IZRAČUN JEKLENE HALE 30X30X8 m NA TRAJNO IN POŽARNO STANJE

Transcription

1 UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO Matic Slanšek IZRAČUN JEKLENE HALE 30X30X8 m NA TRAJNO IN POŽARNO STANJE Diplomsko delo Maribor, avgust 01

2 II Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa IZRAČUN JEKLENE HALE 30 x 30 x 8 m NA TRAJNO IN POŢARNO STANJE Študent: Študijski program: Smer: Matic SLANŠEK univerzitetni, Gradbeništvo Konstrukcijska Mentor: Somentor: red. prof. dr. Stojan KRAVANJA, univ.dipl. inţ. grad. doc. dr. Tomaţ ŢULA, univ.dipl. inţ. grad. Maribor, avgust 01

3 III

4 IV ZAHVALA Za dodelitev teme za opravljanje diplomske naloge se zahvaljujem mentorju dr. Stojanu Kravanji. Prav tako se zahvaljujem somentorju dr. Tomaţu Ţuli in g. Joţetu Drčarju, ki sta mi bila s koristnimi nasveti v veliko pomoč. Posebna zahvala velja družini, ki mi je omogočila študij in mi tekom študija stala ob strani ter podjetju Trimo d.d. za strokovno pomoč pri študiju.

5 V IZRAČUN JEKLENE HALE 30x30x8 m NA TRAJNO IN POŢARNO STANJE Ključne besede: premaz. gradbeništvo, jeklene konstrukcije, poţarna varnost, intumescentni UDK: :699.81(043.) Povzetek V gradbeništvu večkrat zanemarjamo nevarnosti, ki lahko doletijo konstrukcijo. Požar kot eno izmed bolj razširjenih nesreč je možno do neke mere nadzorovati. Namen diplomske naloge je izvesti pregled aktivne in pasivne požarne zaščite, ki je trenutno na voljo na trgu. Računsko analizo jeklene hale brez požarne obremenitve primerjamo z analizo istega objekta pri požarni obremenitvi R60, ki je zaščitena z intumescentnim premazom. Izbrana jeklena hala je tlorisnih dimenzij 30x30 m in višine 8 m. Glavni okvir sestavljata dva stebra in dva nosilca. Globalna analiza jeklene hale je izvedena po evropskih standardih EUROCODE.

6 VI CALCULATION OF STEEL BUILDING 30x30x8 m ON PERMANENT AND FIRE STATE Ke words: civil engineering, steel structures, fire protection, intumescent paint. UDK: :699.81(043.) Abstract The construction industr often neglect dangers, which ma affect construction. Fire as one of the most common accidents can be controlled in some cases. The purpose of diploma work is to conduct a review of active and passive fire protection which is currentl available in the market. Calculation analsis of steel hall without fire load is being compared with the analses of the same building, where the fire load is applied and the building is protected with intumescent paint. The ground plain dimensions of the hall in question are 30x30 m, the height is 8 m. The main frame of the hall consists of two columns and two beams. Global analsis and dimensioning of steel hall is performed according to European regulations EUROCODE.

7 VII VSEBINA 1 UVOD... 1 POŢARNA OGROŢENOST OBJEKTOV....1 DEFINICIJA POŢARA.... RAZVOJ POŢARA Začetek poţara Faza rastočega poţara Poţarni preskok ''flash-over'' Faza polno razvitega poţara Faza pojemajočega poţara VZROKI ZA POŢAR Zunanji vzroki Notranji vzroki GAŠENJE PREVENTIVNI UKREPI PRED POŢAROM Aktivna poţarna zaščita Poţarni javljalniki Sistemi in centrale Alarmiranje Krmiljenje Pasivna poţarna zaščita Ognjevarni prehod skozi poţarne stene Produkti pasivne zaščite PROJEKTIRANJE DIMENZIONIRANJE JEKLENE HALE TLORISNIH DIMENZIJ 30X30 M IN VIŠINE 8 M SPLOŠNO O OBJEKTU OBTEŢNI PRIMERI Stalna obteţba Obteţba snega Obteţba vetra Obteţba poţara...6

8 VIII 3.3 KOMBINACIJE OBTEŢB POSAMEZNI ELEMENTI KONSTRUKCIJE Strešne lege in fasadna podkonstrukcija Glavni okvirji Povezja ANALIZA OBTEŢB Stalna obteţba Spremenljiva obteţba Sneg Veter Geometrijska nepopolnost DIMENZIONIRANJE ELEMENTOV Nosilec po MSN Kontrola striţne nosilnosti Klasifikacija prereza Interakcijska enačba Steber po MSN Kontrola striţne nosilnosti Klasifikacija prereza Interakcijska enačba Glavni okvir po MSU Prečno strešno povezje Vzdolţno strešno povezje Kontrola uklonske nosilnosti Vzdolţno vertikalno povezje Natezna nosilnost Strešna lega Klasifikacija prereza Interakcijska enačba POŢARNO DIMENZIONIRANJE DIMENZIONIRANJE ELEMENTOV S POŢARNO ODPORNOSTJO R Nosilec...78

9 IX Klasifikacija prereza Interakcijska enačba Kontrola s kritično temperaturo Steber Klasifikacija prereza Interakcijska enačba Kontrola s kritično temperaturo Prečno strešno povezje 0, S Natezna nosilnost Vzdolţno strešno povezje kotnik 55/55/8, S Uklon Vzdolţno vertikalno povezje - 5, S Natezna nosilnost Strešna lega - IPE 180, S Klasifikacija prereza Interakcijska enačba Kontrola s kritično temperaturo ZAKLJUČEK VIRI IN LITERATURA PRILOGE SEZNAM TEHNIČNIH PODATKOV NASLOV ŠTUDENTA KRATEK ŢIVLJENJEPIS PRILOGE... 1

10 X UPORABLJENI SIMBOLI VELIKE LATINSKE ČRKE A površina, nezgodni vpliv E Youngov mogul G striţni modul I vztrajnostni moment M moment N osna sila S jeklo V prečna sila W odpornostni moment prečnega prereza MALE LATINSKE ČRKE b širina h višina i vztrajnostni radij l dolţina, razpon, uklonska dolţina r radij q spremenljiva obteţba s obteţba snega w obteţba vetra x os ortogonalnega koordinatntega sistema os ortogonalnega koordinatntega sistema z os ortogonalnega koordinatntega sistema

11 XI MALE GRŠKE ČRKE alfa, kot, razmerje, koeficient gama, delni varnostni faktor lambda, vitkost fi, zasuk kapa, redukcijski faktor uklona psi, redukcijski faktor pi, konstanta ro, gostota OZNAKE V ENAČBAH c e cm, cmz, cmlt c t d p e 0 f g M 0, M 1, M h I t I w I i I z i z faktor izpostavljenosti faktor nadomestnega umogibnega momenta termični koeficient debelina ekspandiranega premaza nepopolnost meja plastičnosti jekla teţa faktorji varnosti za odpornost povprečna višina čelne fasade torzijski vztrajnostni moment pri neovirani torziji torzijski vztrajnostni moment pri ovirani torziji vztrajnostni moment okrog osi - vztrajnostni radij za os - vztrajnostni moment okrog osi z-z vztrajnostni radij za os z-z

12 XII ke, k LT,, z k, k, kz, kzz, kz LT LT, fi, fi z z, fi L l Cr p m M Cr M Ed,max M Rk N Rk i P 0, 1, redukcijski faktor za naklon v linearno elestičnem območju interakcijski faktorji redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja interakcijski faktor redukcijski faktor bočne zvrnitve redukcijski faktor bočne zvrnitve pri poţarnem projektnem stanju redukcijski faktor upogibnega uklona - redukcijski faktor upogibnega uklona - pri poţarni obremenitvi redukcijski faktor upogibnega uklona z-z redukcijski faktor upogibnega uklona z-z pri poţarni obremenitvi razpon povezja kritična dolţina relativna vitkost toplotna prevodnost število elementov bočno podprtih z enim povezjem elastični kritični moment bočne zvrnitve projektna vrednost upogibnega momenta karakteristična upogibna nosilnost kritičnega prečnega prereza karakteristična osna nosilnost kritičnega prečnega prereza koeficient obteţbe snega točkovna obteţba na povezje psi, razmerje napetosti, redukcijski faktor

13 XIII q b q p z osnovni tlak vetra tlak pri sunkih vetra gostota zraka a a, Cr r t f t w U v b V Ed,max V Rd W W z W pl temperatura profila kritična temperatura v jeklu radij debelina pasnice debelina stojine obseg hitrost vetra v posameznem področju projektna vrednost prečne sile projektna prečna nosilnost odpornostni moment okrog osi - odpornostni moment okrog osi z-z plastični odpornostni moment OKRAJŠAVE, KRATICE C stopinj Celzija MSN mejno stanje nosilnosti MSU mejno stanje uporabnosti

14 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 1 1 UVOD Diplomsko delo najprej predstavi splošni pregled poţarne ogroţenosti gradbenih objektov in zatem obravnava izračun enoladijske jeklene hale na poţarno obremenitev. Izvedena je računska analiza in dimenzioniranje poslovnega skladiščnega objekta tlorisnih dimenzij 30 x 30 m in višine 8 m, lociranega v Ljubljani. Objekt je prvotno projektiran na trajno projektno stanje in nato preverjen še na nezgodno poţarno projektno stanje R 60. Glavni okvir objekta je sestavljen iz dveh jeklenih stebrov prereza HEA 650 in iz dveh nosilcev HEA 650. Razmak med glavnimi okvirji znaša 6 m. Streha je simetrična dvokapnica s 6 naklonom strešin. Strešne lege prereza IPE 180 podpirajo strešno kritino na rastru,5 m. Fasadni stebri so v vzdolţni fasadi locirani na polovici razpona glavnih stebrov, v čelni fasadi pa so stebri izvedeni na razmaku 3 m. Za prenose bočnih in čelnih obteţb na objektu skrbijo povezja. V ravnini strehe sta dimenzionirani prečno strešno povezje in vzdolţno strešno povezje. V vzdolţnem delu konstrukcije za prenos obteţb skrbi vertikalno povezje. Material jeklene konstrukcije je konstrukcijsko jeklo S 35. Stalne in spremenljive obteţbe so v izračunu upoštevane v skladu z EN 1991, jekleni elementi pa so dimenzionirani v skladu z EN Statična analiza je narejena po teoriji II. reda s pomočjo programa za dimenzioniranje jeklenih konstrukcij ConSteel. Pri dimenzioniranju ni upoštevana potresna obremenitev na objekt.

15 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran POŢARNA OGROŢENOST OBJEKTOV.1 Definicija poţara Poţar je nenadzorovan proces nepopolnega zgorevanja različnih snovi. V začetni fazi je hitrost razvoja poţara v prostoru odvisna predvsem od lastnosti gorljivih materialov, manj pa od lastnosti obodnih gradbenih elementov. Če poţar v začetni fazi ni pogašen in če je na voljo dovolj gorljivih snovi, se bo po prostoru širil v odvisnosti od poţarnih lastnosti materialov. Temperatura v prostoru bo naraščala s količino sproščene toplote. Ko je temperatura v prostoru okoli 500 C do 600 C, pride do nagle razširitve poţara na ves gorljivi material v prostoru. Plameni zajamejo celoten prostor in poţar preide v fazo polno razvitega poţara. Ta prehod imenujemo "flash over" oz. poţarni preskok. Od tega trenutka dalje je potek poţara odvisen predvsem od geometrije in ventilacije prostora ter količine gorljivih snovi. Prenos poţara v sosednje prostore je odvisen od poţarne odpornosti elementov pasivne poţarne zaščite. Slika 1.1: Trikotnik poţara

16 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 3. Razvoj poţara Za nastanek poţara morajo vzajemno sodelovati trije elementi: gorivo, kisik in vir toplote (slika 1.1). Če je njihovo razmerje ugodno, obstaja velika moţnost, da se bo zanetil poţar in nato razširil še v druge prostore. V kolikor poţaru odstranimo enega izmed treh elementov, poţar ugasne. Faze poţara Objekt je navadno zavarovan z aktivno in pasivno zaščito. Aktivna zaščita je prva, ki se upre poţaru. Aktiviramo jo ročno ali se sproţi avtomatično. Pasivna zaščita je vgrajena v konstrukciji z materialnimi lastnostmi gradbenih elementov. S krivuljo (na sliki 1.), je prikazanih vseh šest tipičnih stopenj poţara v primeru, če se nebi bojevali proti poţaru. Popolnoma vsi poţari ne potekajo v takem zaporedju. Nekateri poţari se pogasijo sami, spet drugi niti ne doseţejo poţarnega preskoka oziroma ''flashover'' efekta, še posebej, če ni na voljo dovolj goriva ali je v poţaru prisotnega premalo zraka. V objektu z velikimi okni, gre velika količina toplote na prosto, takšen poţar pa prav tako ne doţivi faze ''flashover''. Slika 1.: Faze poţara..1 Začetek poţara Prva faza, pri kateri pride do pravega razmerja elementov poţara. V prostoru, omejenim s predelnimi stenami, je prisotna zadostna količina gorljivega materiala. Zgodi se vţig

17 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 4 gorljivega elementa. V tej fazi poteka vzporedno tudi odkrivanje poţara s strani očividcev, ljudi ujetih v poţar ali naprav za odkrivanje poţara, ter javljanje nevarnosti centru za obveščanje. Vir toplote: - iskre pri brušenju, varjenju, - spajkanje, - toplotno rezanje, - nabrizgavanje, - vse vrste gorilcev, - ţaganje kovin, - kemične reakcije med snovmi, - odprt ogenj, - toplota električnega upornika, - statična elektrika, - nenadno zvišanje tlaka plina, kar povzroči dvig temperature dokler ni doseţena temperatura samovţiga... Faza rastočega poţara Za hitrost razvoja poţara je v tej fazi pomembna predvsem lastnost gorljivega materiala. Tako je gorenje lahko : - zelo hitro, - hitro ali enakomerno, - počasno. Pri zelo hitrem poţaru imamo v mislih v glavnem eksplozije plina. Zaradi udarnosti so po svoji moči od vseh najbolj intenzivne. Ognjena plamena širijo poţar hitreje, kot se to dogaja pri tlenju. Hiter ali enakomeren poţar nastane, kadar je gorljiv material na primer les. Tlenje označujemo kot počasno gorenje, katerega glavni proizvod je ogromna količina dima. Temperatura v tem primeru ne narašča skokovito, odvisna pa je predvsem od vrste gorljivega materiala. V tej fazi, gasilske enote ţe prihajajo na kraj poţara.

18 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 5..3 Poţarni preskok ''flash-over'' Najpomembnejša faza pri razvoju poţara, je poţarni preskok, flash-over. Ta nastane, ko se določeni organski materiali segrevajo in pri tem oddajajo vnetljive pline v prostor. Pri temperaturi 500 C do 600 C se plini nenadoma vţgejo in poţar zajame celoten prostor in še vse negoreče materiale v prostoru...4 Faza polno razvitega poţara Po flash-over efektu, ko temperatura nenadoma naraste, poţar preide v fazo polno razvitega poţara. Značilno je, da temperatura ne narašča več in je ustaljena. Konstantna vrednost temperature je okrog 1000 stopinj Celzija. V poţaru so ţe zajeti vsi gorljivi materiali, trajanje faze pa je odvisno od dovedenega zraka in od količine gorljivih materialov...5 Faza pojemajočega poţara Zaradi pomanjkanja gorljivih materialov prične poţar pojenjati. K ugašanju poţara lahko pripomore pomanjkanje gorljivega materiala ali pomanjkanje zraka..3 Vzroki za poţar Če ţelimo uspešno zaščititi naš objekt pred poţarom, je potrebno najprej poznati in preučiti vzroke za nastanek morebitnega poţara. Pri poţaru delimo vzroke na notranje in na zunanje. Pravilniki nastajajo s pomočjo analize predhodnih vzrokov poţarov, hkrati ko izdelujemo pravilnike, pa moramo v mislih predvideti tudi poţare, ki lahko nastanejo zaradi novejših tehnologij..3.1 Zunanji vzroki - Strela je med zunanjimi vzroki za poţar najpogostejša. Ogroţeni so predvsem objekti, ki leţijo nekje v neposeljenem okolju. V tem primeru strela udari neposredno v objekt. Čeprav so konstrukcije opremljene s strelovodom, je v velikih primerih izvedba površna ali ţe uničena,

19 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 6 - pogosto je vzrok poţara neposredna bliţina sosednjega objekta. Razširi se lahko zaradi gorečih predmetov ali zaradi močnega sevanja toplote, - manj pogost vzrok je sevanje sonca, ki v poletnih mesecih zaradi svoje moči zaneti ogenj v kemikalijah in lahko vnetljivih snoveh..3. Notranji vzroki - dotrajane napeljave elektroinštalacij, raznih peči, kotlovnic, kaj hitro privedejo do vţiga, - dela v bliţini odprtega ognja, dela v bliţini varjenja, kjer vnetljive iskre preskakujejo po prostoru, - obrati, ki se ukvarjajo s tehnološkim procesom v katerega so vpletene vnetljive snovi in hlapi, - razna skladišča vnetljivih snovi in eksploziva kar kličejo po vnetljivosti in čeprav so zgrajena po posebnih predpisih včasih pride do poţara, katerega pa je izjemno teţko pogasit, - samovţig se zgodi, kadar so vnetljivi predmeti nepravilno skladiščeni (mastne krpe, poljščine, premog), - segrevanje naprav in strojev zaradi preobremenitve, - gradbeno-tehnične pomanjkljivosti se zgodijo ţe v samem načrtovanju gradnje. Nepravilno postavljeni izhodi in evakuacijske poti, - poleg vseh ţe naštetih pa daleč prednjačijo vzroki, katerih razlog je človeški faktor. Te imenujemo vzroki iz malomarnosti: nestrokovno zasnovan tehnološki proces, nepoznavanje nevarnosti v proizvodnji, neupoštevanje predpisov za varnost pri delu, neupoštevanje predpisov o poţarni varnosti, neupoštevanje splošnih ukrepov za zaščito pred ognjem, malomaren odnos do druţbene lastnine. Raziskave ugotavljajo, da bi boljša preventivna zaščita lahko preprečila polovico poţarov.

20 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 7.4 Gašenje Nezaţelen ogenj, ţelimo ukrotiti z gasilnimi sredstvi. Spomnimo se trikotnega diagrama elementov, ki so potrebni za nastanek poţara. Če se v tem delu zopet osredotočimo na vse tri elemente in imamo v mislih, da tokrat ţelimo ogenj pogasiti, lahko logično sklepamo, da moramo trikotniku odvzeti enega od elementov. Odvzem gorljivega materiala je zagotovo eden od najlaţjih načinov kako pogasiti ogenj. Slaba lastnost je ta, da je primeren samo za majhne poţare ali v začetni fazi poţara, ko lahko goreči predmet enostavno odstranimo. Ko se poţar ţe razširi imamo na voljo prekinitev stika gorečega predmeta s kisikom. Če uspemo koncentracijo kisika v zraku spraviti na 15 %, ogenj preneha goreti z velikim plamenom. Ko pa koncentracijo kisika v zraku zniţamo na 5 %, pa preneha goreti tudi vodik. Odvzem tega elementa enostavno doseţemo z gasilnim sredstvom kot sta gasilna pena in ogljikov dioksid, s katerima prekrijemo goreči predmet. Tretja moţnost je ohlajanje gorečega predmeta z vodo. Predmet ohladimo na temperaturo, ki je niţja od temperature vţiga. V primeru, da se odločimo za gašenje z inertnim plinom, moramo v prostor dovajati plin, ki zniţuje količino kisika obenem pa tudi zmanjšuje koncentracijo goriva. Inertni plin ( CO ) moramo vnašati v prostor in vseskozi ohranjati nivo plina, da se goreče snovi ohladijo. Delitev poţara po SIST EN Grafično s pomočjo sličic so vrste poţarov prikazane v nadaljevanju: poţari razreda A poţari trdnih snovi predvsem organskega izvora, ki pri gorenju tvorijo ţar poţari razreda B poţari tekočin in raztaljenih trdnih snovi poţari razreda C poţari plinov poţari razreda D poţari kovin poţari razreda F poţari olj in maščob

21 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 8.5 Preventivni ukrepi pred poţarom Nevarnost poţara moramo nujno preprečit ţe preden do njega sploh pride. Na voljo imamo preventivne ukrepe. Pravilna izvedba ni nujno draga, pravilnost izvedbe pa se nahaja v detajlih in dimenzioniranju. Poţarna varnost običajno sestoji s kombiniranjem aktivne in pasivne poţarne zaščite. Aktivna poţarna zaščita je tista, ki je sproţena avtomatično, s senzorji ali ročno. Pasivna zaščita pa poskrbi za poţarno varnost preko materialov, ki konstrukcijo gradijo in v času poţara ne potrebuje nikakršnega upravljanja. Vsi si ţelimo, da bi v začetni fazi, ko je aktivna zaščita aktivirana, ogenj ugasnil. S tem bi preprečili nevarnost v stavbi, poţar pa se ne bi širil v druge dele stavb. Mnogokrat pa temu ni tako. Aktivna poţarna zaščita poţara ne zazna zanetenega poţara dovolj zgodaj, zato se poţar razširi po celotnem objektu. Tu pride na vrsto pasivna zaščita, ki skrbi za to, da se lahko ljudje pravočasno evakuirajo iz stavbe, preden se ta poruši..5.1 Aktivna poţarna zaščita Ko poţar doseţe prvo fazo je pomembno, da ga kar se da hitro zaznamo. K sreči imamo na voljo mnogo različnih alarmnih sistemov, ki opozorijo na nevarnost tako uporabnike stavbe, kot tudi gasilce. Nekateri sistemi se odzovejo na nenaden dvig temperature ozračja, na nevarno mejo, drugi zaznajo in analizirajo dim. Poleg teh pa so daleč najbolj razširjeni springlerji. Cilj aktivne poţarne zaščite je, v čim krajšem času, tem bolj natančno locirati kraj poţara, ga javiti in storiti vse potrebno za preprečitev nadaljnjega širjenja ognja. Odkrivanje in javljanje poţara ter alarmiranje se je začelo leta 1666, ko se je v Londonu zgodil ''velik poţar''. Zajel je 1300 hiš in 87 cerkva ter uničil dom prebivalcem od skupno To je bil v zgodovini mejnik, ki je narekoval, da je potrebno ognju posvetit posebno pozornost. Pričeli so izdelovat preproste detektorje poţara, ki so se skozi čas in vse do sedaj razvili v zapletene električne naprave. Detektorji fizikalne ali kemične lastnosti zraka spreminjajo v električne impulze in pošiljajo podatke poţarni centrali, katera poskrbi za nadaljnje obveščanje in alarmiranje. Kljub vsej tehnologiji, ki jo imamo v 1. stoletju na voljo, pa alarmni sistemi še vedno niso popolni, zaradi česar mnogokrat pride do laţnih alarmov. Običajno človek ob predpostavki, da je prisoten, buden in primerno usposobljen, s svojimi čutili pogosto hitreje in bolj zanesljivo zazna poţar in

22 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 9 prepreči njegovo širjenje. Poţarne sisteme zato nameščamo tam, kjer teh predpostavk občasno ni mogoče izpolnit Poţarni javljalniki Poţarne javljalnike delimo na avtomatske in ročne. Avtomatski javljajo poţar skupaj s poţarno centralo in to delajo samostojno, medtem ko je pri ročnih javljalnikih za sproţitev potrebna prisotnost človeka, ki lastnoročno aktivira javljalnik. Ročni javljalniki Poznamo dva tipa ročnih javljalnikov in sicer angleški in nemški tip. Razlika med njima je samo v sproţitvi. Pri nemškem se poleg razbitja stekla zahteva še pritisk na gumb, pri angleški različici pa se za zavarovanje uporablja plombiran pokrovček, katerega je potrebno pred aktiviranjem javljalnika dvignit. Ročni javljalniki veljajo za zelo zanesljivo vrsto zaščite in se ob aktivaciji ne upošteva moţnost zlorabe. Običajno jih nameščamo ob izhodih iz prostora, na evakuacijskih poteh in v velikih prostorih. Avtomatski javljalniki Kot ţe samo ime pove, se javljalniki ob zaznavi spremembe kemičnih ali fizikalnih lastnosti v zraku sami aktivirajo ali pa pošljejo opozorilo poţarni centrali, katera sama naprej urgira. Delimo jih na več vrst, odvisno od tega, katero lastnost v zraku merijo. Dimni javljalniki Njihova naloga je analiziranje vidnih ali nevidnih dimnih delcev imenovanih aerosoli, ki so prisotni v zraku v primeru poţara. Ločimo več vrst dimnih javljalnikov. Ionizacijski dimni javljalnik Sestavljen je iz dveh komor in izvora ionizirajočega sevanja. Referenčna komora je zaprta, merilna pa dovoljuje prehod zraka in dima. Obe v zraku analizirata in primerjata produkte gorenja kateri vplivajo na ionizacijski tok v javljalniku. Zaradi sevanja amercija se zrak ionizira in skozi komori steče majhen električni tok. Upornost obeh komor je enaka, če je zrak čist. V kolikor pa v merilno komoro vstopi dim, se ioni prilepijo na dimne delce, zaradi katerih se upornost komore znatno poveča, ravnoteţje med obema komorama se poruši in sproţi se alarm.

23 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 10 Optični dimni javljalniki Javljalniki na osnovi vidne IR svetlobe ali nevidne ultravijolične svetlobe. Javljalnik vsebuje labirint, ki preprečuje vstop dneve svetlobe, hkrati pa omogoča prehod dima skozi komoro. Oddajna IR dioda oddaja impulze svetlobe, medtem ko zaradi posebne oblike sprejemna IR dioda ne prestreţe ţarkov. V primeru, da v javljalnik vstopi dim, se IR svetloba razprši in pade tudi na sprejemno IR diodo posledično se njen tok poveča. Če IR sprejemna dioda prestreţe določeno število IR impulzov, sproţi poţar. Neprimerni so za objekte, kjer so konstantno prisotni dim in prah. Med ionizacijskim in optičnim javljalnikom obstaja razlika. Ionizacijski so boljši za zaznavanje manjših poţarov in nevidnih dimnih signalov (gorenje s plamenom), medtem ko je optični javljalnik primernejši za detekcijo večjih dimnih delcev (nepopolno izgorevanje, tlenje). Večinoma se v današnjem času vgrajujejo dimni javljalniki. Temperaturni javljalniki Njihova naloga je meriti temperaturo okolice, merjenje hitrosti naraščanja temperature ali pa oboje skupaj. So zelo zanesljivi in ne dajejo laţnih alarmov, vendar pa je njihova slabost ta, da javijo poţar, ko ja ta ţe precej razvit. Uporabljajo se tam, kjer je uporaba dimnih javljalnikov nemogoča. Več senzorski javljalniki Kot ţe samo ime pove, vsebujejo več senzorjev. Najbolj razširjena uporaba je kombinacija temperaturnega in dimnega senzorja v javljalniku. Senzorja sporočata svoje ugotovitve mikrokontrolerju, ki s pomočjo posebnega algoritma ugotavlja ali je poţar nastal. Centrala lahko pri takšnih vrstah javljalnikov izklopi enega izmed senzorjev, zato je njihova uporaba primerna v tistih objektih, za katere se predvideva mogoča sprememba namembnosti in pri poţarih z odprtim plamenom, ko temperaturni senzor ob povišani temperaturi vpliva na povečanje občutljivosti optičnega dela. Plinski poţarni javljalniki V preteklosti so bili tovrstni javljalniki zelo dragi, saj so za svoje delovanje porabili ogromno energije, njihova ţivljenjska doba pa je bila kratka. Primerni so za zgodnjo zaznavo poţara, ko se pri majhnih temperaturah sprošča ogljikov monoksid. Meja javljanja

24 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 11 poţara je med 30 in 70 ppm, medtem ko je pri količini ogljikovega monoksida nad 300 ppm plin ţe smrtno nevaren. Pri plinu je pozitivna lastnost ta, da se širi v vse smeri, prehaja tudi med najmanjšimi špranjami in poţar aktivira tudi v sosednji sobi. Uporabljajo se kot dodatna zaščita, ker nikakor ne morejo nadomestit ostalih tipov javljalnikov. Slika 1.3: Primerjava občutljivosti različnih javljalnikov Plamenski javljalniki Primerni so za zaznavanje poţara s plamenom. Delujejo odlično, če je vidljivost med poţarom in napravo dobra, slabše je njegovo delovanje kadar je prisoten dim. V uporabi so javljalniki ki uporabljajo spekter ultravijolične svetlobe. Ti so občutljivi tudi kadar gre le za varjenje ali kadar pride do bliskov. Tudi dim močno oteţi delovanje naprave. Javljalniki ki uporabljajo spekter infrardeče svetlobe so občutljivi tudi na ostala vroča telesa, stroje ali na sevanje sonca v vodno površino. Javljalnikov ne ločujemo samo glede na spekter svetlobe, ki ga zazna ampak tudi na občutljivost naprave. Najboljša naprava torej zazna 30 cm 30 cm velik poţar bencina na oddaljenosti 60 m. Visoko občutljivi aspiracijski dimni javljalniki Ob montaţi teh javljalnikov, naprava porabi 4 ur, da posname začetne normalne pogoje zraka, katerih rezultati so v nadaljnjih odvzemih vzorcev merodajni za javljanje alarma. Naprava vsebuje cevovod z odprtinami, skozi katere vstopajo dimni delci in zrak. Prašne delce zadrţi filter v merilni komori. Optični laserski sistem šteje dimne delce in je do 1000

25 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 1 krat bolj natančen od običajnih optičnih dimnih javljalnikov. Sistem beleţi vse spremembe vsebnosti snovi v zraku in statistično shranjuje rezultate. Ţarkovni dimni javljalnik Naprava je sestavljena iz oddajne komore, ki pošilja IR ţarek skozi prostor na drugo stran, kjer jo čaka sprejemnik. Moč svetlobnega IR ţarka pojenja, če so v zraku prisotni dimni delci. Sprejemnik z mikroprocesorjem to zazna in sproţi poţar. S tem sistemom je moţno nadzorovati velike površine, kajti dolţina ţarka je do 100 m, en ţarek pa lahko nadzoruje do 14 m širine pri ravnem stropu oziroma do 8 m pri strehi dvokapnici. Temperaturni kabel Na voljo imamo dve različni vrsti tovrstnega opozarjanja na poţar. Prvi je linearen, kjer se s temperaturo spreminja prevodnost izolacije med ţilami v kablu. Pri dovolj veliki spremembi, elektronika sproţi poţarni alarm. Temperaturna meja se lahko elektronsko nastavi, celotna dolţina kabla pa je omejena na 450 m. Po alarmu, če temperatura ni dosegla uničujoče meje, kablov ni potrebno menjati. Na drugi strani imamo nelinearen temperaturni kabel, ki deluje na osnovi kratkega stika. Med vodnikoma v primeru preseţene temperature pride do kratkega stika, potem ko izolacija popusti. Mesto kratkega stika določimo z merjenjem upornosti, po poţaru pa je potrebno tisti del kabla, kjer je prišlo do kratkega stika, zamenjati. Dolţina tovrstnega kabla lahko meri vse tja do 1500 m. Temperaturni kabel se uporablja za nadzor pregrevanja kablov, za nadzor cestnih in ţelezniških predorov, na prostem, v skladiščih naftnih derivatov Sistemi in centrale Konvencionalni sistemi Naloga konvencionalnih sistemov je, da povečajo pretok toka iz 60 μa na15 ma in s tem sproţijo alarm, seveda šele po tem, ko javljalnik analizira fizikalne in kemične lastnosti zraka, kjer rezultati kaţejo na izbruh poţara v objektu. Na poţarno centralo so priključeni z javljalnimi linijami. Na vsaki liniji je največ 3 javljalnikov. Celotna linija je povezana na ta način, da če izpade en javljalnik, se linija prekine in nadzor popravi napako.

26 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 13 Pametni poţarni sistemi Algoritem pri pametnih poţarnih sistemih je bolj zapleten kot pri konvencionalnem sistemu. Vgrajen je v poţarno centralo, v vsakem javljalniku ali pa kar v obeh sistemih. Vedno je potreben dvosmerni prenos podatkov med centralo in javljalniki. Vaţno je, da poteka med njima komunikacija v digitalni obliki. Z avtomatskim prilagajanjem občutljivosti dimnih javljalnikov lahko občutljivost nastavimo glede na trenutne razmere in tako preprečimo vzpostavitev laţnega alarma, kar pa pri konvencionalnem sistemu ni mogoče. Skozi čas se v filtru nabirajo dimni delci, zaradi česar se njegova občutljivost poveča in kmalu nas privede do laţnega alarmnega preplaha. Javljalne cone Objekt moramo razdeliti na javljalne cone, ki v primeru poţara natančno locirajo mesto poţara. Zato morajo biti cone nameščene ena poleg druge. Drţati se moramo naslednjih pravil: - tlorisna površina ene cone ne sme presegati 000 m, - cona naj bo znotraj enega poţarnega sektorja, če pa se razteza v več sektorjev, naj bo meja cone enaka meji sektorjev in tlorisna površina manjša od 300 m, - cona naj zajema samo eno etaţo, izjemoma se lahko razširi na več etaţ, če gre za stopnišče, jašek, dvigala in podobne prostore ali če je celotna tlorisna površina objekta manjša od 300 m. Vloga centrale, namestitev Osrednji del sistema za javljanje poţara predstavlja poţarna centrala. Njena naloga je napajanje sistema za javljanje poţara brez prekinitev, nadzor javljalnikov in vrednotenje njihovega stanja, alarmiranje in sproţitev ustreznih naprav za preprečevanje širjenja poţara, lociranje nevarnosti. Centralo moramo vgraditi v prostor, ki je lahko dostopen gasilcem, da natančno locirajo poţar, biti mora dobro osvetljen, zaradi branja podatkov iz naprav.

27 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 14 Centrale v mreţi V primeru velikega objekta, je potrebno postaviti več central, katere so med seboj digitalno povezane. Med njimi je mogoča komunikacija v obe smeri, hkrati pa lahko preko ene centrale opravljamo in izvršujemo komande nad vsemi centralami. Glavne centrale/podcentrale V celotni mreţi central je ena izmed central glavna. Ima nadzor nad vsemi in z njo lahko upravljamo vse podcentrale. Običajno med glavno centralo in podcentralo komunikacija potuje enosmerno, od podcentrale proti glavni centrali. V nekaterih primerih pa je potrebno preko glavne centrale ponastaviti ali ugasniti zvok podcentrale. Takrat poteka komunikacija dvosmerno. Vzporedni prikazovalnik Kadar ima objekt več vhodov, na katerih je potrebno prikazati stanje poţarnega sistema, se v sistem vpelje več vzporednih prikazovalnikov. Na njih je lahko prikazana samo napaka v sistemu ali skupni alarm, lahko pa prikazujejo vse podrobnosti posameznega dogodka. Če vpeljemo dodatni prikazovalnik, moramo za napravo zagotoviti certifikat ter vzpostaviti glavno in rezervno napajanje v primeru izpada elektrike. Grafični nadzorni center na poţarni centrali V tlorisu vrisani javljalniki, sirene, sistemi gašenja in drugi elementi poţarnega gašenja, so vstavljeni in povezani z računalniškim programom. Na monitorju imamo prikazane vse tlorise objekta, v katerem so vrisani javljalniki. S preprostim programiranjem nam računalniški program ob aktiviranju javljalnika, na zaslonu locira javljalnik. Ţe enostavno utripanje, zvočni signal na ekranu, nas opozori na nevarnost. Tovrsten grafični nadzorni center ima redkokdaj ustrezen certifikat kot del poţarnega načrta in je v mnogih primerih le pomoč varnostniku ali deţurni osebi. Njegova velika prednost je, da je moţno hitro locirati natančen poloţaj poţara. Napajanje poţarnega sistema Tudi ob izpadu električne energije je potrebno, da naš poţarni sistem deluje brezhibno. Nujno je torej vzpostaviti dodatno, rezervno električno napajanje z akumulatorji. Predpisi velevajo 48 ur rezervnega napajanja, po preteku tega časa pa še 0.5 ure v alarmnem stanju.

28 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 15 Rezervni sistem napajanja je namenjen samo poţarni varnosti. Na to omreţje ne sme biti priklopljena nobena druga naprava Alarmiranje V primeru poţara moramo na nek način opozoriti ljudi na nevarnost. O nevarnosti jih lahko obvestimo preko alarmne sirene, lahko pa tudi z govornimi sporočili. Sirena se mora razlikovat od ostalih zvočnih opozoril hkrati pa mora ostati slišna v vseh prostorih. Opozarjanje z govornimi opozorili je primerno, kadar gre za večji objekt, kjer je obiskovalce potrebno usmerjati proti izhodu. Takšni objekti so na primer letališča ali nakupovalni centri. Zaradi nepoznavanja tlorisa je potrebno ljudem priskočiti na pomoč. Kadar pride do poţara in ljudje zaslišijo sireno, mnogokrat opozorila ne jemljejo resno. Kadar pa sireno kombiniramo z zvočnim opozorilom, pa se učinek bistveno izboljša in ljudje zaznajo, da jim preti nevarnost. Alarmna cona Večje objekte je potrebno razdeliti na cone. Ista cona pomeni istočasno opozarjanje na poţar. Pri manjših objektih je celotna zgradba v eni coni, pri večjih tovarnah ali hotelih pa pride do razdelitve. Kljub temu, poţarna cona ne sme ostati premajhna. V hotelskih sobah recimo, mora alarmna sirena prebuditi gosta in ga opozoriti na nevarnost. Temu sledi takojšen pregled sobe s strani varnostnika, ki v primeru poţara sproţi splošni alarm po celotnem objektu, lahko pa ga tudi lastnoročno prepreči. Adresne sirene Namestimo jih lahko direktno na javljalnike in so skoraj neopazne, saj jih pritrdimo na podnoţje naprave. Alarmne sirene z govornimi opozorili To so sirene, ki namesto svojega značilnega zvoka, predvajajo govorno sporočilo, predhodno posneto v spomin. Njihova prednost je učinkovitejše opozarjanje na nevarnost in moţna napotitev ljudi proti evakuacijski poti.

29 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 16 Ozvočenje Za ozvočenje moramo poskrbeti, kadar ţelimo glasovno opozarjati na poţar. Potrebno je pridobiti ustrezen certifikat. Tak sistem mora imeti lastno napajanje, cenovno pa poveča sistem poţarne zaščite tudi od 50 % do 100 %. Razumljivost sporočil mora biti jasna, sporočila pa ţe vnaprej posneta in se morajo ponavljati na vsakih 30 sekund. Če je premor med njimi več kot 10 sekund, je tišino treba nadomestiti s standardno sireno za poţar. Svetlobna signalizacija Mnogo laţje je poţar locirati s svetlobnimi signali, kakor pa iskati določeno sobo, hodnik, itd. Signalizacija mora biti dobro vidna tudi v primeru sončnega vremena Krmiljenje Pri poţarni varnosti so pomembne tudi naprave, katere lahko krmilimo, obvladamo in s pomočjo katerih lahko omejimo ali preprečimo poţar pred širjenjem v drug sektor. Poţarna vrata Uporabljamo v bolnicah, hotelih. Nastavljena morajo biti tako, da se v primeru poţara avtomatsko zaprejo. Navadno je pogoj za vklop avtomatike, sproţitev vsaj dveh javljalnikov. Vgrajeni sistemi gašenja V stavbi so lahko nameščene tudi naprave, ki samodejno gasijo poţar v zaprtih objektih. Sproţijo se lahko avtomatsko, ob aktiviranju dveh javljalnikov ali pa ročno, z ročnim javljalnikom poţara. Nadzorovati je potrebno vsebnost gasila v jeklenkah. Lopute za odvod dima in toplote Dolgo so ugotavljali ali tovrstne lopute pripomorejo k varnosti v poţaru ali zaradi dovajanja sveţega zraka, poţaru samo še omogočajo nadaljnje širjenje. Dokončni rezultati so pokazali, da odpiranje dimnih loput ohlaja prostor in dovaja boljšo vidljivost v objektu. Lopute z električnim odpiranjem in zapiranjem so sicer draţja izvedba loput, vendar zaradi moţnosti prezračevanja prostora in manjše občutljivosti na udar strele upravičijo investicijo. Drugovrstna izvedba so lopute z eksplozivnimi aktivatorji. Potrebna je pravilna

30 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 17 izvedba in obvezna ozemljitev tako loput kot tudi celotnega poţarnega sistema. Dvigala Uporaba dvigal v času poţara je prepovedana. V času poţara bi se lahko ljudje ujeli v dvigalo, mehanizem bi zajel poţar, kar bi za ljudi pomenilo gotovo smrt. Ko poţarna centrala aktivira varnostne ukrepe, moramo dvigalo spraviti v pritličje in ga zaustaviti. Klimatske naprave Zagotoviti moramo, da se po poteh klimatske napeljave ne širi poţar še v druga področja. Zato moramo vgraditi vzorčne komore, ki odvzamejo vzorec zraka v klimatskem kanalu, ga vodijo v dimni javljalnik in nato nazaj vrnejo v kanal..5. Pasivna poţarna zaščita Pri projektiranju objekta, moramo upoštevati mnoga pravila, katera nam zagotavljajo bistveno varnejše bivanje. Na področju poţarne zaščite, moramo pri gradnji upoštevati materiale, ki so negorljivi oziroma njihove materialne lastnosti omogočajo konstrukciji ohraniti svojo nosilnost predpisan čas. Uporabljati moramo materiale, ki v primeru vţiga sproščajo nizke količine toplote in dima ter omejujejo hitro širjenje poţara. Varnost pred poţarom pa ne zagotavlja samo en material, ki je negorljiv ampak je potrebno upoštevati celoten sistem uporabe. V Uradnem listu RS, v razdelku poţarne varnosti so napisana navodila o poţarni študiji. Predpisi nam velevajo, da je potrebno poţarno študijo obvezno narediti za objekte prometne infrastrukture (podzemne in dvignjene ţeleznice, predori in podhodi dolţine 70 m in več ipd.), za objekte energetskih in telekomunikacijskih vodov in cevovodov (črpališča naftnih derivatov ali plina, transformatorske in plinske postaje ipd.) ter za objekte industrijskih kompleksov (cementarne, opekarne, elektrarne, kemične tovarne, rafinerije, jeklarne ipd.). Poleg naštetih, je potrebno študijo opraviti tudi za druge stanovanjske ali nestanovanjske objekte, če izpolnjujejo določena merila. Torej pasivno poţarno zaščiten objekt je tisti objekt, ki je zgrajen iz takih materialov, da se v primeru poţara, ogenj ne razširi na druge zgradbe ali v druge sektorje stavbe. Glede na tehnične smernice, moramo ugotovit v kateri razred spada objekt. Ločimo delitev glede na nosilnost (R), glede na celovitost poţarnega sektorja (E) in izolativnost (I).

31 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 18 Nosilnost Določa kako dolgo mora stavba v primeru poţara ohraniti svojo nosilnost. Ta je odvisna od števila etaţ, specifične poţarne obremenitve, namembnosti oziroma nevarnosti za poţar, velikosti stavbe in od vgrajenega sistema za avtomatsko gašenje (aktivne zaščite). Kadar objekt sluţi dvema različnima namenoma, se upoštevajo stroţji kriteriji. Poţarni sektorji Da preprečimo ali omejimo hitro širjenje poţara po stavbi, je potrebno večje površine in površine različnih namembnosti razdeliti na poţarne sektorje. Še posebej moramo za ločevanje prostorov poskrbeti, ko nimamo v objektu vgrajenega sprinklerskega sistema avtomatskega gašenja. Širjenje ognja je potrebno omejiti na horizontalno in vertikalno širitev. Omejitve izvajamo s poţarnimi stenami. Na razdelitev stavbe na sektorje in njihovo velikost vplivajo: - namembnost stavbe, - velikost in druge lastnosti iz arhitekturnega vidika, - proizvodnega procesa, ki poteka v stavbi, - od vrste in količine gorljivih snovi v stavbi, - vgrajenih oz. vstavljenih gasilnih sistemov, - od drugih izvedenih poţarnovarnostnih ukrepov Ognjevarni prehod skozi poţarne stene Poţarna vrata Za prehode skozi stene uporabljamo vrata. Kadar je stena grajena ognjevarno, bi ob vgradnji običajnih vrat, omogočili ognju lahek prehod in širitev po celotnem objektu. V ta namen moramo v steno vgraditi poţarna vrata. Če v tehnični smernici ni zapisano drugače, morajo imeti vsaj tolikšno poţarno odpornost, kot jo ima poţarna stena. Dobro je tudi, da imajo vrata vgrajeno samozapiralo, ki se v primeru poţara zaprejo in preprečijo širjenje ognja v drug prostor. Inštalacijski jaški in kanali V tovarnah imamo na stropu ogromno jaškov, ki so na prvi pogled lahka tarča poţarov. Z njihovo pomočjo se lahko ogenj širi v druge poţarne sektorje, ali se skozi nje lahko vije

32 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 19 dim. Nekateri jaški so ustvarjeni za električno napeljavo, drugi za zračenje. Tehnične smernice navajajo, da moramo namestiti vsak jašek ločeno od drugega. Njihova poţarna odpornost mora zagotavljati vsaj takšno odpornost kakor gradbeni material v katerega so vgrajene, zgrajeni pa morajo biti tako, da je prehod dima onemogočen. Evakuacijske poti in vrata Stopnišča v objektu je potrebno izdelati iz negorljivih materialov. Pomembno je, da so lahko prehodna. Vsa vrata na evakuacijskih poteh se morajo odpirati v smeri evakuacijske poti. Njihovo odpiranje ne sme biti omejeno zaradi nadzora nad dostopom ali zaradi protivlomnega varovanja..5.. Produkti pasivne zaščite Vsakemu gradbenemu materialu je mogoče izračunati kritično temperaturo. Torej temperaturo, pri kateri bodo njegove mehanske lastnosti oslabljene, zaradi česar bo konstrukcija izgubila svojo nosilnost in se bo porušila. Jeklenim konstrukcijam začnejo fizikalne lastnosti slabiti pri doseţeni temperaturi okrog 500 C. Če ţelimo nosilnost naše konstrukcije časovno bistveno podaljšati, moramo jeklo zaščititi s protipoţarno zaščito. Na voljo imamo veliko različnih moţnosti, vendar pa sta med vsemi najbolj priljubljeni in uporabljeni zaščita s premazi in zaščita z mavčnimi ploščami. Zaščita s ploščami Izdelane so iz kalcijevega silikata, ki se obnaša kot inertni material. Tekom poţara ostanejo na svojem mestu, ne da bi se poškodovale ali oslabile. Na voljo imamo tudi mavčne plošče. Te so nekoliko cenejše od plošč iz kalcijevega silikata. Prednost poţarne zaščite s ploščami je v tem, da je njihova montaţa enostavna, estetsko pa tudi skrije jekleno ogrodje. Debelina nanosa plošč je odvisna od faktorja profila in od lastnosti plošč. Med sabo jih lahko lepimo ali vijačimo. Obrizgi Mešanica različnih materialov, ki so potrebni, za obrizge jeklenih konstrukcij. Malte vsebujejo hidravlična veziva. Osnovni materiali v obrizgih so negorljivi. Včasih so uporabljali azbest, ali mineralno volno, danes pa se uporablja vermikulit. Dodatki so

33 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 0 potrebni, ker zagotavljajo dober oprijem na jekleno konstrukcijo. Nanos obrizgov je enostaven, vendar dolgotrajen postopek. Ne glede na to, kako bomo aplicirali obrizg (ročno ali strojno), moramo vedno zagotovit potrebno debelino nanosa. V nasprotnem primeru, bo del konstrukcije z najmanjšo debelino obrizga ob temperaturni obremenitvi najbolj izpostavljen. Mogoče ga je nanesti tudi na teţko dostopna mesta, kot so na primer zvari. Takšen sistem zaščite ima tudi svoje slabe lastnosti. Sam proces nanašanja je umazan, poleg tega je jeklena konstrukcija estetsko neprivlačna s tem nanosom. Premazi V zadnjem času je zelo narasla uporaba premazov. Na konstrukcijo se nanašajo v več slojih, pri čemer je najbolj pomemben sredinski, intemescentni sloj. Pred nanosom prvega sloja, je potrebno jeklo speskati. Sledi nanos antikorozijske barve. Vrsto antikorozijske zaščite moramo predvideti ţe v naprej, zato da ne bi prišlo do kasnejše kemične reakcije. Sledi nanos drugega sloja imenovanega intumescentni sloj. Zagotoviti moramo zares dober oprijem med obema slojema, ker si ne ţelimo, da bi intumescentni sloj v primeru poţara odpadel. Ta sloj ob povišani temperaturi poveča svoj volumen tudi za petdeset krat. Najprej ekspandira zgornji sloj, ko pa se temperatura dviguje, prodira tudi v notranjost, zato se prične intumescentni sloj ekspandirati tudi v globini. Pri tem procesu se sprošča ogljikova pena, katera poţarno izolira konstrukcijo in omogoči, da se jeklo ne pregreva. Pri nanosu moramo upoštevati vsa navodila proizvajalca, delo pa morajo opravljati ljudje, ki poznajo postopke nanašanja. Na koncu nanesemo še zaključni premaz. Po navadi nanašamo tretji sloj v primeru, ko je intumescentni sloj izdelan na vodni osnovi, saj bi se ob stiku z vodo uničil. Zaključni sloj je mogoče izvesti v ţeleni barvi investitorja, toda lastnosti barve ne smejo še pospešiti poţarno stopnjo. Vidijo pa se tudi vse mogoče nepravilnosti predhodnih nanosov in poškodbe jekla. Nanašanje premazov je zelo zahtevno. Obstaja več moţnih načinov nanosa na primer s čopičem, z valjčkom ali z brizganjem. Največ se uporabljajo zračne pištole za brizganje pri katerih pa pride tudi do velikih izgub od 10 % do 0 % pri nanašanju. Najlaţje je konstrukcijo zaščititi ţe na tleh. Seveda pri montaţi kasneje pride do poškodb, katere je potrebno odpraviti.

34 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 1 Zaščita z lesom Moţna je zaščita jekla z leseno oblogo. Pri poizkusu je bilo ugotovljeno, da pri uporabi konzervativne kritične temperature jekla 00 C s faktorjem profila pričakujemo poţarno odpornost 60 min z uporabo le 35 mm m lahko lesene obloge. Pogoj za zaščito z lesom pa je ta, da mora biti les dobro skladiščen in na njem ne smejo nastati razpoke zaradi izhlapevanja vode. Polnjenje jekla z betonom Tudi beton lahko daje jeklu poţarno zaščito. Vgrajuje se na več načinov. En način je ta, da se preprosto vlije beton, ki hladi jeklo, medtem ko je druga moţnost konstrukcijska rešitev. V zaprte jeklene profile se vstavi armatura. V primeru poţara, pomaga armiran beton podpreti obteţbe, katerih jeklo več ne vzdrţi. Kombinacija jekla in betona prav tako lepo sovpada pri seizmičnih obremenitvah. Polnjenje I profilov z armiranim betonom je moţno le, če imamo armaturo privarjeno na mreţo. Zaščita z vodo Še najbolj zanimiv in ne prav pogosto uporabljen, je način zaščite pred poţarom z vodo. Pri takšni izvedbi, moramo poskrbeti za poseben vodovodni sistem, ki omogoča pretok vode v vse predele konstrukcije, pozornost pa moramo usmeriti tudi na sprostitev tlaka, ki se nabere pri močnem segretju vode. V sistemu je potrebno vodi dodati aditive, ki poskrbijo, da voda pozimi ne zmrzne in aditive, ki ščitijo jeklo pred korozijo. Takšen sistem zaščite je izjemno drag in se uporablja le v posebnih primerih..6 Projektiranje Začetek poţarne varnosti je v snovanju objekta. V primeru poţara, je za evakuacijo pomembna vsaka minuta. Tehnologija je napredovala ţe do te mere, da lahko s poţarnimi testi preverimo tudi materialno odpornost na povišano temperaturo, posledično pa lahko zabeleţimo, kako dolgo je material še vedno sposoben opravljati nalogo podpiranja konstrukcije. Projektant lahko s primerno izbiro materiala predpostavi kako dolgo naj objekt v primeru poţara ohrani nosilnost. Z razporeditvijo prostora lahko omeji širjenje

35 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran dima po objektu, prav tako pa lahko načrtuje evakuacijsko pot in predvidi kateri so moţni načini, da uporabniki kar najhitreje zapustijo objekt. Poleg varnosti uporabnikov objekta, pa je pomembno misliti tudi na varnost reševalnih ekip, katere bodo v primeru poţara, objekt zapustile zadnje. Pravilno projektirani, izgrajeni in vzdrţevani objekti, morajo v primeru poţara : - zagotoviti varno evakuacijo ljudi iz objekta, - zagotoviti varen vstop gasilcev in reševalcev v objekt, - določen čas zagotoviti nosilnost konstrukcije, - preprečiti širjenje poţara po objektu, - preprečiti širjenje poţara na sosednje objekte.

36 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 3 3 DIMENZIONIRANJE JEKLENE HALE TLORISNIH DIMENZIJ 30x30 m IN VIŠINE 8 m. 3.1 Splošno o objektu V okviru diplomske naloge sta izvedeni računska analiza in dimenzioniranje poslovnega skladiščnega objekta. Predvidena lokacija objekta je Ljubljana. Objekt je klasična enoladijska hala, tlorisnih dimenzij 30 x 30 m in višine 8 m (glej slike.1,.,.3). Slika 3.1: Tloris ostrešja

37 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 4 Slika 3.: Prečni prerez Slika 3.3: Vzdolţni prerez

38 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 5 Strešna kritina in fasadne obloge so tipske izolacijske plošče debeline 1 cm. Za strešno kritino so predvideni paneli Trimo SNV 10, kot fasadni elementi pa fasadni paneli Trimoterm FTV 10. Proizvajalec obeh tipov elementov je podjetje Trimo d.d. Streha je simetrična dvokapnica z naklonom strešin 6. Nosilni sistem objekta je zasnovan kot jeklena konstrukcija, v celoti izdelana iz jekla S 35. Osnovni nosilni elementi konstrukcije so glavni okvirji, ki sluţijo za prenos vertikalne obteţbe in horizontalne obteţbe (obteţbe vetra in potresa), in vertikalna povezja, ki prenašajo horizontalno obteţbo v smeri vzdolţ objekta. Kot sekundarni elementi se pojavljajo strešne lege, fasadna podkonstrukcija in ostala povezja. Objekt bo temeljen na točkovnih armiranobetonskih temeljih. Ker gre za sistem z ločenimi elementi za prenos horizontalnih obteţb v dveh pravokotnih smereh, obravnavamo posamezne nosilne elemente kot ravninske podsisteme. V nadaljevanju je podan podrobnejši opis obteţbe in posameznih konstrukcijskih elementov. 3. Obteţni primeri Pri statični analizi upoštevamo stalno obteţbo, spremenljive obteţbe snega in vetra, v drugem delu pa upoštevam in statično analiziramo vse nosilne elemente, obremenjene z normalnim poţarom, katere odpornost mora zdrţati 60 minutno nosilnost objekta Stalna obteţba Predstavlja jo lastna teţa konstrukcije ter stalne obteţbe strešne in fasadne obloge, določene na podagi tehničnih specifikacij produktov Trimoterm. V stalni obteţbi so predvidene tudi obteţbe povezij, inštalacij. Skupna ocenjena vrednost znaša 0,5 /m. 3.. Obteţba snega Obteţba snega je določena v skladu s SIST EN Lokacija objekta spada v cono A (po karti Slovenije za obremenitev snega), na nadmorski višini cca. 300 m, karakteristična obteţba snega na tla pa znaša 1,51 /m. Ob upoštevanju ustreznih oblikovnih faktorjev znaša obteţba snega na streho 1,1 /m. V analizi upoštevam simetrično in nesimetrično porazdelitev obteţbe snega. V prvem primeru je celotna streha

39 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 6 obremenjena z enakomerno (celotno) obteţbo, v drugem primeru pa je polovica strehe obremenjena s celotno obteţbo, polovica strehe pa s polovično obteţbo Obteţba vetra Obteţba vetra je določena v skladu s SIST EN Lokacija objekta spada v cono 1 (po karti Slovenije za obremenitev vetra), kjer znaša na nadmorskih višinah do 800 m projektna hitrost vetra 0 m/s, oz. osnovni tlak vetra 0,5 /m. Lokacijo uvrstim v kategorijo terena IV (področje, kjer je najmanj 15 % površine prekrite s stavbami povprečne višine nad 15 m), ob upoštevanju višine objekta znaša tlak pri največji hitrosti ob sunkih vetra 0,3 m/s. Pri določitvi obteţbe vetra na zunanje površine upoštevam razdelitev objekta na območja A-E za vertikalne površine (fasada) in območja F-I za strešno površino. Upoštevam tudi delovanje vetra na notranje površine kot nadtlak oz. podtlak po priporočenih vrednostih SIST EN Obteţba poţara Konstrukcijo obremenimo s poţarno obremenitvijo, ki nastane po 60 minutnem delovanju standardnega poţara. Pri izračunu upoštevamo lastnosti intumescentnega premaza, s katerim zaščitimo konstrukcijo pred ognjem. 3.3 Kombinacije obteţb Kombinacije obteţb posameznih vplivov določimo v skladu s SIST EN Za dimenzioniranje pri mejnem stanju nosilnosti (MSN) upoštevamo varnostne faktorje za kombinacije obteţb. 1,35 za stalne vplive in 1,5 za spremenljive vplive. Za nezgodne kombinacije kot je poţar, upoštevamo varnostne faktorje 1,0 za stalne in 0, za spremenljive vplive. Za dimenzioniranje po mejnem stanju uporabnosti (MSU) upoštevam varnostne faktorje 1,0 za stalne in spremenljive vplive. Pri kombinacijah obteţb upoštevamo tudi parcialne faktorje (za spremenljive vplive, ki niso prevladujoči) v vrednostih 0,6 za obteţbo vetra in 0,5 za obteţbo snega (faktor 0 ).

40 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Posamezni elementi konstrukcije Strešne lege in fasadna podkonstrukcija Strešne lege so prereza IPE 180, izdelane iz jekla S 35, in potekajo vzdolţ celotne hale. Sluţijo za podpiranje strešne kritine. Lege so na rastru,5 m, kar v skladu s podatki proizvajalca kritine zadostuje za prenos vseh obteţb vetra in snega. Strešne lege dimenzioniramo na stalno obteţbo in obteţbo snega. Obteţbe vetra ne upoštevamo saj deluje na streho kot srk in s tem ugodno v kombinaciji s snegom. Statični sistem lege upoštevamo kot kontinuirni nosilec. Lege so v vertikalni smeri podprte z glavnimi nosilci na razdalji 6 m, v prečni smeri pa predvidim dodatno podpiranje z nateznimi palicami ( 16 ) na sredini vsakega polja (med dvema glavnima okvirjema). S tem se razdalja med podporami za upogib okrog šibke osi in uklonska dolţina lege okrog šibke osi zmanjša na 3 m. Zaradi naklona strehe se v legah zaradi vertikalne obteţbe pojavi dvoosni upogib. Strešne lege sodelujejo tudi pri uklonskem varovanju bočnem drţanju gornjih pasnic glavnih nosilcev, zato se v legah poleg dvoosnega upogiba pojavi tudi tlačna osna sila. Strešne lege dimenzioniramo v skladu s SIST EN na kombinacijo dvoosnega upogiba (z nevarnostjo bočne zvrnitve) in tlačne osne sile (uklon). Pri določitvi nosilnosti na bočno zvrnitev konservativno upoštevamo, da so lege bočno podprte le ob podporah (gl. nosilcih) ne upoštevam bočne stabilizacije s strešno kritino Glavni okvirji Glavni okvirji predstavljajo osnovne nosilne elemente in se pojavljajo na rastru 6 m. Sluţijo za prenos vertikalnih obteţb in prenos horizontalnih obteţb vetra v smeri prečno na sleme objekta. Glavni okvir sestavljata stebra prereza HEA 650 (S35) in nosilca prereza HEA 650 (S 35). Nosilec je pod naklonom 6 (v obliki simetrične dvokapnice). V smislu statičnega sistema okvir obravnavamo kot sistem s togimi priključki med stebri in nosilci ter s členkastimi priključki stebrov na temelje. Obteţbe na okvir določimo na podlagi prej opisanih vplivov ob upoštevanju ustreznih vplivnih območij. Na ta način določimo obteţbe snega (simetrično in nesimetrično), vetra na zunanje površine (ločeno

41 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 8 primera, ko veter piha v smeri pravokotno na sleme objekta in ločeno za primer vetra vzdolţ slemena) in notranjega vetra (nadtlak, podtlak). Glavne okvirje analiziramo na celotno shemo prej opisanih kombinacij obteţnih primerov za kombinacije običajnih obteţb pri MSN in MSU. Kot prevladujočo obteţbo upoštevamo prvič sneg (pričakovani največji vertikalni vplivi), drugič veter (pričakovani največji horizontalni vplivi). Analizo izvedemo po teoriji. reda z upoštevanjem geometrijske nepopolnosti. Nepopolnost upoštevamo v obliki nadomestnih horizontalnih sil. Dimenzioniranje izvedemo za merodajne kombinacije v skladu s SIST EN Pri MSN v elementih nosilca preverimo striţno nosilnost (ki po pričakovanju ni merodajna) in nosilnost na kombinacijo tlačne in upogibne obremenitve ob upoštevanju nevarnosti uklona in bočne zvrnitve. Pri dimenzioniranju stebrov upoštevamo, da sta uklonska dolţina za uklon okoli močne in šibke osi razdalja med bočnimi podporami (preprečena zvrnitev) enaki celotni dolţini stebra. Pri dimenzioniranju nosilca pa upoštevamo, da je nosilec bočno drţan s prečnim strešnim povezjem, razdalja med bočnimi podporami in uklonska dolţina za uklon okrog šibke osi tako znaša 5,0 m. Za uklonsko dolţino okoli močne osi nosilca pa privzamemo celotno dolţino nosilca. Pri MSU preverimo največje vertikalne in horizontalne pomike. Največji vertikalni pomik nosilca znaša 15 cm oz. L/00, največji dopustni horizontalni pomik na vrhu stebra pa 5,33 cm oz. cca h/150. Največji vertikalni pomik, izračunan z elastično analizo, znaša 7,88 cm. Največji horizontalni pomik pa je 1,35 cm Povezja Izmed povezij je predvideno prečno in vzdolţno strešno povezje ter vzdolţno vertikalno povezje. Prečno strešno povezje Prečno strešno povezje sluţi kot podpora fasadnim stebrom v čelni fasadi oz. prevzema obteţbo vetra s čelne fasade in jo prenaša na vertikalna povezja, ki predstavljajo podpore prečnemu strešnemu povezju. Poleg tega prečno povezje uklonsko varuje zgornje pasnice glavnih nosilcev oz. predstavlja bočne podpore nosilca. Povezje zato dimenzioniramo na kombinacijo obteţbe vetra in uklonske obteţbe.

42 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 9 Povezje predvidimo v obliki kriţnih diagonal 0 (S35) v prvem in zadnjem polju hale. Diagonale potekajo preko dveh polj strešnih leg, razdalja med vozlišči povezja torej znaša 5,0 m. Uklonsko obteţbo upoštevamo v skladu s SIST EN na način, da povezje obremenimo z dodatno projektno osno silo, ki je enaka vsoti tlačnih sil v gornjih pasnicah vseh nosilcev, ki jih stabilizira eno povezje. Konzervativno upoštevamo, da vsako povezje bočno podpira 3 nosilce. Povezje izračunamo po teoriji. reda z upoštevanjem geometrijske nepopolnosti (v statičnem modelu upoštevam»premaknjena«vozlišča povezja). Pri statični analizi upoštevamo samo tegnjene diagonale. Vzdolţno strešno povezje Vzdolţno strešno povezje se pojavi na obeh straneh strešne ravnine (med kapom in prvo notranjo fasadno lego) in sluţi kot podpora fasadnim stebrom vzdolţne fasade (prenos obteţbe vetra na glavne okvirje) ter za prenos nateznih sil iz nateznih palic ( 16 ) vmesnih prečnih podpor strešnih leg. Povezje obravnavamo lokalno med dvema glavnima okvirjema (ki predstavljata podpore povezja). Upoštevamo največjo obteţbo vetra na fasado (srk, območje A) v kombinaciji z nadtlakom notranjega vetra. Robna pasova povezja predstavljata stranski strešni legi, diagonala in vertikala pa sta izdelani iz kotnikov L 55/55/8 (S 35). Ker potekajo diagonale le v eni smeri (niso kriţne) jih dimenzioniramo na največjo tlačno/uklonsko obremenitev. Vzdolţno vertikalno povezje Vertikalna povezja sluţijo kot podpore prečnima strešnima povezjema (sluţijo za prenos obteţbe vetra na čelne fasade na temelje), uklonsko stabilizirajo stebre glavnega okvirja (za uklon okoli šibke osi), obenem pa predstavljajo glavne nosilne elemente za prenos obteţbe potresa v vzdolţni smeri. Vertikalna povezja predvidimo kot sistem kriţnih diagonal 5 (S 35) v vseh štirih vogalnih poljih med glavnimi stebri. Posamezen sistem sestavlja eno polje ( diagonali) z vozlišči na dnu stebra in na vrhu stebra. Povezje dimenzioniramo na prej opisane obteţbe, pri čemer obteţba vetra povzroča tudi upogib stebra okoli šibke osi in dodatno tlačno silo v glavnem stebru. Izkaţe se, da ima dodatni vpliv zanemarljiv vpliv na nosilnost stebra. Za dimenzioniranje diagonal povezja upoštevamo še uklonsko obteţbo (največja projektna tlačna sila v stebru upoštevam, da s

43 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 30 posameznim povezjem uklonsko varujemo 3 stebre). Povezje računamo po teoriji. reda ob upoštevanju ustrezne geometrijske nepopolnosti. Slika 3.4: Nosilni elementi hale 3.5 Analiza obteţb Pri analizi obteţb smo uporabljali programsko opremo ConSteel, ki avtomatično izračuna lastno teţo profilov Stalna obteţba Lastna teţa strešnih leg in povezja Strešna obloga Fasadna obloga Tabela.1: Stalna obteţba g s 0, / m g kritine 0,3 / m g fasade 0,3 / m

44 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 31 Obteţba na okvir: - nosilec g nosilec = g s+gkritine 6 m = 0,5 6 m = 3 /m m - steber g steber = g s+gfasade 3 m = 0,5 3 m = 1,5 /m m 3.5. Spremenljiva obteţba Sneg Cona A, višina 300 m s c c s i e t i k ce - koeficient izpostavljenosti (običajno 1,0) ct - termični koeficient (običajno 1,0) i - koeficient obteţbe snega Tabela.: Oblikovna koeficienta obteţbe snega s k A 300 1, , ,51 / m 78 78

45 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 3 Slika 3.5: Oblikovni koeficient obteţbe snega s1 ce ct i sk 1,0 1,0 0,81,51 1,1 / m m s 0,5 ce ct i sk 0,51,0 1,0 0,81,51 = 0,605 /m m Obteţba snega na okvir s 1=1,1 6 m = 7,6 /m m s =0,51,1 6 m = 3,63 /m m Obteţbo snega v statični analizi upoštevam kot enakomerno obteţbo vzdolţ nosilca, zato dejanske vrednosti obteţb znašajo: s 1=7,6 cos6 = 7, /m m s =3,63 cos6 =3,61 /m m

46 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Veter Obteţba vetra je preračunana s standardom»sist EN «glede na dimenzije objekta in razdelitev površin objekta na območja. q c z q p e b c e - faktor izpostavljenosti q b - osnovni tlak vetra q 1 1 kg m b = ρz v b = 1,5 0 = 50 kg/ms 3 m s z - gostota zraka, ki je odvisna od nadmorske višine, temperature in zračnega tlaka, pričakovanega med neurjem na obravnavanem območju Priporočena vrednost ρ = 1,5 kg/m z 3 vb - hitrost vetra v posameznem področju določena po nacionalnem dodatku SIST EN :004/A101 Odčitana CONA 1, n.v.: 300 m < 800 m v b= 0 m/s

47 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 34 Slika 3.6: Projektna hitrost vetra Določitev faktorja izpostavljenosti Ce (Ze) za teren IV. kategorije Tabela.3: Kategorija terena

48 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 35 z =10 m ce z 1, Slika.4: graf za določanje koeficienta c e (z e ) kg kg q p =ce z q b=1, 50 = 300 = 0,3 /m ms ms Obteţbe vetra na okvir določim v skladu s SIST EN glede na dimenzije objekta in razdelitev površin objekta na območja. a) veter piha pravokotno na sleme: dimenzije: b = 30,0 m (širina izpostavljene površine) h = 10 m e = min (b, h) = h = 0,0 m

49 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 36 F D E G H I A B C F Slika 3.7: Prikaz con vetra na objektu Vertikalne površine: Privetrna stran Območje D w e=q p(z e) c pe=0,3 0,8 = 0,4 /m m Obteţba na tekoči meter tako znaša: 0,4 6 m = 1,44 /m m Zavetrna stran Območje E w e =q p(z e) c pe =0,3 (-0,5)=-0,15 /m m Obteţba na tekoči meter tako znaša: -0,15 6 m = -0,9 /m m Streha: območje F,G: w e=1,5 m (-0,51 ) + 4,5 m (-0,36 )= -,39 /m m m Območje H: w =(-0,18 e ) 6 m = -1,08 /m m

50 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 37 Območje I: w e=(-0,18 ) 6 m = -1,08 /m m b) veter piha vzdolţ slemena: dimenzije: b = 30 m (širina izpostavljene površine) h = 10 m e = min (b, h) = b = 0 m Vertikalne površine: območje A je do razdalje e = 0 m = 4 m, torej drugi okvir v celoti 5 5 ţe pade v območje B. Območje B: w e= -0,4 6 m = -1,44 /m m Streha: območji F in G se nahajata do razdalje torej ţe v celoti v območju H: območje H: w e= -0,1 6 m = -1,6 /m m e 0 m = = m 10 10, prvi notranji okvir je Veter na notranje površine: Nadtlak oz. podtlak vetra upoštevam enake intenzitete na vse površine: - nadtlak: w i = 0,06 6 m = 0,36 /m m - podtlak: w i = -0,09 6 m = -0,54 /m m Geometrijska nepopolnost Geometrijsko nepopolnost za globalno analizo okvirja upoštevam v skladu s SIST EN v obliki zasuka : 0 h m kjer je:

51 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 38 h 0,647 h 9,57m (h = višina objekta v metrih) 1 1 m 0,51 0,51 0,866 m , 647 0,866 0, (m = št. stebrov vrsti = ) Nepopolnost upoštevam v obliki nadomestnih horizontalnih sil NEd, kjer je N Ed celotna vertikalna obteţba. Nadomestne sile izračunam na podlagi vsote vertikalnih akcij posameznega obteţnega primera, ki jo pomnoţim z vrednostjo imperfekcije. Poenostavljeno upoštevam, da celotna horizontalna nadomestna sila deluje na vrhu stebra. Geometrijsko nepopolnost definiram v programu ConSteel, ki v kombinacijah za dimenzioniranje ustrezno upošteva nadomestne sile. Določitev kombinacij za dimenzioniranje: Kombinacije za dimenzioniranje določim v skladu s SIST EN 1990 po spodnjih enačbah: MEJNO STANJE NOSILNOSTI (MSN): Trajno projektno stanje: G Q Q G k, j Q1 1 Q1 0i i i1 Nezgodno projektno stanje poţar: j1 G '' '' P'' '' A '' ''( ali ) Q '' '' Q k, j d 1,1,1 k,1, i k, i i1 MEJNO STANJE UPORABNOSTI (MSU): G k,j Q 1 i1 0i Q i

52 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 39 Parcialne faktorje določim po priporočenih vrednostih v SIST EN 1990 (sneg, veter) in znašajo: Sneg: 0 = 0,5 (kraji pod 1000 m nadmorske višine) 1 = 0, = 0 Veter: 0 = 0,6 1 = 0, = 0 Upoštevani varnostni faktorji za obteţbe: G = 1,35 (neugoden vpliv), G = 1,0 (ugoden vpliv) Q = 1,5 (sneg, veter, neugoden vpliv), Q = 0 (sneg, veter, ugoden vpliv) Kombinacije so določene s pomočjo računalniškega programa ConSteel, ki omogoča avtomatsko generacijo vseh moţnih kombinacij na podlagi podanih parcialnih in varnostnih faktorjev za posamezne obteţbe. Kot prevladujoč spremenljiv vpliv ( Q 1 ) upoštevam ločeno najprej sneg, potem veter. Na podlagi opisanih podatkov obteţne kombinacije za dimenzioniranje po MSN in MSU. Statična analiza je izvedena z upoštevanjem teorije. reda.

53 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Dimenzioniranje elementov Nosilec po MSN Notranje statične količine na nosilcu Slika 3.8: Osne sile v nosilcu: 1,35stalna obteţba + 1,5sneg po celem + 1,5 0,6 veter pravokotno na sleme + 1,5 0,6 veter-podtlak Slika 3.9: Prečne sile v nosilcu: 1,35stalna obteţba + 1,5sneg po celem + 1,5 0,6 veter pravokotno na sleme + 1,5 0,6 veter-podtlak

54 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 41 Slika 3.10: Momenti v nosilcu: 1,35stalna obteţba + 1,5sneg po celem + 1,5 0,6 veter pravokotno na sleme + 1,5 0,6 veter-podtlak NOSILEC HEA 650, S35 OBREMENITVE N M V Ed,max 144,40,,max 918,88 m Ed Ed,max 10, Kontrola striţne nosilnosti Največja prečna sila v nosilcu znaša V,max 10,53 - Striţni prerez HEA 650 Ed Av, z A bt f tw r t f 4cm 30cm,6cm 1,35cm,7cm,6cm Avz, 103,55 cm M0 f 3,5 cm A 103,55 cm v,z 3 3 V Rd = = =1404,94 γ 1,0 V Ed V Rd 10,53 < 1404,94

55 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 4 Ker velja: V,max 0, 5 V, ni potrebno upoštevati vpliva striţnih napetosti na upogibno nosilnost. Ed Rd LASTNOSTI PROFILA HEA 650 A 4 cm It 448 cm 4 I W ,00 cm Iw cm cm h 640 mm i Iz 6,90 cm b 300 mm cm t f 6 mm Wz iz W 3 78 cm tw 13,5 6,97 cm r 7 mm 3, pl 6136 cm d 534 Wz, pl 105 cm 3 mm mm Klasifikacija prereza Stojina c 396 t 13 1 a w N Ed,max t w f 144, 40 1,35cm 3,5 cm,76 1 d 1 53, 4cm a, 76cm 0,543 d 53, 4cm 3,5 3,5 cm cm 1 f 3,5 cm c h t 640 mm 6 mm 588 mm c 396 t 13 1 w f 588 mm ,5 mm 130,543 1

56 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 43 43,56 65,36 Prerez spada v 1. razred prereza. Pasnica c 9 t f t w b 300 mm 13,5 mm c r 7 mm 116,5 mm c 9 t f 116,5 mm 91 6 mm 4,47 9 Prerez spada v prvi razred prereza Interakcijska enačba (SIST EN , poglavje 6.3.3, enačba 6.61, 6.6 str. 66) N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max k kz NRk MRk, MRk, z LT M1 M1 M1 N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max kz kzz NRk MRk, MRk, z z LT M1 M1 M1 M M 1,0 1,0 Izračun in z - uklon l l l, 3000 cm Cr, 500 cm Cr z, 500 cm Cr LT

57 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 44 - Uklon okrog osi - (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr, 3000 cm 111,54 i 6,9 cm 111,54 1, ,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) h 640 mm,133 1, b 300 mm t 6 mm 40 mm f Uklonska krivulja a. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,1 0,5 1 ( 0, ) 0,5 1 0, 1 (1,1877 0, ) 1,1877 1, ,309 1,309 1,1877 0, Uklon okrog osi z-z (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr, z 500 cm z 71, 736 i 6,97 cm z z 71, 736 z 0, ,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) h 640 mm,133 1, b 300 mm t 6 mm 40 mm f

58 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 45 Uklonska krivulja b. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,34 0,5 1 ( z 0, ) z 0,5 1 0,34 (0, , ) 0, , z 0, , , , z z - Nosilnost na zvrnitev LT k 1 z g h 64 cm 3 cm k 1 H l, 500 cm w Cr LT 6 C1 1,13 I cm 3 C 0,46 I 1170 cm E 4 It 448 cm 1000 cm G 8076,9 cm w z ( k LCr, LT ) G I EI z k I w t MCr C1 ( C zg ) C z g ( k LCr, LT ) kw Iz E I z M Cr cm 1,13 cm (1500 cm) 4 6 (1 500 cm) 8076,9 448 cm cm cm (0,46 3 cm) 0,46 3 cm cm cm cm

59 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 46 MCr 6784,514 cm (SIST EN , preglednica 6.3, 6.4, str. 63) h 640 mm,133 b 300 mm Uklonska krivulja b. (SIST EN , poglavje 6.3.., enačba 6.56, 6.57, str. 6-63) 0,34 0,75 LT,0 0,4 LT 3 W 6136 cm 3,5 pl, f cm 0, 7337 M 6784,514 cm Cr LT 0,5 1 LT ( LT LT,0) LT 0,5 1 0,34 (0,7337 0, 4) 0,750,7337 0, 7586 LT LT 1 1 0,7586 0,7586 0,75 0,7337 0,855 LT LT LT LT Izračun faktorjev c m c 1,0 m c 1,0 mz c 1,0 mlt, c mz, c mlt Izračun karakteristične upogibne nosilnosti prereza in karakteristične osne nosilnosti prečnega prereza. N M Rk Rk A f 4 cm 3,5 cm ,0 M 0 3 W 6136 cm 3,5 pl, f cm cm 1,0 M 0

60 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 47 Izračun posameznih koeficientov (SIST EN , dodatek B, preglednica B.1, B., B.3, str. 81-8) N Ed,max N Ed,max k min cm 1 0,, cm 1 0,8 NRk N Rk M1 M1 k k 144,40 144,40 min 1, 0 1 1,1877 0,,1, 0 1 0, ,5378 0,5378 1,0 1,0 min 1,0466; 1,0377 k z 0,1 N 0,1 N z Ed,max Ed,max max 1, 1 cmlt 0,5 NRk cmlt 0,5 NRk z z M1 M1 k z kz 0,10, ,40 0,1 144,40 max 1, 1 1,0 0, ,0 0, , , ,0 1,0 max 0,9965 ;0,9955 Interakcijska enačba: N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max k kz NRk MRk, MRk, z LT M1 M1 M1 M 1,0 144,40 918, cm 1, , cm 0,5378 0,855 1,0 1,0 0,047 0, ,83 1,0

61 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 48 N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max kz kzz NRk MRk, MRk, z z LT M1 M1 M1 M 1,0 144,40 918, cm 0, , cm 0, ,855 1,0 1,0 0,034 0, ,779 1,0 Prerez ustreza!

62 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Steber po MSN Notranje statične količine na stebru Slika 3.11: Osne sile v stebru: 1,35stalna obteţba + 1,5sneg po celem + 1,5 0,6 veter pravokotno na sleme + 1,5 0,6 veter-podtlak Slika 3.1: Prečne sile v stebru: 1,35stalna obteţba + 1,5sneg po celem + 1,5 0,6 veter pravokotno na sleme + 1,5 0,6 veter-podtlak

63 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 50 Slika 3.13: Momenti v stebru: 1,35stalna obteţba + 1,5sneg po celem + 1,5 0,6 veter pravokotno na sleme + 1,5 0,6 veter-podtlak STEBER HEA 650, S 35 OBREMENITVE N M V Ed,max 4,4,,max 918,85 m Ed Ed,max 11, Kontrola striţne nosilnosti Največja prečna sila v nosilcu znaša V,max 11,70 - striţni prerez HEA 650: Ed Av, z A bt f tw r t f 4 cm 30 cm,6 cm 1,35 cm,7 cm,6 cm Avz, 103,55cm V Rd 3,5 103,55 cm f cm A 3 vz, ,94 1,0 M 0 V Ed V Rd 11,7 1404,94

64 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 51 Ker velja: V,max 0, 5 V ni potrebno upoštevati vpliva striţnih napetosti na upogibno nosilnost. Ed Rd LASTNOSTI PROFILA HEA 650 A 4 cm It 448 cm 4 I W ,00 cm Iw cm cm h 640 mm i Iz 6,90 cm b 300 mm cm t f 6 mm Wz iz W 3 78 cm tw 13,5 6,97 cm r 7 mm 3, pl 6136 cm d 534 Wz, pl 105 cm 3 mm mm Klasifikacija prereza Stojina c 396 t 13 1 a w N Ed,max t w f 4,4 1,35 cm3,5 cm 3,537 1 d 1 53,4 cm a 3,537 cm 0,566 d 53, 4 cm 3,5 3,5 cm cm 1 f 3,5 cm c h t 640 mm 6 mm 588 mm f

65 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 5 c 396 t 13 1 w 588 mm ,5 mm 130, ,5 6,58 Prerez spada v 1. razred prereza. Pasnica c 9 t f t w b 300 mm 13,5 mm c r 7 mm 116,5 mm c 9 t f 116,5 mm 91 6 mm 4,47 9 Prerez spada v prvi razred prereza Interakcijska enačba (SIST EN , poglavje 6.3.3, enačba 6.61, 6.6 str. 66) N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max k kz NRk MRk, MRk, z LT M1 M1 M1 N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max kz kzz NRk MRk, MRk, z z LT M1 M1 M1 M M 1,0 1,0 Izračun in z - uklon l l l, 800 cm Cr, 800 cm Cr z, 800 cm Cr LT

66 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 53 - Uklon okrog osi - (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr, 800 cm 9,74 i 6,9 cm 9,74 0, ,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) h 640 mm,133 1, b 300 mm t 6 mm 40 mm f Uklonska krivulja a. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,1 0,5 1 ( 0, ) 0,5 1 0, 1 (0,3167 0, ) 0,3167 0, ,564 0,564 0,3167 0,9736 (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) - Uklon okrog osi z-z (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr, z 800 cm z 114, 78 i 6,97 cm z z 114,78 z 1, 93,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) h 640 mm,133 1, b 300 mm

67 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 54 t 6 mm 40 mm f Uklonska krivulja b. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,34 0,5 1 ( z 0, ) z 0,5 1 0,34 (1, 0, ) 1, 1, z 1,41 1,41 1, 0,466 z z - Nosilnost na zvrnitev LT k 1 z g h 64 cm 3 cm k 1 H l, 800 cm w Cr LT 6 C1 1,77 I cm 4 C 0,46 I 1170 cm E 4 It 448 cm 1000 cm G 8076,9 cm w z ( k LCr, LT ) G I EI z k I w t MCr C1 ( C zg ) C z g ( k LCr, LT ) kw Iz E I z M Cr cm 1,77 cm (1800 cm) 4 6 (1 800 cm) 8076,9 448 cm cm cm (0,46 3 cm) 0,46 3 cm cm cm cm M 09767,045 cm Cr

68 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 55 (SIST EN , preglednica 6.3, 6.4, str. 63) h 640 mm,133 b 300 mm Uklonska krivulja b. (SIST EN , poglavje 6.3.., enačba 6.56, 6.57, str. 6-63) 0,34 0,75 LT,0 0,4 LT 3 W 6136 cm 3,5 pl, f cm 0,8914 M 09767,045 cm Cr LT 0,5 1 LT ( LT LT,0) LT 0,5 1 0,34 (0,8914 0, 4) 0,750,8914 0,8307 LT LT 1 1 0,8307 0,8307 0, 750,8914 0,8010 LT LT LT LT Izračun faktorjev c m c 0,9 m c 0,9 mz, c mz, c mlt cmlt 0,6 Izračun karakteristične upogibne nosilnosti prereza in karakteristične osne nosilnosti prečnega prereza. N M Rk Rk, A f 4 cm 3,5 cm ,0 M 0 3 W 6136 cm 3,5 pl, f cm cm 1,0 M 0

69 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 56 Izračun posameznih koeficientov (SIST EN , dodatek B, preglednica B.1, B., B.3, str. 81-8) N Ed,max N Ed,max k min cm 1 0,, cm 1 0,8 NRk N Rk M1 M1 k k 4,4 4,4 min 0,9 1 0,3167 0,, 0,9 1 0, ,9736 0,9736 1,0 1,0 min 0,9043 ;0,9918 k z 0,1 N 0,1 N z Ed,max Ed,max max 1, 1 cmlt 0,5 NRk cmlt 0,5 NRk z z M1 M1 k z kz 0,10, 611 4, 4 0,1 4, 4 max 1, 1 0,6 0, ,6 0, ,466 0, max 0,9704; 0,9758 Interakcijska enačba N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max k kz NRk MRk, MRk, z LT M1 M1 M1 M 1,0 4,4 918, cm 0, , cm 0,9736 0,8010 1,0 1,0 0,0405 0, ,76 1,0

70 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 57 N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max kz kzz NRk MRk, MRk, z z LT M1 M1 M1 M 1,0 4,4 918, cm 0, , cm 0, 466 0,8010 1,0 1,0 0,085 0, ,861 1,0 Prerez ustreza!

71 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Glavni okvir po MSU Podobno kot pri mejnem stanju nosilnosti tudi za pogoje mejnega stanja uporabnosti določim največje vrednosti merodajnih količin izmed vseh generiranih obteţnih kombinacij MSU. Slika 3.14: Največji vertikalni pomiki nosilca: 1,0 stalna obteţba + 1,0 sneg po celem Največji vertikalni pomik znaša 7,88 cm. Dopustni pomik za strehe splošno v skladu z nacionalnim dodatkom SIST EN 1990 znaša L 3000 cm = =15 cm Slika 3.15: Največji horizontalni pomiki na vrhu stebra: 1,0 stalna obteţba +1,0 veter pravokotno na sleme + 1,0 veter-podtlak + 0,5sneg levo

72 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 59 Največji horizontalni pomik znaša 1,33 cm. Dopustni horizontalni pomik za enoetaţne stavbe v skladu z nacionalnim dodatkom SIST h 800 cm EN 1990 znaša 5,33 cm

73 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Prečno strešno povezje Prečno strešno povezje sluţi za prenos obteţbe vetra na čelno fasado in za bočno varovanje gornje pasnice nosilcev glavnega okvirja. Povezje zato dimenzioniram na kombinacijo obeh vplivov. Povezje predvidim v prvem in zadnje polju hale. Strešno povezje dimenzioniram kot sistem s kriţnimi nateznimi diagonalami. V statični analizi povezja so upoštevane le diagonale, v katerih se pri obravnavani obteţbi pojavi natezna osna sila. Vertikale povezja so strešne lege, v katerih se pojavi tlačna osna sila. Strešne lege zato dimenzioniram še na dodatno tlačno silo. Določitev obteţbe povezja - Obteţba vetra Upoštevam obteţbo tlačnega vetra (veter piha na čelno fasado, območje D) v kombinaciji s podtlakom notranjega vetra, obteţbi znašata (karakteristične vrednosti): we 0,4 m wi 0,09 m oz. skupna obteţba vetra je: w we wi 0, 4 0,09 0,33 / m m m. Obteţba vetra na prečno strešno povezje znaša (ob upoštevanju, da je strešna konstrukcija podprta le na spodnjem in gornjem koncu-»prostoleţeč sistem«): h 8,79 m w 0,33 0,33 1,45 /m m m kjer je: hsleme hkap 9,57 m8,0 m h 8,79 m - povprečna višina čelne fasade Veter na palični sistem povezja upoštevam v obliki točkovnih sil v vozliščih. Razdalja med vozlišči povezja znaša 5 m, točkovne sile zaradi obteţbe vetra torej znašajo: P P 1,45 5 m 7,5 za notranja vozlišča oziroma 3,63 za robni vozlišči. m

74 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 61 - Uklonska obteţba Tlačno silo N Ed M Ed M h Ed kjer je: N Ed v gornji pasnici nosilca določim z enačbo: - največji pozitivni upogibni moment v nosilcu M Ed 918,85 m h - višina nosilca HEA 650 = 0,64 m N Ed 918,86 m 1435,7 0,64 m Na celotnem objektu predvidim prečni strešni povezji (v vsakem krajnem polju). Konzervativno predpostavim, da so obremenitve vseh okvirjev enake. Vsako povezje torej»bočno stabilizira«3 nosilce, torej je skupna tlačna sila N Ed, s katero obremenim povezje: N 3 N 4300 Ed Ed Statično analizo povezja izvedem po teoriji. reda z upoštevanjem nepopolnosti e 0 v skladu s SIST EN : e 0 L m 500 kjer je: 1 1 m 0,51 0,51 0,816 m 3 m 3 - št. elementov, bočno podprtih z enim povezjem L 15m - razpon povezja e cm 0,816 4,89 cm 500 Nepopolnost upoštevam kot»zamik«srednjega vozlišča povezja, poloţaje ostalih vozlišč izračunam s kvadratno interpolacijo.

75 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 6 Notranje statične količine na prečnem strešnem povezju Slika 3.16: Osne sile v diagonalah prečnega strešnega povezja OBREMENITVE V DIAGONALAH Največja projektna natezna sila v palicah povezja znaša 38,40. Izberemo natezno palico 0, S 35. N Ed,max 38,40 - Natezna nosilnost N 3,5 d f cm 73,83 cm Rd, r 4 M 0 4 1,0 cm N Ed N Rd, r 38,40 73,83 Prerez ustreza!

76 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Vzdolţno strešno povezje Vzdolţno strešno povezje sluţi za prenos obteţbe vetra s stranske fasade (preko vmesnih fasadnih stebrov) na glavne okvirje. Poleg tega se preko tega povezja prenesejo sile nateznih palic, s katerimi so prečno varovane strešne lege. Vzdolţno strešno povezje dimenzioniram na obteţbo vetra na fasado (vplivno območje širine 3 m, polovica višine stranske fasade je 4 m): Obremenitev vetra upoštevam območje A (zunanji veter) in nadtlak notranjega vetra: we 0,36 m wi 0,09 m w we wi 0,36 0,09 0, 44 / m m m Točkovna obteţba na povezje torej znaša: Pw 0,44 3 m 8 m 10,56 m Notranje statične količine na prečnem strešnem povezju Slika 3.17: Osne sile v diagonalah vzdolţnega strešnega povezja

77 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 64 OBREMENITVE V DIAGONALAH Največja projektna natezna sila v palicah povezja znaša 5,38. Izberemo kotnik 55/55/8, S 35. NEd,max 5, Kontrola uklonske nosilnosti A 8,3 cm iz 1,64 cm l,5 m 3m 3,9 m 390cm Cr - Uklon okrog osi z-z (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr 390 cm z 37,8 i 1,64 cm z z 37,8 z,53 93,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) Uklonska krivulja c. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,49 0,5 1 ( z 0, ) z 0,5 1 0, 49 (,53 0, ),53 4, z 4, 71 4, 71 1,53 0,13 z z

78 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 65 Kontrola uklona N N Rd Ed A f 8, 3 cm 3,5 z 0,13 cm 5,14 1,0 N Rd M 0 5,38 5,14 Prerez ustreza!

79 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Vzdolţno vertikalno povezje Določitev obteţb Vertikalna povezja se pojavijo med stebri v krajnih poljih hale. Predvidim sistem s kriţnimi nateznimi diagonalami. Vertikalna povezja sluţijo za prenos reakcij strešnih zavetrovanj. Prevzemajo obteţbe vetra na čelno fasado in uklonsko varujejo glavne nosilce. Upoštevam primer analize, ko povezje obremenim z reakcijo zavetrovanja, ki predstavlja horizontalno silo na vrhu povezja; s tem primerom izračunam dodatne obremenitve (upogibni moment okoli šibke osi in tlačna sila) v desnem stebru zaradi obteţbe vetra na čelno fasado Slika 3.18: Reakcije strešnega povezja Notranje statične količine na prečnem strešnem povezju: Slika 3.19: Osne sile v diagonali vertikalnega povezja v vzdolţnem zidu

80 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 67 OBREMENITVE V DIAGONALAH Največja projektna natezna sila v palicah povezja znaša 76,15. Izberemo natezno palico 5, S 35. N Ed,max 76, Natezna nosilnost N,5 3,5 d f cm 115,3 cm r, Rd 4 M 0 4 1,0 cm N Ed N r, Rd 76,15 115,35 Prerez ustreza!

81 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Strešna lega Strešno lego dimenzioniramo kot kontinuirni nosilec preko 5 polj, dolţine 6,0m. V vertikalni smeri je lega podprta z glavnimi nosilci, v prečni smeri je podprta na sredini vsakega polja z nateznimi palicami. Postavljene bodo na medsebojni razdalji,5m. Obteţbe na strešno lego: Stalna obteţba: g 0,5,5 m 1,5 /m m Obteţba snega: s1, 1,5 m 3,03 /m m Veter deluje na streho ugodno, zato ga v tem preračunu ni potrebno upoštevati. Zaradi naklona strehe se v legi pojavi dvoosni upogib, saj obteţbe ne delujejo v smeri glavne vertikalne in horizontalne osi nosilca. q 6 z Slika 3.0: Dvoosni upogib v pasnici zaradi naklona strehe Obteţbe, pri upoštevanem naklonu strešine: - stalna obteţba: g gcos 6 1, 43 /m z g g sin 6 0,131 /m - obteţba snega: s scos6 3,008 /m z s s sin 6 0, 316 /m

82 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 69 V strešni legi se pojavijo tudi osne sile, ki so posledice uklonskega varovanja. Največje osne sile, ki se pojavijo v prečnem strešnem povezju obremenijo strešno povezje. Slika 3.1: Osne sile v prečnem strešnem povezju Slika 3.: Momenti v strešni legi okrog osi Slika 3.3: Momenti v strešni legi okrog osi z

83 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 70 STREŠNA LEGA IPE 180, S 35 OBREMENITVE N M M Ed,max 6,87 Ed,,max 4,0 Ed, z,max 0,58 m m LASTNOSTI PROFILA IPE 180 A 4 3,9 cm It 4,79 cm I W ,00 cm Iw 7431 cm cm h 180 mm i Iz 7,4 cm b 91 mm cm t f 8 mm Wz iz W 3, cm tw 5,3,05 cm r 9 mm 3, pl 166,4 cm d 146 Wz, pl 34,6 cm 3 mm mm Klasifikacija prereza Stojina c 396 t 13 1 a w N 6,87 Ed,max t w f 0,53 cm 3,5 cm 1,079 cm 1 d 1 14,6 cm a 1, 079 cm 0,574 d 14, 6 cm

84 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 71 3,5 3,5 cm cm 1 f 3,5 cm c h t 180 mm 8 mm 164 mm c 396 t 13 1 w f 164 mm ,3 mm 130, ,94 61,8 Prerez spada v 1. razred prereza. Pasnica c 9 t f t w b 91 mm 5,3 mm c r 9 mm 33,85 mm c 9 t f 33,85 mm 91 8 mm 4,3 9 Prerez spada v prvi razred prereza Interakcijska enačba (SIST EN , poglavje 6.3.3, enačba 6.61, 6.6 str. 66) N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max k kz NRk MRk, MRk, z LT M1 M1 M1 N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max kz kzz NRk MRk, MRk, z z LT M1 M1 M1 M M 1,0 1,0

85 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 7 Izračun in z - uklon l l l, 600 cm Cr, 300 cm Cr z, 300 cm Cr LT - Uklon okrog osi - (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr, 600 cm 65,86 i 9,11 m 65,86 0,701 93,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) h 180 mm 1,98 1, b 91 mm t 8 mm 40 mm f Uklonska krivulja a. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,1 0,5 1 ( 0, ) 0,5 1 0, 1 (0,701 0, ) 0,701 0, ,798 0,798 0,701 0,848

86 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 73 - Uklon okrog osi z-z (SIST EN , poglavje ; , enačba 6.49; 6.50, 6.51, str. 58) lcr, z 300 cm z 10,968 i,48 cm z z 10,968 z 1,88 93,9 93,9 1 (SIST EN , preglednica 6., str. 59) h 180 mm 1,98 1, b 91 mm t 8 mm 40 mm f Uklonska krivulja b. (SIST EN , preglednica 6.1, str. 58) 0,34 0,5 1 ( z 0, ) z 0,5 1 0,34 (1, 88 0, ) 1, 88 1, z 1,5144 1,5144 1, 88 0,433 z z - Nosilnost na zvrnitev LT k 1 z g h cm 11 cm k 1 H l, 300 cm w Cr LT 6 C1,5 I 670 cm 3 C 0,5 I 05 cm E 4 It 9,07 cm 1000 cm G 8076,9 cm w z

87 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 74 ( k LCr, LT ) G I EI z k I w t MCr C1 ( C zg ) C z g ( k LCr, LT ) kw Iz E I z M Cr cm,5 cm (1300 cm) 4 6 (1 300 cm) 8076,9 9,07 cm cm cm (0,511 cm) 0,511 cm cm cm cm MCr 13814,67 cm (SIST EN , preglednica 6.3, 6.4, str. 63) h 180 mm 1,98 b 91 mm Uklonska krivulja b. (SIST EN , poglavje 6.3.., enačba 6.56, 6.57, str. 6-63) 0,34 0,75 LT,0 0,4 LT 3 W 85 cm 3,5 pl, f cm 0, 6963 M 13814,67 cm Cr LT 0,5 1 LT ( LT LT,0) LT 0,5 1 0,34 (0,6963 0, 4) 0,750,6963 0,73 LT LT 1 1 0,73 0,73 0,75 0,6963 0,8715 LT LT LT LT

88 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 75 Izračun faktorjev c m c 0,71 m c 0,71 mz c 0,71 mlt, c mz, c mlt Izračun karakteristične upogibne nosilnosti prereza in karakteristične osne nosilnosti prečnega prereza. N Rk A f 3,9 cm 3,5 cm 561,65 1,0 M 0 M M Rk, Rk, z 3 W 166,4 cm 3,5 pl, f cm 3910,4 cm 1,0 M 0 3 W 34,6 cm 3,5 pl, z f cm 813,1 cm 1,0 M 0 Izračun posameznih koeficientov (SIST EN , dodatek B, preglednica B.1, B., B.3, str. 81-8) N Ed N Ed k min cm 1 0,, cm 1 0,8 NRk N Rk M1 M1 6,87 6,87 k min 0, , 701 0, ;0, ,8 561, , 65 0,847 0,847 1,0 1,0 k min 0,73 ;0,74

89 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 76 k k z z kz 0,1 z N Ed 0,1 N Ed max 1, 1 cmlt 0,5 NRk cmlt 0,5 N Rk z z M1 M1 0,11, 88 6,87 0,1 6,87 max 1, 1 0,71 0,5 561, 65 0,71 0,5 561, 65 0,433 0,433 1,0 1,0 max 0,969; 0,978 k z 0,6 k 0,6 0,8 0,49 zz N Ed N Ed kzz min cmz 1 z 0, 6, cmz 1 1, 4 NRk N Rk z z M1 M1 k zz kzz 6,87 6,87 min 0,71 1 1,88 0,6,0,71 1 1,4 561, , 65 0,433 0,433 1,0 1,0 min 0,865; 0,8 Interakcijska enačba N M Ed,max Ed,,max Ed, z,max k kz NRk MRk, MRk, z LT M1 M1 M1 M 6,87 4,0 100 cm 0,58100 cm 0,73 0,49 1,0 561, ,4 cm 813,1 cm 0,847 0,8715 1,0 1,0 1,0 0,056 0,514 0,035 0,605 1,0 1,0

90 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 77 N M M Sd,max Sd,,max Sd, z,max kz kzz NRk MRk, MRk, z z LT M1 M1 M1 6,87 4, 0100 cm 0,58100 cm 0,978 0,8 1, 0 561, ,4 cm 813,1 cm 0, 433 0,8715 1,0 1,0 1,0 0,11 0,689 0,058 0,857 1,0 Prerez ustreza! 1,0

91 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 78 4 Poţarno dimenzioniranje Na objektu moramo zagotoviti poţarno nosilnost objekta v dolţini 60 minut. V tem času smo predvideli, da je moţna varna evakuacija ljudi iz objekta, prav tako pa se lahko gasilne in reševalne ekipe varno lotijo dela in pogasijo objekt. Glede na našo obliko objekta, smo ocenili, da je najprimernejša zaščita nosilnih gradbenih elementov intumescentni premaz podjetja Sika. Produkt, ki ga bomo nanašali je Unitherm Iz podjetja Sika smo pridobili tehnične podatke protipoţarne zaščite, ki so nam podali informaciji o potrebni debelini nanosa premaza na gradben element, ki je potrebna za 60 minutno nosilno odpornost. Privzeli smo, da premaz ob stiku s poţarom ekspandira na trideset kratnik debeline. Najboljši produkti na trţišču zmorejo ekspandirati na petdeset kratnik debeline. Toplotno prevodnost premaza smo v svojih izračunih privzeli, da je 0,1 W/m K. 4.1 Dimenzioniranje elementov s poţarno odpornostjo R Nosilec Določitev temperature stebra v poţaru po 60 minutah - Jekleni element brez protipoţarne zaščite FAKTOR PROFILA m U,41 m 99,59 A 0,04 m m U,41 m m A 0,04 m 1

92 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 79 Temperatura a odčitana iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 3, Časovni razvoj temperature v nezaščitenih jeklenih elementih) 100 C a Pri odčitavanju opazimo, da naš steber potrebuje protipoţarno zaščito. Debelina protipoţarne zaščite podjetja SIKA se določi glede na tehnične lastnosti produkta Unitherm Pri odčitavanju tabele, dobimo 480 m debeline nanosa intumescentnega premaza. Pri računanju upoštevamo ekspandiranje premaza na 30 kratnik debeline nanosa. - Jekleni element s protipoţarno zaščito m, 41 0,1 U p 3 m m K 89,9 W/m K 6 A d p 0, 04 m m30 p - toplotna prevodnost intumescentnega premaza W d p - debelina intumescentnega premaza ko ţe zaradi poţara ekspandira Temperatura a, ki jo doseţe jeklo po 60 minutni izpostavljenosti poţaru odčitamo iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 4, Časovni razvoj temperature v zaščitenih jeklenih elementih). 410 C a - Redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo. k, 0,978 - Redukcijski faktor za naklon v linearno elastičnem območju (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo ke, 0, 69

93 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 80 Obteţna kombinacija za steber v poţaru Poţar spada med nezgodne vplive, zato temu primerno izberemo tudi kombinacijo obteţb. Logično lahko sklepamo, da v primeru poţara, ogenj stopi sneg, zato v kombinacijo ne vključimo obremenitve snega. Nezgodno projektno stanje (SIST EN 1990:004, str. 35, Enačba 6.11.b) j1 G '' '' P'' '' A '' ''( ali ) Q '' '' Q k, j d 1,1,1 k,1, i k, i i1 Merodajna kombinacija je: 1stalna obtežba + 0, veter pravokotno na sleme + 0, podtlak Dobili smo naslednje notranje statične količine: Slika 4.1: Upogibni moment

94 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 81 Slika 4.: Osne sile Slika 4.3: Prečne sile Obremenitve: M V,,max 98,3 m Ed Ed, z,max 38,41 N Ed, fi,max 46,81

95 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 8 LASTNOSTI PROFILA HEA 650 A 4 cm It 448 cm 4 I 17500,00 cm 4 Iw cm 6 W cm h 640 mm i Iz 6,90 cm b 300 mm cm t f 6 mm Wz 3 78 cm tw 13,5 mm iz 6,97 cm r 7 mm W 3, pl 6136 cm d 534 Wz, pl 105 cm 3 mm Klasifikacija prereza Stojina c 396 t 13 1 w NEd, fi,max 46,81 a 0,738 cm t w f 1,35 cm3,5 cm 1 d 1 53,4 cm a 0, 738 cm 0,514 d 53, 4 cm 3,5 3,5 cm cm 1 f 3,5 cm c h t 640 mm 6 mm 588 mm c 396 t 13 1 w f 588 mm ,5 mm 130,514 1

96 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 83 43,56 69,7 Prerez spada v 1. razred prereza. Pasnica c 9 t f t w b 300 mm 13,5 mm c r 7 mm 116,5 mm c 9 t f 116,5 mm 91 6 mm 4,47 9 Prerez spada v prvi razred prereza Interakcijska enačba (SIST EN , poglavje 4..3, enačba 4.1 a, 4.1 b, str. 66) NEd, fi,max k MEd,, fi kz MEd, z, fi 1,0 NRk M Rk, M Rk, z min, fi M, fi M, fi M, fi NEd, fi,max klt MEd,, fi kz MEd, z, fi 1,0 N M M Rk Rk, Rk, z z, fi LT, fi M, fi M, fi M, fi Izračun, in, z - uklon (SIST EN , str, 9) l l l, 3000 cm Cr, 500 cm Cr z, 500 cm Cr LT

97 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 84 - Uklon okrog osi - k, 0,978 ke, 0, 69, k, 0,978 1,1877 1, 414 k 0,69 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1,, 0,5 1 0,65 1,414 1,414 1,959, 1 1 1,959 1,959 1, 414, 0,3017, 0,3017 1, 1,,, fi 0, Uklon okrog osi z-z k, 0,978 ke, 0, 69 z, k, 0,978 z 0, ,9095 k 0,69 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1 z, z, 0,5 1 0,650,9095 0,9095 1, 09 z, 1 1 1, 09 1, 09 0,9095 z, 0, 4985 z,

98 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 85 0, , 1, z, z, fi 0, Nosilnost na zvrnitev LT k, 0,978 ke, 0, 69 LT, k, 0,978 LT 0, ,8735 k 0,69 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0, 5 1 LT, LT, 0, 5 1 0, 650,8735 0,8735 1,1654 LT, 1 1 1,1654 1,1654 0,8735 LT, 0,5163 LT, 0,5163 1, 1, LT, LT, fi 0, 4303 Izračun karakteristične upogibne nosilnosti prereza in karakteristične osne nosilnosti prečnega prereza. N M Rk Rk A f 4 cm 3,5 0,978 k, cm 5561,886 1,0 M 0 3 W ,5 0,978 pl, f cm k, cm 14103,7 cm 1,0 M 0

99 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 86 Izračun posameznih koeficientov (SIST EN , str 34) k LT LT N fi, Ed 1 1 NRk z, fi M, fi k LT 0,074 46, ,886 0, ,0 klt 0,999 0,15 0,15 0, 9 LT z, M, LT 0,15 0,9095 1,3 0,15 0,9 LT 0,074 LT k k k N fi, Ed 1 3 NRk, fi M, fi 0,686 46, ,886 0, 514 1,0 1,03 (1, 3) 0, 44 0, 9 0,8 M,, M, (1, 1,8 3) 1,414 0,44 1,8 0,9 0,8 0,686 Interakcijska enačba NEd, fi,max k MEd,, fi kz MEd, z, fi 1,0 NRk M Rk, M Rk, z min, fi M, fi M, fi M, fi 46,81 1,0 98,3 100 cm 0 1,0 5561, ,7 cm 0, 514 1,0 1,0 0,033 0, 0 0, 5 1,0

100 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 87 NEd, fi,max klt MEd,, fi kz MEd, z, fi 1,0 N M M Rk Rk, Rk, z z, fi LT, fi M, fi M, fi M, f 46,81 0,999 98,3 100 cm 0 1,0 5561, ,7 cm 0, , ,0 1,0 0,0 0, ,51 1,0 Prerez ustreza! Kontrola s kritično temperaturo Osne sile f 3,5 Nb, fi,, Rd z, fi, 0, ,978 cm Ak cm 310,4 1,0 Koeficient izkoriščenosti stebra: NEd, fi,max 46,81 0 0,0 N 310,4 b, fi,, Rd Kritična temperatura v nosilcu: M fi 1 1 a, Cr 39,19 ln ,19 ln C 3,833 3,833 0, ,9674 0, 0 a, Cr a 1070 C 410 C Prerez ustreza! Upogibni moment f 3,5 3 Mb, fi,, Rd LT, fi pl,, 0, ,978 cm W k cm 6068 cm 1,0 M Ed,, fi 98,3 100 cm 0 0,49 M 6068 cm b, fi,, Rd Mfi

101 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran a, Cr 39,19 ln ,19 ln C 3,833 3,833 0, ,9674 0, 49 a, Cr 588C 410 C Prerez ustreza! a

102 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Steber Določitev temperature stebra v poţaru po 60 minutah - Jekleni element brez protipoţarne zaščite FAKTOR PROFILA m U,41 m 99,59 A 0,04 m m U,41 m / A 0,04 m m 1 Temperatura a odčitana iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 3, Časovni razvoj temperature v nezaščitenih jeklenih elementih) 100 C a Pri odčitavanju opazimo, da naš steber potrebuje protipoţarno zaščito. Debelina protipoţarne zaščite podjetja SIKA se določi glede na tehnične lastnosti produkta Unitherm Pri odčitavanju tabele, dobimo 400 m debeline nanosa intumescentnega premaza. Pri računanju upoštevamo ekspandiranje premaza na 30 kratnik debeline nanosa. - Jekleni element s protipoţarno zaščito m,41 0,1 U p 3 m m K 89,9 W/m K 6 A d p 0, 04 m m30 p - toplotna prevodnost intumescentnega premaza W d p - debelina intumescentnega premaza ko ţe zaradi poţara ekspandira Temperatura a, ki jo doseţe jeklo po 60 minutni izpostavljenosti poţaru odčitamo iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 4, Časovni razvoj temperature v zaščitenih jeklenih elementih). 410 C a

103 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 90 - Redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo. k, 0,978 - Redukcijski faktor za naklon v linearno elastičnem območju (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo ke, 0, 69 Obteţna kombinacija za steber v poţaru Poţar spada med nezgodne vplive, zato temu primerno izberemo tudi kombinacijo obteţb. Logično lahko sklepamo, da v primeru poţara, ogenj stopi sneg, zato v kombinacijo ne vključimo obremenitve snega. Nezgodno projektno stanje (SIST EN 1990:004, str. 35, Enačba 6.11.b) j1 G '' '' P'' '' A '' ''( ali ) Q '' '' Q k, j d 1,1,1 k,1, i k, i i1 Merodajna kombinacija je: 1stalna obtežba + 0, veter pravokotno na sleme + 0, podtlak

104 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 91 Dobili smo naslednje notranje statične količine: Slika 4.4: Upogibni momenti Slika 4.5: Osne sile

105 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 9 Slika 4.6: Prečne sile Obremenitve: M, fi, Ed 98,3 m Vfi, Ed 4,56 N fi, Ed 43, 07 LASTNOSTI PROFILA HEA 650 A 4 cm It 448 cm 4 I 17500,00 cm 4 Iw cm 6 W cm h 640 mm i Iz 6,90 cm b 300 mm cm t f 6 mm Wz 3 78 cm tw 13,5 mm iz 6,97 cm r 7 mm W 3, pl 6136 cm d 534 Wz, pl 105 cm 3 mm

106 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Klasifikacija prereza Stojina c 396 t 13 1 a w N 43,07 Ed,max t w f 1,35 cm3,5 cm 0,679 cm 1 d 1 53,4 cm a 0, 679 cm 0,51 d 53, 4 cm 3,5 3,5 cm cm 1 f 3,5 cm c h t 640 mm 6 mm 588 mm c 396 t 13 1 w f 588 mm ,5 mm 130, ,07 70,014 Prerez spada v 1. razred prereza. Pasnica c 9 t f t w b 300 mm 13,5 mm c r 7 mm 116,5 mm c 9 t f 116,5 mm 91 6 mm 4,47 9 Prerez spada v prvi razred prereza.

107 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Interakcijska enačba (SIST EN , poglavje 4..3, enačba 4.1 a, 4.1 b, str. 33) N fi, Ed k M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 NRk M Rk, M Rk, z min, fi M, fi M, fi M, fi N fi, Ed klt M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 N M M Rk Rk, Rk, z z, fi LT, fi M, fi M, fi M, fi Izračun, in, z - uklon (SIST EN , str, 9) l l l, 800 cm Cr, 800 cm Cr z, 800 cm Cr LT - Uklon okrog osi - k, 0,978 ke, 0, 69, k, 0,978 0,3167 0,377 k 0,69 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1,, 0,5 1 0,65 0,377 0,377 0,696, 1 1 0, 696 0, 696 0,377, 0, 7806, 0, , 1,,, fi 0, 6505

108 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 95 - Uklon okrog osi z-z k, 0,978 ke, 0, 69 z, k, 0,978 z 1, 1,455 k 0,69 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1 z, z, 0,5 1 0,65 1,455 1,455 z,,03 1 1,03,03 1,455 z, 0,9 z, 0,9 1, 1, z, z, fi 0,4 - Nosilnost na zvrnitev LT k, 0,978 ke, 0, 69 LT, k, 0,978 LT 0,8914 0,987 k 0,69 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1 LT, LT, 0,5 1 0,650,987 0,987 1,307 LT, 1 1 1,307 1,307 0,987 LT, 0, 461 LT, 0,461 0,385 1, 1, LT, LT, fi

109 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 96 Izračun karakteristične upogibne nosilnosti prereza in karakteristične osne nosilnosti prečnega prereza. N M Rk Rk A f 4 cm 3,5 0,978 k, cm 5561,886 1,0 M 0 3 W ,5 0,978 pl, f cm k, cm 14103,7 cm 1,0 M 0 Izračun posameznih koeficientov (SIST EN , str 34) k LT LT N fi, Ed 1 1 NRk z, fi M, fi k LT 0,134 43, ,886 0,4 1,0 klt 0,996 0,15 0,15 0, 9 LT z, M, LT 0,15 1, 4551,3 0,15 0,9 LT 0,134 LT k k k N fi, Ed 1 3 NRk, fi M, fi 0, , ,886 0, ,0 0,998 (1, 3) 0, 44 0, 9 0,8 M,, M, (1, 1,8 3) 0,377 0,44 1,8 0,9 0,8 0,1853

110 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 97 Interakcijska enačba N fi, Ed k M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 NRk M Rk, M Rk, z min, fi M, fi M, fi M, fi 43,07 0, ,3 100 cm 0 1,0 5561, ,7 cm 0,4 1,0 1,0 0,03 0, 1 0 0, 4 1,0 N fi, Ed klt M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 N M M Rk Rk, Rk, z z, fi LT, fi M, fi M, fi M, f 43,07 0, , cm 0 1,0 5561, ,7 cm 0, 4 0,385 1,0 1,0 0,03 0, ,579 1,0 Prerez ustreza! Kontrola s kritično temperaturo Osne sile f 3,5 Nb, fi,, Rd z, fi, 0,4 4 0,978 cm Ak cm 1345,98 1,0 Koeficient izkoriščenosti stebra: NEd 43,07 0 0,03 N 1345,98 b, fi,, Rd M fi

111 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 98 Kritična temperatura v stebru: 1 1 a, Cr 39,19 ln ,19 ln C 3,833 3,833 0, ,9674 0, 03 a, Cr a 1000 C 410 C Prerez ustreza! Upogibni moment f 3,5 3 Mb, fi,, Rd LT, fi pl,, 0, ,978 cm W k cm 5494,1 cm 1,0 M Ed 98,3 100 cm 0 0,549 M 5494,1 cm b, fi,, Rd Mfi 1 1 a, Cr 39,19 ln ,19 ln C 3,833 3,833 0, ,9674 0,55 a, Cr a 569 C 410 C Prerez ustreza!

112 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Prečno strešno povezje 0, S 35 Določitev temperature stebra v poţaru po 60 minutah - Jekleni element brez protipoţarne zaščite FAKTOR PROFILA m 0,068 U m 00 m A 0, m 1 d 0,0 m m U 0,068 m 0,016 m d A 0, m 4 4 Temperatura a odčitana iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 3, Časovni razvoj temperature v nezaščitenih jeklenih elementih) 100 C a Pri odčitavanju opazimo, da naša natezna diagonala potrebuje protipoţarno zaščito. Debelina protipoţarne zaščite podjetja SIKA se določi glede na tehnične lastnosti produkta Unitherm Pri odčitavanju tabele, dobimo 840 m debeline nanosa intumescentnega premaza. Pri računanju upoštevamo ekspandiranje premaza na 30 kratnik debeline nanosa. - Jekleni element s protipoţarno zaščito m 0, ,1 U p 3 m m K 95 W/m K 6 A d p 0, m m30 p - toplotna prevodnost intumescentnega premaza W d p - debelina intumescentnega premaza ko ţe zaradi poţara ekspandira

113 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 100 Temperatura a, ki jo doseţe jeklo po 60 minutni izpostavljenosti poţaru odčitamo iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 4, Časovni razvoj temperature v zaščitenih jeklenih elementih). 450 C a - Redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo. k, 0,89 - Redukcijski faktor za naklon v linearno elastičnem območju (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo ke, 0, 65 Obteţna kombinacija za natezno diagonalo v poţaru Poţar spada med nezgodne vplive, zato temu primerno izberemo tudi kombinacijo obteţb. Logično lahko sklepamo, da v primeru poţara, ogenj stopi sneg, zato v kombinacijo ne vključimo obremenitve snega. Nezgodno projektno stanje (SIST EN 1990:004, str. 35, Enačba 6.11.b) j1 G '' '' P'' '' A '' ''( ali ) Q '' '' Q k, j d 1,1,1 k,1, i k, i i1 Merodajna kombinacija je: 1stalna obtežba + 0, veter pravokotno na sleme + 0, podtlak Dobili smo naslednje notranje statične količine: Slika 3.6: Osne sile

114 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 101 Obremenitve: N Ed,max 4, Natezna nosilnost 3,5 d f cm N k 0,89 65,71 cm fi,, Rd 4 M 0 4 1,0 cm N Ed N r, Rd 4,75 4,05 Prerez ustreza!

115 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Vzdolţno strešno povezje kotnik 55/55/8, S 35 Določitev temperature stebra v poţaru po 60 minutah - Jekleni element brez protipoţarne zaščite FAKTOR PROFILA m U 0,13 m 58,8 A 0,00083 m m U 0,13 m / m A 0,00083 m 1 Temperatura a odčitana iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 3, Časovni razvoj temperature v nezaščitenih jeklenih elementih) 100 C a Pri odčitavanju opazimo, da naša natezna diagonala potrebuje protipoţarno zaščito. Debelina protipoţarne zaščite podjetja SIKA se določi glede na tehnične lastnosti produkta Unitherm Pri odčitavanju tabele, dobimo 1750 m debeline nanosa intumescentnega premaza. Pri računanju upoštevamo ekspandiranje premaza na 30 kratnik debeline nanosa. - Jekleni element s protipoţarno zaščito m 0,13 0,1 U p 3 m m K 591,6 W/m K 6 A d p 0, m m30 p - toplotna prevodnost intumescentnega premaza W d p - debelina intumescentnega premaza ko ţe zaradi poţara ekspandira Temperatura a, ki jo doseţe jeklo po 60 minutni izpostavljenosti poţaru odčitamo iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 4, Časovni razvoj temperature v zaščitenih jeklenih elementih).

116 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran C a - Redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo. k, 1,0 - Redukcijski faktor za naklon v linearno elastičnem območju (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo ke, 0, 75 Obteţna kombinacija za natezno diagonalo v poţaru: Poţar spada med nezgodne vplive, zato temu primerno izberemo tudi kombinacijo obteţb. Logično lahko sklepamo, da v primeru poţara, ogenj stopi sneg, zato v kombinacijo ne vključimo obremenitve snega. Nezgodno projektno stanje (SIST EN 1990:004, str. 35, Enačba 6.11.b) j1 G '' '' P'' '' A '' ''( ali ) Q '' '' Q k, j d 1,1,1 k,1, i k, i i1 Merodajna kombinacija je: 1stalna obtežba + 0, veter pravokotno na sleme + 0, podtlak

117 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 104 Dobili smo naslednje notranje statične količine: Slika 3.7: Osne sile Obremenitve: N Ed,max 0, Uklon (SIST EN , str, 9) l,5 m 3 m 3,9 m 390 cm Cr - Izračun uklona okrog osi z-z k, 1,0 ke, 0, 75 z, k, 1,0 z,53,9 k 0,75 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1 z, z, 0,5 1 0,65,9,9 5,698 z, 1 1 5, 698 5, 698,9 z, 0, 0944 z, 0, , 1, z, z, fi 0, 0787

118 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 105 Kontrola uklona N N Rd Ed A f 8, 3 cm 3,5 1, 0 k, cm z, 0, , 1,0 N Rd M 0 0,34 15, Prerez ustreza!

119 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Vzdolţno vertikalno povezje - 5, S 35 Določitev temperature stebra v poţaru po 60 minutah - Jekleni element brez protipoţarne zaščite FAKTOR PROFILA m 0,078 U m 160 m A 0,00049 m 1 d 0,05 m m U 0,078 m 0,05 m d V 0,00049 m 4 4 Temperatura a odčitana iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 3, Časovni razvoj temperature v nezaščitenih jeklenih elementih) 100 C a Pri odčitavanju opazimo, da naša natezna diagonala potrebuje protipoţarno zaščito. Debelina protipoţarne zaščite podjetja SIKA se določi glede na tehnične lastnosti produkta Unitherm Pri odčitavanju tabele, dobimo 770 mdebeline nanosa intumescentnega premaza. Pri računanju upoštevamo ekspandiranje premaza na 30 kratnik debeline nanosa. - Jekleni element s protipoţarno zaščito m 0,078 0,1 U p 3 m m K 831 W/m K 6 A d p 0, m m30 p - toplotna prevodnost intumescentnega premaza W d p - debelina intumescentnega premaza ko ţe zaradi poţara ekspandira

120 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 107 Temperatura a, ki jo doseţe jeklo po 60 minutni izpostavljenosti poţaru odčitamo iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 4, Časovni razvoj temperature v zaščitenih jeklenih elementih). 450 C a - Redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo. k, 0,89 - Redukcijski faktor za naklon v linearno elastičnem območju (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo ke, 0, 65 Obteţna kombinacija za natezno diagonalo v poţaru: 1stalna obtežba + 0, veter pravokotno na sleme + 0, podtlak Dobili smo naslednje notranje statične količine: Slika 4.9: Osne sile

121 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 108 Obremenitve: N Ed,max 5, Natezna nosilnost N r, Rd 3,5 0,89 d f k,,5 cm cm 10, ,0 M 0 N Ed N r, Rd 5,13 10,666 Prerez ustreza!

122 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Strešna lega - IPE 180, S 35 Določitev temperature stebra v poţaru po 60 minutah - Jekleni element brez protipoţarne zaščite FAKTOR PROFILA m U 0,698 m 9,05 m 3 A m 0,0039 m U 0,698 m m A 0,0039 m 1 Temperatura a odčitana iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 3, Časovni razvoj temperature v nezaščitenih jeklenih elementih) 100 C a Pri odčitavanju opazimo, da naša vertikala oziroma strešna lega potrebuje protipoţarno zaščito. Debelina protipoţarne zaščite podjetja SIKA se določi glede na tehnične lastnosti produkta Unitherm Pri odčitavanju tabele, dobimo 1950 mdebeline nanosa intumescentnega premaza. Pri računanju upoštevamo ekspandiranje premaza na 30 kratnik debeline nanosa. - Jekleni element s protipoţarno zaščito m 0,698 0,1 Am p 3 m m K 599 W/m K 6 V d p 0, 0039 m m30 p - toplotna prevodnost intumescentnega premaza W d p - debelina intumescentnega premaza ko ţe zaradi poţara ekspandira

123 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 110 Temperatura a, ki jo doseţe jeklo po 60 minutni izpostavljenosti poţaru odčitamo iz diagrama (Zbornik seminarja, Poţarna zaščita in varnost jeklenih konstrukcij;stran 15, slika 4, Časovni razvoj temperature v zaščitenih jeklenih elementih). 350 C a - Redukcijski faktor za efektivno napetost tečenja (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo. k, 1,0 - Redukcijski faktor za naklon v linearno elastičnem območju (EC3-1-:005,str. preglednica 3.1) Redukcijski faktor smo dobili z interpolacijo ke, 0, 75 Obteţna kombinacija za steber v poţaru: Poţar spada med nezgodne vplive, zato temu primerno izberemo tudi kombinacijo obteţb. Logično lahko sklepamo, da v primeru poţara, ogenj stopi sneg, zato v kombinacijo ne vključimo obremenitve snega. Nezgodno projektno stanje (SIST EN 1990:004, str. 35, Enačba 6.11.b) j1 G '' '' P'' '' A '' ''( ali ) Q '' '' Q k, j d 1,1,1 k,1, i k, i i1 Merodajna kombinacija je: 1 Stalna obteţba

124 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 111 Dobili smo naslednje notranje statične količine: Slika 4.10: Upogibni momenti okrog osi - Slika 4.11: Upogibni momenti okrog osi z-z Obremenitve: N M M Ed,max 19,34,,max 5,33 m Ed Ed, z,max 0,09 m

125 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 11 LASTNOSTI PREREZA IPE 180, S 35 A 3,9 cm It 4,79 cm 4 I 130,00 cm 4 Iw 7431 cm 6 W cm h 180 mm i Iz 7,4 cm b 91 mm cm t f 8 mm Wz 3, cm tw 5,3 mm iz,05 cm r 9 mm W 3, pl 166,4 cm d 146 Wz, pl 34,6 cm 3 mm Klasifikacija prereza Stojina c 396 t 13 1 a w N 19,34 Ed,max t w f 0,53 cm 3,5 cm 0,776 cm 1 d 1 14,6 cm a 0, 776 cm 0,553 d 14, 6 cm 3,5 3,5 cm cm 1 f 3,5 cm c h t 180 mm 8 mm 164 mm c 396 t 13 1 w f 164 mm ,3 mm 130, ,94 63,98 Prerez spada v 1. razred prereza.

126 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 113 Pasnica c 9 t f t w b 91 mm 5,3 mm c r 9 mm 33,85 mm c 9 t f 33,85 mm 91 8 mm 4,3 9 Prerez spada v prvi razred prereza Interakcijska enačba (SIST EN , poglavje 4..3, enačba 6.1 a, 6.1 b, str. 33) N fi, Ed k M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 NRk M Rk, M Rk, z min, fi M, fi M, fi M, fi N fi, Ed klt M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 N M M Rk Rk, Rk, z z, fi LT, fi M, fi M, fi M, fi Izračun, in, z - uklon (SIST EN , str, 9) l l l, 600 cm Cr, 300 cm Cr z, 300 cm Cr LT - Uklon okrog osi - k, 1,0 ke, 0, 75

127 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 114, k, 1,0 0, 701 0,809 k 0,75 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0, 5 1,, 0, 5 1 0, 650,809 0,809 1,09, 1 1 1,09 1,09 0,701, 0, 50, 0,50 1, 1,,, fi 0,433 - Uklon okrog osi z-z k, 1,0 ke, 0, 75 z, k, 1,0 z 1,88 1,487 k 0,75 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0,5 1 z, z, 0,5 1 0,65 1,487 1,487 z,, ,089,089 1,487 z, 0, 81, 0,81 0,34 1, 1, z, z, fi

128 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Nosilnost na zvrnitev LT k, 1,0 ke, 0, 75 LT, k, 1,0 LT 0, 696 0,804 k 0,75 E, ,65 0,65 0,65 35 f 0, 5 1 LT, LT, 0, 5 1 0, 650,804 0,804 1,085 LT, 1 1 1, 085 1, 085 0,804 LT, 0,551 LT, 0,551 0,459 1, 1, LT, LT, fi Izračun karakteristične upogibne nosilnosti prereza in karakteristične osne nosilnosti prečnega prereza. N Rk A f 3,9 cm 3,5 1, 0 k, cm 561,65 1,0 M 0 M Rk, 3 W 166, 4 3,5 1, 0 pl, f cm k, cm 3910,4 cm 1,0 M 0 M Rk, z 3 W 34, 6 3,5 1, 0 pl, z f cm k, cm 813,1 cm 1,0 M 0

129 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 116 Izračun posameznih koeficientov (SIST EN , str 34) k LT LT N fi, Ed 1 1 NRk z, fi M, fi k LT 0,10119, ,65 0,34 1,0 klt 0,985 0,15 0,15 0, 9 LT z, M, LT 0,15 1, 881,3 0,15 0,9 LT 0,101 LT k k k N fi, Ed 1 3 NRk, fi M, fi 0,178 19, ,65 0,433 1,0 1,014 (1, 3) 0, 44 0, 9 0,8 M,, M, (1, 1,8 3) 0,809 0,44 1,8 0,9 0,8 0,178 k k z z N z fi, Ed 1 3 NRk z, fi M, fi 3, 19,34 1 1,47 561,65 0,34 1,0 5 0, 44 0, 9 0,8 z M, z z, M, z 1,3 5 1,487 0,44 1,3 0,9 0,8 z 3, z

130 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 117 Interakcijska enačba N fi, Ed k M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 NRk M Rk, M Rk, z min, fi M, fi M, fi M, fi 19,34 1,014 5,33100 cm 1,47 0, cm 1,0 561, ,4 cm 813,1 cm 0,34 1,0 1,0 1,0 0,147 0,138 0,016 0,301 1,0 N fi, Ed klt M, fi, Ed kz M z, fi, Ed 1,0 N M M Rk Rk, Rk, z z, fi LT, fi M, fi M, fi M, f 19,34 0,985 5,33100 cm 1,47 0, cm 1,0 561, ,5 cm 813,1 cm 0,34 0,459 1,0 1,0 1,0 0,147 0,171 0,016 0,334 1,0 Prerez ustreza! Kontrola s kritično temperaturo Osne sile f 3,5 Nb, fi,, Rd z, fi, 0,34 3,9 1,0 cm Ak cm 131,43 1,0 Koeficient izkoriščenosti strešne lege: NEd 19,34 0 0,147 N 131,43 b, fi,, Rd Kritična temperatura v strešni legi: M fi 1 1 a, Cr 39,19 ln ,19 ln C 3,833 3,833 0, ,9674 0,147 a, Cr a

131 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran C 350 C Prerez ustreza! Upogibni moment f 3,5 3 Mb, fi,, Rd LT, fi pl,, 0, ,4 1,0 cm W k cm 1794,87 cm 1,0 M Ed 5,33100 cm 0 0,97 M 1794,87 cm b, fi,, Rd Mfi 1 1 a, Cr 39,19 ln ,19 ln C 3,833 3,833 0, ,9674 0, 97 a, Cr 665 C 350 C Prerez ustreza! a

132 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran ZAKLJUČEK V diplomskem delu smo izvedli statično analizo jeklene hale tlorisnih dimenzij 30 x 30 m in višine 8 m. Prvotno smo halo računsko obremenili s stalnimi in spremenljivimi obteţbami kot so lastna teţa, sneg in veter. V nadaljevanju, smo halo izpostavili normalnemu poţaru za 60 minut. Njena nosilnost se je znatno zmanjšala, zato je bilo potrebno halo protipoţarno zaščititi. Vse nosilne elemente smo zaščitili z intumescentnim premazom podjetja SIKA. Debelina nanosa premaza na halo je bila odvisna predvsem od faktorja profila. V celotnem delu smo ugotovili, da je poţaru v prihodnje potrebno posvečati več pozornosti. V času investiranja zagotovo ni smotrno varčevati pri tovrstni zaščiti, kajti ob izbruhu poţara so ogroţena naša ţivljenja, v finančnem smislu pa so obnovitvena dela bistveno cenejša, če je objekt zaščiten kakor v nasprotnem primeru.

133 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 10 6 VIRI IN LITERATURA [1] BEG D.: Projektiranje jeklenih konstrukcij po evropskem predstandardu ENV Ljubljana: Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 1999 [] BUCHANAN H. A.: Structural design for fire safet. Chichester: John Wile & Sons, cop. 00 [3] SIST EN 1990: Osnove projektiranja [4] SIST EN : Vplivi na konstrukcije 1-1. del: Splošni vplivi Prostorninske teţe, lastna teţa, koristne obteţbe stavb [5] SIST EN : Vplivi na konstrukcije 1-. Del: Splošni vplivi Vplivi poţara na konstrukcije [6] SIST EN : Vplivi na konstrukcije 1-3. del: Splošni vplivi Obteţba snega [7] SIST EN : Vplivi na konstrukcije 1-4.del: Splošni vplivi Vplivi vetra [8] SIST EN : Projektiranje jeklenih konstrukcij 1-1. del: Splošna pravila in pravila za stavbe [9] SIST EN : Projektiranje jeklenih konstrukcij 1-.del: Splošna pravila Poţarnoodporno projektiranje [10] GLAVNIK A., A. JUG: Priročnik o načrtovanju poţarne varnosti. Ljubljana : IZS - Inţenirska zbornica Slovenije, 010 [11] KURENT, T., J. MARINKO in L. MUHIČ: Poţarna varnost v industrijskih in drugih zgradbah s stališča projektanta. Ljubljana : "Srečno", 1976 ([Ptuj] : Ptujska tiskarna) [1] POSVET AKTIVNA POŢARNA ZAŠČITA, Zbornik referatov / posvet Aktivna poţarna zaščita, Maribor, 3. oktobra 00. Maribor : Fakulteta za strojništvo : Društvo strojnih inţenirjev in tehnikov ; Ljubljana : Slovensko zduţenje za poţarno varnost, 00 (Maribor : Tiskarna Tehniških fakultet) [13] VASSART, O., B. ZHAO, D. BEG in P. SKUBER: Ocena poţarne odpornosti delno zaščitenih sovpreţnih stropov : FRACOF : priročnik in teoretične osnove. Ljubljana : Inţenirska zbornica Slovenije, 011

134 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 11 7 PRILOGE 7.1 Seznam tehničnih podatkov - Tehnični podatki za Sika Unitherm 38091, podjetja SIKA 7. Naslov študenta Matic Slanšek Gimnazijska cesta 15 d 140 Trbovlje Tel.: (00386) maticslansek@gmail.com 7.3 Kratek ţivljenjepis Rojen: Šolanje: Osnovna šola Trbovlje Gimnazija Trbovlje Fakulteta za gradbeništvo, Univerza v Mariboru

135 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran Priloge Tehnični list SIKA Unitherm 38091

136 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 13

137 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 14

138 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 15

139 Projektiranje poţarno ogroţenih objektov Stran 16