EC4, Liittorakenteet Palomitoitus, palkit, pilarit ja laatat Technopolis Espoo 29.9.2016
Rakennuksen paloturvallisuuteen vaikuttavat tekijät
E1 SUOMEN RAKENTAMISMÄÄRÄYSKOKOELMA Rakennusten paloturvallisuus Määräykset ja ohjeet 2011
Rakennusosat
Suojaverhous Pinnan muodostava verhous, joka määrätyn ajan suojaa sen takana olevan rakenteen syttymiseltä, hiiltymiseltä tai muulta vaurioitumiselta K 1 10, K 2 10, K 2 30, K 2 60
Kantavien rakenteiden luokkavaatimukset
Kantavien rakenteiden luokkavaatimukset
Taulukon huomautukset ja merkinnät
Lisäkerros Suojaverhous K 2 30 voidaan korvata rakenteella, joka vastaavan ajan suojaa sen takana olevia rakenteita syttymiseltä, hiiltymiseltä tai muulta vaurioitumiselta (EI 30-rakenne)
E2
Lievennyksiä
Lievennysten lisäehdot
Liittorakenteiden palomitoitus Taulukkomitoitus Yksinkertainen laskennallinen mitoitus Perustuu osittain taulukoihin Laskennallinen mitoitus Tyyppihyväksyntä Perustuu kokeelliseen ja/tai laskennalliseen selvitykseen
Teräsrakenteiden palomitoitus
Kuormayhdistelmä tulipalossa G = pysyvä kuorma P = esijännitysvoima A = Onnettomuuskuorma Q = muuttuva kuorma
Kuormakertoimia SFS-EN 1990 Kansallinen liite
Palomitoituksessa käytettävien kuormien mitoitusarvot, SFS-EN 1990 Kansallinen liite
Kuormien käyttöluokat
Välipohjien, parvekkeiden ja portaiden hyötykuormat SFS-EN 1991-1 Kansallinen liite
Hiiliteräksen jännitys-venymäyhteys
Hiiliteräksen vaihtoehtoinen jännitys-venymäyhteys
Austeniittisen ruostumattoman teräksen 1.4301 jännitysvenymäyhteyskuvaaja
Hiiliteräksen lujuuden pienennystekijät
Hiiliteräksen lujuuden ja kimmokertoimen pienennystekijät
Austeniittisen ruostumattoman teräksen 1.4301 pienennystekijät
Austeniittisen ruostumattoman teräksen 1.4571 pienennystekijät
Kylmämuokatun betoniteräksen lujuuden pienennystekijät
Kylmämuokatun betoniteräksen lujuuden ja kimmokertoimen pienennystekijät 1,0 0,9 0,8 0,7 Tehollinen myötöraja Suhteellisuusraja Kimmokerroin Pienennystekijä [-] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Lämpötila [ C]
Betonin puristuslujuuden pienennystekijät ja lujuutta vastaavat puristumat ε cu,θ
Betonin puristuslujuuden pienennystekijät 1,0 0,9 0,8 Normaalibetoni Kevytbetoni 0,7 Pienennystekijä [-] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Lämpötila [ C]
Hiiliteräksen ja austeniittisen ruostumattoman teräksen lämpöpiteneminen
Hiiliteräksen ja ruostumattoman teräksen ominaislämpökapasiteetti
Hiiliteräksen ja ruostumattoman teräksen lämmönjohtavuus
Betonin lämpöpiteneminen 0,015 0,014 0,013 0,012 0,011 Lämpöpiteneminen l/l [-] 0,010 0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 Normaali betoni Kevytbetoni 0,000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Lämpötila [ C]
Betonin ominaislämpökapasiteetti Ominaislämpökapasiteetti [J/kgK] 5600 5400 5200 5000 4800 4600 4400 4200 4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Normaalibetoni Kevytbetoni Normaalibetoni, betonin kosteus 3 p-% Normaalibetoni, betonin kosteus 10 p-% 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Lämpötila [ C]
Betonin lämmönjohtavuus 2 1,9 Lämmönjohtavuus [W/mK] 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Normaalibetoni Kevytbetoni 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Lämpötila [ C]
Liittopalkki, jonka laippojen väli on betonia
Liittopalkki, jonka laippojen väli on betonia
Lisäraudoituksen pienimmät keskiöetäisyydet betonin pinnasta
Betoni vain teräsprofiilin palosuojana
Pilarien taulukkomitoitus Voidaan käyttää pilareissa, joiden pituus on enintään 30 kertaa pilarin poikkileikkauksen pienin ulkomitta.
Liitopilari, jossa teräsprofiili on ympäröity betonilla Raudoituksena tulee käyttää vähintään neljää halkaisijaltaan 12 mm tankoa.
Liitopilari, jossa teräsprofiili on ympäröity betonilla
Betoni vain teräsprofiilin palosuojana
Liittopilari, jonka laippojen väli on betonia Määritettäessä kuormituskestävyyttä R d ja R fi,d,t = η fi,t R d ei yli 6 % eikä alle 1 % raudoitussuhteesta A s / (A c +A s ) oteta huomioon. Taulukkoa voidaan käyttää rakenneteräslajien ollessa S 235, S 275 tai S 355.
Liittopilari, jonka laippojen väli on betonia
Betonitäytteinen teräsputkiliittopilari
Betonitäytteinen teräsputkiliittopilari
Betonin ja teräsuuman välinen leikkausliitos
Siteiden ja tappien sijoittaminen
Yksinkertainen laskennallinen mitoitus, liittopalkki, jonka laippojen välissä ei ole betonia
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu Dq a,t = k sh Ai Vi c r a a. h net Dt
Varjostusvaikutus ( ) w 2 1 2 1 w 2 2 1 2 w 1 2 1 sh e e e b 2 1 b h b b 4 1 h b 2 1 e e 0,9 k - + + + + - + + + + =
Nettolämpövuo... h net = hnet, c + hnet, r. h net, c. h net, r
Nettolämpövuon kuljettumalla siirtyvä osuus. h net,c c ( ) q q = a - g m a c q g q m
Kuljettumisen lämmönsiirtymiskerroin Standardipalon lämpötila-aikakäyrä Ulkopuolisen palon käyrä Hiilivetykäyrä
Nettolämpövuon säteilemällä siirtyvä osuus. h net, r [( ) ( ) 4 ] 4 q + 273 - q + 273 = F e m e f s r m
Pinnan ja palon säteilykerroin sekä näkyvyyskerroin Pinnan säteilykerroin hiiliteräkselle = 0,7 Pinnan säteilykerroin ruostumattomalle teräkselle = 0,4 Palon säteilykerroin teräkselle Näkyvyyskerroin
Suojaamattoman HEA-profiilin poikkileikkaustekijä
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu: esimerkki HE240A
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu: HE 240 A
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu: esimerkkejä
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu, kun ei varjostusvaikutusta: esimerkkejä
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu hiilivetypalossa
Suojaamattoman teräsrakenteen lämpötilan nousu: esimerkkejä
Dq Suojatun teräsrakenteen lämpötilan nousu A p,i l p V q i g,t -qa,t a,t = Dt - 1 d p c f a r 1+ 3 ( f / 10 e - ) Dq g, t Dq a, t 0, jos Dq g, t > 0 f = c c p a r r p a d p A V p,i i
Suojatun teräsrakenteen lämpötilan nousu, merkinnät
Kosteuden aiheuttama aikaviive 3 D p = C d p C n d i= 1 = n i= 1 3 pi d D 6 pi pi
Lämpötilamittauksessa määritettävä tasaisen alueen pituus
Esimerkki kosteuden vaikutuksesta eristeessä
Tehollisen myötörajan pienennystekijä Tehollisen myötörajan pienennystekijä [-] 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Palkki IPE 300 Palkki HEA 300 Palkki HEB 300 Palkki HEM 300 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Aika [min]
Teräsputkien tehollisen myötörajan pienennystekijä, kun A m /V = 100 m -1 Tehollisen myötörajan pienennystekijä [-] 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Hiiliteräs Ruostumaton teräs 1.4404 Ruostumaton teräs 1.4571 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Aika [min]
Teräsputkien kimmokertoimen pienennystekijä, kun A m /V = 100 m -1 Kimmokertoimen pienennystekijä [-] 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Hiiliteräs Ruostumaton teräs 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Aika [min]
Yksinkertainen laskennallinen mitoitus, liittopalkki, jonka laippojen välissä on betonia, M + fi,rd
Liittopalkin poikkileikkauksen vähimmäismitat, kun teräsprofiilin laippojen väli on täytetty betonilla
Betonilaatan tehollisen korkeuden vähennys h c,fi
Ylälaipan tehollisen leveyden vähennys b fi
Teräsuuman alaosan korkeus h l h a b 1 l = + c a 2 b c e w h
Parametrit a 1 ja a 2 sekä h l,min, h l,max = h 2e f
h l, kun 1 < h/b c ja h l,min, h l,max = h 2e f
Uuman palonaikaisen myötölujuuden mitoitusarvo Teräsuuman yläosan h h myötölujuus f ay,20 C Alaosan h l pienennetty myötölujuus: f ay,x = f ay 1- Ł x 1- k h l a ł k a on teräsprofiilin alalaipan myötölujuuden pienennyskerroin
Alalaipan myötölujuuden pienennyskerroin k a
Betoniterästangon myötölujuuden pienennyskerroin k r k r ( u a a ) 3 + 4 a5 = A = 2h b [ mm] A V m m + [ ] 2 V = hb c mm c u = 1 u i + 1 u si + 1 b c - 1 e w - u si u i on tangon keskiöetäisyys [mm] laipan sisäpintaan u si on tangon keskiöetäisyys [mm] betonipintaan
Betoniterästankojen myötölujuuden pienennyskertoimeen k r vaikuttavat tekijät a 3, a 4 ja a 5
Yksinkertainen laskennallinen mitoitus, liittopalkki, jonka laippojen välissä on betonia, M fi,rd
Raudoitustankojen myötölujuuden pienennyskertoimet k s betonilaatassa
Laippojen välisen betonipoikkileikkauksen korkeuden vähennys h fi
Laippojen välisen betonipoikkileikkauksen leveyden vähennys b c,fi
Liittopilari, jonka laippojen väli on täytetty betonilla
Laipan lämpötila θ f,t ja laskemiseen tarvittavat lämpötila θ o,t ja kerroin k t
Teräsosan uumasta vähennettävä osa h w,fi ja mitta H t
Laippojen välisen betoniosan vähennys b c,fi
Laippojen välissä palossa huomioonotettava betonipoikkileikkauksen keskimääräinen lämpötila θ c,t
Betoniterästangon myötölujuuden pienennyskerroin k y,t
Betoniterästangon kimmokertoimen pienennyskerroin k E,t
Pienennyskertoimet tehollisen taivutusjäykkyyden (EI) fi,eff,z laskentaan ( EI ) fi,eff,z = j f, q ( EI ) fi, f,z + j w, q ( EI ) fi,w,z + jc, q ( EI ) fi,c,z + j s, q ( EI ) fi,s, z
Liittolaattojen palomitoitus Suojaamaton laatta Suojattu laatta R toteutuu, kun levyn lämpötila 350 C
Betoniterästangon lämpötila rivassa
Betoniterästangon lämpötila θ
Rivan poikkileikkaustekijä