Страница 4: ДСТУ-Н Б EN 1995-1-2:20ХХ. Проектування дерев’яних конструкцій. Частина 1-2. Загальні положення. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість (60570)

Розділ 2 Основи проектування

2.1 Вимоги

2.1.1 Основні вимоги

(1)Р Якщо встановлені вимоги до механічного опору під час пожежі, конструкції проектують та будують таким чином, щоб вони зберігали несучу здатність протягом вогневого впливу.

(2)Р При розподілі на протипожежні відсіки елементи, що огороджують протипожежний відсік, разом з вузлами, повинні проектуватися та будуватися таким чином, щоб вони зберігали огороджувальну здатність протягом вогневого впливу. Зазначене має забезпечуватись, коли необхідно, щоб:

• не відбувалась втрата цілісності;

• не відбувалась втрата теплоізолювальної здатності;

• обмежувалось теплове випромінювання з необігріваної сторони.

Примітка 1. Див. визначення в EN 1991-1-2:2002.

Примітка 2. Ризик поширення пожежі внаслідок теплового випромінювання відсутній, якщо температура необігрівної поверхні нижче 300 ⁰С.

(3)Р Критерій деформації застосовують у випадках, коли засоби вогнезахисту або критерії розрахунку для огороджувальних елементів потребують урахування деформацій несучих конструкцій.

(4) Деформації несучих конструкцій не враховуються:

- при оцінці ефективності засобів захисту згідно з 3.4.3 або 5.2;

- якщо огороджувальні елементи відповідають вимогам під час номінального вогневого впливу.

2.1.2 Номінальний вогневий вплив

(1)Р Для стандартного температурного режиму елементи мають відповідати граничним станам з вогнестійкості R, Е та І наступним чином:

• тільки огороджування: цілісність (граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати цілісності Е) та, якщо вимагається, теплоізолювальна здатність (граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати теплоізолювальної здатності І);

• тільки несуча здатність: механічний опір (граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати несучої здатності R);

• огороджувальна та несуча здатність: граничні стани з вогнестійкості R, Е та, якщо вимагається, І.

(2) Граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати несучої здатності R вважається забезпеченим, якщо забезпечена несуча здатність протягом потрібного часу під час вогневого впливу.

(3) Граничний стан з вогнестійкості за ознакою втрати теплоізолювальної здатності І вважається забезпеченим, коли підвищення середньої температури по всій необігріваній поверхні обмежене 140 К, а підвищення максимальної температури у будь-якій точці поверхні не перевищує 180 К.

2.1.3 Параметричний вогневий вплив

(1) Несуча здатність зберігається протягом всієї пожежі, включаючи фазу затухання, або визначеного періоду часу.

(2) Для перевірки огороджувальної здатності застосовується наступне, за умови, що нормальна температура становить 20 ⁰С:

• підвищення середньої температури по всій необігріваній поверхні обмежене 140 К, а підвищення максимальної температури у будь-якій точці поверхні не перевищує 180 К протягом фази нагрівання, доки не буде досягнута максимальна температура повітря;

• підвищення середньої температури по всій необігріваній поверхні обмежене Δθ₁, а підвищення максимальної температури у будь-якій точці поверхні не перевищує Δθ₂ протягом фази затухання.

Примітка. Рекомендовані значення максимального приросту температури протягом фази затухання Δθ₁=200 K та Δθ₂=240 K. Данні щодо національного вибору можна знійти в національному додатку.

2.2 Впливи

(1)Р Теплові та механічні впливи приймаються згідно з EN 1991-1-2: 2002.

(2) Для поверхонь з дерев’яних матеріалів та матеріалів з деревини, а також гіпсокартонних листів значення ступеню чорноти приймають 0,8.

2.3 Розрахункові значення властивостей та опору матеріалів

(1)Р Для перевірки несучої здатності, розрахункові значення міцності та жорсткості визначаються за формулами:

Section 2 Вasis of design

2.1 Requirements

2.1.1 Basic requirements

(1)P Where mechanical resistance in the case of fire is required, structures shall be designed and constructed in such a way that they maintain their load-bearing function during the relevant fire exposure.

(2)P Where fire compartmentation is required, the elements forming the boundaries of the fire compartment, including joints, shall be designed and constructed in such a way that they maintain their separating function during the relevant fire exposure. This shall include, when relevant, ensuring that:

− integrity failure does not occur;

− insulation failure does not occur;.

− thermal radiation from the unexposed side is limited.

NOTE 1: See EN 1991-1-2:2002 for definitions.

NOTE 2: There is no risk of fire spread due to thermal radiation when an unexposed surface temperature is below 300°C.

(3)P Deformation criteria shall be applied where the means of protection, or the design criteria for separating elements, require that the deformation of the load-bearing structure is taken into account.

(4) Consideration of the deformation of the load-bearing structure is not necessary in the following cases, as relevant:

− the efficiency of the means of protection has been proved according to 3.4.3 or 5.2;

− the separating elements fulfil the requirements of a nominal fire exposure.

2.1.2 Nominal fire exposure

(1)P For standard fire exposure, elements shall comply with criteria R, E and I as follows:

– separating function only: integrity (criterion E) and, when requested, insulation (criterion I);

– load-bearing function only: mechanical resistance (criterion R);

– separating and load-bearing functions: criteria R, E and, when requested, I.

(2) Criterion R is assumed to be satisfied when the load-bearing function is maintained during the required time of fire exposure.

(3) Criterion I may be assumed to be satisfied where the average temperature rise over the whole of the non-exposed surface is limited to 140 K, and the maximum temperature rise at any point of that surface does not exceed 180 K.

2.1.3 Parametric fire exposure

(1) The load-bearing function should be maintained during the complete duration of the fire including the decay phase, or a specified period of time.

(2) For the verification of the separating function the following applies, assuming that the normal temperature is 20 °C:

− the average temperature rise of the unexposed side of the construction should be limited to 140 K and the maximum temperature rise of the unexposed side should not exceed 180 Kduring the heating phase until the maximum temperature in the fire compartment is reached;

− the average temperature rise of the unexposed side of the construction should be limited to ΔΘ1 and the maximum temperature rise of the unexposed side should not exceed ΔΘ2during the decay phase.

NOTE: The recommended values for maximum temperature rise during the decay phase are ΔΘ1 = 200 K and ΔΘ2 = 240 K. Information on National choice may be found in the National annex.

2.2 Actions

(1)P Thermal and mechanical actions shall be taken from EN 1991-1-2:2002.

(2) For surfaces of wood, wood-based materials and gypsum plasterboard the emissivity coefficient should be taken as equal to 0,8.

2.3 Design values of material properties and resistances

(1)P For verification of mechanical resistance, the design values of strength and stiffness properties shall be determined from

де

f_d,fi – розрахункова міцність під час пожежі;

S_d,fi – розрахункова жорсткість (модуль пружності E_d,fi або модуль зсуву G_d,fi) під час пожежі;

f₂₀ – 20 %-й квантиль міцності за нормальної температури;

S₂₀ – 20 %-й квантиль жорсткості (модуль пружності або модуль зсуву) за нормальної температури;

k_mod,fi – коефіцієнт зміни під час пожежі;

γ_M,fi – коефіцієнт надійності для деревини під час пожежі.

Примітка 1. Коефіцієнт зміни під час пожежі враховує зниження міцності та жорсткості за підвищених температур. Коефіцієнт зміни під час пожежі заміщає коефіцієнт зміни за нормальних температур k_mod, що наведений у EN 1995-1-1. Значення k_mod,fi наведені у відповідних пунктах.

Примітка 2. Значення коефіцієнту надійності для властивостей матеріалу під час пожежі становить _М,fi=1,0.

(2)Р Розрахункове значення механічного опору R_d,t,fi (несучої здатності) визначається за формулою:

where:

f_d,fi is the design strength in fire;

S_d,fi is the design stiffness property (modulus of elasticity Ed,fi or shear modulus Gd,fi) in fire;

f₂₀ is the 20 % fractile of a strength property at normal temperature;

S₂₀ is the 20 % fractile of a stiffness property (modulus of elasticity or shear modulus ) at

normal temperature;

k_mod,fi is the modification factor for fire;

γ_M,fi is the partial safety factor for timber in fire.

NOTE 1: The modification factor for fire takes into account the reduction in strength and stiffness properties at elevated temperatures. The modification factor for fire replaces the modification factor for normal temperature design k_mod given in EN 1995-1-1. Values of k_mod,fi are given in the relevant clauses.

NOTE 2: The recommended partial safety factor for material properties in fire is γ_M,fi = 1,0. Information on National choice may be found in the National annex..

(2)P The design value R_d,t,fi of a mechanical resistance (load-bearing capacity) shall be calculated as

де

R_d,t,fi – розрахункове значення механічного опору під час пожежі в момент часу t;

R₂₀ – 20 %-й квантиль значення механічного опору за нормальної температури без урахування впливу тривалості завантаження та вологості (k_mod = 1;

η – перехідний коефіцієнт;

γ_M,fi – коефіцієнт надійності для дерева під час пожежі.

Примітка 1. Дивись 2.3.1 Примітка 2.

Примітка 2. Розрахункові значення опору з’єднань наведено в 6.2.2 та 6.4. Для з’єднань перехідний коефіцієнт η наведено в 6.2.2.1.

(3) 20 %-й квантиль міцності та жорсткості визначається за формулами:

where:

R_d,t,fi is the design value of a mechanical resistance in the fire situation at time t;

R₂₀ is the 20 % fractile value of a mechanical resistance at normal temperature without the effect of load duration and moisture (k_mod = 1);

η is a conversion factor;

γ_M,fi is the partial safety factor for timber in fire.

Note 1: See (1) above Note 2.

Note 2: Design resistances are applied for connections, see 6.2.2 and 6.4. For connections a conversion factor η is given in 6.2.2.1.

(3) The 20 % fractile of a strength or a stiffness property should be calculated as:

Де

f₂₀ – 20%-й квантиль міцності за нормальної температури;

S₂₀ – 20 %-й квантиль жорсткості (модуль пружності або модуль зсуву) за нормальної температури;

S₀₅ – 5 %-й квантиль жорсткості (модуль пружності або модуль зсуву) за нормальної температури;

k_fi –дивись таблицю 2.1.

where:

f₂₀ is the 20 % fractile of a strength property at normal temperature;

S₂₀ is the 20 % fractile of a stiffness property (modulus of elasticity or shear modulus) at

normal temperature;

S₀₅ is the 5 % fractile of a stiffness property (modulus of elasticity or shear modulus) at

normal temperature

k_fi is given in table 2.1.

Таблиця 2.1 – Значення k_fi

Table 2.1 — Values of k_fi

Суцільне дерево

Solid timber

1,25

Клеєна деревина

Glued-laminated timber

1,15

Деревинні плити

Wood-based panels

1,15

Фанеровані пиломатеріали (LVL)

LVL

1,1

З’єднання кріпленнями на зсув бічних дерев’яних елементів з деревинними плитами

Connections with fasteners in shear with side

members of wood and wood-based panels

1,15

З’єднання кріпленнями на зсув бічних сталевих елементів

Connections with fasteners in shear with side

members of steel

1,05

З’єднання центрально навантаженими кріпленнями

Connections with axially loaded fasteners

1,05

(4) 20 %-й квантиль механічного опору з’єднання має визначатися за формулою:

(4) The 20 % fractile of a mechanical resistance, R20, of a connection should be calculated as

де

k_fi – коефіцієнт згідно таблиці 2.1;

R_k – механічний опір з’єднання за нормальної температури без урахування впливу тривалості завантаження та вологості (k_mod = 1.

(5) Розрахункові значення теплофізичних та термомеханічних властивостей, залежних від температури, дивись в 3.2.

2.4 Методи перевірки

2.4.1 Загальні положення

(1)Р Модель конструктивної системи, прийнята для розрахунку за цією настановою, відображає очікувану роботу конструкцій під час пожежі.

(2)Р Необхідно перевірити вплив пожежі на визначеному проміжку часу t:

where:

k_fi is given in table 2.1.

R_k is the characteristic mechanical resistance of a connection at normal temperature without the effect of load duration and moisture (k_mod = 1).

(5) For design values of temperature-dependent thermal properties, see 3.2.

2.4 Verification methods

2.4.1 General

(1)P The model of the structural system adopted for design shall reflect the performance of the structure in the fire situation.

(2)P It shall be verified for the required duration of fire exposure t:

де E_d,fi – розрахунковий навантажувальний ефект під час пожежі, що визначається згідно з EN 1991-1-2, і включає результат від теплового розширення та деформації;

R_d,t,fi – відповідний розрахунковий опір під час пожежі.

(3) Розрахунок конструкцій під час пожежі виконують за 5.1.4 EN 1990:2002.

Примітка. Для перевірки відповідності нормованим вимогам вогнестійкості достатньо провести аналіз окремої конструкції.

(4) Треба враховувати вплив теплового розширення інших матеріалів, відмінних від деревини.

(5) Коли правила настанови застосування дійсні лише для стандартного температурного режиму, це зазначається у відповідних пунктах настанови.

(6) Як альтернатива проектуванню за розрахунком, розрахунок на вогнестійкість може базуватись на результатах вогневих випробувань або на поєднанні результатів вогневих випробувань з розрахунками (EN 1990:2002, 5.2).

2.4.2 Аналіз конструкції

(1) Навантажувальний ефект визначають з розрахунку конструкцій в момент часу t=0 з використанням коефіцієнтів сполучення ψ_1,1 або ψ_1,2 відповідно до EN 1991-1-2:2002, 4.3.1.

(2) Як спрощення до (1) навантажувальний ефект E_d,fi можна отримати з розрахунку конструкцій за нормальної температури:

E_d,fi is the design effect of actions for the fire situation, determined in accordance with EN 1991-1-2:2002, including effects of thermal expansions and deformations;

R_d,t,fi is the corresponding design resistance in the fire situation.

(3) The structural analysis for the fire situation should be carried out in accordance with EN 1990:2002 subclause 5.1.4.

NOTE: For verifying standard fire resistance requirements, a member analysis is sufficient.

(4)P The effect of thermal expansions of materials other than timber shall be taken into account.

(5) Where application rules given in EN 1995-1-2 are valid only for the standard temperaturetime curve, this is identified in the relevant clauses.

(6) As an alternative to design by calculation, fire design may be based on the results of fire tests, or on fire tests in combination with calculations, see EN 1990:2002 clause 5.2.

2.4.2 Member analysis

(1) The effect of actions should be determined for time t = 0 using combination factors ψ_1,1 or ψ_2,1 according to EN 1991-1-2:2002 clause 4.3.1.

(2) As a simplification to (1), the effect of actions E_d,fi may be obtained from the analysis for normal temperature as: