Συµπεριφορά µεταλλικών και σύµµικτων συστηµάτων πλάκας σε πυρκαγιά Νέα πειραµατικά στοιχεία
Περιεχόµενα παρουσίασης των νέων δοκιµών πυρκαγιάς οκιµές πραγµατικής κλίµακας στα πλαίσια των FRACOF ( οκιµή 1 ISOΠυρκαγιά) COSSFIRE ( οκιµή 2 ISOΠυρκαγιά) FICEB ( οκιµή 3 Φυσική πυρκαγιά & Κυψελωτές δοκοί) ιάταξη πειράµατος αποτελέσµατα Θερµοκρασία Μετακίνηση και αναλύσεις 2
Γιατί επιπλέον δοκιµές πυρκαγιάς? ιάταξη δοκιµής Υπόβαθρο οκιµές πυρκαγιάς Cardington Άριστη συµπεριφορά σε πυρκαγιά υπό συνθήκες φυσικής πυρκαγιάς Max θ µετάλλου 1150 C, διάρκεια πυρκαγια 60 min (> 800 C) Βρετανικές κατασκευαστικές λεπτοµέρειες Επιβεβαίωση της καλής συµπεριφοράς υπό µεγάλη διάρκεια πυρκαγιάς (τουλάχιστον 90 λεπτά ISO πυρκαγιά) ιερεύνηση των συνεπειών διαφορετικών κατασκευαστικών λεπτοµερειών, όπως πλέγµα ενίσχυσης και µόνωση των ακραίων δοκών Επιβεβαίωση διαφορετικών εργαλείων πυρασφάλειας 3
Σχεδίαση των πειραµατικών δοκιµίων οκιµή 1 (FRACOF) ιάταξη δοκιµής HEB260 IPE300 C O R N E R IPE400 IPE300 IPE400 Κάνναβος πραγµατικού κτιρίου Υιοθετηµένα µεταλλικά πλαίσια για δοκιµή πυρκαγιάς 1 4
Σχεδίαση των πειραµατικών δοκιµίων οκιµή 2 (COSSFIRE) ιάταξη δοκιµής E D G E P A R T HEB200 IPE270 Pin joint IPE270 IPE270 Κάνναβος πραγµατικού κτιρίου Υιοθετηµένα µεταλλικά πλαίσια για δοκιµή πυρκαγιάς 2 5
Σχεδίαση των πειραµατικών δοκιµίων Τελικά συστήµατα σύµµικτης πλάκας ιάταξη δοκιµής οκιµή 1 οκιµή 2 6
Σχεδιασµός δοµικών µελών ιάταξη δοκιµής Μεταλλικό πλαίσιο Μεταλλικές σύµµικτες δοκοί Σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 4 µέρος 1-1 (EN1994-1- 1) Κοντά µεταλλικά υποστυλώµατα Σύµµικτη πλάκα Συνολικό πάχος Σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα 4 µέρος 1-2 (EN1994-1- 2) Πλέγµα ενίσχυσης Βασισµένο σε κανόνες απλής Μεταλλικές συνδέσεις Συνήθης συνδέσεις: διπλά γωνιακά και ακραίο (µετωπικό) έλασµα Σύµφωνα µε Ευρωκώδικα 3 µέρος 1.8 (EN1993-1-8) 7
Σχεδιασµός δοµικών µελών ιάταξη δοκιµής ιάταξη των ήλων διάτµησης πάνω από τις µεταλλικές δοκούς 300 mm Test 2 100 mm Test 1 109 207 m m 207 m m 125 m m 125 mm ευτερεύουσες δοκοί Κύριες δοκοί Τύποι διατµητικών ήλων TRW Nelson KB 3/4" 125 (Φ = 19mm; h = 125 mm; f y = 350 N/mm²; f u = 450 N/mm²) 8
Μεταλλικές συνδέσεις ιάταξη δοκιµής ευτερεύουσα ιπλά γωνιακά ελάσµατα κορµού οκό µε στύλο Κύρια Εύκαµπτη ακραία πλάκα (µετωπική) οκό µε δοκό ιπλά γωνιακά ελάσµατα κορµού Ποιότητα µεταλλικών κοχλιών: 8.8 ιάµετρος µεταλλικών κοχλιών: 20 mm 9
Μεγέθη δοµικών µελών ιάταξη δοκιµής Σύµµικτη πλάκα Μεταλλικό πλέγµα 58 mm 101 mm 107 mm 62 mm 155 mm Test 1 135 mm Test 2 Πλέγµα: 150x150 ιάµετρος: 7 mm Ποιότητα: S500 Απόσταση άξονα από άνω πλευρά πλάκας: Μεταλλικό υπόστρωµα: COFRAPLUS60 0.75 mm 50 mm οκιµή 1 35 mm οκιµή 2 Ποιότητα σκυροδέµατος: C30/37 10
Μηχανικές συνθήκες φόρτισης ιάταξη δοκιµής οκιµή 1 15 σάκοι άµµου των 1512 kg Ισοδύναµο οµοιόµορφο φορτίο: 390 kg/m² οκιµή 2 20 σάκοι άµµου των 1098 kg Ισοδύναµο οµοιόµορφο φορτίο : 393 kg/m² 11
Προετοιµασία δοκιµής πυρκαγιάς 2 ιάταξη δοκιµής 1 2 3 4 12
Συµπεριφορά πλάκας κατά τη διάρκεια της πυρκαγιάς ιάταξη δοκιµής Μετά τη δοκιµή Πριν τη δοκιµή Unprotetced secondary beams Composite slab 13
Κατασκευή δοκιµής 3 (FICEB) ιάταξη δοκιµής οκός-3 οκός-4 οκός - συµπαγής Στύλος GL-D οκός-1 Στύλος GL-A οκός-5 14
Κατασκευή δοκιµής 3 ιάταξη δοκιµής 15
Κατασκευή δοκιµής 3 Συνδέσεις δοκό µε δοκό ιάταξη δοκιµής 16
Κατασκευή δοκιµής 3 Συνδέσεις δοκό µε στύλο ιάταξη δοκιµής 17
Κατασκευή δοκιµής 3 A393 πλέγµα ενίσχυσης,διάµετρο 10mm ιάταξη δοκιµής Πλήρη αλληλεπίδραση πλάκας δοκών µε ήλους διάτµησης, d=19, h=95mm U-ράβδοι γύρω από πλάκα προστέθηκαν για σωστή ενίσχυση. Απαίτηση της θερµοκρασίας δωµατίου. 18
Κατασκευή δοκιµής 3 ιάταξη δοκιµής 19
Κατασκευή δοκιµής 3 ιάταξη δοκιµής Πυκνότητα ενέργειας φορτίου πυρκαγιάς ήταν 700MJ/m 2 Το φορτίο πυρκαγιάς ισοδυναµεί µε 45 τυπικές ξύλινες παλέτες (1m x 1m x 0.5 m ύψος), τοποθετηµένες σε όλο το διαµέρισµα (9.0m x 15.0m). WOODEN CRIBS LOCATION 20
αποτελέσµατα ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Θερµοκρασία πυρκαγιάς Θέρµανση µη-µονωµένων µεταλλικών δοκών Θέρµανση µονωµένων µεταλλικών δοκών Θέρµανση σύµµικτης πλάκας Βύθιση πλάκας στη συµπεριφορά σύµµµικτων συστηµάτων πλάκας Ρηγµάτωση σκυροδέµατος και σύνθλιψη σκυροδέµατος Αστοχία µεταλλικού πλέγµατος κατά τη διάρκεια της δοκιµής Κατάρρευση ακραίων δοκών 21
αποτελέσµατα Θερµοκρασία πυρκαγιάς ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Temperatur re ( C) 1200 1000 800 600 400 200 0 ISO834 Test 1 FRACOF Test 2 COSSFIRE 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) 22
αποτελέσµατα οκιµή 3 Θερµοκρασία πυρκαγιάς ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & 23
αποτελέσµατα Θέρµανση µη-µονωµένων µεταλλικών δοκών ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Temperat ture ( C) 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 Test FRACOF 1 COSSFIRE Test 2 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) A B C A B C 24
αποτελέσµατα οκιµή 3 Θέρµανση µη-µονωµένων µεταλλικών δοκών ιάταξη δοκιµής 1200 Beam 4 Zone 3 Centre A B C D E F αποτελέσµατα & Temperature ( C ) 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Time (min) 25
αποτελέσµατα Θέρµανση µονωµένων µεταλλικών δοκών ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Temperature ( C) 600 500 400 300 200 100 0 A B C COSSFIRE Test 1 FRACOF Test 1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Temperature ( C) 700 600 500 400 300 200 100 0 A B C 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Παρατήρηση Υψηλότερη θερµοκρασία δοκών οκιµή 2 550 C και µία ακραία δευτερεύουσα δοκός ως > 600 C 26
αποτελέσµατα Θέρµανση σύµµικτης πλάκας ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Temperatu ure ( C) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 DandE: reinforcing steel A' C 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) E D F Temperature ( C) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 A C E B D F DandE: reinforcing steel 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) οκιµή 1 οκιµή 2 27
αποτελέσµατα οκιµή 3 Θέρµανση σύµµικτης πλάκας ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & 28
αποτελέσµατα Μετρήσεις µετατοπίσεων ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & D3 800 mm 1300 mm D3 D6 D7 D4 D2 D1 1300 mm D5 D8 D2 D1 1300 mm 1660 mm D4 Test 1 Test 2 29
αποτελέσµατα Μετατοπίσεις πλακών ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Vertical displac cement (mm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 D1 D2 D3 D4 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Vertical displacement (mm) 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Extrapolated results D1 D3 D2 D4 D5 D7 D8 D6 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Time (min) Test 1 Test 2 30
αποτελέσµατα οκιµή 3 Μετρήσεις µετατοπίσεων ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & 31
αποτελέσµατα οκιµή 3 Μετατοπίσεις πλακών ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & 32
αποτελέσµατα Ρηγµάτωση σκυροδέµατος ( οκιµή 1) ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Concrete crack Παρατήρηση Άριστη ολική ευστάθεια της πλάκας παρόλο την αστοχία του µεταλλικού πλέγµατος 33
αποτελέσµατα Ρηγµάτωση σκυροδέµατος ( οκιµή 3) ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Concrete crack Παρατήρηση Άριστη ολική ευστάθεια της πλάκας παρόλο της εµφάνισης ρωγµής 34
αποτελέσµατα Αστάθεια του κορµού της δοκού ( οκιµή 3) ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & 35
αποτελέσµατα Σύνθλιψη σκυροδέµατος ( οκιµή 2) ιάταξη δοκιµής αποτελέσµατα & Concrete crushing Παρατήρηση Η ολική ευστάθεια της πλάκας διατηρήθηκε παρόλο την αστοχία µίας ακραία δοκού 36
ιάταξη δοκιµής µεθόδους απλής Κατηγορία πυρκαγιάς (min) οκιµή οκιµή 1 οκιµή 2 Μέθοδοι απλής οκιµή Μέθοδοι απλής > 120 120 > 120 96 Βύθιση (mm) 450 366 (*) 510 376 (*) Παρατήρηση αποτελέσµατα: Κατηγορία πυρκαγιάς > 120 minutes 37
Νέα πειραµατικά στοιχεία ιάταξη δοκιµής Γενικά συµπεράσµατα σχετικά µε τα νέα πειράµατα Άριστη συµπεριφορά των σύµµικτων συστηµάτων πλάκας αξιοποιώντας την δράση µεµβράνης για µεγάλης διάρκειας έκθεση σε ISO πυρκαγιά (>120 min) Μεγάλη ανθεκτικότητα του σύµµικτου συστήµατος πλάκας παρόλο τις τοπικές αστοχίες Προσοχή πρέπει να δίνεται σε κατασκευαστικές λεπτοµέρειες σε σχέση µε το µεταλλικό πλέγµα προκειµένου να εξασφαλίζονται τα κριτήρια στιβαρότητας Η µέθοδος απλής είναι προς την πλευρά της ασφαλείας σε σχέση µε τα πειραµατικά αποτελέσµατα Καµία ένδειξη αστοχίας κατά τη διάρκεια της ψύχρανσης των σύµµικτων συστηµάτων πλάκας 38