarze jest jej przywrócenie do stanu i przezna-czenia pierwotnego (sprzed pozaru). St^d tez, wykazac nalezy, ze po pracach naprawczych (oczyszczeniu i zabezpieczeniu zbrojenia, odtworzeniu geometrii przekrojów betonowych, innych szczególowych wymaganych zabiegach) konstrukcja charakteryzowac si§ b^dzie tak^ sam^ trwalosci^ i przewi-dywanym okresem uzytkowania, jak przed pozarem, a takze tak^ sam^ nosnosci^ i odpornosci^ ogniow^ w przypadku za-chowania pierwotnego przeznaczenia konstrukcji.
7. Podsumowanie
Zgodnie z ogólnymi zapisami sformulowanymi w doku-mencie [1] oraz postanowieniami normy PN-EN 1990 [2] od-pornosc pozarowa stanowi jedno z podstawowych wymagan
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
obliczeniow^ gçstosc obci^zenia ogniowego. Norma [3] opi-suje sposób okreslania wartosci liczbowych obliczeniowej gçstosci obci^zenia ogniowego, z uwzglçdnieniem ryzyka wyst^pienia pozaru z uwagi na wielkosc i przeznaczanie po-mieszczenia, a takze z uwagi na rózne typy dzialan zwalcza-j^cych ogien.
Przeprowadzenie calosciowej i dokladnej analizy odpor-nosci ogniowej dla konstrukcji betonowych jest zadaniem trudnym i zlozonym. Punktem wyjscia dla wszystkich metod obliczeniowych s^ odpowiednie dane materialowe (fizyczne, termiczne, mechaniczne) dla betonu i stali zbrojeniowej okre-slone z uwzglçdnieniem parametru temperatury. W warunkach pozarowych analizç konstrukcji mozna przeprowadzac na poziomie wydzielonego elementu, dla czçsci konstrukcji oraz globalnie - dla calej konstrukcji. W analizie konstrukcji zastosowanie mog^ znajdowac rózne metody weryfikacji odpornosci ogniowej konstrukcji: dane tabelaryczne (me-tody opisowe), uproszczone lub zawansowane metody obli-czeniowe, badania ogniowe, kombinacje róznych wymienio-nych metod. Wsród obliczeniowych sposobów sprawdzania odpornosci ogniowej konstrukcji zelbetowych stosowane s^ metody o róznym stopniu zaawansowania: zarówno metody uproszczone sprowadzone do analizy stanów granicznych no-snosci prowadzone na podstawie wyników analizy termicz-nej (np. metoda izotermy granicznej bazuj^ca na przekroju zredukowanym wedlug normy [4]), jak i zaawansowane pro-
г
- «y-^i.-- CÍÉ
n * Ш_ : : : j I ¡ w— t i i i L t E 1 1 P=- L U J r / 1 : ' I ¡1 —1
1 : í 4
Ryc. 5. Klasyfikacja uszkodzen pozarowych na przykladzie belki zelbetowej (kategorie od 0 do 4) Fig. 5. Fire damage classification for RC beam (categories from 0 to 4)
przy projektowaniu konstrukcji (obok niezawodnosci i trwa-losci). Wytyczne odnosnie zasad ustalania i przyjmowania szczegolowych charakterystyk oddzialywania pozarowego zamieszczono w normie PN-EN 1991-1-2 [3]. Cz^sci 1-2 poszczegolnych eurokodow konstrukcyjnych (w przypadku konstrukcji z betonu PN-EN 1992-1-2 [4]) podaje metody weryfikacji odpornosci ogniowej elementow konstrukcyj-nych, przy czym okreslenia szczegolowych wymagan odpornosci ogniowej (w odniesieniu do nosnosci i/lub funkcji separacyjnej - R, EJ, REJ) dla elementow konstrukcyjnych budynkow dokonuje si§ w oparciu o regulacje krajowe [6].
W celu przeprowadzenia analizy konstrukcji w warunkach pozarowych niezb^dne jest przyj^cie realistycznego scenariusza pozaru, okreslaj^cego zaleznosc pomi^dzy temperature gazu w pomieszczeniu a czasem trwania pozaru. Wsrod stosowanych w analizie termicznej modeli pozaru wyroznic mozna: normowe/nominalne krzywe temperatu-ra-czas oraz modele naturalne (uproszczone lub zaawan-sowane). Szczegolowe zaleznosci dla tych roznych modeli zamieszczono w PN-EN 1991-1-2 [3]. Dla modeli zaawan-sowanych obci^zenie ogniowe jest zwykle okreslane poprzez
gramy MES uwzglçdniaj^ce w sposób l^czny efekty termicz-ne, wilgotnosciowe i mechaniczne w opisie zachowania calej konstrukcji.
W wyniku dzialania wysokiej temperatury w trakcie pozaru zachodzi w betonie szereg procesów fizyko-chemicznych, które mog^ skutkowac wyst^pieniem uszkodzen materialo-wych. Typowe uszkodzenia pozarowe betonu to spçkania, miejscowe lub powierzchniowe wykruszenia i ubytki odpry-skowe. Uszkodzenia pozarowe betonu nie stanowi^ bezpo-sredniego mechanizmu zniszczenia elementu czy czçsci konstrukcji, ale mog^ inicjowac wyst^pienie jednego z typowych sposobów zniszczenia w warunkach pozarowych. Znaczne ubytki betonu w efekcie dzialania pozaru powodowac mog^ odsloniçcie wewnçtrznych warstw przekroju (rdzenia) i stali zbrojeniowej w konstrukcjach zelbetowych, co spowoduje szybsze zwiçkszenie temperatury wewn^trz przekroju i w od-sloniçtych prçtach, a w efekcie - postçpuj^c^ redukcjç nosnosci. Jednak tak dlugo, jak beton nie poddaje siç lokalnym lub powierzchniowym odpryskom, warstwy zewnçtrzne mog^ zapewniac skuteczn^ ochronç termiczn^ stali zbrojeniowej i wewnçtrznych warstw betonu, choc rola konstrukcyjna
tych warstw moze byc juz wyczerpana z uwagi na znaczne redukcje wlasciwosci mechanicznych betonu w warstwach zewnçtrznych. Analizuj^c charakter oraz okreslaj^c glówne czynniki warunkuj^ce wyst^pienie poszczególnych rodzajów uszkodzen pozarowych, mozna poprzez odpowiednie zabiegi projektowe (materialowe, konstrukcyjne), ograniczac nieko-rzystne zjawiska zwi^zane z dzialaniem ognia na beton.
Norma PN-EN 1992-1-2 [4] nie obejmuje swym zakresem oceny stanu technicznego konstrukcji po pozarze. W artykule przedstawiono dodatkowo podstawowe informacje w zakre-sie analizy i klasyfikacji uszkodzen pozarowych konstrukcji z betonu, co stanowi element niezbçdny dla przeprowadzania oceny stanu technicznego konstrukcji po pozarze i wniosko-wania o poziomie bezpieczenstwa takiej konstrukcji.
Literatura
[1] Rozporz^dzenie Parlamenta Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiaj^ce zharmonizowane warunki wprowadzenia do obrotu wyrobów budowlanych i uchylaj^ce dyrektywf Rady 89/106/EWG; Zal^cznik 1: Podstawowe wymagania dotycz^ce obiektów budowlanych, Dziennik Urzfdowy Unii Europejskiej, 04.04.2011.
[2] PN-EN 1990: Podstawy projektowania konstrukcji.
[3] PN-EN 1991-1-2: Oddzialywania na konstrukcje. Czfsc 1-2: Oddzialywania ogólne - Oddzialywania na konstrukcje w warunkach pozaru.
[4] PN-EN 1992-1-2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Czfsc 1-2: Projektowanie z uwagi na warunki pozarowe.
[5] PN-EN 1992-1-1: Projektowanie konstrukcji z betonu. Czfsc 1-1-: Zasady ogólne i zasady dla budynków.
[6] Rozporz^dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadac budynki i ich usytuowanie (Dziennik Ustaw z dnia 15 czerwca 2002, Dzial VI: Bezpieczenstwo pozarowe).
[7] Kosiorek M., Wozniak G., Projektowanie elementów zelbetowych i murowych uwagi na odpornosc ogniowq, „Instrukcje, Wytyczne, Poradniki" nr 409/2005, ITB, Warszawa, 2005.
[8] PN-EN 1363-2:2001: Badania odpornosci ogniowej. Czfsc 2 -Procedury alternatywne i dodatkowe.
[9] FIB Bulletin 38: Fire design of concrete structures - materials, structures and modelling. FIB state-of-art report prepared by Working Party 4.3-1, Lausanne, April 2007.
[10] Neville A., Wlasciwosci betonu, Polski Cement, Kraków 2000.
[11] Behnood A., Ziari H., Compressive strength of HSC at temperatures up to 300C. Proceedings of fib Symposium "Keep concrete attractive", Budapest 2005.
[12] Meda A., Gambarova P., Bonomi M.: High-Performance Concrete in Fire-Exposed Reinforced Concrete Sections. "ACI Structural Journal", Vol. 99, Issue 3, 2002.
[13] Poon C., Azhar S., Anson M., Wong Y., Comparison of the Strength and Durability Performance of Normal- and High-strength Pozzolanic Concretes at Elevated Temperatures. "Cement and Concrete Research, Vol. 31, Pergamon Press, 2001.
[14] Kowalski R., Wplyw wysokiej temperatury na cechy mechaniczne betonu. „Inzynieria i Budownictwo" Issue 10, 2010.
[15] Gawin D., Pesavento F., Majorana C. E., Schrefler B. A., Modelowanie procesu degradacji betonu w wysokich temperaturach, „Inzynieria i Budownictwo" Issue 4 2003.
D01:10.12845/bitp.41.1.2016.9
[16] Silfwerbrand J., Guidelines for preventing explosive spalling in concrete structures exposed to fire, Proceedings of fib Symposium "Keep concrete attractive", Budapest 2005.
[17] Zeiml M., Lackner R., Experimental investigation on spalling mechanisms in heated concrete, "Fracture Mechanics of Concrete Structures - High-Performance Concrete, Brick-Masonry and Environmental Aspects", Carpinteri, et al. (eds), Taylor&Francis group, London 2007.
[18] Ali F.A., Nadjai A., Talamona D., Rafi M.M., Fracture and explosive spalling of concrete slabs subjected to severe fire, "Fracture Mechanics of Concrete Structures - High-Performance Concrete, Brick-Masonry and Environmental Aspects", Carpinteri, et al. (eds), Taylor&Francis Group, London 2007.
[19] Kalifa P., Menneteau F.-D., Quenard D., Spalling and pore pressure in HPC at high temperatures, "Cement and Concrete Research", Vol. 30, 2000.
[20] Gawin D., Pesavento F., Prediction of the thermal spalling risk of concrete structures exposed to high temperatures, Conference Proceedings of the 6th International Conference "Analytical Models and New Concepts in Concrete and Masonry Structures - AMCM' 2008", Lodz, Poland 2008.
[21] Gawin D., Witek A., Wplyw wlokien polipropylenowych na degradacjç betonu wysokowartosciowego i zjawiska cieplno-wilgotnosciowe w wysokich temperaturach, „Inzynieria i Budownictwo" Issue 2, 2005.
[22] Dehn F., E.A B. Koenders E.A B. (eds), Proceedings of the 1st International Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure (From Real Life Experiences and Practical Applications to Lab-scale Investigations and Numerical Modelling), September 2009.
[23] Pimienta P., Meftah F. (eds.), Proceedings of the 3rd International Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure, Paris, September 2013; Materials science, Engineering and Chemistry, Vol. 6, 2013.
[24] Bazant Z., Thonguthai W., Pore pressure in heated concrete walls - theoretical predictions, "Magazine of Concrete Research", Vol. 107, Issue 31, 1979, pp. 67-75.
[25] Khoury G.A., Applications - Fire & Assessment, Proceedings of CISM Course on "Effects of heat on concrete", Udine, Italy 9-13 June 2003.
[26] Fib bulletin No. 46. Fire Design of Concrete Structures -structural behaviour and assessment, Lausanne, Switzerland, April 2008.
[27] Chudyba K, Serçga S., Stuctural fire design methods for reinforced concrete members, Technical Transactions - Civil Engineering, zeszyt 2-B/2013, Wyd. PK.
[28] Proceedings of the Sixth International Conference 'Structures in Fire', Michigan, USA, 2010, DEStech Publications Inc., ed. V. Kodur, J.-M. Franssen.
[29] Proceedings of the 7th International Conference 'Structures in Fire', Zurich, Switzerland, 2012, ETH Zurich, ed. M. Fontana, A. Frangi, M. Knobloch.
[30] Assessment, Design and Repair of Fire-Damaged Concrete Structures. Technical Report No . 68, The Concrete Society, London, United Kingdom 2008.
[31] Présentation des techniques de diagnostic de l'état d'un béton soumis à un incendie. décembre 2005, n° 62, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Paris, France.
[32] Chudyba K., Hager I.: Metodyka oceny stanu technicznego konstrukcji z betonu po pozarze, Przegl^d Budowlany, nr 6, czerwiec 2010.
A A A
dr inz. Krzysztof Chudyba - pracuje na stanowisku adiunkta naukowo-badawczego w Zakladzie Konstrukcji Zelbetowych In-stytutu Materialów i Konstrukcji Budowlanych Politechniki Krakowskiej. Zainteresowania naukowo-badawcze: analiza i projektowanie konstrukcji z betonu i konstrukcji murowych - z uwzglçdnieniem oddzialywan pozarowych, zagadnienia oddzialywan dlugotrwalych/reologicznych i problematyka trwalosci dla konstrukcji z betonu.
