61
Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija 1. Generalni koncept zaštite od požara

TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

1. Generalni koncept zaštite od požara

Page 2: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Pod pojmom požar se podrazumeva nekontrolisano gorenje čijom se vatrom ugrožavaju materijalne vrednosti i ljudski životi. Dejstvo požara je stihijsko i zavisi od velikog broja parametara.

► Prema zvaničnim podacima u svetu u požarima godišnje

strada 2-6% stambenih zgrada, 40-50 hiljada ljudi izgubi život i nastanu ogromne materijalne štete.

► Dugi niz godina se smatralo da je primena nosećih

konstrukcija od čelika sa stanovišta dejstva požara mnogo nepovoljnija u odnosu armiranobetonske konstrukcije.

► Primenom savremenih metoda i u oblasti čeličnih

konstrukcija mogu se postići vrlo strogi zahtevi u pogledu požarne otpornosti, uz smanjenje učešća zaštite od požara u ukupnoj ceni objekta.

Page 3: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Primeri posledica požara na jednom industrijskom objektu (slika levo) i na jednom hotelskom objektu (slika desno).

Page 4: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Primeri posledica požara

Page 5: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Pravilan pristup zaštiti od požara podrazumeva projektovanje objekata na način koji obezbeđuje da u slučaju pojave požara ne dođe do njegovog širenja koje bi ugrozilo ljude u početnim stadijumima ili izazvalo rušenje konstrukcije, čime se omogućava bezbedna evakuacija korisnika objekta.

► Osnovni cilj bezbednosti od požara je smanjenje rizika od gubitka ljudskih života i materijalnih dobara.

► Dobar i prikladan koncept sigurnosti od požara podrazumeva primenu kako sistema aktivne zaštite (npr. rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje zahtevane požarne otpornosti konstrukcije, pregrađivanje objekta na posebne požarne sektore itd.).

► Izbor sistema požarne sigurnosti zavisi od verovatnoće pojave požara i od rizika po ličnu sigurnost korisnika objekta.

Page 6: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Pri razmatranju verovatnoće pojave požara treba voditi računa o sledećem:

− delatnosti koja se obavlja u objektu i sadržini zapaljivih materijala,

− vrsti objekta (npr. veće dimenzije požarnih sektora povećavaju rizik),

− aktivnoj prevenciji požara (npr. postojanje detektora dima i sistema automatskih raspršivača vode smanjuje verovatnoću pojave požara).

► Pri razmatranju rizika po ličnu sigurnost treba imati u

vidu broj ljudi u objektu, njihovu starost, zdravstveno stanje, spratnost objekta i potrebno vreme za evakuaciju, kao i mogućnost širenja dima i vatre na udaljene delove objekta ili susedne objekte.

Page 7: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Pored ovih faktora, na izbor stepena i oblika zaštite od požara utiču i materijalni troškovi usled oštećenja objekta, gubici opreme i dobara sadržanih u objektu, potencijalni prekidi proizvodnje, oštećenja susednih objekata i okoline, kao i razni drugi faktori.

► Na izbor vrste i obima mera zaštite od požara utiče veliki

broj parametara, a rezultat tog izbora ne treba da bude maksimalna moguća zaštita, već zaštita prema potrebama u svakom konkretnom slučaju.

► Ovakav pristup omogućava znatno smanjenje koštanja

zaštite od požara, koja uzima učešća u ukupnoj ceni konstrukcija od čelika i do 30%, bez ugrožavanja opšte sigurnosti.

Page 8: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► U mere primarne zaštite spadaju: − povoljno oblikovanje prostora objekta sa stanovišta

požarne otpornosti, − upotreba materijala sa manje izraženim požarnim

osobinama, − primena elemenata noseće konstrukcije sa povećanom

požarnom otpornošću (međuspratne konstrukcije od profilisanih limova sa ispunom od betona, čelični stubovi sa betonskom ispunom ili oblogom, upotreba spoljnih stubova i dr.),

− podela objekta na posebne požarne sektore primenom požarnih zidova,

− obezbeđenje bezbednih puteva za evakuaciju, − postavljanje otvora za odvod gasova i toplote, − instaliranje uređaja za otkrivanje i gašenje požara

(sprinkler sistemi).

Page 9: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

2. Dejstvo požara na konstrukcije

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 10: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Požarna otpornost građevinske konstrukcije, ili dela konstrukcije, definiše se kao vremenski period tokom koga ona ispunjava postavljene funkcionalne zahteve. Ti zahtevi mogu se postaviti u pogledu:

− funkcije nosivost (element nosi opterećenje), − funkcije celovitosti (element ne dozvoljava prolaz požaru) i − funkcije izolacije (element usporava širenje toplote

provođenjem). ► Dostizanje graničnog stanja pri dejstvu požara zapravo

predstavlja trenutak kada konstrukcija ili njen element više ne zadovoljava jednu od nevedene tri funkcije, što je posledica pada mehaničkih svojstava materijala ugrađenih u elemente konstrukcije. Pri tome se funkcija nosivosti zahteva za noseće elemente kao što su stubovi i gredni nosači, funkcije celovitosti i izolacije za pregradne elemente i nenoseće zidove, a sve tri funkcije moraju zadovoljiti noseći zidovi ili tavanice.

Page 11: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► U većini zemalja, požarna otpornost konstrukcija se definiše preko otpornosti pojedinih elemenata. Dokazivanje otpornosti konstrukcije, odnosno elementa konstrukcije pri dejstvu požara može se predstaviti kroz zadovoljenje sledećeg uslova:

tz ≤ tu gde je: - tz zahtevano vreme požarne otpornosti (klasa požarne

otpornosti), - tu utvrđeno vreme požarne otpornosti, koje može biti

određeno eksperimentalnim putem, primenom analitičkih metoda ili primenom tabela, dijagrama ili empirijskih formula.

Page 12: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Zahtevana požarna otpornost za noseće konstrukcijske elemente definisana u propisima većine zemalja predstavljena je u jedinicama vremena (1/2,...,3h i više) i predstavlja propisano minimalno vreme u kome konstrukcija ili njen element ne sme dostići granično stanje, u uslovima standardnog požara.

► Prema veličini zahtevane požarne otpornosti, konstrukcije,

odnosno elementi konstrukcija, svrstavaju se u odgovarajuće klase požarne otpornosti (F30,...,F240).

Page 13: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► U nacionalnim tehničkim regulativama mnogih zemalja vrednosti zahtevanih požarnih otpornosti precizno su definisane, kako za različite tipove elemenata konstrukcije, tako i u zavisnosti od spratnosti i namene objekta, površine i visine požarnih sektora objekta i sl. U našoj tehničkoj regulativi, ova problematika tretirana je u vrlo ograničenom obimu.

Tabela – klase požarne otpornosti

Page 14: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

3. Sistemi zaštite od požara

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 15: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Najčešće korišćeni sistemi za postizanje požarne otpornosti čeličnih konstrukcija obuhvataju upotrebu:

− nezaštićenih (izloženih) čeličnih elemenata velike masivnosti ili izražene otpornosti,

− čeličnih profila integrisanih u tavanice ili zidove objekta, − izolacije, − spregnutih elemenata od čelika i betona i − sistema hlađenja vodom. ► Izbor efikasnog sistema zaštite od požara zavisi, pre

svega, od tipa objekta i konstruktivnog sistema. Kratak pregled različitih sistema zaštite i mogućnosti postizanja požarne otpornosti pojedinim sistemima, prikazan je u tabeli.

Page 16: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Tabela – sistemi zaštite od požara

Page 17: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

3.1 Nezaštićeni čelik

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 18: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Sa porastom temperature dolazi do pada mehaničkih svojstava čelika. Za računske svrhe, definisana je temperatura od 1200 °C za koju se uzima da odgovara efektivnoj granici razvlačenja fy=0. U stvarnosti, međutim, granica razvlačenja ne pada do nule sve do temperature topljenja čelika (1500 °C), a takva temperatura se nikada ne javlja tokom požara.

►Napon konstrukcijskog elementa u požarnom proračunu

obično ne prelazi 50% njegove granice razvlačenja na sobnoj temperaturi. Usled toga, elementi izloženi ravnomernom zagrevanju pri požaru, a koji nisu izloženi izvijanju, ostaće stabilni sve do kritične temperature od 550 °C pa i više, što zavisi od konstrukcijskog sistema i nivoa opterećenja u uslovima požara.

Page 19: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Dodavanjem, na primer, hroma, molbidena ili nekih drugih legirajućih elemenata čeliku, može se ublažiti pogoršanje mehaničkih svojstava čelika.

►Japanska čelična industrija je proizvela legirani

konstrukcioni čelik, takozvani vatrootporni čelik, sa garantovanom vrednošću granice razvlačenja na temperaturi od 600 °C od 2/3 standardne granice razvlačenja na sobnoj temperaturi. Tehnika proizvodnje čelika sa poboljšanim mehaničkim svojstvima na povišenim temperaturama, prema tome, ne predstavlja problem. Problem predstavljaju visoki troškovi proizvodnje takvog produkta.

Page 20: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Požarna otpornost čeličnog elementa zavisi od njegovog faktora preseka. Element sa nižim odnosom A/V će se zagrevati sporije od elementa sa većom vrednošću ovog faktora, pa će zahtevati manje izolacije za postizanje iste požarne otpornosti.

►Teški profili imaju tako niske odnose A/V, pa stoga i tako

spore stope zagrevanja, da do loma ne dolazi u okviru 1/2h u uslovima standardnog testa, čak i kada su nezaštićeni.

Page 21: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Stubovi, koji se zagrevaju na sve četiri strane i koji imaju A/V < 50 m–1, mogu se koristiti bez dodatne izolacije za klasu požarne otpornosti 1/2h (slika).

Uticaj faktora preseka na požarnu otpornost stubova

Page 22: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Grede, koje se zagrevaju na tri strane, mogu se koristiti nezaštićene za klasu 1/2 h kada je njihov faktor preseka A/V< 110 m–1 (slika).

Uticaj faktora preseka na požarnu otpornost greda

Page 23: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Požarna otpornost nezaštićenih čeličnih elemenata takođe može biti poboljšana i primenom metoda proračuna zasnovanih na realnim uslovima požara tj. uslovima ventilacije, stvarnom požarnom opterećenju i sl.

►Rešenje kojem posebno treba obratiti pažnju u budućnosti

je termo-mehanička analiza parcijalno zagrevanih okvirnih nosača, koja omogućuje određivanje globalnog strukturnog ponašanja sa realnim graničnim uslovima. Ovakav pristup omogućava simulaciju lokalnih požara, uz prikaz unutrašnje preraspodele opterećenja usled pojave lokalnih plastičnih zglobova.

► Tako dobijeni okviri, sa nezaštićenim gredama i stubovima

odgovarajuće požarne otpornosti, mogli bi imati globalnu požarnu otpornost u realnim uslovima i do 2h.

Page 24: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

3.2 Integrisani strukturni elementi

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 25: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Obično su čelični elementi, na ovaj ili onaj način, vezani za druge elemente objekta.

►Oni mogu biti delimično ili totalno integrisani, na primer u zidovima ili tavanicama od betona, a to se može iskoristiti kao prednost, s obzirom na njihova izolaciona svojstva.

►Požarna otpornost dobijena na ovaj način može biti prilično visoka i to do 120min. Nekoliko primera ovakvog sistema zaštite čeličnih elementa od požara prikazano je na slikama.

Integrisane čelične grede i stubovi

Page 26: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

3.3 Izolacija

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 27: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Izolacija čeličnih elemenata je trenutno najčešće korišćeni način njihove zaštite od požara.

►Kada konstrukcioni čelični elementi treba da zadovolje stroge

zahteve požarne otpornosti, mogu se zaštiti slojem izolacionog materijala, tako da čelik nije direktno izložen požaru. Takav materijal mora imati visok izolacioni kapacitet, poželjno je da bude nezapaljiv i da ostane neporemećen tokom normalne eksploatacije, a pre svega, tokom celog perioda zagrevanja.

Page 28: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Materijal za izolaciju od požara treba da ima sledeća svojstva:

− da ne proizvodi dim i toksične gasove na povišenim temperaturama,

− dokazane izolacione karakteristike prema ISO-834 ili relevatnom nacionalnom standardu, nisku toplotnu provodljivost i toplotni kapacitet,

− otpornost na atmosferske uticaje, u slučaju spoljne primene,

− odgovarajuću mehaničku otpornost kako na sobnoj, tako i na povišenim temperaturama,otpornost na udar i

− mogućnost dobrog vezivanja ili prijanjanja za čelični element, kako usled porasta temperature i deformacije elementa ne bi došlo do odvajanja ili pucanja zaštitnog materijala.

− da je ekonomičan sa niskom cenom primene, da ima završnu površinu koja ne iziskuje dodatnu obradu.

Page 29: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Razvoj temperature čelika kod zaštićenih čeličnih profila, osim od faktora preseka, zavisi i od:

- termičke provodljivosti λ i - debljine e izolacionog materijala. ► Materijali za izolaciju od požara se mogu podeliti na: - izolacione table, - sprej-obloge, - protivpožarne premaze, - spuštene plafone i zidne panele, - štitove od toplotnog zračenja i beton, koji se može

koristiti i samo zbog ublažavanja efekata temperaturnog porasta bez sprezanja sa čeličnim elementom.

Page 30: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Izolacione table mogu biti od: - gipsa, - mineralnih vlakana, - lakih agregata kao što su perlit i vermikulit i - silikatnih vlakana. ► Izolacione table se fiksiraju za čelične elemente: - lepljenjem, - spojnicama ili - zašrafljivanjem. Cena im je prilično visoka, s obzirom na potreban rad za

njihovo pričvršćivanje.

Page 31: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Zbog kutijastog izgleda, pogoduju primeni kod vidljivih, slobodnostojećih stubova.

► Kod primene ove vrste izolacije čeličnih elemenata, u cilju

prevencije prodora toplih gasova kroz spojeve, neophodno je uzeti u obzir deformacije i skupljanje panela usled sušenja.

Izolacione table

Page 32: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Izolacione table

Page 33: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Izolacione table

Page 34: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Izolacione table

Page 35: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Sprej-obloge (slika) predstavljaju malter na bazi gipsa, mineralnih vlakana, ili lakih agregata kao što su perlit i vermikulit.

►Njihovo nanošenje je brzo i pogodno za prekrivanje kompleksnih oblika i spojeva. Nanose se u vlažnom stanju, što može predstavljati problem u zimskim uslovima. Nanošenje sloja se može vršiti direktno na površinu čelika, ili na metalnu mrežu fiksiranu za čelik.

Sprej obloge

Page 36: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Cena im je i do 50% niža u odnosu na izolacione table. Mana im je loš izgled.

►Ukoliko relativna vlažnost vazduha nije visoka, primena

ovog sistema zaštite od požara eliminiše potrebu za primenom posebne zaštite od korozije. U uslovima stalne vlažnosti, osnovni rizik ne predstavlja opasnost od korozije, već potencijalni gubitak zaštitnih svojstava zaštitnog sloja.

Page 37: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Protivpožarni premazi predstavljaju supstance slične bojama koje se nanose u tankom sloju, debljine od oko 1mm, pa su pogodni za zaštitu vidljivih i istaknutih elemenata od čelika.

► Na nižim temperaturama su inertni, ali sadrže komponentu

koja na temperaturama od oko 150-300°C oslobađa gas. Ovaj gas naduvava premaz u debelu karbonsku penu, debljine i do nekoliko santimetara, koja obezbeđuje toplotnu izolaciju čelika koji se ispod nje nalazi (slika).

Page 38: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Formiranje zaštitne pene

Page 39: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Protivpožarni premazi

Page 40: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Protivpožarni premazi

Page 41: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Protivpožarni premazi

Page 42: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Osnovni premaz ovog sistema zaštite nanosi se preko premaza za pripremu površine koji obezbeđuje dobru atheziju osnovnog premaza za čelik. Preko osnovnog premaza nanosi se pokrivni premaz koji sistem štiti od vlage tokom eksploatacionog veka konstrukcije.

►Prema potrebi, preko ovako urađenog sistema može se

naneti još jedan – dekorativni premaz. ►Protivpožarni tanki premazi, debljine do 5mm, na bazi

rastvarača ili vode, obezbeđuju požarnu otpornost od 30min i više, mada se najčešće primenjuju za vatrootpornosti do 60min. Primena većine ovakvih premaza je ograničena na unutrašnje elemente, mada postoje sistemi prilagođeni i za primenu na otvorenom.

Page 43: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Protivpožarni debeli premazi, debljina od 3 do 50mm, na bazi epoksidnih smola, prevashodno se koriste kod hidrokarbonskih požara (sa hidrokarbonskim tipom goriva), sa mnogo oštrijim režimom zagrevanja u odnosu na požar kod standardnih konstrukcija. Primenu nalaze i u uslovima povećane vlažnosti (npr. kod bazena), s obzirom da su vodootporni.

►Obezbeđuju požarnu otpornost do 2h. ►Mana im je velika debljina i vrlo visoka cena, koja se

kreće i do četiri puta više od cene sprej-obloge.

Page 44: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

► Primena ovakvog sistema zaštite, s obzirom da se u potpunosti može naneti u radionici, omogućava znatne uštede u vremenu izgradnje objakata.

►- Mogućnost automatskog nanošenja, - visok nivo kontrole kvaliteta, - mala debljina u odnosu na druge sisteme, - eliminacija problema vezanih za rad na gradilištu naročito

u slučaju nepristupačnih delova konstrukcije, predstavljaju dodatne prednosti ovakvog sistema zaštite od

požara.

Page 45: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Spušteni plafoni i zidni paneli služe kao štit i izolacija za grede, tavanice i stubove od ekstenzivnog zagrevanja (slika).

►Istovremeno obezbeđenje sigurnosti protiv požara i drugih

funkcija, kao što su toplotna izolacija, zvučna izolacija i estetska funkcija, rezultuje znatnim smanjenjem troškova i predstavlja prednost primene ovakvih elemenata.

► Za ovakve sisteme zaštite od požara ne postoje računske

metode za proračun zagrevanja elemenata od čelika, ali se procena požarne otpornosti može vršiti putem interpolacije ili ekstrapolacije raspoloživih rezultata eksperimentalnih ispitivanja.

Page 46: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Izolacioni paneli: a) spušteni plafoni; b) zidni paneli

Page 47: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Spušteni plafon kao izolacioni panel

Page 48: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Štitovi od toplotnog zračenja mogu biti tanki čelični paneli i betonski štitovi koji se primenjuju za zaštitu spoljnih elemenata konstrukcija, postavljenih van obimnih zidova objekta.

►Svoju zaštitnu funkciju ostvaruju na taj način što smanjuju izloženost ovih elemenata zagrevanju iz unutrašnjosti objekta zahvaćenog požarom. Različiti načini ovakve zaštite spoljnih stubova prikazani su na slici.

Zaštita spoljnih stubova štitovima

Page 49: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

3.4 Spregnute konstrukcije od čelika i betona

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 50: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Kada su zahtevi požarne otpornosti strogi, alternativa konvencionalnoj zaštiti čelika od požara je primena spregnutih čelično-betonskih elemenata. U tom slučaju, beton uzima učešće u nošenju opterećenja i u isto vreme sprečava širenje toplote do središta poprečnog preseka čeličnog elementa.

► Pored noseće funkcije, međuspratne ploče imaju i

pregradnu funkciju (sprečavanje širenja požara između spratova).

► Primena spregnutih betonskih ploča sa profilisanim

limovima, što se ovog kriterijuma tiče, veoma je povoljna, s obzirom da i pri pojavi pukotina u betonu čelični lim sprečava prodor plamena i vrelih gasova. Osim toga, rasprskavanje (otpadanje) betona je sprečeno, što povećava sigurnost ljudi koji učestvuju u gašenju požara.

Page 51: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Požarna otpornost nezaštićenih spregnutih betonskih ploča sa profilisanim limovima u velikoj meri zavisi od oblika profilisanog lima. Kreće se od 30min za ploče sa profilisanim limom jednostavnog trapeznog oblika (slika a) do 90min za ploče sa složenijim oblikom profilisanog lima (slika b).

►Povećanje požarne otpornosti se može postići merama kao što su vatrootporni spušteni plafoni, izolacione obloge ili dodatna čelična armatura (koja nema statičku funkciju u normalnim uslovima već samo u uslovima požara). Na taj način može se postići požarna otpornost i do 120 min.

Tipični poprečni preseci spregnutih ploča sa profilisanim limovima

Page 52: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Čelične grede spregnute pomoću moždanika sa armiranobetonskom ili spregnutom pločom mogu biti potpuno izložene i delimično ili potpuno integrisane u beton (slika).

►Moguće postignute požarne otpornosti dosta variraju i zavise od primenjenog sistema tj. od stepena izloženosti čelika, kao i eventualne primenjene dodatne zaštite izloženih delova preseka.

Poprečni preseci spregnutih greda

Page 53: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Spregnuti stubovi mogu biti formirani na više načina i mogu se podeliti na tri osnovna tipa:

- stubovi sa ubetoniranim čeličnim profilom (slika a), - stubovi I-profila izbetonirani između nožica (slika b) I - stubovi od šupljih čeličnih profila ispunjeni betonom

(slika c). ►S obzirom da je termička provodljivost betona mala,

toplota se kroz betonski deo preseka širi mnogo sporije nego kroz čelik. Na ovaj način se stoga može postići visoka požarna otpornost spregnutih stubova.

Osnovni tipovi spregnutih stubova

Page 54: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Požarna otpornost stubova sa potpuno ubetoniranim čeličnim profilom, koja može biti i preko 120 min, prvenstveno zavisi od kapaciteta nosivosti čeličnog profila, s obzirom da u uslovima požara dolazi do preraspodele opterećenja sa spoljašnjeg betona.

►Ispitivanja pokazuju da povećanje dimenzije sloja betona oko čeličnog profila nije od većeg značaja i da preseci sa istim profilom, a različitim spoljnim dimenzijama betona praktično imaju istu klasu požarne otpornosti.

►Ni povećanje procenta armiranja nije od značaja za požarnu otpornost, s obzirom na brzo zagrevanje armature. Kod ovakvih stubova, u uslovima požara, osnovna uloga armature je da spreči prskanje betona i da obezbedi kompaktnost preseka.

Page 55: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Delimično ubetonirani spregnuti stubovi, koji se u praksi često primenjuju, mogu postići požarnu otpornost od 120min i više.

►U ovom slučaju podužna armatura je zaštićena od brzog rasta temperature, pa zajedno sa rebrom čeličnog profila, doprinosi nosivosti i krutosti preseka na povišenim temperaturama.

►Radi sprezanja čelika i betona potrebno je uzengije zavariti za rebro čeličnog profila ili predvideti moždanike za sprezanje.

►U cilju postizanja veće požarne otpornosti preporučljivo je koristiti čelične profile sa rebrom veće debljine.

Page 56: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Stubovi od šupljih čeličnih profila ispunjeni betonom predstavljaju dosta jednostavno rešenje postizanja požarne otpornosti. Međutim, s obzirom da je čelični deo preseka direktno izložen dejstvu požara, postignute požarne otpornosti se kreću do 60min za nearmirane stubove.

►Naravno, uz primenu dodatne spoljne zaštite čelika ili

dodatne armature, požarna otpornost koja se može postići je i u ovom slučaju znatna, preko 120min. Ona zavisi od kvaliteta betona i vrste i količine armature, s obzirom da na visokim temperaturama dolazi do preraspodele opterećenja na unutrašnji armiranobetonski deo preseka.

Page 57: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

3.5 Hlađenje vodom

Protivpožarna zaštita čeličnih konstrukcija

Page 58: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►Primena nezaštićenih čeličnih konstrukcija je atraktivna kako sa arhitektonskog tako i sa konstrukcijskog stanovišta. Upotrebom sistema hlađenja vodom dobija se rešenje koje omogućava, čak i pri veoma strogim zahtevima požarne otpornosti, primenu izložene čelične konstrukcije.

►Da bi se postiglo hlađenje čelične konstrukcije vodom u

slučaju požara tj. uklanjanje toplote, a samim tim i održanje nosivosti, moguće je primeniti dva sistema:

1. šuplji čelični profili ispunjeni vodom i 2. spoljni raspršivači vode.

Page 59: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►U slučaju šupljih čeličnih profila ispunjenih vodom efekti hlađenja vodom u uslovima požara se sastoje od sledećih fizičkih fenomena:

1. Apsorpcija toplote: voda sadržana u konstrukcijskim elementima povećava njihov toplotni kapacitet i na taj način smanjuje temperaturu čelika;

2. Odvođenje toplote cirkulacijom vode: usled razlike u gustini tople i hladne vode, topla voda se kreće naviše i biva zamenjena hladnom vodom koja dalje apsorbuje toplotnu energiju;

3. Isparavanje vode: na povišenim temperaturama dolazi do pojave isparavanja vode što takođe utiče na smanjenje temeperature čelika, jer se mešavina pare i vode, zbog svoje manje gustine u odnosu na čistu vodu, kreće naviše kroz sistem, a zatim se hladi i kondenzuje, npr. u vodenim cisternama na vrhu objekta.

Page 60: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

►U većini slučajeva, kombinuju se sva tri navedena efekta i moguće je svođenje maksimalne srednje temperature čelika do oko 200 °C (slika). Konstrukcijski elementi mogu biti ispunjeni vodom trajno ili samo u slučaju izbijanja požara. U prvom slučaju treba voditi računa o zamrzavanju vode i korozionim aspektima. Kod sistema kod koga se konstantno vrši cirkulacija vode, požarna otpornost je praktično neograničena.

►Spoljni raspršivači vode se mogu koristi bilo za hlađenje

nosećih elementa bilo za hlađenje neizložene strane sektora u kome je došlo do pojave požara, radi sprečavanja njegovog daljeg širenja.

Page 61: TPMK PREDAVANJE 8 Protivpozarna zastita › p › learning › tpmk_p10_23_0... · rano otkrivanje požara, gašenje požara i sl.), tako i sistema pasivne zaštite (npr. obezbeđenje

Razvoj temperature šupljih čeličnih profila ispunjenih vodom