Bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji z betonu według eurokodów (norm PN-EN)

• Autorzy: Chudyba K.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.41.1.2016.9

Warianty tytułu

Fire Safety for Concrete Structures According to Eurocodes (Codes PN-EN)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cel: Celem artykułu jest zaprezentowanie zasad weryfikacji bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji z betonu zgodnie z eurokodami (normami PN-EN). Wprowadzenie tych norm do polskiej praktyki projektowej w przypadku analizy konstrukcji w warunkach pożarowych ustanowiło nową jakość w treści i zakresie dodatkowych szczegółowych wymagań, które należy spełnić przy projektowaniu obiektów budowlanych. Wprowadzenie: Zgodnie z ogólnymi zapisami Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 (a wcześniej – Dyrektywy 89/106/EWG) oraz postanowieniami normy PN-EN 1990 bezpieczeństwo pożarowe stanowi jedno z podstawowych wymagań przy projektowaniu konstrukcji (obok niezawodności i trwałości). Wytyczne odnośnie zasad ustalania i przyjmowania szczegółowych charakterystyk oddziaływania pożarowego zamieszczono w normie PN-EN 1991-1-2. Części 1-2 poszczególnych eurokodów konstrukcyjnych (dla konstrukcji z betonu – PN-EN 1992-1-2) podają metody weryfikacji odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych, przy czym określenia szczegółowych wymagań odporności ogniowej (w odniesieniu do nośności i/lub funkcji separacyjnej – R, EI, REI) dla elementów konstrukcyjnych budynków dokonuje się w oparciu o regulacje krajowe. Analizowane zagadnienia: W artykule opisano różne możliwe do przyjęcia modele pożaru (standardowe; naturalne – uproszczone, zaawansowane) oraz informacje o zasadach weryfikacji konstrukcji budowlanych dla warunków pożarowych. Scharakteryzowano zachowanie konstrukcji z betonu w warunkach pożaru, wskazując podstawowe parametry materiałowe dla betonu i stali zbrojeniowej determinujące zachowanie elementów konstrukcyjnych w sytuacji pożaru i jednocześnie niezbędne do przeprowadzenia analizy konstrukcji. Zidentyfikowano główne obszary zainteresowań badawczych w zakresie problematyki odporności ogniowej konstrukcji betonowych. Podano metody weryfikacji odporności ogniowej konstrukcji z betonu obejmujące: badania ogniowe, metody opisowe, uproszczone i zaawansowane metody obliczeniowe. Omówiono szczegółowo wybrane metody analizy zamieszczone w normie PN-EN 1992-1-2. Przedstawiono dodatkowo podstawowe informacje w zakresie analizy i klasyfikacji uszkodzeń pożarowych konstrukcji z betonu, co stanowi element niezbędny dla przeprowadzania oceny stanu technicznego konstrukcji po pożarze i wnioskowania o poziomie bezpieczeństwa takiej konstrukcji. Podsumowanie: W podsumowaniu zestawiono najważniejsze informacje o obowiązującej aktualnie wg Eurokodów procedurze projektowania konstrukcji z betonu z uwagi na warunki pożarowe (obejmującej analizę termiczną i mechaniczną dla założonego scenariusza pożarowego) i możliwych do zastosowania metodach weryfikacji odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych.

EN

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, 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.

Słowa kluczowe

PL

bezpieczeństwo pożarowe; konstrukcje z betonu

EN

fire safety; concrete structures

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 85--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chudyba K.

• Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (EU) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzenia do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG; Załącznik 1: Podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, 04.04.2011.
• [2] PN-EN 1990: Podstawy projektowania konstrukcji.
• [3] PN-EN 1991-1-2: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru.
• [4] PN-EN 1992-1-2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-2: Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe.
• [5] PN-EN 1992-1-1: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1-: Zasady ogólne i zasady dla budynków.
• [6] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dziennik Ustaw z dnia 15 czerwca 2002, Dział VI: Bezpieczeństwo pożarowe).
• [7] Kosiorek M., Woźniak G., Projektowanie elementów żelbetowych i murowych uwagi na odporność ogniową, „Instrukcje, Wytyczne, Poradniki” nr 409/2005, ITB, Warszawa, 2005.
• [8] PN-EN 1363-2:2001: Badania odporności ogniowej. Część 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., Właściwości 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 Highstrength Pozzolanic Concretes at Elevated Temperatures. “Cement and Concrete Research, Vol. 31, Pergamon Press, 2001.
• [14] Kowalski R., Wpływ wysokiej temperatury na cechy mechaniczne betonu. „Inżynieria i Budownictwo” Issue 10, 2010.
• [15] Gawin D., Pesavento F., Majorana C. E., Schrefler B. A., Modelowanie procesu degradacji betonu w wysokich temperaturach, „Inżynieria i Budownictwo” Issue 4 2003.
• [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”, Łódź, Poland 2008.
• [21] Gawin D., Witek A., Wpływ włókien polipropylenowych na degradację betonu wysokowartościowego i zjawiska cieplnowilgotnościowe w wysokich temperaturach, „Inżynieria 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] Bażant 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, Seręga 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 pożarze, Przegląd Budowlany, nr 6, czerwiec 2010.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.