"Konstrukcje żelbetowe w warunkach pożarowych"

Spis treści

Wykaz oznaczeń 10

1. Wprowadzenie 14

2. Bezpieczeństwo pożarowe konstrukcji 18

2.1. Podstawy formalno-prawne 18

2.2. Pożar w budynku 21

2.2.1. Powstawanie, rozwój i przebieg pożaru 21

2.2.2. Normowe zależności czas–temperatura 27

2.2.3. Zaawansowane normowe modele pożaru 29

2.2.4. Modelowanie rzeczywistego przebiegu pożaru 32

2.3. Odporność ogniowa konstrukcji 33

2.3.1. Istota pojęcia odporność ogniowa, stawiane wymagania 33

2.3.2. Określenie odporności ogniowej na podstawie badań 36

2.3.3. Określenie odporności ogniowej na podstawie wymagań eurokodów 40

3. Pożar jako wyjątkowa sytuacja projektowa 46

3.1. Istota rozpatrywania pożaru jako wyjątkowej sytuacji projektowej, etapy analizy 46

3.2. Scenariusz pożarowy 49

3.3. Oddziaływania mechaniczne w sytuacji pożaru 53

3.4. Temperatura w przekrojach elementów narażonych na warunki pożarowe 58

4. Wpływ wysokiej temperatury na właściwości mechaniczne stali zbrojeniowej 64

4.1. Model normowy 64

4.2. Odkształcenia zbrojenia w temperaturze pożarowej, wykorzystanie modelu normowego do zaawansowanych analiz konstrukcji 68

4.3. Wykorzystanie modelu normowego do obliczeń prowadzonych metodami uproszczonymi 77

4.4. Model normowy w świetle wyników badań i innych wymagań 80

5. Wpływ wysokiej temperatury na beton 88

5.1. Badania betonu w wysokiej temperaturze 88

5.2. Cechy mechaniczne ogrzewanego betonu w ujęciu normowym 91

5.3. Przemiany zachodzące w betonie pod wpływem działania wysokiej temperatury 95

5.4. Wpływ wytrzymałości betonu na jego reakcję na działanie wysokiej temperatury 98

5.5. Wpływ rodzaju kruszywa i cementu 100

5.6. Odpryskiwanie termiczne betonu 102

5.7. Odkształcalność betonu w warunkach pożarowych 108

5.8. Wytrzymałość ogrzewanego betonu po ochłodzeniu 119

5.9. Wpływ naprężeń ściskających występujących w ogrzewanym betonie 122

5.10. Zmniejszenie wytrzymałości ogrzewanego betonu wg zaleceń amerykańskich 124

6. Uproszczone metody obliczania nośności elementów żelbetowych 126

6.1. Uwagi ogólne 126

6.2. Metoda Izotermy 500°C 127

6.2.1. Założenia 127

6.2.2. Określenie położenia izotermy 500°C i temperatury zbrojenia 131

6.2.3. Określenie nośności przekroju zredukowanego 137

6.3. Pozostałe, uproszczone metody obliczeń 139

6.3.1. Metoda Strefowa 139

6.3.2. Uproszczone metody obliczeń elementów ścinanych i skręcanych 141

6.3.3. Uproszczona metody obliczeń belek i płyt 142

7. Zapewnienie odporności ogniowej elementów zginanych 144

7.1. Projektowanie przy wykorzystaniu tablic 144

7.1.1. Podstawowe założenia i zakres stosowania tablic podanych w eurokodzie 144

7.1.2. Płyty 146

7.1.3. Belki 148

7.1.4. Tablice podane w normie amerykańskiej 151

7.2. Obliczenie nośności przekroju elementów zginanych metodą Izotermy 500°C 153

7.2.1. Równania równowagi przekroju 153

7.2.2. Graniczna wysokość strefy ściskanej przekroju 156

7.2.3. Odległość osiowa zbrojenia, jaką należy przyjąć do obliczeń 161

7.3. Przykłady obliczeń nośności ogniowej elementów zginanych 164

7.3.1. Uwagi ogólne 164

7.3.2. Płyta jednoprzęsłowa ogrzewana od strony strefy rozciąganej 164

7.3.3. Płyta wspornikowa ogrzewana od spodu (od strony strefy ściskanej) 168

7.3.4. Stosunkowo słabo zbrojona belka żelbetowa ogrzewana od strony strefy rozciąganej 171

7.3.5. Belka wspornikowa ogrzewana od spodu (od strony strefy ściskanej) 174

7.3.6. Belka wspornikowa wg punktu 7.3.5. – obliczenia metodą Strefową 177

7.3.7. Intensywnie zbrojona belka żelbetowa ogrzewana ze wszystkich stron 178

7.3.8. Obliczenia belki wg punktu 7.3.7 przy założeniu, że ogrzewane jest tylko zbrojenie 183

7.3.9. Belka dwuprzęsłowa 186

7.4. Reakcja elementów zginanych na warunki pożarowe w świetle wyników badań 189

7.4.1. Uwagi ogólne 189

7.4.2. Zmniejszenie nośności elementów 189

7.4.3. Deformacje elementów i zmiany ich sztywności 195

7.5. Wskazówki do prowadzenia zaawansowanych analiz konstrukcji statycznie niewyznaczalnych 199

8. Zapewnienie odporności ogniowej elementów ściskanych 202

8.1. Projektowanie przy wykorzystaniu tablic 202

8.1.1. Podstawowe założenia 202

8.1.2. Metody podane w tekście eurokodu 202

8.1.3. Prognozowanie nośności ogniowej słupów z uwzględnieniem efektów drugiego rzędu wg eurokodu 205

8.1.4. Wymagania stawiane w przepisach amerykańskich 206

8.2. Obliczenia nośności słupów metodą Izotermy 500°C 207

8.2.1. Założenia i równania równowagi przekroju 207

8.2.2. Dodatkowe problemy mogące powstać podczas określenia nośności elementów ściskanych narażonych na warunki pożarowe 211

8.3. Przykłady obliczeń nośności ogniowej elementów ściskanych 215

8.3.1. Uwagi ogólne 215

8.3.2. Przekrój słupa ogrzewanego ze wszystkich stron, obciążonego siłą usytuowaną w pobliżu osi 215

8.3.3. Przekrój słupa ogrzewanego ze wszystkich stron, obciążonego siłą usytuowaną poza przekrojem 224

8.3.4. Przekrój słupa ogrzewanego od strony zbrojenia mniej ściskanego, obciążonego siłą usytuowaną w pobliżu osi 228

8.3.5. Przekrój słupa ogrzewanego od strony zbrojenia bardziej ściskanego, obciążonego siłą usytuowaną w pobliżu osi 233

8.3.6. Uproszczona analiza wpływu efektów drugiego rzędu na słup narażony na warunki pożarowe, przeprowadzona na podstawie połączenia założeń metody Izotermy 500°C z założeniami metody Nominalnej sztywności 237

8.3.7. Uproszczona analiza wpływu efektów drugiego rzędu na słup narażony na warunki pożarowe przeprowadzona na podstawie połączenia założeń metody Izotermy 500°C z założeniami metody Nominalnej krzywizny 245

8.3.8. Przekrój słupa o większych wymiarach przekroju, ogrzewanego ze wszystkich stron, obciążonego siłą usytuowaną w pobliżu osi 248

8.3.9. Przekrój słupa o dużych wymiarach przekroju, ogrzewanego ze wszystkich stron, obciążonego siłą usytuowaną w pobliżu osi 255

8.4. Wyniki przykładowych obliczeń w świetle Wymagań tabelarycznych i wyników badań 261

8.4.1. Obliczenia nośności przekroju słupa o wymiarach 30 × 30 cm 261

8.4.2. Obliczenia z uwzględnieniem wpływu efektów drugiego rzędu wg eurokodów 263

8.4.3. Wpływ wymiarów przekroju słupa na wynik obliczeń jego nośności ogniowej 266

8.4.4. Wyniki obliczeń w świetle Wymagań tabelarycznych uwzględniających wyboczenie 267

8.4.5. Badania eksperymentalne nośności ogniowej słupów 268

8.5. Uwagi końcowe 275

9. Nośność ogniowa strefy przypodporowej 278

9.1 Ścinanie 278

9.1.1. Uwagi ogólne 278

9.1.2. Przykład obliczenia nośności ogniowej na ścinanie belki swobodnie podpartej ogrzewanej od spodu 280

9.1.3. Przykład obliczenia nośności ogniowej na ścinanie belki wspornikowej ogrzewanej od spodu 282

9.2. Przebicie 284

9.2.1. Wymagania normowe 284

9.2.2. Nośność ogniowa na przebicie w świetle doświadczeń praktycznych, wyników badań i obliczeń 285

9.2.3. Zapewnienie nośności ogniowej na przebicie przy długim czasie pożaru 288

9.2.4 Obliczeniowa ocena nośności na przebicie w warunkach pożarowych metodami uproszczonymi 289

Literatura 294