predavanja pozar-4
-
Upload
evgenija89 -
Category
Documents
-
view
72 -
download
0
description
Transcript of predavanja pozar-4
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
Modul FIRE-S (FIre REsponse-Structural analysis)
Temperaturno inicirana promena vo dimenziite
Temperaturno inicirana promena na mehani~kite karakteristiki na materijalite
Temperaturno inicirano sobirawe i polzewe
Degradacija na presecite poradi pojava na prsnatini i drobewe na betonot
VKLU^ENI PARAMETRI:
KONCEPT NA NAPONSKO-DEFORMACIONATA ANALIZA
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
Modul FIRE-S (FIre REsponse-Structural analysis)
KONCEPT NA NAPONSKO-DEFORMACIONATA ANALIZA
tRtUF
Osnovniot analiti~ki problem e da se opredelat istoriite
na deformaciite vo jazlite za definirani nadvore{ni
tovari vo jazlite i temperaturnata istorija vo elemen-
tite .
Se razgleduvaat samo dvodimenzionalni problemi pri {to
sekoj jazel ima po tri stepeni na sloboda, dve translacii i
edna rotacija, odnosno dve sili i eden moment po istite
stepeni.
Osnovnite ravenki za ramnote`a koi go definiraat
problemot se:
)t(U
)t(R
)t(T
-
Vnatre{nite sili vo sekoj jazel go pretstavuvaat
otporot na slu~enite deformacii na elementite koi
se povrzani vo toj jazel, a zavisat od geometrijata na
elementite i karakteristikite na materijalot.
Vnatre{nite sili F koi deluvaat vo jazlite, mora da se vo ramnote`a so nadvore{nite sili R vo istite jazli, vo site vremenski ~ekori t .
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
Vo moment t=0, za definirani po~etni uslovi R(0) i T(0), se
re{ava ravenkata, so {to se dobiva deformiranata
polo`ba U(0)=U0
Potoa, vo moment ti, dobien vrz baza na vremenski
prirast ti, a za ve}e definirana temperatura Ti, se
presmetuva deformiranata polo`ba Ui.
iii R)U(F
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
Ako odnesuvaweto na konstrukcijata e linearno, ravenkata se
re{ava direktno:
iiii RU]K[)U(F
i1
i R]K[U
][Kkade ja pretstavuva linearnata matrica na krutost na sistemot.
Me|utoa, poradi nelinearnata zavisnost napregawe - dilatacija za betonot i ~elikot, kako i poradi tendencijata za pojava na
prsnatini i drobewe na betonot, odgovorot na konstrukcijata e
nelinearen.
Vnatre{nite sili se pod vlijanie na temperaturnata istorija i
vremenski zavisnite faktori kako {to se sobiraweto i polzeweto
na materijalot, odgovorot na konstrukcijata e nestacionaren,
pa ravenkite koi go definiraat problemot dobivaat oblik:
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
iiiii RHTUF 1,,
Fi - vnatre{ni sili vo dadeno vreme
Ui - momentalna deformirana forma
Ti - momentalna distribucija na teperaturata
Hi-1 - prethoden odgovor i temperaturna istorija
Ri - nadvore{no natovaruvawe vo dadeno vreme
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
[ema na diskretizacija Deform. polo`ba na segment
- vkupna mehani~ka dilat. vo podelem. R
- vkupna dilat. na nivo na te`i{na ram.
- rastojanie od referentna ramnina
- krivina
DCG- rastojanie od ref. do te`i{. ramnina
Vkupna dilatacija na nivo na podelement
)DCGy(aj,R
i j,R
i
a
y
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
Slobodna dilatacija na betonski podelement
c,thi
c,tri
c,cri
c,F1i
c,Fi
s,thi
s,cri
s,F1i
s,Fi
Slobodna dilatacija na ~eli~en podelement
-prirast na slobodna dilatacija od polzewe
- prirast na prenosna (transient) dilatacija
koja se javuva samo vo betonski podelement
- prirast na slobodna termi~ka dilatacija
cri
thi
ctr
-
NAPONSKO - DEFORMACIONA ANALIZA
Slobodna dilatacija na betonski podelement
c,thi
c,tri
c,cri
c,F1i
c,Fi
Prirast na prenosnata (transient) dilatacija
- prirast na slobodna termi~ka dilatac.
- napregawe na pritisok
- cilindri~na jakost na pritisok na
ambientna temperatura
c,thi
c
'fc
c,thi'
c
cc,tri
f35.2
(Anderberg & Thelandersson, 1978)
-
ZAVISNOST ZA BETONOT - Vlijanie na temperaturata vrz - zavisnosta na betonot
preporaka na EC2, Part 1.2
m1cc1c
c
c
c
)/(1m
m
f
1ccu
ccu
c
c
f
Granka na iska~uvawe
Granka na opa|awe
Kriva po Popovic
vgradeno vo FIRE-S
-
ZAVISNOST ZA ^ELIKOT -
Vlijanie na temperaturata vrz - zavisnosta na ~elikot
preporaka na EC2, Part 1.2
vgradeno vo FIRE-S
-
VERIFIKACIJA NA PROGRAMOT FIRE
Eksperimentalni istra`uvawa na
T.D.Lin, R.I.Zwiers, R.G. Burg, T.T. Lie & R.J.McGrath
dN/N' sysg'cd Af)AAf85.08.0N
-
VERIFIKACIJA NA PROGRAMOT FIRE
Sporedba na izmerenata i presmetanata temperatura po oskata na napre~niot presek na opo`arenite stolbovi
0
200
400
600
800
1000
0 3 6 9 12 15
oddale~enost od opo`arenata strana (cm),
(mereno po oskata na presekot)
Te
mp
er
atu
ra
(oC
) t=1h t=1h* t=2h t=2h*t=3h t=3h* STOLB SO DIMENZII
304304 mm
0
200
400
600
800
1000
0 4 8 12 16 20
oddale~enost od opo`arenata strana (cm),
(mereno po oskata na presekot)
Te
mp
er
atu
ra
(oC
) t=1h t=1h*
t=2h t=2h*
t=3h t=3h*
t=4h t=4h* STOLB SO DIMENZII
406406 mm
* presmetano so programot FIRE
-
Sto
lb
Br.
Ja
ko
st n
a
be
to
no
t
(Mp
a)
Re
la
ti
v.
vl
a`
no
st
vo
%
Ak
si
jal
na
si
la
(KN
)
K
.
.
Tr
ae
we
na
ek
sp
er
im
.
~a
s:m
in
.
Pr
esm
et.
po
`.o
tp
or
~a
s:m
in
.
Otsta
puv.
vo
%
Ti
p n
a
lo
m
(ek
sp
er.)
Popre~en presek: 304304mm, arm. 2.19% (425), silikaten agregat (Slika 9.1b)
S1 34.1 5 0 0.00 4:00 >6:00 / nema
S13 40.3 65 340 0.15 5:40 5:45 +1.5 pritisok
S4 35.0 63 710 0.36 3:40 4:00 +9.1 pritisok
S25 39.6 60 800 0.37 4:02 4:00 -0.8 pritisok
S17 50.3 75 1070 0.41 3:54 3:51 -1.3 pritisok
S3 34.0 70 800 0.41 3:38 3:42 +1.8 pritisok
S16 52.9 75 1180 0.43 3:47 3:45 -0.9 pritisok
S31 41.5 / 1024 0.45 3:41 3:36 -2.3 pritisok
S26 39.3 67 1000 0.46 3:40 3:30 -4.5 pritisok
S7 36.0 74 1070 0.53 3:28 3:12 -7.7 pritisok
S9 38.3 / 1335 0.63 3:07 2:51 -8.6 pritisok
S2 36.8 15 1335 0.65 2:50 2:43 -4.1 pritisok
S8 34.8 / 1780 0.90 2:26 1:57 -19.8 pritisok
stolbovi od beton so silikaten agregat
Sporedbena analiza na rezultatite za
-
stolbovi od beton so silikaten agregat
Sporedbena analiza na rezultatite za
Sto
lb
Br.
Ja
ko
st n
a
be
to
no
t
(Mp
a)
Re
la
ti
v.
vl
a`
no
st
vo
%
Ak
si
jal
.
si
la
(KN
)
.
Tr
ae
we
na
ek
sp
er
im
.
~as:m
in.
Pr
esm
et.
po
`.o
tp
or
~a
s:m
in
.
Otsta
p.
vo %
Tip n
a
lo
m (e
ksp
er.)
Popre~en presek: 304304mm, arm. 2.19% (425), silikaten agregat
S4 35.0 63 710 0.36 3:40 4:00 +9.1 pritisok
S7 36.0 74 1070 0.53 3:28 3:12 -7.7 pritisok
Popre~en presek:304304mm, arm. 2.19% (425), karbonaten agregat
S10 40.8 75 800 0.36 8:30 5:00 -41.2 pritisok
S11 36.8 75 1070 0.52 6:06 4:06 -32.8 pritisok
Popre~en presek: 304304mm , arm. 4.38% (825), silikaten agregat
S20 42.5 61 980 0.36 4:12 3:54 -7.0 pritisok
S21 37.0 80 1335 0.53 3:45 3:10 -15.5 pritisok
VERIFIKACIJA NA PROGRAMOT FIRE
-
S1 34.1 0.00 4:00 >6:00 / nema
S13 40.3 0.15 5:40 5:45 +1.5 pritisok
S4 35.0 0.36 3:40 4:00 +9.1 pritisok
S25 39.6 0.37 4:02 4:00 -0.8 pritisok
S16 52.9 0.43 3:47 3:45 -0.9 pritisok
S26 39.3 0.46 3:40 3:30 -4.5 pritisok
S8 34.8 0.90 2:26 1:57 -19.8 pritisok
S6 42.3 0.16 3:05 3:27 +11.9 izbo~uv.
S22 38.8 0.62 4:22 4:20 -0.8 pritisok
S28 42.0 0.16 5:35 5:12 -6.8 pritisok
Tip na lom
(eksper.)
Stolb
Br. Otstap. vo %
Jakost na
betonot
(Mpa)
Koef. na
optovar.
'
Traewe na
eksperim.
~as:min.
Presmet.
po`. otpor.
~as:min.
Napre~en presek: 304 304mm, m =2.19% (4 25), sil. agregat
Napre~en presek: 203 203mm, m =2.75% (4 ! 19), sil. agregat
Napre~en presek: 406 406mm, m =2.47% (8 25), sil. agregat
Napre~en presek: 203 914mm, m =1.22% (8 19), sil. agregat
VERIFIKACIJA NA PROGRAMOT FIRE
stolbovi od beton so silikaten agregat Sporedbena analiza na rezultatite za
-
S10 40.8 0.36 8:30 5:00 -41.2 pritisok
S11 36.8 0.52 6:06 4:06 -32.8 pritisok
S12 40.0 0.81 3:35 3:00 -16.3 pritisok
Napre~en presek: 304 304mm, m = 2.19% (4 25), karb. agregat
Stolb
Br.
Jakost
na
betonot
Koef. na
optovar.
'
Traewe na
eksperim.
~as:min.
Presmet.
po`.
otpor.
Otstap. vo %
Tip na lom
(eksper.)
VERIFIKACIJA NA PROGRAMOT FIRE
stolbovi od beton so karbonaten agregat
Sporedbena analiza na rezultatite za
S10 0.36 8:30 5:00 -41.2 7:06 -16.5 5:50 -31.4
S11 0.52 6:06 4:06 -32.8 6:18 +3.3 4:40 -23.5
S12 0.81 3:35 3:00 -16.3 4:20 +20.9 3:15 -9.3
Otstap.
vo %
Presmet. po
Harmathy
~as:min.
Otstap.
vo %
Presmetano
po T.T.Lie
~as:min
Otstap.
vo %
Stolb
Br.
Koef. na
optovar.
'
Traewe na
ekspirim.
~as:min.
Presmetano
po EC2
~as:min.
Harmathy T.Z., Properties of Building Materials,
Lie T.T., Recent Developments in Structural Fire Resistance,
-
00.2
0.4
0.6
0.8
1
0 1 2 3 4 5 6
po`arna otpornost (h)
' =
N / N
do
z
eksperiment
FIRE (fc40Mpa)
VERIFIKACIJA NA PROGRAMOT FIRE
Kriva na po`arna otpornost na stolbovi so dimenzii 3030 cm, izvedeni od silikaten beton
PARAMETRI SO DOMINANTNO VLIJANIE:
- DIMENZII I FORMA NA NAPRE^EN PRESEK
- KOEFICIENT NA OPTOVARENOST
- TIP NA PRIMENET AGREGAT
-
Varirani parametri:
-dimenzii na napre~en presek
-intenzitet na po~etno optovaruvawe
-uslovi na potpirawe
-marka na beton
-tip na primenet agregat
-procent na armirawe
-debelina na za{titen betonski sloj
-po`arno scenario
3.0)C20(f/0
cb
Koeficient na optovarenost
Prepora~ana vrednost
5.0
Varirana vrednost
PO@ARNA OTPORNOST NA CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI
Geometrija, uslovi na potpirawe i diskretizacija na analiziranite stolbovi
-
Izotermi vo napre~niot presek na stolb izveden od beton so silikaten agregat
Model na po`arno dejstvo: ISO 834
t=0.5 h t=1.0 h t=2.0 h t=4.0 h
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
-
Stolb so dimenzii 4040 cm
-0.010
-0.005
0.000
0.005
0.010
0.015
0 2 4 6 8
vreme (h)
ak
si
jal
na d
il
atac
ija 0
0.10.20.30.40.5
Stolb 4040cm, a=3cm,
m=1%, RA 400/500
Vremenski razvoj na aksijalnite dilatacii kaj stolbovi izvedeni od beton so silikaten agregat
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
-
t=0.5h t=1.5h t=2.5h
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
Vremenski razvoj na izobarite vo napre~en presek na stolb izveden od beton so silikaten agregat
Koef. na optovar. =0.2; za{titen bet. sloj a =2.5cm PO@ARNA OTPORNOST: t = 5.7 h
-
00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6 8
po`arna otpornost (h)
ko
ef
.na o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
STOLBOVI IZVEDENI OD SILIKATEN BETON
a=2.0cm, silikaten beton
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
KRIVI NA PO@ARNATA OTPORNOST
-
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
KRIVI NA PO@ARNATA OTPORNOST
STOLBOVI IZVEDENI OD KARBONATEN BETON
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6 8po`arna otpornost (h)
ko
ef
. n
a o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
a=2.0cm, karbonaten beton
-
00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 3 6 9 12
prirast na po`arnata otpornost (%)
ko
ef
. n
a o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
za{titen betonski sloj: a =3cm
(referenten stolb: a =2cm )
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
Vlijanie na debelinata na za{titniot betonski sloj vrz po`arnata otpornost na stolbovite
-
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD SITE STRANI
Vlijanie na debelinata na za{titniot betonski sloj vrz po`arnata otpornost na stolbovite
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 4 8 12 16 20
prirast na po`arna otpornost (%)
ko
ef
. n
a o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
za{titen betonski sloj: a =4cm
(referenten stolb: a =2cm )
-
Izotermi vo napre~niot presek na stolb izveden od beton so silikaten agregat
Model na po`arno dejstvo: ISO 834
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
t = 0.5 h t = 2.0 h t = 3.4 h
-
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
Vremenski razvoj na izvitkuvaweto i soodvetno iniciraniot napaden moment
-2-1012
horizontalno pomest. (cm)
0
1
2
3
-60 -45 -30 -15 0 15 30
moment na svitkuvawe (KNm)o
sk
a n
a s
to
lb
ot (
m)t=0.5 h
t=1.0 h
t=5.0 h
t=8.0 h
= 0.1
-2-1012
horizontalno pomest. (cm)
0
1
2
3
-40 -20 0 20 40 60
moment na svitkuvawe (KNm)
os
ka
na
sto
lb
ot (
m)t=0.35h
t=0.75h
t=2.0 h
t=3.45h
= 0.3
stolb: 3030cm
silikaten beton
m =1% , RA 400/500
B
A
A
B
-
-110
-90
-70
-50
-30
-10
0 1 2 3
vreme (h)
s
/ f y
(T)
el.1A el.2A
el.1B el.2B
MB30, a=2cm, m=1%,
RA 400/500
= 0.3
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
Vremenski razvoj na napregawata vo armaturata
-
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
Vremenski razvoj na izobarite vo napre~en presek na stolb izveden od beton so silikaten agregat
Koef. na optovar. =0.3; za{titen bet. sloj a =3.0 cm PO@ARNA OTPORNOST: t = 3.4 h
naprsnat beton
zdroben beton
t = 0.5 h t = 2.0 h t = 3.4 h
-
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
KRIVI NA PO@ARNATA OTPORNOST
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 2 4 6 8
po`arna otpornost (h)
ko
ef
.na o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
silikat. beton, a=2cm,
m=1%, RA 400/500
-
za{tit. bet. sloj: a =3cm refer. stolb: a =2cm
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
KRIVI NA PO@ARNATA OTPORNOST-
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-5 0 5 10
prirast na po`arna otpornost (%)
ko
ef
. n
a o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
za{tit. bet. sloj: a =3cm
refer. stolb: a =2cm
-
za{tit. bet. sloj: a =3cm refer. stolb: a =2cm
CENTRI^NO TOVARENI AB STOLBOVI OPO@ARENI OD EDNA STRANA
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
-10 -5 0 5 10 15 20
prirast na po`arna otpornost (%)
ko
ef
. n
a o
pto
var
en
ost,
b=20cm
b=30cm
b=40cm
b=50cm
za{tit. bet. sloj: a =4cm
refer. stolb: a =2cm
KRIVI NA PO@ARNATA OTPORNOST-
-
Z A K L U ^ O C I
ARMIRANOBETONSKI STOLBOVI:
PRI IST KOEF. NA OPTOVARENOST STOLBOVI SO POGOLEMI
DIMENZII IMAAT POGOLEMA PO@ARNA OTPORNOST
PRI ISTA POVR[INA NA NAPRE^EN PRESEK PODOBRO SE
ODNESUVAAT STOLBOVI SO KVADRATNA OD STOLBOVI SO
PRAVOAGOLNA FORMA NA PRESEKOT
STOLBOVITE OD KARBONATEN BETON POKA@UVAAT VO
PROSEK ZA 30% POVISOKA PO@ARNA OTPORNOST OD
STOLBOVITE IZVEDENI OD SILIKATEN BETON
STOLBOVITE SO POVISOK KOEFICIENT NA OPTOVARENOST
(POM. NOSE^KI REZ.) IMAAT PONISKA PO@ARNA OTPORNOST
1/
3/
2/
4/
-
Z A K L U ^ O C I
PROCENTOT NA ARMIRAWE I DEBELINATA NA ZA[TITNIOT
BETONSKI SLOJ KAJ CENTRI^NO TOVARENI STOLBOVI IMA
NEZNA^ITELNO VLIJANIE
6/
(max. 5% za < 0.3 , do 20% za > 0.3)
5/ SO ZGOLEMUVAWE NA MARKATA NA BETONOT PO@ARNATA OTPORNOST SE ZGOLEMUVA PROPORCIONALNO NA
NOSIVIOT KAPACITET
7/ USLOVITE NA POTPIRAWE I VISINATA KAJ CENTRI^NO TOVARENI STOLBOVI, OPO@ARENI OD SITE STRANI, IMAAT
NEZNA^ITELNO VLIJANIE
PRI SPRE^ENO AKSIJALNO DILATIRAWE PO@ARNATA
OTPORNOST SE NAMALUVA ZA max. 5%