Posouzení požární odolnosti předvedeme na názorném příkladu z [3].
Příklad
Jako příklad nám poslouží vedlejší nosník mezilehlé stropní desky. Pro zamezení klopení lze horní pásnici uvažovat jako bočně podepřenou. Požadovaná třída požární odolnosti je R30. Konstrukce je znázorněna na obr. 01.
Průřez
HEM 280, S235, Wpl,y = 2 966 cm³
Zatížení
gk = 16,25 kN/m (stálé zatížení)
qk = 45,0 kN/m (užitné zatížení kategorie G)
Návrh za běžné teploty
Rozhodujícím účinkem je moment ve středu pole.
Klasifikace průřezu
Klasifikace průřezu se provádí podle [4], tabulky 5.2.
Pásnice
Stojina
Průřez lze zařadit do třídy 1.
Návrhová momentová únosnost
| [4] (6.13) |
Posouzení
| [4] (6.12) |
Stanovení teploty oceli
Přírůstek teploty v nechráněném ocelovém prvku
| [1] (4.25) |
Součinitel průřezu nechráněného ocelového prvku
Součinitel průřezu udává poměr plochy nechráněného povrchu k objemu. Součinitel průřezu se v tomto případě rovná obvodu ocelového průřezu redukovaného o šířku horní pásnice zastíněné stropní deskou v poměru k ploše průřezu.
Součinitel opsaného obdélníkového průřezu
Opravný součinitel zastínění pro I-průřez
| [1] (4.26a) |
Normová teplotní křivka
| [2] (3.4) |
Měrné teplo
| Při 20 °C ≤ θa < 600 ° C | |
| [1] (3.2a) | |
| Při 600 °C ≤ θa < 735 °C | |
| [1] (3.2b) | |
| Při 735 °C ≤ θa < 900 °C | |
| [1] (3.2c) | |
| Při 900 °C ≤ θa ≤ 1 200 °C | |
| [1] (3.2d) |
Velikost kroku Δt pro metodu časového kroku nastavíme na 5 s. Hustota oceli je podle [1], čl. 3.2.2(1) ρa = 7 850 kg/m³.
Čistý tepelný tok
| [2], (3.1) | |
| [2], (3.2) | |
| [2], (3.3) |
kde
| αc | součinitel přestupu tepla prouděním pro normovou teplotní křivku αc = 25 W/m²K | [2], 3.2.1(2) |
| εm | emisivita povrchu prvku εm = 0,7 | [1], 4.2.5.1(3) |
| εf | emisivita plamene εf = 1,0 | [1], 4.2.5.1(3) |
| σ | Stefan-Boltzmannova konstanta σ = 5,67 ⋅ 10-8 W/m2K4 | [2], 3.1(6) |
Φ | polohový faktor Φ = 1,0 | [2], 3.1(7) |
U teploty oceli θa a okolní teploty θg se jako počáteční teplota předpokládá běžná teplota 20 °C. Ohřívání oceli Δθa lze vypočítat postupně pro každý časový interval Δt. Teplota oceli v následujícím časovém kroku je dána součtem teploty oceli v předchozím kroku a ohřevem Δθa. Na obr. 02 vidíme výpis z tabulky vývoje teploty oceli.
Rozhodující teplota oceli v čase t = 30 min je θa = 591 °C.
Návrh při požáru
Rozhodující účinek
Při posouzení na účinky požáru je třeba uvažovat mimořádnou návrhovou situaci. Rozhodujícím účinkem je moment ve středu pole.
Klasifikace průřezu
Průřez lze klasifikovat jako za běžné teploty, ovšem s upravenou hodnotou ε podle [1], výrazu (4.2).
Pásnice
Stojina
Průřez lze zařadit do třídy 1.
Návrhová momentová únosnost
Při stanovení návrhové momentové únosnosti je třeba vzhledem ke zvýšené teplotě snížit mez kluzu. Pro teplotu oceli θa = 591 °C se redukční faktor pro mez kluzu interpoluje z [1], tabulky 3.1:
U nechráněného nosníku s železobetonovou deskou na jedné straně a se třemi stranami vystavenými požáru je hodnota součinitele podmínek působení κ1 podle [1] , čl. 4.2.3.3(7):
κ1 = 0,7
Teplota je rovnoměrně rozdělena po celé délce. Součinitel podmínek κ2 je podle [1], čl. 4.2.3.3(8):
κ2 = 1,0
Návrhová momentová únosnost při rovnoměrném rozdělení teploty se určí podle [1] , čl. 4.2.3.3 (4.8):
Návrhová momentová únosnost při nerovnoměrném rozdělení teploty se stanoví podle [1], čl. 4.2.3.3 (4.10):
Posouzení
| [1] (4.1) |
RF-/STEEL EC3
Příklad se vypočítá v modulu RF-/STEEL EC3. Příslušný model konstrukce pro programy RFEM a RSTAB připojujeme k tomuto článku ke stažení.
Základní údaje: Posoudíme prut 1. Pro návrh při běžné teplotě nastavíme v záložce „Mezní stav únosnosti“ kombinace zatížení pro trvalou/dočasnou návrhovou situaci podle výrazu 6.10 a pro návrh při požáru vybereme v záložce „Požární odolnost“ kombinace zatížení pro mimořádnou návrhovou situaci podle výrazu 6.11c (obr. 03).
Vzpěrné délky - pruty: Klopení je zamezeno, proto v dialogu „1.5 Vzpěrné délky - pruty“ deaktivujeme příslušné kontrolní políčko (obr. 04).
Detaily: Požadovanou dobu požární ochrany, teplotní křivku a součinitele pro stanovení čistého tepelného toku nastavíme v záložce „Požární odolnost“ dialogu „Detaily“ (obr. 05).
Požární odolnost - pruty: Parametry požární odolnosti, jako například vystavení ohni a systémy požární ochrany, se zadají v dialogu „1.10 Požární odolnost - pruty“ (obr. 06). Nechráněný nosník je vystaven požáru ze tří stran.
Výsledky: Po výpočtu se zobrazí výsledky (obr. 07). Mezivýsledky důležité pro posouzení požární odolnosti, jako je například teplota oceli, se také zobrazí v tabulce „Mezivýsledky“.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
