PPZ celo.pdf

7/21/2019 PPZ celo.pdf

1/280

2. Voded 7__________________________________________________________________________

VOVED

2.1 ISTORISKI PREGLED

Zapisi za golemi poàri i zna~itelni materijalni i ~ove~ki zagubi postojat

u{te od dale~nata istorija. Vo golem poàr is~ezna legendarnata Troja, vo

64 -tata godina od novata era od poàr bea uni{teni 10 od vkupno 14 gradski

~etvrti na Rim, a toga{niot car Neron izdade naredba da se izrabotat novi

propisi so posebini barawa od aspekt na poàrnata otpornost na zgradite.

Od sredniot vek postojat zapisi za golemi poàri vo gradovite: Lebek, Nant,

Regenzburg (XII vek), Dubrovnik (XIII vek), Strazburg (XIV vek), Drezden (XV

vek), a vo periodot od XIIdo XIXvek Moskva gore{e duri 60 pati. Najgolem

odek vo Evropa beleì poàrot koj vo 1666 godina go zafati London. Vo nego

izgorea 13 000 ku}i i 85 crkvi. Toa be{e povod za formirawe na ekspertska

grupa (Wren C., May H., Platt R.) so zada~a da izraboti novi propisi so koi bi

se prezemale preventivni protivpoàrni merki u{te vo fazata naproektirawe i izvedba na objektite. Od nivnata rabota proizleze poseben

akt Rebuilding Act-1667 koj posle odredeni dopolnuvawa kone~no ja

zaokruì svojata sodrìna i vo 1774 godina ve}e vr{i klasifikacija na

zgradite sprema rizikot od poàr (7 klasi), postavuva barawa za poàrni

yidovi, za dopolnitelna za{tita na drvenite elementi, za polo`bata na

oxacite, za prostorno razdvojuvawe na rizi~nite pogoni, za bezbednosni

rastojanija pome|u objektite i sl.

Devetnaesetiot vek beleì serija od golemi poàri vo svetskite metropoli:

vo Montreal vo 1852 godina o{teteni se na 1100 zgradi; vo Pitsburg 1854,

Boston 1872; a vo 1871 godina îkago be{e zafaten od najgolem poàr vo koj

2


2/280

8 2. Voved__________________________________________________________________________

terminot poàrno optovaruvawe, a vo 1922 godina izvr{eni se prvite

istraùvawa za razvojot na prirodnite poàri so razli~ni poàrni

optovaruvawa. Vo 1936 godina vo SSSR i Japan zapo~nati se pozna~ajni

istraùvawa za odnesuvaweto na grade`nite konstrukcii vo uslovi na

poàr.

Po Vtorata Svetska vojna, a kako posledica na tehni~ki katastrofi, se

slu~ija poàri od pogolemi razmeri: Fliksboro (1974), Meksiko Siti (1984),

Herbon (1987), êrnobil (1987). Posle sekoj od navedenite poàri beaotkrivani odredeni slabosti vo propisite za protivpoàrna za{tita, {to ja

nametna potrebata od poobemni istraùvawa vo ovaa oblast od koi bi

proizlegle konkretni zaklu~oci, so opcija istite da se vklu~at vo soodvetna

regulativa. Vo svetot, vode~ki institucii vo ovaa oblast se:

Fire Research Station - FRS, Borehamwood, England;

American Society for Testing and Materials - ASTM, USA;

National Institute of Standards and Materials -NIST, Geithersburg;

Building Research Establishment - BRE, England;

Vsesokznii naucno-isledovatelskii institut protivpozarnoi oboronii, Moskva;

National Research Council - NRC, Ottava, Canada;

Building Research Institute Tsukuba, Japan;

Institute fur Baustoffe, Massivbau und Brandshutz - Braunscweig, Germany

2.2 PO@ARNA BEZBEDNOST NA KONSTRUKCII

Osnoven faktor {to ne motivira konstrukciite vo zgradarstvoto da giproektirame taka da obezbedat pogolema poàrna bezbednost, e nesomneno

ogromnata ekonomska i ~ove~ka zaguba {to nastanuva kako rezultat na

nivniot preran kolaps. Za konstrukcija velime deka e poàrno bezbedna ako,

vo uslovi na poàr, taa uspee:


3/280

2. Voded 9__________________________________________________________________________

Pod poimot poàren sektorse podrazbira prostor koj, od aspekt na {irewe

na poàrot, totalno e odvoen od ostanatiot del od objektot. Toj moè da se

sostoi od edna ili pove}e prostorii, ili pak cel sprat. Najvisok stepen na

poàrna bezbednost se postignuva ako sekoja prostorija se odvoi kako

poseben poàren sektor, no pretstavuva dosta skapo re{enie i ne sekoga{ e

ekonomski opravdano.

Za da se obezbedi integritet na poàrniot sektor neophodno e da se

postavat konstruktivnielementi - poàrni zidovi (yidovi, pod i tavanica)i adekvatno da se za{titat site otvori niz koi plamenot bi moèl da se

{iri, a toa se: vrati, otvori za ventilacija, otvori za instalacii i dr.

Probivawe na poàrnite zidovi i pro{iruvawe na poàrot nadvor od

poàrniot sektor naj~esto nastanuva po momentot na potpolno razgoruvawe,

moment na flashover,no toa ne zna~i deka ne moè da se slu~i i porano, a

kako rezultat na izleguvawe na plamenot niz slabo izolirana vrata, otvori

za ventilacija i sl. Kako najprakti~en se pokaàl spratniot poàren sektor

[56] (Slika 2.1), kade podnata i tavanskata konstrukcija imaat uloga na

poàrni zidovi i kade skalite za evakuacija se oddeleni od poàrniot

sektor.

Slika 2.1: Spraten poàren sektor

poàrnizidovi


4/280

10 2. Voved__________________________________________________________________________

Slika 2.2: Mo`ni na~ini za kontrola na poàrot -

"drvo" na poàrnata bezbednost

Elementi za razdvojuvawe na poàrniot sektor nema da se vo sostojba da ja

izvr{at svojata zada~a ako konstruktivniot sistem koj gi nosi istite neuspee dovolno dolgo da se sprotivstavuva na dejstvoto na poàrot.

Nelogi~no bi zvu~elo baraweto podnata konstrukcija ili pregradnite

zidovi da go spre~uvaat {ireweto na poàrot vo period od dva ~asa, ako

istite se potpreni na lo{o proektirani, ili neza{titeni stolbovi i gredi

koi moè da se slu~i da doìveat kolaps po samo desetina minuti od

momentot na potpolno razgoruvawe na poàrniot sektor. Toa doveduva do

zaklu~ok deka, vo slu~aj koga poàrot e kontoliran preku konstrukcijata,objektot moè da se klasificira kako bezbeden na poàr samo ako se

istovremeno ispolneti i dvata uslova: kontrola na {irewe na poàrot i

stabilna konstrukcija [57], (Slika 2.2), odnosno ako nosivite konstruktivni

elementi i sklopovi imaat najmalku ista ili pogolema poàrna otpornost

kontrola nadpoàrot

kontrola naprocesot na

gorewe

sovladuvawena poàrot

kontrola napoàrot prekukonstrukcijata

= ili

= i

kontrola nadvièwetona poàrot

obezbeduvawestabilna

konstrukcija


5/280

2. Voded 11__________________________________________________________________________

od blizinata na protivpoàrnite slu`bi i obezbedenosta na objektot so

sistemi za gasnewe na poàrot. Sistemite za gasewe na poàr ne sekoga{ se

zemaat vo predvid pri definiraweto na potrebnata poàrna otpornost na

konstrukcijata, od pri~ina {to mnogu ~esto se slu~uva istite da otkaàt.

Potrebnoto vreme za totalna evakuacija na naselenieto od opoàreniot

objekt, spored Kanadskite propisi [56], dadeno e vo Tabela 2.1.

Tabela 2.1

vreme na

evakuacija (min.)spratnost

na objektot slu`ben

objekt

stanben

objekt

5

1520

30

40

50

6 - 12

18 - 3624 - 48

36 - 72

48 - 96

60 -120

3 - 6

9 - 1812 - 24

18 - 36

24 - 68

30 - 60

Otpornosta na konstrukcijata na poàr se opredeluva vrz baza na procenka

na poàrnata otpornost na oddelnite konstruktivni elementi {to ja

so~inuvaat istata (stolb, greda, plo~a, yid i dr). Poàrnata otpornost na

konstruktivnite elementi se izrazuva kako vreme vo minuti (klasa na

poàrna otpornost R30, R60 i t.n.), od momentot na pojava na poàr, do

momentot koga elementot }e ja dostigne svojata grani~na nosivost (grani~na

jakost, stabilnost i deformabilnost), ili do momentot koga elementot }eprestane da ja vr{i funkcijata na razdvojuvawe. Dokaùvaweto na

poàrnata otpornost na celata konstrukcija, ili na oddelen konstruktiven

element, podrazbira zadovoluvawe na uslovot:

tt (2 1)


6/280

12 2. Voved__________________________________________________________________________

konstruktivni merki: pravilen izbor na formata i dimenziite na

elementite; pravilen izbor na stati~kiot sistem;

merki za za{tita: obvivawe na konstruktivnite elementi so

izolacionen materijal so nizok termi~ki otpor; za{tita na celiot

konstruktiven sklop so izolaciona membrana.

Koj tip na za{tita }e bide primenet zavisi od tipot na materijalot od koj e

izvedena konstrukcijata. Osnovnite grade`ni materijali: beton, drvo i

~elik, razli~no se odnesuvaat pri povi{eni temperaturi, pa baraat irazli~en tretman pri nivna za{tita od poàr.

2.4 ZADAÂ NA PROPISITE ZA PROEKTIRAWE

Dene{nata tehnologija na gradba ni ovozmoùva kolapsot na konstrukcijata

izloèna na potpolno razvien poàr da se odloì po potreba, od nekolku

minuti, do nekolku ~asa, pa i beskone~no. Beskone~noto odloùvawe ne

sekoga{ e neophodno i ekonomski opravdano.

Kaj poniski objekti, od koi naselenieto moè mnogu brzo da se evakuira,

aspektot na bezbednost na ìvotite e zadovolen i bez prezemawe na

dopolnitelni merki za za{tita na konstrukcijata od kolaps. Dali istite }ebidat prevzemeni ili ne, zavisi od ekonomskata opravdanost, odnosno od

investicionata vrednost na merkite za za{tita vo sporedba so

predizvikanata {teta.

Vo povisoki objekti, ili vo objekti kade evakuacijata e ote`nata, se

predviduva intervencija na protivpoàrnite ekipi koi treba da vlezat vo

objektot, da ja potpomognat evakuacijata i da se obidat da go ugasnat

poàrot. Vo takov slu~aj, a so cel da se garantira bezbednost na stanarite i

na spasuva~kite ekipi, kolapsot mora da bide odloèn so obezbeduvawe na

povisoko nivo na za{tita na konstrukcijata od poàr. Dali }e se prevzeme

nivoto na za{tita nad minimalno potrebnoto povtorno }e zavisi od


7/280

2. Voded 13__________________________________________________________________________

Propi{anata poàrna otpornost, {to odredena konstrukcija treba da ja

zadovoli, definirana e vo Nacionalnite propisi na sekoja zemja. Popoznati

Nacionalni standardi koi se odnesuvaat na poàrnata otpornost na

konstrukciite se:

AS 1530.4 Part 4 - Australia,

NBN 713020 - Belgium,

CAN 4-S101 - Canada,

DS 1051 - Denmark,

DIN 4102 Part 4 - Germany

BS 476: Parts 20, 21, 22 and 23 - United Kingdom,

ASTM E119 - United States

Spored germanskite propisi otpornosta na konstruktivnite elementi seopredeluva vrz baza na principot na ekvivalentno vreme na poàrno

dejstvo, opi{an vo Glava 4. Na toj na~in vo analizata se vklu~eni golem broj

faktori i parametri, kako: goleminata i namenata na objektot, spratnosta,

goleminata na poàrnite sektori, intenzitetot na poàrnoto optovaruvawe

i ostanati relevantni parametri. Sli~en pristap imaat i {vajcarskite

propisi SIA 183. Vo britanskite i ruskite propisi propi{anata poàrna

otpornost na objektite se opredeluva vrz baza na nivnata spratnost, namena

i povr{ina na poàrniot sektor [110].

Spored Kanadskite Nacionalni Propisi (National Building Code of Canada-

NBCC) [56, 62, 126,127], potrebnata poàrna otpornost na konstruktivnite

elementi zavisi od goleminata i namenata na objektot. Za individualni

objekti, ili objekti vo koi ìveat najmnogu dve familii, posebni barawa od

aspekt na poàrnata bezbednost ne se potrebni. Vo objekti, ne povisoki od

pet do {est sprata, vo koi ima normalni uslovi za evakuacija (stambeni

objekti ili kancelariski prostor), propi{anata poàrna otpornost naj~esto

iznesuva od tri ~etvrtini do eden ~as i vo toj period se pretpostavuva deka

}e bide zavr{ena kompletna evakuacija na objektot Za povisoki objekti i


8/280

14 2. Voved__________________________________________________________________________

poniska poàrna otpornost, ne dojde do o{tetuvawe na elementite so

povisoka poàrna otpornost, a vo konkretniot slu~aj da ne bide naru{en

strukturniot integritet na poàrniot zid.

Vo SAD propisite naloùvaat poàrna otpornost od ~as za objekti so

visina do 15m, ili so kapacitet pomal od 3500m3, 1 ~as za objekti od 15mdo

23mvisina, ili ~ij kapacitet se dviì vo granici od 3500m3 do 7500m3, ili

~ija podna povr{ina ne nadminuva 700m2, a ako ovie granici se nadminati se

bara poàrna otpornost od najmalku 2 ~asa. Za magacinski prostori, zavisnood kapacitetot i tipot na robata, taa iznesuva i do 4 ~asa.

Vo Republika Makedonija na va`nost se JUS U.J1.210240 [111] - propisite,

nasledeni od porane{na Jugoslavija, so obvrska da se izrabotat sopstveni

propisi, no postapkata e seu{te vo tek. Poseben nedostatok na momentalno

vaè~kite propisi e otsustvoto na preporaki i barawa koi se odnesuvaat na

na~inot na proektirawe i konstrukcijata na elementite. Posledicite od

nepostoeweto na soodvetna regulativa vo ovaa oblast dojdoa do izraz vo

poàrot {to ja zafati stanbenata zgrada vo naselbata Novo Lisi~e - Skopje,

2002 godina, koga vo celost izgorea 12 stana. Fotografii od o{tetuvawata

na konstruktivnite elementi prikaàni se vo Prilog B.


9/280

3. Pregled na dosega{ni istraùvawa 15__________________________________________________________________________

PREGLED NA DOSEGA[NI ISTRA@UVAWA VO OBLASTANA PO@ARNATA OTPORNOST NA KONSTRUKCIITE

Destruktivniot efekt {to poàrite go predizvikuvaat vrz konstrukciite ja

nametna potrebata od eksperimentalni i analiti~ki istraùvawa vo ovaa

oblast. Cel na istraùvawata e da se dobijat konkretni soznanija zaodnesuvaweto na opoàrenite konstrukcii, od aspekt na predizvikani

napregawa i deformacii, kako i da se predloàt soodvetni merki za

zgolemuvawe na nivnata poàrna otpornost.

Me|u prvite eksperimentalni istraùvawa na poleto na poàrnata

otpornost moè da se vbroi istraùvaweto na Hansen T.C.& Eriksson L. (1966)

[61]. Testirani se slobodno potpreni nearmirani betonski gredi so malidimenzii (2540cm), izloèni na cikli~en temperaturen gradient i

definirani se soodvetno predizvikanite napregawa i deformacii.

Vo sedumdesetite godini Kordina K. & Schneider U. [1]so cel da go definiraat

vlijanieto na poàrot vrz aksijalnite deformacii na pritisnatite

betonski elementi (centri~no tovareni stolbovi), na Braunschweig TechnicalUniversity vr{at eksperimentalni istraùvawa na mali betonski probni

tela napregnati na pritisok i izloèni na standarden poàren test. Nivoto

na po~etnoto optovaruvawe go zadavaat kako procent od cilindri~nata

jakost na betonot na sobna temperatura (T=20oC), a izmerenite aksijalni

dilatacii prikaàni se na Slika 3.1.

3


10/280

16 3. Pregled na dosega{ni istraùvawa__________________________________________________________________________

Vo slu~aj koga elementite ne se optovareni na pritisok ( %0= ), a kako

rezultat na termi~koto izdolùvawe na betonot, se javuvaat samo aksijalni

dilatacii na zategnuvawe. Koga elementite se optovareni, no po~etnoto

napregawe ne ja nadminuva vrednosta %40= , vo po~etokot dominiraat

aksijalnite dilatacii od termi~koto izdolùvawe, no so tek na vreme, a

kako rezultat na redukcijata na jakosnite karakteristiki na betonot,

povtorno se javuvaat dilatacii na pritisok. Vo slu~aj koga elementite se

pooptovareni ( %50> ) dominiraat aksijalnite dilatacii na pritisok. Od

dijagramot na Slika 3.1 moè da se ot~ita kriti~nata temperatura pri kojaza dadeno po~etno optovaruvawe nastanuva lom vo betonot, kako i

soodvetnata maksimalna dilatacija na pritisok {to za dadena temperatura

betonot moè da ja izdrì.

Zna~aen doprinos vo razvojot na numeri~kite metodi za definirawe na

poàrnata otpornost na ramninskite armiranobetonski ramkovi konstrukcii

ima istraùva~kata dejnost na pove}e avtori, sprovedena na Univerzitetot

Berkeley vo Kalifornija. Vo 1973 god. Bizri H. [13] razrabotuva matemati~ki

model koj bazira na dva nezavisni kompjuterski programa. Prviot program

vrz baza na MKE ja re{ava diferencijalnata ravenka za transfer na

toplina i go definira dvodimenzionalnoto nelinearno i nestacionarno

temperaturno pole vo popre~niot presek na elementite izloèni na poàr,

zemaj}i ja pritoa vo predvid temperaturnata zavisnost na termi~kitekarakteristiki na konstruktivnite materijali. Vrz baza na dobienite

rezultati od termi~kata analiza, a so pomo{ na vtoriot program, koj isto

taka bazira na MKE, se sproveduva nelinearna stati~ka analiza. Vtoriot

program koristi iterativna postapka koja bazira na metodot na deformacii

i ja koristi sekantnata krutost. Konstrukcijata se deli na elementi, a sekoj

elemet na segmenti, tretirani kako gredni elementi so konstantna aksijalna

sila i konstanten moment na svitkuvawe. Za da se dobijat krutosnitekarakteristiki na presekot, kako i vnatre{nite aksijalni sili i momenti,

popre~niot presek na segmentite se diskretizira na podelementi, tretirani

kako ednoaksijalni prizmi. So toa e ovozmoèno vo analizata da se zemat vo

predvid samo aksijalnite deformacii i sovivaweto, a deformaciite na


11/280


analiza dadeni se vo forma na temperaturi vo jazlovi to~ki, dodeka

rezultatite od stati~kata analiza dadeni se kako napregawa i deformacii,

odnosno vnatre{ni sili i pomestuvawa vo karakteristi~ni to~ki.

I pokraj toa {to razvieniot matemati~ki model ovozmoùva analiza na

armiranobetonski konstruktivni elementi (stolbovi i gredi) i nivni

sklopovi-ramki, vo ramkite na svojata istraùva~ka rabota Bizri H. se

zadrùva samo na stolbovite. Pokraj zaklu~ocite koi gi donesuva za

vlijanieto na temperaturata vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki nabetonot i ~elikot, vrz baza na analiti~ki dobienite rezultati toj donesuva

odredeni zaklu~oci i za odnesuvaweto na armiranobetonskite stolbovi vo

uslovi na poàr:

Ako okolnite neopoàreni elemnti so svojata krutost go spre~at

slobodnoto dilatirawe na stolbot, vo nego }e se inicira aksijalna

sila ~ij intenzitet zavisi od maksimalno dostignatata temperatura istepenot na ograni~uvawe. Kako rezultat na ovaa sila moè da bide

nadminata ultimativnata dilatacija na pritisok za betonot na

soodvetna temperatura i da se javi drobewe na betonot vo

perifernite, pozagreani delovi od popre~niot presek, kako i lom na

celiot presek.

Ako nivoto na po~etnoto optovaruvawe na pritisok vo stolbot enisko, razlikata vo aksijalnoto dilatirawe na nadvore{nite,

pozagreani sloevi i vnatre{noto, poladno betonsko jadro, doveduva

do pojava na napregawa na pritisok vo perifernite sloevi i

isprskanost na betonskoto jadro. Pri pogolemi po~etni optovaru-

vawa, ili pri povisok stepen na spre~enost na aksijalnoto

dilatirawe, celiot presek e napregnat na pritisok.

Pri poniski po~etni optovaruvawa, ili pri ponizok stepen na

spre~enost na aksijalnoto dilatirawe, a kako rezultat na poniskiot

koeficient na linearno {irewe na ~elikot vo odnos na betonot, vo

armaturnite pra~ki e mo`no da se javi napregawe na zategnuvawe.


12/280


Becker J.M. & Bresler B. [12]se nadovrzuvaat na istraùva~kata rabota na Bizri

H. [13]. Kompjuterskite programi FIRES-T (FIre REsponse of Structures-Thermal)

i FIRES-RC (FIre REsponse of Structures-Reinforced Concrete frames) pretsta-

vuvaat pousovr{eni alatki za nelinearna termi~ka i stati~ka analiza na

armiranobetonski ramninski ramki i oddelni konstruktivni elementi. So

nivna primena mo`no e sledewe na vremenskiot razvoj na temperaturnoto

pole vo opoàrenite konstruktivni elementi, kako i sledewe na

vremenskiot razvoj i redistribucijata na predizvikanite napregawa i

deformacii.

Nekolku godini podocna Iding R., Bresler B. and Nizamuddin Z. objavuvaat

koregirani i podobreni vezii: FIRES-T3 [71] i FIRES-RC II [72]. Pogolemi

promeni beleì programot za stati~ka analiza vo koj sekantnata krutost e

zameneta so tangentna, a grednite elementi se so linearna promena na

momentot na svitkuvawe. Programite koristat dinami~ko obezbeduvawe na

prostor, a izlezot od termi~kata analiza e prilagoden taka da ovozmoùva

poednostaven vlez vo programot za stati~ka analiza. Poseben doprinos

pretstavuva sporedbenata analizata {to avtorite ja sproveduvaat za

odnesuvaweto na armiranobetonska ramninska ramka opoàrena so dva

razli~ni modeli na poàrno dejstvo: standarden poàr ASTM E119 i SDHI

poàr (Short Duration High Intensity) [17]. Vtoriot model na poàrno dejstvo e

mnogu poblizok do realniot poàr. Poradi svojata kratkotrajnost tojpredizvikuva zna~itelno pomali deformacii i ramkata ne doìvuva kolaps,

{to ne e slu~aj so prviot model na poàrno dejstvo. Kompjuterskiot program

FIRES-RC II pretstavuva bazaza kompjuterskiot progam FIRE, razraboten vo

ramkite na ovaa doktorska disertacija.

Ellingwood B. & Shaver J.R. [49] eksperimentalno i analiti~ki go analiziraat

odnesuvaweto na slobodno potprena prosta greda izloèni na ASTM E119standarden poàr. Kako sleden ~ekorEllingwood B. & Lin T.D.[50] vo ramkite

na svojot istraùva~ki proekt sproveduvaat poàren test na {est

armiranobetonski kontinuirani gredi izloèni na dve razli~ni poàrni

scenarija: standarden poàren test ASTM E119 i proekten poàr SDHI.


13/280


armiran beton izloèni na visoka temperatura. Predloèn e poseben

temperaturen model za testirawe. Gredite se zagrevani od tri strani, no

samo vo sredinata na rasponot. Po odredeno vreme izvedeno e ne-

destruktivno ispituvawe so ultrazvuk za da se utvrdi promenata na

jakosnite karakteristiki na betonot.

Vlijanieto na eksploatacionite termi~ki tovari vrz naponsko deformaci-

onata sostojba na AB ramki e predmet na analiti~ki i eksperimentalni

istraùvawa sprovedeni od Vecchio F.J. & Sato J.A. [136,137].

Poseben doprinos vo razvojot na numeri~kite metodi za opredeluvawe na

poàrnata otpornost na armiranobetonski ramninski ramki ima rabotnata

grupa na Saje F. et al. [9,122]na Grade`niot fakultet vo Qubqana, Slovenija.

Tie razvivaat kompjuterski program koj bazira na MKE, a vo analizata ja

vklu~uva geometriskata nelinearnost na problemot, kako i materijalnata

nelinearnost koja proizleguva od temperaturnata zavisnost na fizi~ko-

mehani~kite karakteristiki na konstruktivnite materijali (usvoeni se

preporakite na EC2, part 1-2). Programot go primenuva Reissner - oviot model

na ramninska greda, a verifikacija e izvr{ena vrz baza na eksperimen-

talnite rezultati za odnesuvaweto na prosta greda izloèna na standarden

poàren test, sproveden vo laboratorijata na Fire Research Section of the

Portland Cement Association [49].

Vo literaturata postojat golem broj podatoci za eksperimentalni

istraùvawa na stati~ki opredeleni konstruktivni elementi [67]izloèni

na standarden poàr vrz baza na koi e definirana nivnata poàrna

otpornost, no istite ne go opfa}aat periodot na ladewe po gasnewe na

poàrot i naj~esto ne se analiti~ki podràni.Anderberg Y. [5] razrabotuva

analiti~ki model za termi~ka i stati~ka analiza na armiranobetonskikonstrukciii izloèni na razli~ni modeli na poàrno dejstvo, opfa}ajki go

pritoa i procesot na ladewe, a samata analiza bazira na dva nezavisni

kompjuterski programa. Nestacionarnoto temperaturno pole vo popre~niot

presek na elementite od opoàrenata konstrukcija go opredeluva so pomo{


14/280


15/280


Primeneta e direktna krutosna postapka, pridruèna so integracija po

vremenskiot ~ekor. Vo sekoj vremenski ~ekor primeneta e iterativna

postapka za da se opredeli deformiranata forma {to rezultira so

ramnoteà pome|u nadvore{nite sili i vnatre{nite napregawa. Tangentnata

matrica na krutost se opredeluva vo sekoja iteracija, a sistemot ravenki se

re{ava so primena na Newton-Raphson-ovata postapka. Rezultatite od

analizata pretstaveni se preku: pomestuvawata na jazlovite to~ki;

aksijalnata sila i napadniot moment vo karakteristi~ni to~ki od

elementot; napregawata i dilataciite vo sekoe vlakno od popre~niotpresek.

Poh K.W.& Bennetts I.D. [119] razvivaat op{t numeri~ki model za nelinearna

analiza na nosivi konstruktivni elementi izloèni na dejstvo na poàr koj

bazira na metodot na kone~ni elementi. Vo analizata se vklu~uva:

promenlivoto temperaturno pole vo popre~niot presek i dol` elementite;

vlijanieto na temperaturata vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki nakonstruktivnite materijali; materijalnata nelinearnost; geometriskata

nelinearnost; kombiniranoto dejstvo na aksijalnata sila i biaksijalnoto

svitkuvawe (vlijanieto na transverzalnata sila i torzijata e zanemareno);

tovareweto i rastovaruvaweto; po~etnite nesovr{enosti na elementite;

uslovite na potpirawe; kako i istorijata na tovareweto. Stati~kata

analiza se sproveduva vrz baza na prethodno izvr{ena termi~ka analiza, avzaemnoto dejstvo na temperaturnata i naponsko-deformacionata sostojba se

zanemaruva. Za potrebite na stati~kata analiza elementite se delat na

segmenti, a popre~niot presek na sekoj segment na podelementi so

definirana temperatura i soodvetni mehani~ki karakteristiki. Problemot

se re{ava na tri nivoa: na nivo na podelement se definira aksijalnata

dilatacija i soodvetnoto napregawe, na nivo na presek se definira

aksijalnata dilatacija i rotacijata, kako i soodvetnite vnatre{ni sili(aksijalna sila i napaden moment), a na nivo na element se definira

deformacijata (pomestuvawe i rotacija vo oddelni to~ki) i soodvetno

predizvikanite sili i napadni momenti. Silite i deformaciite na sekoe

nivo se dobivaat sukcesivno, so primena na iterativna postapka. Analizata


16/280


na presekot doveduva do redukcija na vnatre{nite sili, pa soodvetno i

namaluvawe na temperaturno predizvikanite napregawa. Od nivnata

istraùva~ka rabota proizleguvaat analiti~ki modeli koi ovozmoùvaat

sledewe na ovoj fenomen. Posofisticirani analiti~ki i eksperimentalni

istraùvawa na armiranobetonski gredi, spre~eni da rotiraat na kraevite,

sprovedeni se odAriyawardena N. et al.[7].

Vo 1995 g. H.P.Lee [89]sproveduva trodimenzionalna numeri~ka analiza na

opoàren betonski kontejner so ~eli~na op{ivka, namenet za skladirawe naotpadni materijali. Za najkriti~nata temperaturna raspredelba, dobiena

vrz baza na prethodno sprovedena termi~ka analiza, izvr{ena e nelinearna

stati~ka analiza, a za taa cel primenet e komercijalniot kompjuterski

programABAQUS. Sprovedena e serija od tri nezavisni analizi so razli~en

pristap:

Linearna analiza koja bazira na neisprskan betonski presek;

Nelinearna analiza koja go zema vo predvid prskaweto na betonot i

negovoto odnesuvaweto po pojavata na prsnatini;

Linearna analiza koja bazira na isprskan betonski presek, pri {to

se primeneti dve varijanti: ekvivalenten homogen betonski presek,

ili ekvivalenten isprskan betonski presek.

Spre~enoto slobodno dilatirawe na pozagreanite, nadvore{ni yidovi

dovede do pojava na prsnatini na neopoàrenata strana od yidot na

kontejnerot, so tendencija da se pro{irat dlaboko vo vnatre{nosta, odnosno

kon nadvore{niot yid, so {to se doveduva vo pra{awe ponatamo{nata

upotreblivost na kontejnerot. Ovie istraùvawa ne ja opfa}aat analizata

na zaostatnata nosivost na kontejnerot.

Iwankiw N.R. [74] vo ramkite na svojata istraùva~ka rabota razviva

ednostaven fortranski program specijaliziran za plasti~na analiza na

grani~na nosivost na vkle{teni plo~i izloèni na temperaturen gradient.

Verifikacija na istiot izvr{ena e vrz baza rezultatite dobieni so


17/280


Carlo metodata za da ja definiraat verojatnosta od lom vo opoàreni

armiranobetonski stolbovi.

Ng A.B. et al. [114] sproveduvaat eksperimentalno istraùvawe na dva

prototipa na armiranobetonski stolbovi so smalen razmer 1:2.23 i 1:3.00.

Pritoa, posebno vnimanie posvetuvaat na definiraweto na oddelnite

karakteristiki na stolbovite po teorijata na sli~nost. Rezultatite,

sporedeni so rezultati dobieni za stolbovi vo realna golemina, pokaùvaat

zadovolitelno sovpa|awe od aspekt na: temperaturnata raspredelba vopopre~niot presek; pojavata na prsnatini; predizvikanite deformacii;

mehanizmot na lom i poàrnata otpornost. So toa e potvrdena mo`nosta za

modelski ispituvawa vo ovaa oblast, posebno vo slu~aj koga e potrebno da se

sprovedat poàrni testovi na pogolemi konstruktivni sklopovi.

Od posebno zna~ewe za razvojot na numeri~kite metodi e istraùva~kata

rabota na Kodur V.K.R & Lie T.T. [79,80], kako iLie T.T et al. [9299],sprovedenavo National Research Council of Canada i Univerzitetot vo New Hampshier.

Kako rezultat na brziot razvoj na numeri~kite metodi i poznavaweto na

termi~kite i mehani~kite karakteristiki na betonot i ~elikot na visoki

temperaturi, proizleze prakti~en kompjuterski program za paralelna

termi~ka i stati~ka analiza na armiranobetonski i spregnati stolbovi.

Programot ovozmoùva varirawe na oddelnite parametri, kako:intenzitetot na tovarot, dimenziite i formata na popre~niot presek,

visinata na stolbot, jakosta na betonot na pritisok i procentot na

armirawe. Verifikacija na istiot izvr{ena e vrz baza na

eksperimentalnite istraùvawa sprovedeni vo ramkite na Portland Cement

Association.

Modelot za termi~ka analiza, so koj se definira vremenskiot razvoj natemperaturnoto pole vo popre~niot presek na stolbot, bazira na metodot na

kone~ni razliki. Stolbot po celata visina i od site strani e izloèn na

dejstvo na standarden poàr ASTM E119 iliCAN4-S101, a pri re{avawe na

diferencijalnata ravenka za prenosot na toplina zemeni se vo predvid


18/280


Vkle{tenite stolbovi se tretiraat kako zglobno potpreni, so efektivna

dol`ina KL (Slika 3.2), a aksijalnata sila dejstvuva centri~no. Poradi

mo`ni imperfekcii, kako i poradi funkcioniraweto na usvoeniotalgoritam, se zadava mal po~eten ekscentricitet. Usvoeno e krivinata na

stolbot da se menuva po linearen zakon, pa soglasno na ovaa

pretpostavka, maksimalniot bo~en otklon na sredinata iznesuva:

( )

12

2KL

Y = (3.1)

Za zadadena krivina aksijalnata dilatacija se opredeluva od uslov

vnatre{niot moment da se izedna~i so nadvore{no prilo`eniot:

M = tovar (izbo~uvawe +ekscentricitet) (3.2)

Slika 3.2: Analiza na stolb po metod na deformacii

Poradi temperaturno predizvikanata degradacija na jakosnite i krutosnikarakteristiki na betonot i ~elikot presekot e podelen na podelementi, a

dilatacijata na nivo na podelement, nezavisno dali e betonski ili ~eli~en,

se opredeluva od slednite izrazi:

za element desno od -oskata:


19/280


ix - rastojanie od teì{teto na presekot do soodvetniot podelement, m

- radius na krivina, m

Napregaweto vo podelementot se opredeluva vrz baza na dijagramite za

betonot i ~elikot, prepora~ani vo referenca [96].

Opi{aniot model ovozmoùva sledewe na vremenskiot razvoj na bo~noto

pomestuvawe vo funkcija od intenzitetot na tovarot (aksijalnata sila),

odnosno definirawe na momentot koga prekumernite deformacii }epredizvikaat lom vo stolbot. Toa vremeto ja pretstavuva poàrnata

otpornost na stolbot.

Od posebno zna~ewe e istraùva~kata rabota {to ja sproveduvaat Dotreppe

et al. [43,44,45], University of Liege, Belgium. Vrz baza na serija izvedeni

poàrni testovi, kako i vrz baza na serija analizi so kompjuterskiot

program SAFIR [82], tie doa|aat do odredeni zaklu~oci za vlijanieto na

oddelni parametri vrz poàrnata otpornost na armiranobetonskite

stolbovi i razvivaat prakti~na analiti~ka metoda, detalno opi{ana vo

Glava 5. Tie, kako i golem broj drugi avtori, doa|aat do zaklu~ok deka

eksplozivnoto prskawe ne pretstavuva problem kaj normalnite betoni (od

MB20 do MB50) i vo analizata moè da se zanemari, bez pritoa zna~itelno

da se vlijae na krajniot rezultat.

Vo poslednata decenija posebno vnimanie se posvetuva na odnesuvaweto na

visokovrednite betoni na visoki temperaturi, so poseben akcent na

redukcijata na jakosta na pritisok i zaostatnata jakost. Kako pozna~ajni

moè da se navedat istraùvawata na: Felicetti R. & Gambarova G. [51,52];

Jensen J.J. et al. [76]; Phan L.T. [117]. Vrz baza na nivnite istraùvawa

utvrdeno e deka visokovrednite betoni se poosetlivi na visoki temperaturi

i pretrpuvaat zna~itelna redukcija vo jakosnite i krutosnite karakte-

ristiki. Na temperatura nad 2500S se javuvaat mikroprsnatini i se

prekinuva vrskata pome|u agregatot i cementniot kamen, {to e prosledeno so

pad vo jakosta i krutosta Po ladeweto ovie betoni projavuvaat poslab


20/280


21/280


~elikot vo ovie dve sostojbi, kako i na pojavata na eksplozivno prskawe na

betonot. Analizata ja sproveduvaat na ekscentri~no tovareni probni tela,

opoàreni so standarden poàr ISO 834 od site ~etiri strani i gidefiniraat temperaturno zavisnite anvelopi na lom, odnosno M-N

dijagramite za popre~niot presek na probnite tela. Tie doa|aat do zaklu~ok

deka:

visokovrednite i normalnite betoni procentualno pretrpuvaat

pribli`no ista redukcija na jakosnite i krutosnite karakteristiki,

no sepak taa e ne{to poizrazena kaj visokovrednite betoni.

Visokovrenite betoni beleàt poslaba termi~ka provodlivost.

Vo oladena sostojba jakosta na betonot na pritisok e za 15-20%

poniska otkolku vo zagreana sostojba do soodvetna temperatura, no vo

analizite mnogu ~esto se usvojuva deka betonot vo faza na ladewe ja

zadrùvaa onaa vrednost za jakosta na pritisok {to ja imal primaksimalno dostignatata temperatura.

Ako toplovle~enite armaturni pra~ki (mekata i rebrastata

armatura) se zagreat do 600oS, po ladeweto vo potpolnost gi

povra}aat svoite jakosni i krutosni karakteristiki, a ako

temperaturata dostigne 800oS, beleàt nezna~itelna redukcija koja

moè da se zanemari.

Ako vo visokovrednite betoni se dodade izvesen procent na

polimerni vlakna (0.15-0.3%) se namaluva opasnosta od pojava na

eksplozivno prskawe na betonot, bez pritoa da se namalat jakosnite

i krutosnite karakteristiki na betonot.

Vo analizata

krivata za ~elikot usvoena e vo soglasnost sopreporakite na EC2, dodeka za betonot e usvoena simplificirana

bilinearna zavisnost so maksimalna jakost )T(f.)T(f ccR 850= , a vrednosta

za ultimativnata dilatacija na pritisok cu e dobiena so izedna~uvawe na

povr{inite pod aktuleniot dijagram, definiran vo EC2 i bilinearniot


22/280


termi~ki neo{teten i e opfaten so izotermata za 400oS (za visokovredni

betoni), odnosno 500oS (za normalni betoni), a od ostanatiot del vo

nosivosta u~estvuvaat samo armaturnite pra~ki. Rezultatite dobieni vrzbaza na metodot na reduciran presek pokaùvaat dobro sovpa|awe so

rezultatite dobieni koga vo analizata e vklu~en celiot presek. Vrz baza na

dobienite anvelopi na lom izvleèni se slednite zaklu~oci:

Zaostatnata nosivost na svitkuvawe beleì zna~itelno pomala

redukcija od zaostatnata nosivos na pritisok, a pri~ina e {to

~elikot pri ladewe si gi povra}a jakosnite i krutosnitekarakteristiki, {to ne e slu~aj i so betonot.

Konstruktivnite elementi izvedeni od visokojakosen beton vo faza

na ladewe se odnesuvaat ponepovolno vo odnos na soodvetnite

elementi izvedeni od normalen beton. Pri~ina e pogolemoto u~estvo

na betonot vo vkupnata nosivost na presekot, a kako {to ve}e be{e

kaàno, betonot pretrpuva trajna redukcija na svoite jakosni ikrutosni karakteristiki.

Slika 3.3: a) tipi~en dijagram za zagrean beton i soodvetna bilinearna

idealizacija, spored Bonomi M et al. [15],

b) dilatacija vo betonot pri maksimalna jakost i ultimativna dilatacija, vo

zavisnost od temperaturata


23/280

4. Poàrot kako proces 29__________________________________________________________________________

Pod poimot poàr se podrazbira sekoe nekontrolirano sogoruvawe,bilo na konstrukcijata, ili na zapaliv materijal vo nejzina blizina,

pri [to moè da dojde do povreda na lu\e i materijalna [teta.

PO@AROT KAKO PROCES

Poàrot pretstavuva kompleksen fenomen, za ~ie razbirawe e potrebno

poznavawe od pove}e oblasti, i toa: hemijska kinetika, mehanika na fluidi,

transver na toplina i termodinamika. Zatoa, najslaba to~ka pri

proektiraweto na konstrukciite od aspekt na poàrnata bezbednost e tokmu

definiraweto na intenzitetot na poàrnoto dejstvo vo odreden prostor od

razgleduvana konstrukcija.

4.1 PO@AR VO PROSTORIJA

Koga vo prostorija }e se zapali predmet, vo po~etokot toj gori na ist na~in

kako i na otvoreno. No, po kratko vreme, ograni~enosta na prostorot po~nuva

da vlijae vrz ponatamo{niot razvoj na poàrot. âdot {to se osloboduva pri

goreweto formira topol vozdu{en sloj pod me|ukatnata plo~a, so {to se

zabrzuva zagrevaweto na plo~ata i yidovite vo gornata zona. Tie pak, poradi

povi{enata temperatura, po pat na radijacija gi zagrevaat predmetite vo

zonata pod topliot vozdu{en sloj, go zabrzuvaat procesot na gorewe na

primarno zapaleniot predmet i go potpomagaat {ireweto na plamenot

[107,108], (Slika 4.1).

4


24/280

30 4. Poàrot kako proces__________________________________________________________________________

Slika 4.1: Razvivawe na poàr vo ograni~en prostor

Razvojot na poàrot vo ograni~en prostor moè da se izrazi preku

prose~nata temperatura na vozduhot, koja minuva niz tri fazi [46,65,108],

(Slika 4.2). Vo prvata faza, koja trae od 5 do 20 minuti, poàrot e

lokaliziran okolu predmetot {to primarno se zapalil i temperaturata e

relativno niska. Isprekinatata linija go pretstavuva scenarioto koga

primarno zapaleniot predmet sogorel pred da nastane potoplnorazgoruvawe ili flashover. Vtorata faza zapo~nuva vo momentot na

flashover,koga poàrot naglo se pro{iruva niz celata prostorija i trae od

20 do 40 minuti. Vo ovaa faza temperaturata naglo raste - faza na post

flashover. Tretata faza zapo~nuva vo momentot koga temperaturata na

vozduhot opa|a na 80% od maksimalno dostignatata i go pretstavuva

smiruvaweto na poàrot. Vo nea temperaturata na konturnite povr{ini e

povisoka od temperaturata na vozduhot, pa transferot na toplina e vo

obratna nasoka. Ovaa faza obi~no trae pove}e od eden ~as.


25/280


4.1.1 Faza na poras na po`arot -preflashover faza

Kriti~noto koli~estvo toplina, {to pri goreweto treba da se oslobodi za

da se slu~i moment na flashover,zavisi od pove}e faktori, i toa:

povr{inata na konturite na prostorijata,

termi~kite karakteristiki na taa povr{ina,

goleminata i formata na otvorite za ventilirawe i

vremeto na gorewe na primarno zapaleniot predmet.

McCaffrey (1981) prepora~a kriterium so koj se opredeluva verojatnosta za

pojava na flashover[65]:

213411013

/t

/fl )ckA(tR (4.1)

kade:

R - koli~estvo toplina {to se osloboduva od

primarno zapaleniot predmet, )W(

flt - vreme na gorewe pred flashover, )s(

tA - vkupna povr{ina na konturite na prostorijata (bez povr{inata

na otvorite za ventilirawe), )m( 2

ck -termi~ka apsorpcija na konturite na prostorijata, )( 12/12 KsmJ

k- toplotna provodlivost na materijalot, )KmW( 11

- gustina na materijalot, )( 3mkg

c - specifi~na toplina na materijalot, )KkgJ( 11

- parametar na ventilacija, )skg( 1 , opredelen so izrazot:

Vva h= (4.2)

kade:


26/280


kade:

FA - povr{ina na podot vo prostorijata, )( 2m

Ch - visina na prostorijata, )(m

Ako konturite na prostorijata se izvedeni od razli~ni materijali,

termi~kata apsorpcija se opredeluva kako sredna vrednost, srazmerno na

oddelnite povr{ini:

....)(1 333322221111 +++= ckAckAckAA

ckt

(4.4)

Od Ravenka (4.1) moè da se zaklu~i: ako vo pretpostaveno vreme na gorewe

flt , koli~estvoto toplina od primarno zapaleniot predmet uspee da ja odrì

vrednosta R , vo prostorijata }e se slu~i flashover.Koli~estvoto toplina R

se opredeluva eksperimentalno, ili vrz baza na podatoci koi postojat vo

literaturata. Vremeto pred flashover ( flt ) obi~no iznesuva od 5 do 25 min.Spored Thomas i Bullen (1979), vaèn faktor koj vlijae na vrednosta na flt e

termi~kata apsorpcija na konturnite povr{ini:

n

fl ckbat )( += (4.5)

Vrednosta za n obi~no iznesuva pome|u 0.25 i 0.5, dodeka a i b se empiriski

konstanti. Nedostatok na vaka definiraniot kriterium za flashover epretpostavkata deka prostorot, vo periodot na preflashover, e celosno

ventiliran. Celosno ventilirawe nastanuva duri po momentot na flashover,

koga prozorite se kr{at, vratite se otvaraat od zgolemeniot pritisok, ili

pak se otvoreni pri evakuacijata na stanarite. Smalenata ventilacija vo

periodot na razvivawe na poàrot moè da predizvika razli~ni efekti: da

go zabrza paleweto na okolnite predmeti, poradi smaleniot gubitok na

toplina, ili pak da go zagu{i poàrot, ako vo prostorijata nema dovolno

kislorod.

4.1.2 Faza na potpolno razvien poàr -post flashover faza


27/280


Vremetraeweto na poàrot vo fazata na post flashover najmnogu zavisi od

koli~estvoto na sogorliv materijal {to se nao|a na edinica podna

povr{ina, nare~en specifi~en poàren tovar:

FA

WL 0= (4.6)

kade:

L - specifi~en poàren tovar, )mkg( 2

0W - masata na sogorliviot materijal vo prostorijata, pred momentotna flashover,izrazena vo ekvivalentna celulozna masa, )(kg

FA - podna povr{ina na prostorijata, )( 2m

Na Slika 4.3 dadeni se krivite na porast na temperaturata spored

eksperimentite izvr{eni vo laboratoriite vo Maizieres-les-Metzod P.Arnault,

H.Ehm& J.Kruppa [1,11,83]. Evidentno e dekaspecifi~niot poàren tovar i

procentualnata zastapenost na otvorite za ventilirawe (vrednostite se

dadeni vo zagrada) zna~itelno vlijaat vrz razvojot na temperaturata vo

poàrniot sektor.

Temperatura

(oS)

34 4 P


28/280


na specifi~niot poàren tovar vrz razvojot na temperaturata i

vremetraeweto na poàrot vo prostorijata, prikaàno e na Slika 4.5, [91].

Slika 4.4: Voobi~aen prikaz na akumulacijata na

specifi~niot poàren tovar vo prostorija

Tabela 4.1

tip na

prostorijamL

)( 2mkg

L

)( 2mkg

za ìveewe

kancelarija

u~ili{te

bolnica

hotel

30.1

24.8

17.5

25.1

14.6

4.4

8.6

5.1

7.8

4.2

4 Poàrot kako proces 35


29/280


Povr{inata na konturite na sogorliviot materijal, fA , kako i parametarot

na ventilacija , definiran vo Ravenka (4.2), direktno vlijaat na brzinata

na gorewe na sogorliviot materijal. Povr{inata na konturite na

sogorliviot materijal, )m(Af2 , moè da se presmeta od izrazot:

Ff ALA = (4.7)

kade )kgm( 12 pretstavuva specifi~na povr{ina na sogorliviot materijal.

Vrz baza na eksperimenti utvrdeno e deka vrednosta na za konven-

cionalen mebel iznesuva )kgm(. 12130 = , (Butcher, 1968). Vlijanieto na

goleminata na otvorite za ventilirawe vrz vremetraeweto i intenzitetot

na procesot na gorewe, prikaàno e na Slika 4.6, [91].

Slika 4.6: Vlijanie na goleminata na otvorite za ventilirawevrz razvojot na temperaturata na vozduhot vo prostorijata

Spored Harmathy [65], brzinata na gorewe na celulozni goriva moè da se

opredeli od sledniot izraz:

= 02360.dt

dW ako e 2630.

Af

(4.8a)

36 4 Poàrot kako proces


30/280


=

LA. F639 ako e 2630.

Af

(4.10a)

151= ako e 2630.

Af (4.10b)

Ravenka (4.10a) se odnesuva na proces na gorewe kontroliran preku

ventilacijata, dodeka Ravenka (4.10b) se odnesuva na kontrolirano gorewe

preku povr{inata na gorivoto. Od ovie dve ravenki sledi deka, fazata na

post flashoverobi~notrae od 15 do 20 minuti, a celiot proces na gorewe ne

se o~ekuva da trae pove}e od 1.5 ~as. Ako poàr vo zgrada trae pove}e od

eden ~as, toga{ toj so sigurnost }e se pro{iri i nadvor od primarno

zapalenata prostorija.

4.1.3 Gustina na poàren tovar

Poàrniot tovar se definira kako vkupno koli~estvo na toplina fiQ koe seosloboduva so kompletno sogoruvawe na site gorlivi materii vo

vnatre{nosta na poàrniot sektor. Poàrniot tovar podelen so referentna

povr{ina ja dava gustinata na poàrniot tovar fiq . Kako referentna

povr{ina naj~esto se zema vkupnata oblo`na povr{ina na sektorot tA .

Karakteristi~nata vrednost na gustinata na poàrniot tovar, spored EC1-

part 2.2, se presmetuva od izrazot:

t

iii,ui,

t

k,fik,t,fi

A

mHW

A

Qq

==

0(4.11)

kade:

i,W0 - koli~ina na sogorlivi materii, )kg(

i,uH - neto kaloriska vrednost, )kg/MJ(

im - koeficient na sogoruvawe

i - faktor za za{titeni poàrni tovari

Koeficientot na sogoruvawe m zavisi od tipot na sogorliviot materijal,

4 Poàrot kako proces 37


31/280


k,finqd,fi qq = (4.12)

q - koeficient na sigurnost koj zavisi od poàrniot rizik i odkonsekvencite na istoto. Vrednostite na ovoj koeficient se

reguliraat vo nacionalnite regulativi.

n - koeficient na diferencijacija so koj se zemaat vo predvid

aktivnite merki na protivpoàrnata za{tita. Vrednostite na

ovoj koeficient se reguliraat vo nacionalnite regulativi.

Pri opredeluvaweto na karakteristi~nata vrednost na gustinata na

poàrniot tovar, ~esto se koristat statisti~ki obraboteni podatoci za

poedini tipovi na ve}e izvedeni objekti. Vo Tabela 4.2 dadeni se

vrednostite za gustinata na poàrniot tovar koi se koristat vo [vedskite

propisi.

Tabela 4.2

Tip na

poàren sektor

Sredna

vrednost

[MJ/m2]

Standardna

devijacija

[MJ/m2]

Karak.vred.

(0.8 fraktil)

[MJ/m2]

1. Stanovi

Dvosoben

Trosoben

150

139

24.7

20.1

168

1492. Kancelarii

Tehni~ki

Administrativni

Site istraùvani

124

102

114

31.4

32.2

39.4

145

132

138

3. U~ili{ta

Osnovni

Sredni

Visoki

Site istraùvani

84.2

96.7

60.1

80.4

14.2

20.5

18.4

23.4

98.4

117

71.2

96.3

4. Bolnici 116 36 147

38 4 Poàrot kako proces


32/280


Probabilisti~kite modeligo opi{uvaat razvojot na poàrot kako niza od

pojavi (palewe, {irewe na plamenot, flashover,i t.n.) koi najverojatno }e se

slu~at. Tie baziraat na dolgogodi{no iskustvo vo ovaa oblast i ne gi zemaatvo predvid zakonite na hemijata i fizikata, za razlika od determinis-

ti~kite metodi koi baziraat tokmu na niv.

Deterministi~kite modelina poàr moè da se podelat vo dve podgrupi:

modeli na pole i modeli na zoni. Vo modelite na pole, so re{avawe na

sistem od parcijalni diferencijalni ravenki, poàrot e definiran vo

sekoja to~ka od poleto, vo sekoj moment. Vo modelite na zoni poàrniot

sektor e podelen na zoni pome|u koi nastanuva transfer na masa i toplina.

Taka na primer, karakteristi~ni zoni vo prostorija {to gori se: predmetot

{to primarno se zapalil; plamenot; topliot vozdu{en sloj; ladniot

vozdu{en sloj; otvorite za ventilacija; seu{te nezapalenite predmeti; i

konturite na prostorijata (yidovite i tavanicata). Pome|u ovie zoni postoi

interakcija koja moè da se opi{e so niza od ravenki. Zavisno od poàrnotoscenario, postojat pove}e modeli na zoni. Validnosta na modelot {to }e se

primeni vo konkreten slu~aj treba prethodno da bide dokaàna.

Definiraweto na modelot na poàr, {to vo konkreten slu~aj treba da bide

primenet, e sloèna i kompleksna zada~a. Za da se poednostavi postapkata,

ponudeni se dve opcii. Prvata opcija dozvoluva koristewe na potvrdeni

parametarski modeli na potpolno razvien poàr vo prostorii: flashoveripost-flashovermodeli. Dobienite numeri~ki rezultati vo kolkava merka }e

se poklopat so eksperimentalnite, }e zavisi od pove}e faktori, i toa:

koli~estvoto i tipot na sogorliviot materijal vo prostorijata, prisutnosta

na otvori za ventilacija i termi~kite karakteristiki na zavr{nite

materijali na pregradnite yidovi i tavanicata. Ako se zeme vo predvid

stihiskiot karakter na pojavata na poàrot i ogromniot broj faktori i

parametri koi go definiraat istiot, jasno e deka post flashover modelite

baziraat na niza pretpostavki i se nedovolno sigurni, pa zatoa vo praksa

istite se odbegnuvaat. Vtorata opcija ovozmoùva numeri~ki opis na

toplotnoto dejstvo preku zamena na o~ekuvaniot intenzitet na realen poàr

4. Poàrot kako proces 39


33/280

r r c__________________________________________________________________________

kade:

fT - ambientna temperatura (temperatura vo poàrniot sektor), (0C)

0T - po~etna temperatura, (0C)

t - vreme (~asovi)

Vo pogolem broj zemji vo Evropa, pa i kaj nas, se koristi standardna kriva

propi{ana so ISO 834 [73], zadadena so sledniot izraz:

)t(logTTf

18834 100 ++= (4.14)

kade:

t - vreme (min)

Standardniot poàr ISO 834e prepora~an i vo Eurocode 1, part 2.2[21]. Toj

nezna~itelno se razlikuva od standardniot poàr ASTM E119, a razlikata

se zabeleùva samo vo prvite 120 min,{to e evidentno i od Slika 4.7.

Za razlika od celuloznite poàri, jaglenovodorodnite tipovi na poàr, vo

koi produktite na pirolizata se dominantno jaglenovodorodni soedinenija,

vo primarnata faza se odlikuvaat so pointenziven porast na temperaturata,

a potoa dostignuvaat ne{to poniski temperaturi. Vakov tip na poàrno

dejstvo e karakteristi~no pri dominantno u~estvo na sinteti~ki i

plasti~ni materijali vo procesot na gorewe. Standardnata japonska kriva

bazira na vakov tip poàrno dejstvo.

250

500

750

1000

1250

Temperatura

(oC)

ISO 834

ASTM E119

JAGL.KRIVA

EKST.KRIVA

40 4. Poàrot kako proces


34/280

r r c__________________________________________________________________________

Evrokodot isto taka ja propi{uva i eksternata poàrna kriva koja seprimenuva za zagrevawe na elementi koi se nao|aat nadvor od poàrniotsektor:

)e.e.(TT t.t.f83320

0 313068701660 += (4.16)

Vo ponovo vreme, a vrz baza na obemni istraùvawa vo ovaa oblast, T.T.Lie

predloì nova familija na krivi [65], koi se odnesuvaat na poàri vrz ~ii

karakteristiki znatno vlijanie ima faktorot na ventilacija (Slika 4.8):

t

vv

A

hA

F

2/1

= (4.17)

b



35/280

__________________________________________________________________________

2/19.10

vv

F

hA

LA= (4.18)

Ako krivite se primenat za poàri kontrolirani preku povr{inata na

gorivoto (Ravenka 4.10b), moè da dovedat do pogre{ni rezultati.

Standardniot poàr ne pretstavuva optimalno re{enie, bidej}i krivite

temperatura-vreme pri realen i standarden poàr moè zna~itelno da se

razlikuvaat. Vo 1928 godinaS.H.Ingberg [56] (U.S.National Bureau of Standards

testing engineer) se obide da vospostavi relacija pome|u standardniot irealnite poàri. Toj sprovede serija od potpolno razvieni poàri vo

prostorija, izbiraj}i go sogorliviot materijal taka, {to da bide tipi~en za

kancelarii, magacini i stambeni prostorii. Vrz baza na dobienite

rezultati, pretstavuvaj}i ja temperaturata vo prostorijata kako funkcija od

vremeto, Ingberg vospostavi hipoteza za ednakvi povr{ini, sporeduvaj}i ja

ja~inata na realniot poàr so ja~inata na standardniot poàr vo definiran

vremenski interval. Hipotezata veli deka, realniot i standardniot poàr

imaat sli~na ja~ina, ako povr{inite pome|u soodvetnite krivi i osnovnata

linija (povr{ini A i V na Slika 4.9) se ednakvi.

Slika 4.9: -ova hipoteza za ednakvost na ja~inite na poàrite

( povr{ina A=povr{ina V)



36/280

__________________________________________________________________________

princip, gi vklu~uvaat bazi~nite parametri na poàrniot proces. Gustinata

na poàrniot tovar i ventilacioniot faktor, a naj~esto i termi~kite

karakteristiki na oblo`nata konstrukcija na sektorot, se poàrniteparametri na koi se baziraat ovie krivi.

Eurocode 1, part 2.2 (Anex B) predlaga alternativno koristewe na

parametarski krivi za opredeluvawe na temperaturata vo poàrni sektori

so povr{ina do 100m2, bez otvori na tavanot i so maksimalna visina na

sektorot od 4m.

Krivite za celulozen poàr vo faza na zagrevawe dadeni se so izrazot:

)e.e.e.(T*** tt.t.

f197120

47202040324011325 = (4.19)

kade:

)h(,tt* =

2

2 1160040 )/./(]b/F[= (bezdimenzionalno)

ckb = -termi~ka apsorpcija na konturite na prostorijata, so

ograni~uvawe 20001000 b )KsmJ( / 1212

k- toplotna provodlivost na materijalot, )KmW( 11

- gustina na materijalot, )mkg( 3

c - specifi~na toplina na materijalot, )KkgJ( 11

F - faktor na ventilacija, so ograni~uvawe 20020 .O. )m( /21 ,

opredelen so izrazot: tvv A/hAF = (Ravenka 4.17)

vA - povr{ina na otvori za ventilirawe, )m( 2

vh - visina na otvori za ventilirawe, )(m

tA - vkupna povr{ina na konturite na prostorijata (so povr{inata

na otvorite za ventilirawe), )m( 2



37/280

__________________________________________________________________________

F/)q.(t d,t,fi*d =

310130 (4.21)

d,t,fiq - presmetkovna vrednost na gustinata na poàrniot tovar,

so ograni~uvawe: 100050 d,t,fiq , )m/MJ( 2

So zgolemuvawe na ventilacioniot faktor raste maksimalnata temperatura

vo sektorot, a se skratuva vremetraeweto na poàrniot proces (Slika 4.6).

Visokite vrednosti na ventilacioniot faktor generiraat intenzivni i

kratkotrajni poàri. Pritoa golem del od toplinskata energija koja se

osloboduva vo procesot na gorewe se gubi niz otvorite od sektorot.

4.2.3 [vedski model na sektorski poàr

[vedskiot model, razraboten od Magnusson & Thelandersson [6,106] vo 70-

tite godini, pretstavuva eden od prvite analiti~ki poàrni modeli koinao|aat prakti~na primena vo poàrnata presmetka na elementite za

razdvojuvawe na poàrniot sektor i nosivite konstruktivni elementi.

Krivite temperatura-vreme prifateni se vo [vedskata regulativa za

poàrna sigurnost, so {to e napraven zna~aen ~ekor vo afirmacijata na

analiti~kite postapki za opredeluvawe na poàrnata otpornost.

Modelot gi koristi konvencionalnite ravenki za materijalna i energetska

ramnoteà. Kako vlezni podatoci koristeni se krivite za oslobodena

toplinska energija vo edinica vreme, pri {to istata mora da bide pomala od

stehiometriskata vrednost. Glavnite pretpostavki vo modelot se:

Goreweto na poàrniot tovar kompletno se izvr{uva vo ramkite na

poàrniot sektor; Poàrniot proces e ventilaciono kontroliran;

Temperaturata na gasovite vo poàrniot sektor e ramnomerno

raspredelena vo sekoe vreme;



38/280

__________________________________________________________________________

Slika 4.10: Krivi temperatura-vreme za[vedski model na sektorski po`ar

Tabela 4.3: Vrednosti na koeficientot na korekcuja fK

Ventilacionen faktor: tvv A/hATip

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

A

B

C

1.00

0.85

3 00

1.00

0.85

3 00

1.00

0.85

3 00

1.00

0.85

3 00

1.00

0.85

3 00

1.00

0.85

2 50

10

200

400

600

800

1000

1200

2 3 4 5 6

10

200

400

600

800

1000

1200

2 3 4 5 6

A

q

q

A

A

A

= 0.02 m

= 250 MJ/m

200

800600

400

200

1501

0050

150100

50

37.512.5

25

= 1000 MJ/m

= 0.08 m

h

h

v

t

t

v

t

t

v

v

1/ 2

2

2

1/2

10

200

400

600

800

1000

1200

2 3 4 5 6

q

A

A

400300200

100

50

75

25

= 500 MJ/m

= 0.04 mh

t

v

t

v

2

1/2

10

200

400

600

800

1000

1200

2 3 4 5 6

q

A

A

1200

900

600

300225

1507

5

= 1500 MJ/m

= 0.12 mh

t

v

t

v

2

1/2

vreme vreme[ h ] [ h ]

[

C

]

o

T

emperatura

na

gasovite


39/280



40/280

__________________________________________________________________________

4.3 KONCEPT NA EKVIVALENTNO VREME NA PO@ARNO DEJSTVO

I pokraj zna~itelnite prednosti na modelot na sektorski poàr, izrazen

preku parametarskite krivi, so isklu~ok na nekolku zemji, vo naj{iroka

primena e modelot na standarden poàr. Me|utoa, za da se opredeli

poàrnata otpornost i izvr{i posoodvetna klasifikacija na konstrukcijata

i nejzinite elementi, se vospostavuva korelacija pome|u modelot na

sektorski poàr i standardniot poàr (ISO 834), odnosno se voveduva

konceptot na ekvivalentno vreme na poàrno dejstvo [83]. Generalno,

ekvivalentnoto vreme se definira kako vreme na dejstvo na standardniot

poàr potrebno da predizvika ekvivalentni efekti kako i celokupniot tek

na sektorskiot poàr (Slika 4.12).

Slika 4.12: Koncept na ekvivalentno vreme na poàrno dejstvo

Varijanta na konceptot na ekvivalentno vreme dadena e vo Annex E od

Eurocode 1, part 2.2. Primenata e ograni~ena na poàrna presmetka na

elementi spored standardnata kriva i prete`no za poàri od celulozen

tip. Ekvivalentnoto vreme na poàrno dejstvo dadeno e kako:

( i )kt (4 23)



41/280

__________________________________________________________________________

Tabela 4.4

cb =

]Ksm/J[ /212

bk

]MJ/m[min 2

b > 2500

720 b2500

b < 720

0.04

0.055

0.07

501409062006 430 .)]b/().(.[)H/.(

A

Aw hvv

.

f

tt ++= (4.24)

kade:

v - odnos na povr{inata na vertikalnite otvori (na fasadata) i

podnata povr{ina na sektorot )..( v 2500250 ;

h - odnos na povr{inata na horizontalnite otvori (na pokrivot) ipodnata povr{ina na sektorot;

H - visina na sektorot, )m(

010101512 2 .)(.b vvv +=

Potrebno e da se doka`e deka:

d,fid,e tt tfd

NE

DAKRAJ

5. Metodi za opredeluvawe na po`arnata otpornost 57__________________________________________________________________________


51/280

konstrukcii, no nivnata primena e ograni~ena i e dozvolena samo vo slu~aj

koga proektantot ne raspolaga so posofisticirana alatka za presmetuvawe.

Pritoa, za da se izvr{i pravilen izbor na izrazot koj }e bide primenet zakonkreten konstruktiven element, treba da se zemat vo predvid slednite

aspekti:

obemot na bazata na podatoci so koja e potvrden empiriskiot izraz,

stepenot na doverlivost na dobienite rezultati i

primenlivosta na izrazot za izbran tip na konstrukcija i materijal.

Vo ramkite na Eurocode 2, part 1-2 [22],zavisno od propi{anata standardna

poàrna otpornost (R30, R60 i t.n.), nivoto na po~etnoto, centri~no

optovaruvawe i poàrnoto scenario, dadeni se tabeli vo koi se definirani

minimalnite vrednosti za dimenziite na popre~niot presek za pravoagolni

i kru`ni stolbovi, kako i minimalnoto osno rastojanie za armaturnite

pra~ki. Za slobodno potprenite i kontinuiranite gredi, zavisno od formata

na popre~niot presek, dadeni se mo`ni kombinacii na {irinata na presekot

i osnoto rastojanie za armaturnite pra~ki koi ja zadovoluvaat propi{anata

standardna poàrna otpornost. Vo literaturata se dadeni i empiriski

izrazi, no tie naj~esto se odnesuvaat na poednostavni elementi i tovarni

slu~ai, kako {to se centri~no tovarenite stolbovi.

5.2.1 Empiriski izrazi za poàrna otpornost na armiranobetonski stolb

Vrz baza na obemni eksperimentalni i teoretski istraùvawa (Lie & Allen

1972, Lie et al. 1984) proizlegoa slednite empiriski izrazi za opredeluvawe

na poàrnata otpornost na armiranobetonski stolbovi [57,65,96]:

175 = )f/t(R za lesen beton i pravoagolen popre~en presek

190 = )f/d(R za lesen beton i kruèn popre~en presek

1100 = )f/t(R za silikaten beton i pravoagolen popre~en presek

750100 .)f/t(R = za karbonaten beton i pravoagolen popre~en presek

58 5. Metodi za opredeluvawe na poàrnata otpornost__________________________________________________________________________

f f (T b 5 1)


52/280

f- koeficient na tovarewe (Tabela 5.1)

k- koeficient na efektivna dolìna,

L - dolìna na stolbot, vo metri,

p -procent na armirawe, kako odnos pome|u povr{inata na podol`nata

armatura i vkupnata povr{ina na popre~niot presek,

c - minimalna debelina na za{titniot betonski sloj, vo milimetri.

Vo ovie izrazi se vklu~eni sedum proektni parametri: formata i

dimenziite na popre~niot presek na stolbot, negovata efektivna dolìna,

tipot na upotrebeniot beton, procentot na armirawe, debelinata na

za{titniot betonski sloj i stepenot na optovarenost, koj pretstavuva odnos

pome|u proektniot i priloèniot tovar.

Efektivnata dolìna na stolbot e zna~ajna od aspekt {to, kaj kratkite

stolbovi lom nastanuva poradi drobewe na betonot (nadminata jakost napritisok), dodeka kaj podolgite stolbovi pri~ina za lom e bo~noto

izvivawe. Primenetiot agregat ima zna~itelna uloga vo poàrnata

otpornost, od pri~ina {to lesniot beton pri povi{eni temperaturi

zadrùva pogolem procent od po~etnata jakost i ima ponizok koeficient na

toploprovodnost, vo sporedba so normalniot beton. Povisokiot procent na

armirawe, kako i pomaliot stepen na optovarenost obezbeduvaat povisoko

nivo na poàrna otpornost, dodeka pak debelinata na za{titniot betonski

sloj go kontrolira transverot na toplinata i stepenot na zagreanost na

armaturata.

Tabela 5.1

koeficient na tovarewe f

mkLm 3773

stepen na

optovarenost



53/280

5.3 ANALITI^KI METODI ZA OPREDELUVAWE

NA PO@ARNATA OTPORNOST

Vlijanieto od promenite vo temperaturnoto pole na elasti~ni, izotropni

tela vrz nivnata naponsko-deformaciona sostojba e predmet na izu~uvawe

na posebna disciplina - termoelasti~nost. Ako se zanemari vlijanieto na

temperaturata vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki na konstruktivnite

materijali, se dobivaat linearni diferencijalni ravenki za koi vo

literaturata postojat zatvoreni re{enija, no samo za poednostavni tovarnislu~ai i to~no definirani uslovi na potpirawe [14, 77,130]. Pri poàr, koga

temperaturite se ekstremno visoki, problemot stanuva nelinearen i ne e

mo`na primena na linearnata teorija na termoelasti~nost. Zatoa denes se

vloùvaat zna~itelni napori za razvivawe na analiti~ki metodi za

opredeluvawe na poàrnata otpornost na konstruktivnite elementi i

nivnite sklopovi. Pove}eto sovremeni analiti~ki metodi baziraat na

principite na konstruktivnata mehanika, zemaj}i go vo predvid vlijanieto

na povi{enata temperatura vrz fizi~ko-mehani~kite karakteristiki na

konstruktivnite materijali. Tie go koristat principot na grani~na nosivost,

a trite glavni komponenti koi pri analizata treba da bidat vklu~eni, a se

vzaemno povrzani i naj~esto nalagaat primena na iterativni postapki, se:

definirawe na intenzitetot na poàrnoto dejstvo re{avawe na prenosot na toplina niz konstruktivnite elementi

opredeluvawe na jakosnite i deformacionite karakteristiki na

konstruktivnite elementi.

Analiti~kite metodi moè da se podelat vo dve osnovni grupi:

uprosteni analiti~ki metodi koi se odnesuvaat za posebni tipovikonstruktivni elementi,

op{ti analiti~ki metodi za simulirawe na odnesuvaweto na oddelni

elementi, delovi od konstrukcija, ili na cela konstrukcija.



54/280

5.3.1 Tovarni kombinacii za poàrna sostojba

Eden od najbitnite faktori koi imaat vlijanie na poàrnata otpornost na

konstrukcijata, odnosno na merkite za za{tita so koi istata treba da se

postigne, e intenzitetot na tovarite vo poàrni uslovi. Spored fizi~kite

zakoni na poàrniot proces doa|a do izvesen gubitok na masa. Me|utoa, toj

proces e isklu~itelno kompleksen i te{ko moè na egzakten na~in da se

kvantifikuva. Spored toa, edno od op{to prifatenite pravila, na strana na

sigurnosta, a na koi se gradi presmetkata na konstrukciite vo poàrnasostojba e: tovarite za vreme na poàrnoto dejstvo ne se menuvaat.

Tretmanot na tovarite (tovarnite kombinacii) vo poàrnata presmetka

zavisi od tehni~kata regulativa spored koja se sproveduva dokazot za

sigurnost na konstrukcijata. Vo propisite i standardite izgradeni na

konceptot na dozvoleni napregawa tovarite za poàrna sostojba se

tretiraat kako isklu~itelni tovari i za istite ne se propi{uva koeficient

na sigurnost ( 1= ). Vo modernata tehni~ka regulativa, kako {to se

Evrokodovite za konstrukcii, pojavata na poàr, dovolno jak da predizvika

o{tetuvawe na konstrukcijata, se rangira vo incidentna sostojba (accidental

situation). Tovarnite kombinacii se presmetuvaat so primena na soodvetnite

parcijalni koeficienti koi odgovaraat za incidentna sostojba [21]:

+++ )t(AQQG di,ki,,k,kGA 2111 (5.2)

kade:

kG - karakteristi~na vrednost na postojan tovar

1,kQ - karakteristi~na vrednost na eden (dominanten) promenliv tovar

i,kQ - karakteristi~na vrednost na ostanatite promenlivi tovari

dA - presmetkovna vrednost na vlijanija od poàrniot proces

GA - parcijalen koeficient na sigurnost za postojani tovari vo


poàrnoto dejstvo Kolku e ovaa razlika pogolema tolku konstrukcijata e vo


55/280

poàrnoto dejstvo. Kolku e ovaa razlika pogolema, tolku konstrukcijata e vo

sostojba, za vreme na poàrnoto dejstvo, podolg vremenski period da opstoi,

ili da opstoi za vreme na celokupniot poàren proces.

Koga indirektnite vlijanija od poàrniot proces se zanemarlivi, moè,

spored analogijata pretstavena so Ravenka (5.2), da se sporedat i efektite

od tovarite spored Eurocode 1-1. So toa postapkata se uprostuva, a

vlijanieto od tovarite vo poàrni uslovi moè da se izvede od soodvetnoto

presmetano za normalna temperatura:

dfit,d,fi EE = (5.3)

dE - presmetkovna vrednost na relativni vlijanija (moment, aksijalna

sila, napregawe i sl.) od tovarite, za postojana sostojba

t,d,fiE - soodvetna vrednost za poàrna (incidentna) sostojba

fi - koeficient na redukcija

Koeficientot na redukcija moè da se pretstavi so sledniot izraz:

)/()( ,QG,GAfi ++= 111 (5.4)

k,k G/Q 1= (5.5)

- globalen odnos pome|u dominanten promenliv i postojaniot tovar

G - parcijalen koeficient za postojan tovar

1,Q - parcijalen koeficient za dominanten promenliv tovar

Na Slika 5.6 dadena e zavisnosta na fi od , a za konkretni vrednosti na

koeficientot 11, .


Vo slu~aite kade postojanite tovari se dominantni redukcioniot


56/280

Vo slu~aite kade postojanite tovari se dominantni, redukcioniot

koeficient e povisok i teoretski se dobliùva do vrednosta od 0.741.

Redukcioniot koeficient isto taka vo golema mera zavisi od verojatnosta

na pojavata na dominantnoto promenlivo natovaruvawe (regulirano so

parcijalniot koeficient 11, .

5.3.2 Uprosteni analiti~ki metodi

Vo poslednite dve decenii razraboteni se niza analiti~ki postapki za

odreduvawe na poàrnata otpornost na nivo na konstruktivni elementi.Naj~esto se raboti za uprosteni modeli na presmetka ~ija osnovna cel e da

dadat analiti~ka alternativa na standardniot poàren test, i so svojata

ednostavnost da naidat na po{iroka primena vo inènerskata praksa.

Ovie modeli baziraat na pretpostavkite za konstanten tovar, simplifici-

rani uslovi na potpirawe, standardna kriva na zagrevawe i odnapred

definiran temperaturen profil. Vsu{nost, pretpostavkite proizleguvaat

od uslovite pod koi se izveduva standardniot test. Za da se poednostavi

definiraweto na temperaturniot profil, odnosno da se odbegne re{ava-

weto na ravenkite za transfer na toplina, vo literaturata [1, 22, 53, 65] se

dadeni gotovi dijagrami za vremenskiot raspored na izotermite vo

popre~nite preseci na oddelni tipovi konstruktivni elementi so razli~ni

dimenzii.

Pozitivna strana na uprostenite analiti~ki modeli e obemnata

eksperimentalna verifikacija so rezultatite od standardniot test i, ako

moè taka da se kaè, nivnata ednostavnost i kompatibilnosta na nivniot

algoritam so istiot koj se primenuva za normalni temperaturni uslovi.

Negativna strana e {to ne ovozmoùvaat na ekspliciten na~in da se

analiziraat efektite od neramnomernoto zagrevawe po dolìnata na

elementot, realnite grani~ni uslovi na kraevite i interakcijata so

ostanatiot del od konstrukcijata, koi vo ovie modeli se reguliraat so

empiriski utvrdeni koeficienti.


relevantnata tovarna kombinacija. Redukcijata na presekot bazira na


57/280

relevantnata tovarna kombinacija. Redukcijata na presekot bazira na

pretpostavkata deka vo nosivosta u~estvuva samo onoj del od betonskiot

presek koj e termi~ki neo{teten, a od ostanatiot del vo nosivosta

u~estvuvaat samo armaturnite pra~ki. Bonomi M. et al. prepora~uvaat za

neo{teten da se tretira betonot opfaten so izotermata za 400oS (za

visokovredni betoni), odnosno 500oS (za normalni betoni). Rezultatite

dobieni vrz baza na taka usvoeni pretpostavki pokaùvaat dobro sovpa|awe

so rezultatite dobieni koga vo metodite za op{ta analizata e vklu~en

celiot presek.

5.3.2.2 Metod na Dotreppe et al.za analiza na AB stolbovi

Vrz baza na obraboteni eksperimaenatlni podatoci, dobieni vo laborato-

riite na: University ofLiege, University of Ghent - Belgium, Technical University of

Braunschweig - Germany i Fire Research Station in Ottawa, Canada, kako i vrz

baza na numeri~ki dobieni podatoci (so primena na kompjuterskiot program

SAFIR), rabotnata grupa na Dotreppe et al. [44,45] predloì ednostavna

analiti~ka postapka za presmetuvawe na poàrnata otpornost na AB

stolbovi izloèni na standarden poàr (ASTM E 119-USA, ULC-S 101-

Canada,ISO 834-Europe).

Postapkata se sostoi od tri posledovatelni ~ekora:

opredeluvawe na plasti~niot tovar na lom za temperaturen profil

dobien so numeri~ka simulacija,

opredeluvawe na koeficientot na izbo~uvawe za centri~no

tovareni stolbovi,

razvivawe na nelinearen ~len za ekscentri~no tovarenite stolbovi,

Taa vo sebe go vklu~uva i efektot od debelinata na za{titniot betonski

sloj, kako i zgolemenoto vlijanieto od vitkosta na stolbot.

Ultimativniot tovar na opoàreniot stolb se izrazuva kako funkcija od


)N)t(N)t(()t()t(N s lcll 21 += (5 7)


58/280

)N)t(N)t(()t()t(N plplpl 21 + (5.7)

kade:

cplN - plasti~en tovar za betonskiot del od presekot na 20

oS,

splN - plasti~en tovar za armaturnite pra~ki na 20

oS,

)t(1 , )t(2 - koeficienti na redukcija na plasti~nite tovari

)t( - funkcija koja go vklu~uva eksplozivnoto prskawe na betonot vo

po~etnite momenti od poàrnoto dejstvo

850301 .t.)t( = (5.8)

Koeficientot na redukcija )t(1 zavisi od formata i od dimenziite na

presekot i moè da se opredeli od krivi dobieni eksperimentalno, ili so

numeri~ka simulacija, no za poednostavna primena avtorite predlagaat

empiriski izraz:

21

1

1

1

a)ta(

)t(

+

= (5.9)

kade vremeto se zadava vo ~asovi, a promenlivite 1a i 2a , za pravoagolen

presek, zavisat od povr{inata na betonskiot del od presekot- cA :50

1 30 .

cA.a

= (5.10)

250

2

.cAa

= (5.11)

Koeficientot na redukcija )t(2 najmnogu zavisi od debelinata na

za{titniot betonski sloj c i moè da se opredeli so sledniot empiriski

izraz:

01100460

9012 >

+

=.c.

t.)t( (5.12)


1

=)( za 20


59/280

1001 =)( za 20

5

200

2257020

800

=

c.

.)(

za 7020 (5.14)

5

200

225

7070

20800

=

c.

.)(

za 70>

25103

1101

+=

)(

h/e)( (5.15)

Vo Ravenka (5.15) ekscentricitetot e i pomalata dimenzija na popre~niot

presek h se zadavaat vo mm .

Primenata na ovaa metoda e ograni~ena i mo`na e samo ako se ispolneti

slednite uslovi:

100

22

20040 m.Am. c

)bh(/b/h 21

mmcmm 5020

2/he (za centri~en tovar se zema mme 10= )

Za da se opredeli ultimativniot tovar i da se presmeta po`arnata

otpornost ne e potrebno prethodno definirawe na temperaturnata

distribucija vo popre~niot presek, {to pretstavuva posebna prednost naovaa metoda.

5.3.2.3 Metodi za opredeluvawe na po`arna otpornost na AB gredi


negovata jakost na pritisok ne se reducira. Koga presekot e nezagrean


60/280

negoviot ultimativen moment moè da se presmeta so sledniot izraz:

=

2

adfAM ysu (5.16)

kade:

sA - povr{ina na zategnatata armatura

yf - granica na razvlekuvawe na ~elikot za armirawe

d - oddale~enost na teì{teto na zategnatata armatura od

maksimalno pritisnatoto betonsko vlakno (gorna ivica)

a - visina na ekvivalentnata ramnomerno pritisnata zona na

betonot pri ultimativen tovar i se opredeluva od izrazot:

bf./fAa 'cys 850= (5.17)

'cf - cilindri~na jakost na pritisok na betonot

b - {irina na popre~niot presek na gredata (za plo~a mb 1= )

Ako gredata e optovarena so ramnomerno raspredelen postojan i podvièn

tovar q , maksimalniot moment vo pole iznesuva:

82/qlM = (5.18)

Se pretpostavuva deka za vreme na poàrnoto dejstvo tovarot ne ja menuva

svojata vrednost i ovozmoèno e slobodno dilatirawe, pa maksimalniot

moment vo pole ne ja menuva svojata vrednost, a redukcija pretrpuva samo

ultimativniot moment:

=

2

TyTsuT

adfAM (5.19)

Vo Ravenka (5.19) indeksot (T) ja ozna~uva temperaturnata zavisnost na


61/280


Redistribucijata na napadnite momenti predizvikuva pomestuvawe na


62/280

nultata to~ka, pa za da se iskoristi efektot od kontinuiranosta na nosa~ot

potrebno e vo gornata, negativna zona da se upotrebi armatura so dovolna

dolìna. Vo literaturata [1]postojat preporaki barem 20% od negativnata

armatura da prodolì vo pole.

h.t 00=

h.t 03=

Slika 5.8: Redistribucija na napadnite momenti kaj kontinuiran nosa~

na tri poliwa, izloèn na poàr od dolnata strana

Kako {to be{e prethodno kaàno, plasti~en zglob vo pole }e se javi koga

ultimativniot moment za presekot vo pole }e pretrpi redukcija i }e se

izedna~i so redistribuiraniot pozitiven moment od tovarite, odnosno:

+

== uT

uTx M

l

xMqxqlxM 1

2

111

22(5.21)

Ml

l

MmaxMu

+

Mu-

x1

xo

MuT

MuT-

+


Polo`bata na nultata to~ka e definirana so:


63/280

12xxo = (5.24)

Za simetri~no sredno pole se dobivaat slednite izrazi:

21 /lx = (5.25)

+== uTuTx MM

qlM

8

2

1 (5.26)

odnosno:

+ = uTuT MqlM8

2(5.27)

Opi{anata postapka, poradi svojata ednostavnost, primeneta e od pove}e

avtori [49,121], no ako ovie izrazi se primenat za opredeluvawe na

poàrnata otpornost na gredi i plo~i vgradeni vo konstruktiven sklop,

treba da se zeme vo predvid deka okolnite nezagreani elementi so svojata

pogolema krutost go ograni~uvaat slobodnoto dilatirawe i rotirawe nakraevite na razgleduvaniot opoàren element, {to doveduva do inicirawe

na aksijalni sili na pritisok i napadni momenti koi dodatno go

optovaruvaat elementot, a nivniot efekt dali }e bide pozitiven ili

negativen zavisi od uslovite na potpirawe i od poàrnoto scenario.

Spre~enoto aksijalno dilatirawe na opoàrenite gredni elementi naj~esto

povolno vlijae vrz vkupnata poàrna otpornost. Ako poàrot dejstvuva od

dolnata strana na nosa~ot, zagreanite delovi od presekot teàt da

dilatiraat, no se spre~eni od vrskata so sosednite, poladni elementi, ili

od uslovite na potpirawe, {to rezultira so pojava na aksijalna sila na

pritisok. Ovaa sila dejstvuva vo dolniot del od presekot i predizvikuva

efekt sli~en na sila na prednapregawe. Intenzitetot na iniciranata sila

zavisi od stepenot na spre~enost na aksijalnoto dilatirawe (Slika 5.9) [25].Kolku e pomalo dozvolenoto dilatirawe, tolku e pogolema iniciranata

sila. Vo daden moment silata dostignuva maksimalna vrednost, a potoa, kako

rezultat na namaluvaweto na temperaturnata razlika pome|u gornata i



64/280

Slika 5.9: Eksperimentalni rezultati za iniciranata aksijalna sila i

soodvetno predizvikanite efekti kaj AB greda izloèna na standarden

poàr od dolnata strana, a vo uslovi na delumno spre~eno dilatirawe

Vsu{nost, za da se dobie porealna slika za odnesuvaweto na gredite i

stolbovite vo uslovi na poàr, tie treba da se razgleduvaat kako edna

celina. Vakov pristap so primena na pribli`ni analiti~ki metodi e


Vo daden moment neramnomernoto temperaturno pole )y(TT = (Slika 5.10),

predizvikuva nelinearna distribucija na dilataciite vo presekot no ako se


65/280

predizvikuva nelinearna distribucija na dilataciite vo presekot, no ako se

usvoi deka ramnite preseci ostanuvaat ramni i po deformacijata,

dilataciite po visinata na popre~niot presek mo`e da se dadat so sledniot

izraz:

yo += (5.28)

kade:

o - dilatacija vo vlakna na nivo na referentna oska

- krivina na presekot

- oddale~enost na vlaknoto od referentnata oska

Mehani~kite dilatacii koi predizvikuvaat napregawa vo presekot se

dobivaat ako od vkupnite dilatacii se odzemat termperaturno predizvika-

nite, pa napregawata se dobivaat od izrazot:

)Ty(E o += (5.29)

Aksijalnata sila i momentot na svitkuvawe se dobivaat so integrirawe na

napregawata po povr{inata od popre~niot presek:

==yA

bdydAN (5.30)

==yA

bydyydAM (5.31)

Ako se usvoi deka modulot na elasti~nost E e temperaturno zavisen, a

koeficientot na linearno {irewe ima konstantna vrednost, se dobivaat

slednite izrazi:

UCBN o += (5.32)

VDCM o += (5.33)


=A

dATEU (5.37)


66/280

A

=

AdAyTEV (5.38)

Slika 5.10: Distribucija na temperaturni dilatacii i napregawa

po visina na popre~en presek, vo daden vremenski ~ekor

Za da se sprovede analizata neophodno e da se primeni iterativna postapka.

Vo sekoj vremenski ~ekor, a za odnapred definirana temperaturna

distribucija i temperaturna zavisnost na modulot na elasti~nost,aksijalnata dilatacija o i krivinata na presekot se opredeluvaat od

uslov da se obezbedi ramnoteà pome|u vnatre{nite sili (Ravenka 5.32 i

5.33) i nadvore{nite tovari.

Opi{aniot metod e primenliv za analiza na poàrnata otpornost na gredni

elementi i stolbovi izloèni na dejstvo na aksijalna sila i moment na

svitkuvawa (beam-column elements). Vrz baza na ovoj metodAllen and Lie (1974)razvivaat numeri~ka postapka za definirawe na poàrnata otpornost na

armiranobetonski i spregnati stolbovi. Ovaa postapka podetalno e opi{ana

vo referenca [96], a kratok pregled daden e i vo Glava 3, vo koja se

b


niv, dodeka stati~kiot model gi definira mehani~ki i temperaturno

predizvikanite napregawa i deformacii vo site konstruktivni elementi


67/280

predizvikanite napregawa i deformacii vo site konstruktivni elementi

{to ja so~inuvaat razgleduvanata konstrukcija.

Op{tite analiti~ki metodi koi denes postojat moàt da se podelat vo tri

osnovni grupi. Prvata grupa gi sodrì direktnite diferencijalni metodi

koi poàrnata otpornost na konstrukcijata ja dokaùvaat vrz baza na

standardnata kriva temperatura-vreme, definirana so Ravenka 4.13 i 4.14.

Postapkata e prikaàna so blok-dijagram na Slika 5.11 [6].

Slika 5.11: Blok-dijagram za analiti~ka postapka za dokaùvawe na poàrna

otpornost vo soglasnost so standardniot poàren test

propi{ano vreme

na poàrot tfd

Documents

PPZ celo.pdf