Mezní stavy požární odolnosti
Mezní stav požární odolnosti vychází především z typu konstrukce. Zda se jedná o nosný nebo nenosný prvek, nebo zda se jedná o stěnu, sloup či dveře. Předpisy definují řadu mezních stavů. Čtyři nejčastěji používané typy jsou R, E, I, W.
(a) R = Únosnost a stabilita, (b) E = Celistvost, (c) I = Izolační funkce, (d) W = Požární stěny
Mezní stav „R“ (únosnost a stabilita)
Mezní stav „R“ platí pro všechny nosné konstrukce (včetně těch uvnitř požárního úseku). Zejména pro ty, které zajišťují stabilitu budovy. Ty musí svou nosnou funkci zachovat i během požáru. Pro mezní stav „R“ nezáleží na tom, zda se jedná o prvek prutového nebo deskového typu. Mezní stav R musí být splněn pro stěny, sloupy, nosníky, střešní vazníky, vaznice, ale také pro výztuhy atd.
Mezní stav „E“ (celistvost)
Mezní stav „E“ platí pro všechny plošné konstrukce požárního oddělení. Během požáru nesmí v konstrukci požárního oddělení vzniknout trhlina, kterou by mohly procházet plameny nebo kterou by mohly do jiného úseku pronikat horké plyny. Celistvost musí splňovat požární stěny a stropy oddělující požární úseky, další požární přepážky nebo podhledy (za nimiž mohou být technologická potrubí atd.) a případně požární uzávěry (např. dveře).
Mezní stav „I“ (izolační funkce)
Mezní stav „I“ platí pro plošné konstrukce požárního oddělení, jejichž účelem je zabránit nadměrnému ohřevu prostoru na straně odvrácené od požáru. Materiál na neohřívané straně nebo v její blízkosti nesmí vzplát. Izolační schopnost musí splňovat zejména masivně vestavěné rovinné konstrukce, jako jsou požární stěny a stropy mezi požárními úseky. To znamená, že se jedná především o vnitřní prvky, u kterých může požár vzniknout na obou stranách konstrukce a u kterých hrozí riziko osobám na neohřívané straně. Mezní stav „I“ musí splňovat také uzávěry otvorů ústících na chráněnou únikovou cestu.
Mezní stav "W" (omezení sálání tepla)
Omezení sálání tepla platí pro plošné konstrukce požárního oddělení, je podobné jako "I", ale s méně striktními požadavky. Mezní stav „W“ není schopen zabránit nárůstu teploty, pouze do určité míry omezuje tepelný tok sálající ze strany konstrukce odvrácené od požáru. Tento sálavý tepelný tok však nesmí způsobit šíření požáru nebo ohrozit osoby unikající v blízkosti takové konstrukce. Je proto omezen na 15 kW/m2.
Doba požární odolnosti
Doba požární odolnosti je definována jako časový úsek, během kterého musí konstrukce odolávat účinkům požáru nebo splňovat požadovaný mezní stav (případně více mezních stavů). Doba požární odolnosti se stanovuje v minutách. Základní klasifikační doby jsou stanoveny na 15, 30, 45, 60, 90, 120 a 180 minut.
Zatížení při požární odolnosti
Podle Eurokódu lze zjednodušeně uvažovat extrémní zatížení při požáru jako 70 % kombinace zatížení pro MSÚ.
Metody posouzení požární odolnosti
Metody návrhu se liší podle přístupu, přesnosti a složitosti výpočtu. Při analýze kritického prvku můžeme použít tabulkovou metodu, která je nejkonzervativnější.
Pokud normové posouzení není vyhovující, existuje možnost přejít k přesnějším metodám, jako je metoda izotermy 500 nebo tzv. zónová metoda. V případě analýzy části konstrukce nebo celé konstrukce lze použít numerické simulace, jako je vedení, konvekce nebo záření.
Základní předpoklady tabulkové metody
- Primárně jsou všechny hodnoty určeny pro křemičité kamenivo (nejnáchylnější k účinkům požáru)
- Pro vápencové kamenivo lze nejmenší požadovaný rozměr kamene zmenšit o 10 %
- Vlhkost betonu musí být nižší než 3 %, jinak hrozí riziko výbušného odprýskávání
- Kritická teplota betonářské výztuže je 500 °C
- Kritická teplota pro předpínací výztuž je 400 °C (tyče) nebo 350 °C (lana a dráty)
- Osová vzdálenost výztuže od povrchu musí být menší než 70 mm, jinak je nutné uvažovat povrchovou výztuž
- V případě více vrstev výztuže se vypočítá průměrná osová vzdálenost od okraje, přičemž nejmenší osová vzdálenost jakékoli vrstvy musí splňovat alespoň kritérium R30
- Mezi hodnotami v tabulkách je možné lineárně interpolovat
- Hodnoty uvedené v tabulkách jsou minimální hodnoty a je nutné rovněž dodržet zásady navrhování podle Eurokódu
Sloupy
Sloupy se obecně posuzují pomocí metody A nebo B. Rozhodnutí, kterou metodu použít, závisí výhradně na volbě inženýra. Posouzení je platné pro sloupy, které jsou zatíženy převážně normálovým tlakem, a pro ztužené konstrukce.
Metoda A
- Maximální účinná délka dosahuje 3 m.
- Účinná délka se rovná 0,7*L pro nejvyšší podlaží a 0,5*L pro každé další podlaží.
- Počáteční imperfekce jsou menší než 15 % výšky průřezu.
- Maximální plocha výztuže je menší než 4 % plochy betonového průřezu.
Metoda B
- Metoda je platná pouze pro ztužené konstrukce.
- Účinná délka sloupu může být více než 3 metry.
Nosníky
Posouzení nosníkových prvků je možné pouze pro obdélníkové, T průřezy nebo I průřezy. V dalším kroku je nutné rozlišovat mezi prostě uloženými nebo spojitými nosníky.
Desky
Stejně jako u nosníkových prvků musíte zvolit mezi prostě podepřenou deskou nebo spojitou deskou. Dalším aspektem je rozlišení mezi podporami vytvořenými stěnami nebo sloupy.
a) Jednosměrně pnutá deska, b) Obousměrně pnutá deska, c) Spojitá deska - stěny, d) Spojitá deska - sloupy
Stěny
- Poměr výšky k tloušťce musí být nižší než 40
- Požární odolnost EI – celistvost a izolační funkce, bez nosné funkce
- Požární odolnost REI – celistvost a izolační funkce, nosná funkce
Shrnutí
Pro normové posouzení požární odolnosti konstrukcí se nejčastěji preferuje tabulková metoda, podle které inženýr velmi rychle získá výsledek vyhovuje/nevyhovuje. Pokročilejší metody jako metoda izotermy 500 nebo zónová metoda jsou také často používanými metodami. Pokročilé metody se používají, když kritické prvky, jako je sloup, nosník, stěna nebo deska, nevyhoví při tabulkové metodě. Metody numerické simulace, jako vedení, konvekce nebo záření, se používají především v akademickém prostředí. IDEA StatiCa RCS obsahuje výše zmíněné tabulkové metody. Vývoj v IDEA StatiCa posouvá analýzu od tabulkových metod na úroveň numerických metod. Můžete se tedy v blízké budoucnosti těšit na analýzu nestacionárního vedení tepla v IDEA StatiCa Member.
