Capitolul 1

PROBLEME GENERALE PRIVIND FOCUL

1.1 Procesul arderii În sens larg, prin ardere ( combustie) se poate înţelege o reuniune de fenomene chimice şi fizice complexe, care se influenţează reciproc şi care sunt determinate de o reacţie chimică relativ rapidă cu caracter puternic exoterm. Fenomenele se dezvoltă în fază gazoasă ( gaz-gaz) sau în fază eterogenă ( gaz - lichid, gaz - solid) cu sau fără prezenţa oxigenului , cu sau fără manifestaţii de tipul flăcărilor sau radiaţiilor vizibile.

Arderea poate fi considerată ca un proces chimic prin care combustibilul solid, lichid sau gazos se combină cu oxigenul şi are loc degajare de căldură, fenomen insotit , in general, de emisie de flăcări şi /sau incandescenţă şi /sau emisie de fum. Din acest proces rezultă produse gazoase - gazele de ardere - care de fapt alcătuiesc agenţii purtători ai căldurii eliberate în cursul arderii..

Din punct de vedere fizic combustia determină o creştere a temperaturi mediului înconjurător , care ajunge la valori ridicate ( peste 1000 C ) în timp scurt.

Pentru a se realiza combustia este necesară prezenta a două substanţe una combustibilă ( solidă, lichidă sau gazoasă) şi alta oxidantă ( în mod normal oxigenul atmosferic ) iar fenomenul se iniţiază şi uneori se realizează în prezenţa unui al treilea factor căldura. Aceşti factori trebuie să existe simultan şi sunt consideraţi “ triunghiul focului”. În mod obişnuit substanţa oxidantă este oxigenul , care în aer este conţinut, în mod obişnuit, în proporţie de 21%; s-a constatat că pentru ca o substanţă să ardă este suficient ca ambiantul să conţină 14 – 18 % oxigen. Dacă în procesul de ardere există suficient oxigen disponibil şi dacă acesta are posibilitatea să reacţioneze cu fiecare particolă de combustibil, arderea va fi completă iar gazele evacuate nu vor conţine nici un component combustibil. Dacă nu există suficient oxigen sau dacă într-un anumit punct procesul de ardere este întrerupt printr-o răcire locală, va avea loc o ardere incompletă, iar gazele de ardere (sau zgura) va cuprinde încă particule combustibile. Pentru declanşarea arderii nu este suficient ca partenerii reacţiei de ardere, adică moleculele de combustibil şi oxigen să fie aduse împreună, ci

este necesar ca acestea să posede un conţinut de energie numită energie de activare. Aceasta trebuie introdusă din afară, sub forma încăzirii, până la atingerea temperaturii de aprindere. Moleculele activate sunt punctele de plecare ale unei reacţii în lanţ în cadrul căreia apar mereu noi particule activate. Cantitatea de căldură rezultată prin ardere se transferă produselor de ardere. Aceste produse ale arderii sunt, de regulă, sub formă gazoasă şi conţin cantitatea de azot rămasă de la aerul de combustie, iar în unele împrejurări şi excesul de aer. În cazul combustibililor lichizi şi solizi pot rămâne şi resturi solide ca cenuşa sau zgura care conţin de asemenea o parte din căldura degajată. Aşadar gazele sunt purtătoarele unei anumite cantităţi de căldură, care se poate calcula în funcţie de compoziţia combustibilului. Conţinutul de căldură al gazelor creşte dacă aerul de combustie, combustibilul sau ambele sunt preîncălzite. Tabelul 1.1 Temperaturi de aprindere pentru diferite materiale

Combustibilul Temperatura de aprindere, °C

Antracit 300-350 Acetilena 335 Acetona 605 Amoniac 779 Benzină 257 Butan 430 Benzol 580 Brichete de lignit 350 Gaz natural 680 Lignit uscat 300 Monoxid de carbon 260 Sulfura de carbon 125 Acid cianhidric 537 Eter dietilic 186 Etilenă 543 Hidrogen 572 Metan 537 Petrol eteric 246 Propan 466

Recentele teorii asupra combustiei pun în evidenţă şi al patrulea factor important care permite combustiei să progreseze. Astfel s-a constatat că în perioada de combustie a unei substanţe gazoase, lichide sau solide, datorită temperaturilor ridicate, se produce ruperea unor legături atomice şi se formează entităţi chimice extrem de reactive ( radicali liberi ) care participă la combustie permiţând reacţiilor să se autoalimenteze. Radicali liberi au rolul unor catalizatori ai arderii şi constituie “ vehiculul “ cu care acesta se propagă.

Produsele combustiei sunt de compoziţie variată funcţie de compoziţia substanţei combustibile şi modul cum se desfăşoară procesul de combustie şi ele se manifestă prin : - flăcări, partea spectaculoasă şi vizibilă a combustiei, se datorează combustiei în fază gazoasă şi caracterizată prin autopropagare; la flacără se distinge o zonă centrală , mai rece, care conţine produşi nearşi încă, o zonă intermediară şi o zonă externă unde combustia este complectă şi temperatura cea mai ridicată ; - căldura , reprezentată prin energia termică care se dezvoltă în perioada combustiei şi care se transmite prin conducţie, convecţie şi radiaţie; - gaze calde, formate din amestecul de vapori şi gaze existente în mediul ambiant înainte de combustie sau formate în perioada încălziri sau combustiei; - fum, datorită dispersei în aer de particule fine de carbon sau alte substanţe solide şi lichide produse a unei combustii incomplete. 1.2 Tipuri de combustie Viteza de desfăşurare a reacţiei de ardere este dependentă de tipul materialului combustibil, posibilităţile de ventilare, aria pe care o ocupă acest material, temperatura dezvoltată în timpul arderii, presiunea aerului mediului înconjurător, etc. În funcţie de viteza cu care se desfăşoară arderea se pot delimita următoarele tipuri de combustie:

1. combustie lentă, fără flacără, în care oxidarea se produce cu o viteză redusă, cantitatea de căldură generată fiind mică;

2. combustie rapidă, în care oxidarea se produce cu viteză subsonică şi cu degajarea unei cantităţi mari de căldură şi lumină (flăcări); arderea avansează pe direcţia unui aşa zis "front al flăcărilor" ;

3. combustie instantanee, în care oxidarea se produce cu viteză supersonică şi dă naştere la explozii.

Incendiile care au loc în interiorul construcţiilor de locuit sau pentru birouri se încadrează de regulă la a doua categorie; celelate două cazuri se pot întâlni la construcţiile industriale şi agricole. Functie de tipul de combustie forma de manifestare a incendiului poate fi : conventională (incendiul conventional ), deflagratie şi explozie Studiile întreprinse asupra modului în care se produce şi evoluează un incendiu obisnuit au pus în evidenţă următoarele faze distincte:

• faza de declanşare, • faza de generalizare (flash over), • faza de ardere, • faza de regresie şi stingere.

FLASHOVERDECLANSARE

DEGAJARE DEFUM

DAGAJARE DECALDURA + FUM

ZONA IN CARESUNT EFICIENTE

MASURILE DEPROTECTIE

ACTIVA

ZONA IN CARESUNT EFICIENTE

MASURILE DEPROTECTIE

PASIVA

FAZA DE STINGERE

Temperatura

timp

ISO 834

Evolutia incendiului in cazulsuccesului masurilor de

protectie activa

Figura 1.1 -Curba incendiului

Declanşarea se poate defalca la rândul ei în trei stadii şi anume: stadiul incipient, stadiul de fum şi stadiul de flacără. În faza de declanşare, sau iniţiere, temperatura mediului ambiant nu creşte semnificativ întrucât se degajă o cantitate mică de căldură,

care este absorbită mai ales de reactanţi şi de elementele de construcţie. Timpul cât durează această fază depinde de tipul combustibilului, de modul de aşezare a acestuia în spaţiul de incendiu şi de posibilităţile de alimentare cu aer. În general această fază nu depăşeşte 30 minute. În faza a doua, o cantitate din ce în ce mai mare de combustibil este implicată în incendiu, temperatura creşte rapid ajungându-se la valori în jur de 1000°C. În a treia fază întreaga cantitate de combustibil disponibil este în ardere, temperatura atinge valoarea maximă (până la 1200°C), şi se produce o echilibrare între căldura produsă şi cea degajată în exterior. În această fază pericolul propagării incendiului la compartimente sau construcţii învecinate este foarte mare, întrucât se produce o mişcare a gazelor supraîncălzite, care transportă atât căldura produsă de focare cât şi unele particole care se află în procesul de ardere. În ultima fază, de stingere, se produce epuizarea combustibilului, iar temperatura scade treptat.

Pentru a fi mai uşor de studiat dezvoltarea unui incendiu se acceptă evoluţia exprimată de creşterea temperaturii în funcţie de timp. Se obţine astfel un model simplificat, dar care descrie suficient de real incendiile din spaţiile construite. Normele europene propun curba temperatura-timp standard ISO, care reprezinta dezvoltarea unui incendiu intr-un compartiment mic si este definită de ecuaţia:

θg = 20 + 345 log10 unde,

(8t+1) în °C (1.1)

θg

t - timpul de la începerea expunerii la foc, în minute;

este temperatura gazelor fierbinţi în cuptorul de încercări la foc, în vecinătatea elementului expus la foc, în °C;

Alte norme nationale au adoptat curbe standard care se apropie mult de curba ISO

Figura 1.2 - Curba incendiului convenţional adoptat în normele

ISO, DIN, ASTME, JIS

Este evident cã o astfel de curbã nu poate descrie corespunzãtor orice incendiu, întrucât temperatura depinde considerabil si de suprafaþa golurilor din peretii compartimentului de incendiu si de densitatea sarcinii de incendiu. În figura 1.3 sunt prezentate curbele temperaturã-timp pentru diferite valori ale sarcinii termice, la o valoare constantã a factorului de ventilare (v = 0,091 m1/2

), iar în tabelul 2.1 sunt arãtate valorile sarcinii de incendiu pentru diferite tipuri de constructii, conform datelor Institutului Internaþional pentru Fier si Otel (International Iron and Steel Institute - Fire Engineering Design for Steel Structures: State of the Art, 1993). Aceeasi sursã prezintã si evolutia temperaturii pentru diferite valori ale factorului de ventilare la o valoare constantã a sarcinii de incendiu (Fig. 1.4). Definirea factorului de ventilare rezultã din figura 1.5.

Fig. 1.3 Curbele temperaturã-timp pentru diferite valori ale densitãþii

sarcinii termice (factor de ventilare constant, v=0,091m1/2)

Fig .1.4 Curbele temperaturã-timp pentru diferite valori ale factorului

de ventilare (sarcinã termicã q=23kg/m2)

Aw=b1h1+ b2h2+...+ b6h6 ; A=2[L1L2+ L1L3+ L3L2] (m2

h=[A)

1h1 + A2h2 +...+ A6h6 ]. 1 / Aw

factorul de ventilare A hA mw=

1

1 2( )/

(m);

Fig.1.5 Factorul de ventilare pentru un compartiment de incendiu tipic

EC1 introduce si notiunea de “incendii naturale” , caracterizate prin curbe temperatura-timp, care depind de factorul ventilare si de sarcina termica din compartimentul cu incendiu. Aceste curbe sunt specifice compartimentelor mari si se folosesc in proceduri generale de calcul. 1.3 Teoria radicalilor liberi Metodele de stingere a incendiilor au la bază trei feluri de acţiuni:

• acţiuni de scădere a temperaturii combustibilului (acţiuni de răcire),

• acţiuni de împiedicare a alimentării cu oxigen (acţiuni de sufocare)

• acţiuni de îndepărtare a materialului combustibil (acţiuni de epuizare).

Aceste trei metode corespund celor trei factori de bază ce contribuie la aprinderea focului şi la întreţinerea acestuia, care formează aşa numitul

"triunghi al focului". Laturile acestui triunghi sunt combustibilul,oxidantul şi căldura degajată prin ardere. Ultimele cercetări au adus însă în atenţie o altă componentă importantă a fenomenelor de combustie, unii specialişti [Giuseppe Biondo -Progetazione antincendio, Milano 1992] vorbind astăzi despre un "tetraedru al focului". Această schimbare a teoriilor se bazează pe faptul că în timpul procesului de ardere a unei substanţe gazoase, lichide sau solide,datorită temperaturilor ridicate se produce ruperea unor legături atomice şi se formează radicali liberi care au rolul determinant în intensificarea combustiei. Mai exact, aceşti radicali liberi au rolul unor catalizatori ai arderii. Astfel, pe măsură ce cantitatea de energie care se degajă creşte, se produce fenomenul de autoalimentare a reacţiei. S-a constatat că folosirea pulberilor este eficientă la stingerea incendiilor nu numai pentru că acţionează în sensul răcirii şi al sufocării dar şi pentru că generează (tot sub acţiunea căldurii) radicali liberi ce blochează acţiunea radicalilor produşi iniţial de materialul combustibil. De altfel stingerea incendiilor prin sufocare este îngreunată de faptul că în condiţii de temperatură ridicată rolul oxidantului, care cel mai adesea este oxigenul, poate fi preluat şi de alte substanţe, cum ar fi fluorul şi sulful. Totodată trebuie avut în vedere că arderea unor materiale se poate desfăşura şi în condiţiile în care oxigenul este prezent doar în proporţie de 14-18% în timp ce atmosfera terestră conţine oxigen în proporţie de 21%. 1.4 Clase de combustibilitate

Conform STAS 11357-90 şi Normativului P118 - 99 materialele de construcţii se clasifică din punct de vedere a combustibilităţii în două grupe:

- incombustibile, Co ( CA1), care sub acţiunea focului sau a temperaturilor înalte nu se aprind, nu ard mocnit şi nu se carbonizează;

- combustibile, care sub acţiunea focului sau a temperaturilor înalte se aprind, ard mocnit sau se carbonizează .

Materialele combustibile, la rândul lor, se împart în patru clase de combustibilitate şi anume: - materiale practic neinflamabile, C1 ( CA2a); - materiale dificil inflamabile , C2 ( CA2b); - materiale mediu inflamabile, C3 ( CA2c); - materiale uşor inflamabile , C4 ( CA2d ).

Clasele C1, C2 cuprind materiale greu combustibile a căror ardere, mocnire sau carbonizare are loc numai în prezenţa sursei exterioare de căldură şi încetează o dată cu îndepărtarea sursei.

Elementele de construcţii se încadrează în grupe de combustibilitate în funcţie de materialele din care se execută, modul de distribuţie a acestor materiale în cadrul elementului sau pe bază de încercări conform STAS 8558-78

1.5 Criterii pentru aprecierea rezistenţei la foc

Exigenţele impuse privind rezistenţa la foc a construcţiilor sunt definite în actele normative ale fiecărei ţări, referitoare la construcţii, muncă, protecţia mediului etc. În ceea ce priveşte construcţiile propriuzise, exigenţele depind de destinaţia construcţiei (locuinţe, industriale, birouri, publice), înălţimea construcţiei etc. Elementele de construcţii supuse la acţiunea focului, îşi reduc treptat diferite caracteristici datorită schimbărilor ce se produc în structura materialelor componenete. În figura 1.6, ca exemplu, este arătată reducerea limitei de elasticitate a oţelului şi a rezistenţei la compresiune a betonului, în funcţie de temperatură, după EUROCOD 2 şi 4. Reducerea relativă a rezistenţei este de acelaşi ordin de mărime pentru oţel şi beton. Diferenţa de comportare structurală la incendiu între cele două materiale apare însă la propagarea căldurii în element, care este de 10...12 ori mai mare la oţel decât la beton. Ca urmare a expunerii la temperaturi înalte betonul îşi modifică şi culoarea, această caracteristică putându-se constitui astfel într-o metodă de apreciere a gradului de distrugere a betonului în urma unui incendiu (fig. 1.3).

00,2

0,4

0,6

0,8

1,0 R

θ / R 2

0

0 200 400 600 800 1.000 1.200 (oC)

BETON

OTEL

Fig 1.6 Reducerea limitei de elasticitate a oţelului şi a rezistenţei la compresiune a betonului funcţie de temperatură (după EUROCOD)

Fig. 1.7 Modificarea culorii betonului ca urmare a expunerii la temperaturi ridicate.

Pentru elementele de construcţii rezistenţa la foc se defineşte ca abilitatea lor de a-şi îndeplini funcţia de capacitate portantă şi / sau funcţia de separare pe timpul considerat al acţiunii focului În materie de rezistenţă la foc a elementelor de construcţii normele din majoritatea ţărilor europene stabilesc următoarele trei criterii de bază:

• criteriul R de stabilitate mecanică (capacitate portantă) care impune menţinerea rezistenţei pentru elementele având rol structural (grinzi, planşee, stâlpi, tiranţi, pereţi);

• criteriul I de izolare termică astfel încât pe faţa opusă celei expuse la foc temperatura medie să fie sub 140°C iar temmperatura într-un punct să nu depăşească 180°C; criteriul se aplică la planşee, pereţi etc.;

• criteriul E de etanşeitate care impune ca elementele să nu permită trecerea gazelor fierbinţi, să nu degaje gaze inflamabile şi să nu permită trecerea flăcărilor.

Elementele trebuie să îndeplinească unul sau mai multe criterii în funcţie de rolul pe care îl au în construcţie. Rezistenţa la foc este definită prin durata de timp pe parcursul căreia elementele satisfac criteriile corespunzătoare. În general rezistenţa la foc a elementelor de construcţii impusă prin normele diferitelor ţări are valoarea minimă de 30 de minute (cu mici excepţii ea coboară la 15 minute) şi valoarea maximă de 120 minute. Rezistenţa la foc depinde de o serie de factori dintre care se pot aminti:

• temperatura care se dezvoltă în timpul incendiului şi variaţia ei;

• modul de expunere la foc; • încărcarea exterioară şi sistemul structural (izostatic,

hiperstatic); • dilatările termice şi tensiunile interioare de origine

termică; • conductivitatea termică interioară şi prezenţa

straturilor de protecţie;

• rezistenţa la foc a materialelor componenete şi reducerea caracteristicilor mecanice şi de deformaţie;

• umiditatea elementelor etc. Măsurile de siguranţă antiincendiu au menirea de a limita riscul de iniţiere şi propagare a incendiului şi a efectului asupra ocupanţilor clădirilor atunci când acesta se produce. În principal, necesitatea protecţiei antiincendiu urmăreşte două obiective: evitarea pierderilor de vieţi omeneşti şi limitarea pierderilor materiale. Pentru obţinerea acestor rezultate se ia un ansamblu de măsuri printre care de o importanţă deosebită sunt:

• eliminarea sau protejarea surselor potenţiale de incendiu (măsuri preventive);

• instalarea unui sistem automat de detectare, alarmare şi stingere a incendiilor (măsuri de protecţie activă);

folosirea unor materiale şi elemente de construcţii cu rezistenţă suficientă la incendiu (măsuri de protecţie pasivă). Incendiile care afectează construcţiile se desfăşoară în spaţii restrânse, mărginite cel mai adesea, de pereţi şi planşee. Acest lucru influenţează modul în care se produce arderea, în sensul că îi poate micşora semnificativ viteza, sau i-o poate mări. Dacă pereţii nu permit apariţia unui curent de aer, datorită limitării volumului de oxigen disponibil viteza scade iar în anumite condiţii se poate chiar face imposibilă continuarea arderii. Deasemenea pereţii, produc aşa numitul efect Quenching. Acest efect constă în faptul că temperatura pereţilor este mai scăzută şi determină încetinirea vitezei de ardere, datorită pierderilor locale de căldură. Pe de altă parte dacă există posibilitatea producerii unui curent de aer viteza de ardere se măreşte şi apare pericolul apariţiei unor noi focare de incendiu prin suflarea flăcărilor. Flăcările sunt gaze de ardere care conţin carbon incandescent sau cenuşă în suspensie. Aceste particule, care conferă luminozitate flăcării, au dimensiuni foarte mici, de ordinul 0,006-0,06µ. Pentru un combustibil cu o anumită compoziţie chimică şi putere calorică, se pot realiza diferite temperaturi ale flăcării. Pentru cazul obişnuit în care arderea se desfăşoară în aer temperatura este influenţată de următorii factori: - viteza globală a reacţiei de ardere; - temperatura iniţială a reactanţilor;

- condiţiile de mărginire a volumului în care se desfăşoară arderea; 1.6 Cauzele şi efectele incendiilor. În schema de mai jos sunt prezentate cele mai des întâlnite cauze de producere a incendiilor.

Cea mai gravă consecinţă a incendiilor este pierderea de vieţi omeneşti şi, în general, există părerea că moartea în aceste circumstanţe este cauzată de expunerea la temperaturi ridicate, care duce la apariţia arsurilor. Totuşi statisticile arată o altă cauză principală letală şi anume inhalarea de fum şi gaze toxice cum ar fi:

• oxidul de carbon (CO) - este pe primul loc în ceea ce priveşte numărul de victime în incendii; în atmosfera terestră se găseşte în concentraţia de 10 ppm (părţi pe milion); devine periculos la concentraţii de peste 200 ppm, iar la 12.000 ppm o persoană moare după 1-3 minute;

• acidul cianhidric (HCN) - este un alt produs de combustie deosebit de periculos; periclitează viaţa chiar la concentraţii de 100 ppm;

CAUZELEINCENDIILOR

Interne Externe

termice mecanice electrice termice electrice

surse decaldura

reactiichimice

auto-combustie

flacaralibera

frecare

defectiunimecanice

defectiunilainstalatiimecanice

altele

descarcari electrice

descarcari electrostatice

defectiunila motoare siinstalatii electrice

supraincalziri

iradiere

convectie

conductie

descarcarielectriceatmos-ferice

• dioxidul de carbon (CO2) - gaz asfixiant care produce acceleraţia ritmului respirator;

• hidrogenul sulfurat (H2S) - produce senzaţia de ameţeală şi vomă;

• oxidul de azot (NO) - atacă sistemul nervos central; • amoniacul (NH5) - provine din arderea substanţelor

care conţin azot (lână, textile acrilice, fenoli, răşini etc) şi provoacă moartea la concentraţii de peste 0,65%;

• acidul clorhidric (H Cl) - se produce la arderea materialelor plastice şi este mortal la concentraţii de peste 1500 ppm.

Apariţia acestor gaze duce în acelaşi timp la micşorarea procentului de oxigen, ceea ce cauzează moartea prin sufocare. Astfel, când oxigenul mai rămâne doar în proporţie de 15%, activitatea muşchilor devine foarte greoaie, iar când scade sub 10% omul îşi pierde cunoştinţa. Asfixierea se produce când oxigenul scade la 6%. În lucrarea "Prevenzione incendi" de Leonardo CORBO (Milano, 1992) sunt prezentate valorile concentraţiilor unor combinaţii de gaze toxice (ce pot să apară în timpul incendiilor) la diferite temperaturi, care sunt letale dacă se menţin timp de patru ore (tabelul 1.2). Datele sunt extrapolate din informaţiile obţinute în urma experimentării pe cobai. Tabelul 1.2 Combinaţii de temperaturi şi gaze toxice care pot apărea în timpul incendiilor şi care prezintă pericol de moarte pentru om

Factorul Nivelul mortal pentru om în condiţiile expunerii pe timp de 4 ore

Temperatură 54°C O 8% 2 CO 0,04% CO 20% 2 O2 17% + 54°C sau 8% +43°C + Temperatură CO + Temperatură 0,02% +49°C CO2 14% +49°C + Temperatură O2 17% + 0,02% sau 14% + 0,01% + CO O2 + CO 14% + 14% 2 CO +CO2 0,02% + 14% O2 +CO+ CO 14% + 0,01% + 5% sau 2

17% + 0,01% + 14%

O2 + CO2 14% + 7% + 49°C sau 17% + 10% + 49°C + Temp. CO+ CO2 0,01% + 5% + 49°C sau + Temp.

0,05% + 10% + 43°C O2 17% + 0,01 + 43°C + CO + Temp.

În ceea ce priveşte măsurile de protecţie contra incendiilor, acestea sunt prezentate schematic mai jos.

ACTIUNI PENTRUPROTEJAREA

CONSTRUCTIILO R FATADE ACTIUNEA FO CULUI

MASURI PREVENTIVEreducerea probabilita ti deizbucnire a incendiilor prin

e liminarea cauzelor

MÃSURI DE PROTECTIEbazate pe actiun i dereducere a efecte lor

incendiilor

- REDUCEREA SARCINII TERMICEDIN CONSTRUCTIE- INSTALATII DE PROCES- INSTALATII DE SERVICIU- ELEMENTE DE RISC SPECIFIC SIACTIVITATI PERICULOASE

PROTECTIEPASIVA

- MÃSURIARHITECTURALE (d istante,compartimentare, cã i deevacuare, nr. de eta je)- CARACTERISTICICONSTRUCTIVE (filtreantiincendiu, canale deventila tie , e tc)-STRUCTURA SIMATERIALE

PRO TECTIEACTIVA

- INSTALATII SI DO TARIANTIINCENDIUalarme, insta la tii destingere, extinctori,extinctori automatici, cortinede apa etc.

1.7 Sarcina de incendiu În majoritatea construcţiilor există o cantitate de materiale inflamabile cum ar fi: haine, hârtie, cărţi, materiale plastice, textile, lemn, etc. Totodată există posibilitatea apariţiei unor temperaturi ridicate şi riscul transferării unei cantităţi de căldură care să poată iniţia procesul arderii. Toate materialele combustibile conţinute într-o construcţie reprezintă combustibilii potenţiali pentru un eventual incendiu, iar cantitatea de căldură care poate fi produsă reprezintă încărcarea de incendiu (sau sarcina de incendiu).

În EUROCODE 1 se defineşte noţiunea de încărcare caracteristică de incendiu astfel:

Qfi,k = Σ Mk,i . Hui mi ψi =ΣQfi,k,i (2.1)

M

unde, k,i

H - cantitatea de material combustibil, în kg;

ui m

- valoarea calorică netă, în MJ/kg; i

ψ - factor care descrie modul de combustie;

i

- factor care ia în considerare încărcările de incendiu protejate;

Încărcarea caracteristică de incendiu pe unitatea de suprafaţă se defineşte astfel:

qk = Qfi,k unde,

/ A (2.2)

A - este aria compartimentului de incendiu (At) sau aria suprafaţei interioare (At); încărcarea se mai notează qfk, respectiv qtk

.

Normele europene definesc compartimentul de incendiu ca fiind spaţiul dintr-o clădire, separat prin elemente verticale de construcţii faţă de restul clădirii, astfel încât propagarea focului în afara compartimentului să fie împiedicată în timpul incendiului. Din punct de vedere al prezenţei lor în compartimentul de incendiu încărcările de incendiu pot fi permanente sau variabile.

• Încărcările permanente de incendiu se referă la încărcarea de incendiu care nu variază pe durata exploatării normale a construcţiei. Acestea se iau în calcul pe baza valorilor rezultate din măsurători.

• Încărcările variabile de incendiu se referă la încărcarea

de incendiu a cărei valoare poate să varieze în decursul exploatării normale a construcţiei. Se iau în calcule cu valori care se presupune că nu vor fi depăşite pentru 80% din timpul de funcţionare a clădirii.

Mai există o categorie de încărcări de incendiu, şi anume încărcările protejate. În cazul în care protecţia rezistă expunerii la foc încărcarea aceasta nu se ia în considerare. Tabelul 2.1 - Valorile calorice nete pentru unele materiale

solide Hu lichide (MJ/kg)

Hu (MJ/kg)

antracit 34 benzină 44 bitum 42 ulei mineral 41 celuloză 17 ulei de in 39 turbă 35 ulei parafina 41 bumbac 18 spirt 29 cox 31 benzen 40 plută 29 alcool benzilic 33 seminţe cereale 17 alcool etilic 27 grăsimi animale 41 isopropil 31 resturi alimentare 18 Hu piele 19 gaze (MJ/kg) linoleum 20 acetilenă 48 carton, hârtie 17 butan 46 ceara parafină 47 monoxid de carbon 10 anvelope cauciuc 32 hidrogen 120 mătase 19 propan 46 paie cereale 16 metan 50 lemn 19 etanol 27 lână 18 materiale plastice Hu materiale plastice

(MJ/kg) Hu (MJ/kg)

acril 28 ureaformaldehidă 14 celuloid 19 policlorură de vinil 17 epoxid 34 poliuretan 23 răşină melamină 18 polipropilen 43 fenolformaldehidă 29 poliester 31

poliester, fibre 21 polietilenă 44 polistiren 40 bitum 41

La stabilirea acestor valori se ia în considerare şi umiditatea materialelor, folosind relatia de mai jos:

Hu = Huo

(1-0,01 u) - 0,025 u (MJ/kg) (2.3)

unde, u - conţinutul de umiditate în % ; Huo

- valoarea calorică a materialului uscat;

Densitatea sarcinii de incendiu se defineşte prin raportul dintre sarcina termică şi suprafaţa pardoselii compartimentului de incendiu. În unele norme se consideră chiar suprafaţa totală a compartimentului. EUROCODE defineşte densitatea sarcinii de incendiu cu relaţia de mai jos:

qd=γq . γn . qk unde,

(2.4)

qk

γ

- densitatea sarcinii termice determinată dintr-o clasificare sau special pentru un proiect anume;

q

γ

- factor de siguranţă care depinde de consecinţele cedării structurii şi de frecvenţa apariţiei incendiilor;

n

- factor de diferenţiere care ia în considerare măsurile de protecţie activă (dacă nu s-au luat în considerare în scenariul de incendiu);

Densitatea sarcinii de incendiu este exprimată în normele italiene şi prin echivalarea sarcinii de incendiu cu un volum de lemn care ar elibera prin ardere o cantitate egală de căldură, folosind formula de mai jos:

q G H Ai s= ⋅ ⋅ ⋅1

4400 (2.5)

4400 reprezintă puterea calorică convenţională a lemnului; A este aria suprafeţei orizontale considerate; Gi H

este greutatea diverselor materiale (kg) s

Încărcarea de incendiu care rezultă se va măsura în kg lemn/m sunt puterile calorice în Kcal/kg.

2.

Pentru evaluarea gradului de distrugere pe care-l poate provoca incendiul se defineşte noţiunea de intensitate a focului (sau puterea focului) ca fiind cantitatea de energie eliberată într-un incendiu, în unitatea de timp. Se măsoară în Kcal/min sau Kcal/oră. Această mărime este invers proporţională cu timpul de ardere şi direct proporţională cu viteza de ardere. Astfel la o viteză mare de ardere corespunde o putere mare a focului şi implicit o încărcare de incendiu mare. Pentru puterea focului mai sunt determinanţi factori ca : mărimea suprafeţei libere a combustibilului, dimensiunile şi forma, poziţia combustibilului în spaţiul afectat de incendiu. Spre exemplu un acelaşi volum de lemn arde cu viteză mică dacă este sub forma unui bloc compact şi cu o viteză mult mai mare dacă este sub forma unei grămezi de formă neregulată. Incendiul este un fenomen a cărui apariţie şi dezvoltare în timp diferă foarte mult de la caz la caz, ceea ce duce la îngreunarea obţinerii unei modelări teoretice. Totuşi, pornind de la faptul că acţiunea termică a focului este caracterizată în principal de fluxul total de căldură, în diferite ţări s-au adoptat norme care precizează prin curbe temperatură-timp, dezvoltarea unui incendiu. Fluxul total de căldură, sau fluxul termic total reprezintă energia absorbită de elementele portante şi de închidere, ale structurii, raportată la unitatea de suprafaţă şi unitatea de timp. 1.8 RISC DE INCENDIU ŞI GRAD DE REZISTENTĂ LA FOC La construcţiile civile riscul de incendiu se stabileşte pe baza densitătii sarcini termice (q ) şi functie de destinaţia spatiului. Funcţie de densitatea sarcini termice riscul poate fi :

- mare cînd q > 840 MJ/mp - mijlociu q = 420 – 840 MJ/mp; - mic q <420 MJ/mp. Functie de destinaţie , unele spatii şi încăperi se încadrează în următoarele riscuri de incendiu: - mare – in care se utilizează sau se depozitează materiale ori

substante combustibile ( arhive, biblioteci, parcaje, multiplicare et. )

- mijlociu – în care se utilizează foc deschis ( bucătării, centrale termice, ofici cu preparări calde etc);

- mic – celelalte încăperi şi spatii

La clădirile de productie/ depozitare riscul de incendiu are în vedere: - natura activitătiilor desfăsurate; - caracteristicile de ardere a materialelor şi substantelor utilizate,

perlucrate, manipulate sau depozitate; - densitatea sarcinii termicăe.

Riscul este definit prin categorii de pericol de incendiu şi anume : - categoria A, B (BE3a,b) – posibilităti de incendiu şi explozie

volumetrică ( pericol foarte mare de incendiu ); - categoria C (BE2) – posibilităti de incendiu/ardere (risc mare de incendiu); - categoria D (BE1a) – existenta focului deschis sub or ce formă, în absenta substantelor combustibile ( risc mediu de incendiu );

- categoria E(BE 1b)- existenta unor substante incombustibile în stare rece sau a unor substante combustibile în stare de umiditate ridicată ( peste 80%) Castegoriile de pericol de incendiu sunt date în tabelul alăturat

Sarcina de incendiu Toate materialele combustibile conţinute într-o construcţie reprezintă combustibilii potenţiali pentru un eventual incendiu În majoritatea construcţiilor există o cantitate de materiale inflamabile cum ar fi: haine, hârtie, cărţi, materiale plastice, textile, lemn, etc. şi totodată există posibilitatea apariţiei unor temperaturi ridicate şi riscul transferării unei cantităţi de căldură care să poată iniţia procesul arderii. Energia calorică ce poate fi degajată in cazul arderii complete a tuturor materialelor combustibile aflate intr-un spaţiu precum şi a elementelor combustibile de construcţii (finisajele peretilor, pardoselilor şi plafoanelor ) reprezintă sarcina termică. Spatiul luat in cpnsiderare , pentru care se determină sarcina termică, poate fi un compartiment de incendiu a unei construcţii sau, după caz, o parte a acestuia ( o incăpere sau un grup de incăperi, o hală sau o zonă a acesteia , unul sau mai multe niveluri ale constructiei, etc. )

Normele europene definesc compartimentul de incendiu ca fiind spaţiul dintr-o clădire, separat prin elemente verticale de construcţii faţă de restul clădirii, astfel încât propagarea focului în afara compartimentului să fie împiedicată în timpul incendiului. Sarcina termică raportată la la suprafata compartimentului sau a spatiului de referinţă reprezintă densitatea caracteristică a sarcini termice (q f,k

Densitatea sarcinii termice poate fi determinată sau luată in considerare in două moduri :

) şi se măsoară in MJ/mp.

- conform recomandărilor pentru destinatia compartimentului sau spatiului; - prin studiu specific pentru un proiect individual

După destinatia construcţiei densitatea sarcini termice este dată in Tabelul ..... Tabelul ... Densitatea sarcinii termice q f,k

Destinatie (MJ/mp) pentru diferite destinaţii.

Medie 80%cuantila Locuinte 780 948 Spitale (camere) 230 280 Hoteluri (camere) 310 377 Biblioteci 1500 1824 Birouri 420 511 Clase de şcoală 285 347 Centre comerciale 600 730 Teatre, cinema 300 365 Transport (spatiu public) 100 122 La sarcina din tabel se adaugă sarcina termică provenită din elementele de construcţii. Pentru alte tipuri de construcţii şi pentru un proiect anume se determină sarcina termică printr-o analiză luind in considerare destinatia constructiei , materialele adăpostite, mobilierul şi materialele de construcţii. În norma romînească SR EN 1991-1-2 ( conform EUROCODE 1, partea 1-2) – Actiuni generale- Actiuni asupra structurilor expuse la foc se defineşte noţiunea de sarcină termică caracteristică astfel:

Qfi,k = Σ Mk,i . Hui ψi =ΣQfi,k,i (2.1)

M

unde, k,i

H - cantitatea de material combustibil, în kg;

ui

conform EN ISO 1716/2002;

- puterea calorică inferioară a materialelor , în MJ/kg; determinată

ψi - factor facultativ care ia în considerare încărcările de incendiu protejate.

Puterea calorică a materialelor se determină experimental şi are, conform SR EN 1991-1-2 valorive din Tabelul .... ,pentru materiale uscate Tabelul ... Valoarea puterii calorice inferioare . Hu0

Materiale solide

(MJ/kg) a materialelor combustibile

Lemn 17,5 Alte materiale celuluzice Imbrăcăminte Plută Bumbac Hirtie , carton Mătase Pai Lînă

20

Carbon Antracit Cărbune lemn Cărbune

30

Produse chimice

Seria parafinelor Metan Etan Propan Butan

50

Seria olefinilor Etilenă Propilenă Butenă

45

Seria aromaticilor Benzen Toluen

40

Seria alcoolurilor Metanol Etanol Alcol etilic

30

Carburanţi Benzină, petrol (gaz lampant) Motorină

45

Hidrocarbonati plastici puri Polietilenă Polistiren

40

Polipropilenă Alte produse ABS Alchibenzensulfonat(materiale plastice) 35 Poliester (Plastic) 30 Polizocianurat şi poliuretan(material plastic) 25 Policlorură de vinil PVC (material plastic) 20 Bitum, asfalt 40 Piele 20 Linoleum 20 Anvelope de cauciuc 30 In alte acte normative valorile puterii calorice sunt cele din Tabelul ..... Tabelul 2.1 - Valorile calorice nete pentru unele materiale

solide Hu lichide (MJ/kg) Hu (MJ/kg)

antracit 34 benzină 44 bitum 42 ulei mineral 41 celuloză 17 ulei de in 39 turbă 35 ulei parafina 41 bumbac 18 spirt 29 cox 31 benzen 40 plută 29 alcool benzilic 33 seminţe cereale 17 alcool etilic 27 grăsimi animale 41 isopropil 31 resturi alimentare 18 Hu piele 19 gaze (MJ/kg) linoleum 20 acetilenă 48 carton, hârtie 17 butan 46 ceara parafină 47 monoxid de carbon 10 anvelope cauciuc 32 hidrogen 120 mătase 19 propan 46 paie cereale 16 metan 50 lemn 19 etanol 27 lână 18 materiale plastice Hu materiale plastice (MJ/kg) Hu

(MJ/kg) acril 28 ureaformaldehidă 14 celuloid 19 policlorură de vinil 17 epoxid 34 poliuretan 23 răşină melamină 18 polipropilen 43 fenolformaldehidă 29 poliester 31

poliester, fibre 21 polietilenă 44 polistiren 40 bitum 41

Conţinutul de umiditate ( u ) a materialelor se ia in considerare rezultind puterea calorică : Hu = Hu0

unde :

(1 – 0,01 u ) – 0,025u ( )

u - conţinutul de umiditate în % ; Huo

- valoarea calorică a materialului uscat.

Densitatea sarcini termice caracteristice qf,k

se defineşte astfel:

qf,k = Qfi,k unde:

/ A (2.2)

A - suprafata planşeului (Af ), compartimentului sau a spaţiului de referinţă, sau aria suprafeţei interioare (At) a compartimentului rezultţnd qfk sau qtk

.

Din punct de vedere al prezenţei lor în compartimentul de incendiu încărcările de incendiu pot fi permanente sau variabile.

• Încărcările permanente de incendiu se referă la încărcarea de incendiu care nu variază pe durata exploatării normale a

construcţiei. Acestea se iau în calcul pe baza valorilor rezultate din măsurători.

• Încărcările variabile de incendiu se

referă la încărcarea de incendiu a cărei valoare poate să varieze în decursul exploatării normale a construcţiei. Se iau în calcule cu valori care se presupune că nu vor fi depăşite pentru 80% din timpul de funcţionare a clădirii.

Mai există o categorie de încărcări de incendiu, şi anume încărcările protejate. În cazul în care protecţia rezistă expunerii la foc încărcarea aceasta nu se ia în considerare. Valoarea de calcul a sarcinii termice are valoarea

q f,d = m . δq1 . δq2 . δn .qf,k unde:

(2.4)

m – coeficient de combustie ; δq1

δ

- coeficent care ia în considerare riscul de activare a incendiului legat de mărimea compartimentului ;

q2

δ

- coeficent care ia în considerare riscul de activare a incendiului legat de destinaţie ;

n = ∑ δni

q

- coeficent care ia în considerare prezenta diverselor măsuri active de luptă contra incendilor (spinklere, detecţie, alarmă etc );

f,k - densitatea sarcinii termice determinată dintr-o clasificare sau special pentru un proiect anume.

Coeficentii care iau in considerare riscul de activare a incendiului (δq1 , δq1

) .au valorile din Tabelul ........

Tabelul ....... Coeficenţii riscului de activare a incendiului (δq1 , δq2

)

Suprafata planseului

compartimentului AF

δ

(mp)

q1 δ Exemple de destinaţii q2

25 1,10 0,78 galerii de artă, muzee, piscine 250 1,50 1,00 birouri, locuinţe, hoteluri, industria de

papitărie 2500 1,90 1,22 industria construcţiilor de maşini şi

motoare 5000 2,00 1,44 laboratoare de chimie, atelier de

vopsitorie 10 000 2,13 1,66 fabrică de vopsele, artificii

Coeficentii care iau in considerare riscul de activare a incendiului (δni

) .au valorile din Tabelul ........

Măsuri active de luptă impotriva incendiilor Stingere automată a

focului Detecţie automată

a focului Stingere automată a focului

Sistem automat de stingere cu apă

Surse independente de apă 1 2 3

Detectie şi alarmă automate prin căldură sau fum

Alarmare automată pompieri

Post propriu pomperi

Fără post propriu

Căi de acces libere

Ech. De luptă cu focul

Sisteme de desfăsurare

δ δn1 δn2 δn3 δn4 δn5 δn6 δn7 δn8 δn9 n10 0,61 1,0 0,87 0,7 0,87 sau

0,73 0,87 0,61 sau 0,87 0,9

sau 1,0 sau 1,5

1,0 sau 1,5

1,0 sau 1,5

Densitatea sarcinii de incendiu este exprimată în unele norme normele şi prin echivalarea sarcinii de incendiu cu un volum de lemn care ar elibera prin

ardere o cantitate egală de căldură, folosind formula de mai jos:

q G H Ai s= ⋅ ⋅ ⋅1

4400 (2.5)

4400 - reprezintă puterea calorică convenţională a lemnului (Kcal/kg).; A - este aria suprafeţei orizontale considerate; Gi H

- este greutatea diverselor materiale (kg) s

Încărcarea de incendiu care rezultă se va măsura în kg lemn/m

- sunt puterile calorice ale materialelor combustibile ( Kcal/kg).

2

.

Pentru evaluarea gradului de distrugere pe care-l poate provoca incendiul se defineşte noţiunea de intensitate a focului (sau puterea focului) ca fiind cantitatea de energie eliberată într-un incendiu, în unitatea de timp. Se măsoară în Kcal/min sau Kcal/oră. Această mărime este invers proporţională cu timpul de ardere şi direct proporţională cu viteza de ardere. Astfel la o viteză mare de ardere corespunde o putere mare a focului şi implicit o încărcare de incendiu mare. Pentru puterea focului mai sunt determinanţi factori ca : mărimea suprafeţei libere a combustibilului, dimensiunile şi forma, poziţia combustibilului în spaţiul afectat de incendiu. Spre exemplu un acelaşi volum de lemn arde cu viteză mică dacă este sub forma unui bloc compact şi cu o viteză mult mai mare dacă este sub forma unei grămezi de formă neregulată.

Fluxul total de căldură, sau fluxul termic total reprezintă energia absorbită de elementele portante şi de închidere, ale structurii, raportată la unitatea de suprafaţă şi unitatea de timp.

Fluxul de căldură Pentru determinarea fluxului total de căldură hnet

Pentru efectuarea calculelor utilizând curba temperatură-timp, fluxul total de căldură din convecţie şi radiaţie este:

se ia în considerare atât radiaţia termică cât şi convecţia de la şi spre focul din imediata vecinătate a elementului de construcţii expus la acţinea focului.

hnet,d = γn,c . hnet,c + γn,r . hnet,r în W/m2

unde: (2.8)

hnet,ch

– componenta de convectie a fluxului termic; net,r

γ – componenta de radiaţie a fluxului termic;

n,c - factor privind convecţia ce ţine seama de sistemul naţional de încercare la foc şi va fi luat γn,c

γ = 1;

n,r - factor privind radiaţia, ce ţine seama de sistemul naţional de încercare la foc şi va fi luat γn,r

= 1;

Componenta din radiaţie a fluxului de căldură pe unitatea de suprafaţă se determină cu:

hnet,r = Φ .εm . .εf .σ [(Θr+273)4- (Θm+273)4] W/m2

(2.6)

unde: Φ - factorul de formă; în afara cazurilor speciale prevăzute de norme se va lua egal cu 1,0; εm

ε

– emisivitatea suprafetei elementului luată in mod curent cu valoarea 0,7;

f Θ

- emisivitatea incendiului luată in mod curent cu valoarea 0,8; r

Θ

- temperatura de radiaţie a mediului asupra elementului, în °C; temperatura de radiaţie va fi considerată temperatura curbei standard;

m

σ = 5, 67 . 10

- temperatura pe suprafaţa elementului, în °C; rezultă din calculul de transfer termic asupra elementului;

-8 W/m2.K4

Componenta convectivă a fluxului de căldură pe unitatea de suprafaţă va fi determinată cu formula:

.- constanta lui Stefan Boltzmann

hnet,c= αc(Θg-Θm) W/m2 (2.7)

unde

αc - coeficientul de transfer termic prin convecţie în W/m2

αK;

c=25 W/m2K; pe faţa neexpusă la foc a elementului de separare, transmiterea de flux termic prin radiaţie se va neglija, iar pentru coeficientul de transfer termic prin convecţie se va adopta αc= 9 W/m2

ΘK;

g

Θ

- temperatura gazelor fierbinţi în vecinătatea elementului în timpul expunerii la foc, în °C;

m

- temperatura pe suprafaţa elementului în °C;

b) Curba focului exterior Se referă la solicitarea termică dată de un foc exterior, şi are expresia următoare:

θg = 660 ( 1-0,687 . e-0,32t - 0,313 . e-3,8t

unde

) + 20 , în °C; (2.10)

θgt este timpul în care elementul este expus la foc;

este temperatura gazelor în mediul în care se află elementul structural;

c) Curba hidrocarburilor

θg = 1080 (1-0,325 e-0,617 t - 0,675 e-2,5t

) + 20 , în °C; (2.11)

unde, θgt- timpul de expunere la foc;

- temperatura gazelor în compartimentul de incendiu;

Normele germane DIN 18230, pentru a face legătura dintre focul natural şi focul descris de curbele de incendiu, introduc conceptul de durată echivalentă a focului, concept preluat şi în EUROCOD 1 cu titlul informativ. Conform acestui concept durata focului este:

te unde,

= C . W . q (2.12)

C - este factor de conversiune (min/MJ/m2

W - factorul de ventilare determinat funcţie de aria dschiderilor şi aria pardoselii sau aria totală a compartimentului;

) care ţine cont de proprietăţile elementelor structurale şi de sarcina de incendiu pe durata focului;

q - densitatea sarcinii de incendiu. Odată definită durata echivalentă se poate determina câmpul de temperaturi din elementul structural folosind curba standard. d) Curba parametrică temperatură-timp Poate fi folosită pentru compartimente de incendiu cu suprafaţa pardoselii sub 100m2

Curba temperatură-timp în faza de ardere este descrisă de ecuaţia: , fără deschideri în acoperiş şi cu înălţimea compartimentului de maxim 4m.

Θg = 1325 (1-0,324 e-0,2t* - 0,204 e-1,7t* - 0,472 e-19t

) (2.13)

t* = t . Γ; Γ = (O/b)2 / (0,04 / 1160)2 b c= ( . . )ρ λ; ; unde:

Θgt - timp (h);

- temperatura în interiorul compartimentului de incendiu (°C);

b trebuie să se încadreze în limitele: 1000 ≤ b ≤ 2000 (J/m2s1/2

O - factorul de deschidere, definit prin raportul K);

A h Av t/ , şi având limitele următoare: 0,02 ≤ O ≤ 0,20 (m1/2

A) ;

v - aria deschiderilor verticale (m2

h - înălţimea deschiderilor verticale (m); );

At

ρ - densitatea materialului închiderilor (kg/m

- aria totală a închiderilor (ziduri, tavane şi acoperişuri, inclusiv aria golurilor);

3

c- căldura specifică a materialului închiderilor (J/kgK); );

λ- conductivitatea termică a închiderilor (W/mK); Pentru a se lua în considerare diferite straturi de materiale pentru închideri b c= ( . . )ρ λ se poate introduce şi sub forma:

bs c

s c bi i i

i i i i

=Σ

Σ

λλ( ) 2 (2.14)

unde

sic

este grosimea stratului i; iλ

este căldura specifică a stratului i; i

b ci i i i= ρ λ este conductivitatea termică a stratului i;

Pentru a lua în considerare zidurile, tavanele şi planşeele executate din diferite materiale valoarea lui b se calculează astfel:

bb AAj tj

tj=ΣΣ (2.15)

unde, Atj este aria închiderilor (inclusiv golurile) cu proprietăţile termice definite de bj

.

Curba temperatură-timp în faza de răcire este dată de: Θg = Θmax . 625 (t* - td*) , pentru tdΘ

*≤0,5; (2.16) g = Θmax . 250 (3 - td*) (t* - td*) , pentru 0,5 < td

Θ* < 2; (2.17)

g = Θmax . 250 (t* - td*) , pentru td

* ≥ 2; (2.18)

unde Θmax este temperatura maximă în faza de ardere (°C) pentru t* = td

t qOd

td*, . .

=−0 1310 3 Γ

*;

(2.19)

qt,d este valoarea de calcul a densităţii sarcinii termice pentru aria At a închiderii, unde qt,d = qf,d Af / At (MJ/m2); 50 ≤ qt,d ≤ 1000 (MJ/m2

q

);

f,d - valoarea de calcul a densităţii sarcinii termice relativ la suprafaţa de arie Af a pardoselii (MJ/m2

).

Evaluarea riscului de incendiu

Riscul de incendiu reprezintă probabilitatea izbucnirii incendiilor in spaţii, incăperi, compartimente sau construcţii . In construcţiile civile se foloseste notiunea de risc de incendiu iar in construcţii cu destinaţie de productie şi depozitare se exprimă prin categorii de pericol de incendiu.

Evaluarea riscului de incendiu se face pe baza decsitătii sarcini termice şi a destinatie constructiei. Astfel in clădirile civile riscul de incendiu poate fi : - mare pentru qi - mijlociu pentru 420 MJ/mp <q

> 840 MJ/mp i

- mic q

< 840 MJ/mp

i In functie de destinatie unele spatii din clădirile civile se incadrează in următoarele riscuri de incendiu :

< 420 MJ/mp

- mare – pentru zone in care se utilizează sau depozitează materiale sau substante combustibile ( arhive, biblioteci, multiplicare, parcaje,etc) - mijlociu la spatii in care se utilozează foc deschis ( bucătării, centrale termice, ofici cu preparări calde etc ) - mic celelelte incăperi Pentru intregul compartiment de incendiu sau clădire riscul de incendiu considerat va fi cel mai mare care reprezintă minimum 30 %din volumul acestora.

1

COMPORTAREA BETONULUI ŞI ARMĂTURII LA

ACŢIUNEA FOCULUI

Determinarea rezistenţei la foc a materialelor de construcţii se poate face pe trei căi: prin încercări experimentale; prin analogie, folosind încercări experimentale anterioare; pe cale teoretică (calcule simplificate sau complexe, programe de calcul). 3.1 Betonul În contact cu focul pe diferite intervale de timp, relativ îndelungate în comparaţie cu alte materiale de construcţii betonul este un material incombustibil, elementele de construcţii din beton manifestând stabilitate Csiderând numai comportarea betonului ca material trebuie notat ca focul determina diferente mari de temperatura si, ca rezultat, straturile de suprafata se incalzesc puternic, tinzand sa se separe si sa se desprinda de interiorul mai rece al corpului. Este stimulata de asemenea fisurarea la imbinari, in portiunile mai slab compactate din beton si in planele barelor de armare. Cand vine in contact cu focul armatura conduce caldura mai bine si accelereaza efectele daunatoare ale focului. Efectul cresterii temperaturii asupra rezistentei betonului este redus si inegal sub temperatura de 250°C dar peste temperatura de aproximativ 300°C are loc o clara reducere a rezistentei. Daca actiunea temperaturii ridicate este de scurta durata atunci poate avea loc o refacere lenta a rezistentei.

2

La temperaturi joase rezistenta betonului este mai mare decat la temperatura camerei. De exemplu intre -60 si -157°C, precum si intr -80 si -196°C rezistenta betonului umed este de doua pana la trei ori mai mare decat la temperatura normala, dar betonul uscat este numai cu 20% mai rezistent. Pierderea de rezistenta la temperaturi ridicate este mai mare in cazul betoanelor saturate decat la cele nesaturate. Probabil ca aceasta diferenta se datoreaza continutului de umiditate la momentul incercarii de compresiune. Rezistenta betonului masiv cu varsta de peste 14 zile pare sa nu fie afectata de temperatura in intervalul de 21-96°C. Aceasta comportare se datoreaza faptului ca nu se modifica continutul de umiditate si absentei contractiei. Influenta continutului de umiditate asupra rezistentei este evidenta, de asemenea , in testele de expunere la foc a betonului, cand o umiditate excesiva la momentul expunerii la foc este cauza primordiala a sfaramarii; cand betonul este in echilibru higrometric cu aerul sfaramarea nu se produce. a) Influenţa cimentului Comportarea la temperaturi înalte diferă la cimentul portland faţă de cimentul aluminos. În timp ce cimentul aluminos este folosit în condiţii bune la executarea betoanelor rezistente la temperaturi de peste 500°C, piatra de ciment portland se deshidratează , iar gelul hidrosilicatic se transformă în faze cristaline deshidratate, cu diminuarea semnificativă a proprietăţilor fizicomecanice ale sistemului. La încălzire piatra de ciment prezintă dilatare termică normală,

3

până la temperatura de 145°C; încălzirea în continuare până la temperatura la care are loc deshidratarea completă a pietrei de ciment, este însoţită de contracţie, care creşte cvasiliniar cu temperatura, coeficientul unghiular al curbei de variaţie fiind de aproximativ 40 x 10-6 K-1

În manifestarea contracţiei o contribuţie importantă are deshidratarea hidroxidului de calciu.

, adică de câteva ori mai mare decât coeficientul de dilatare termică al pietrei de ciment la temperaturi sub 100°C.

Această contracţie foarte puternică cauzează fisurarea intensă a matricei şi deteriorarea structurii betonului. Ulterior, când temperatura revine la cea normală, rehidratarea oxidului de calciu este însoţită de o creştere însemnată de volum, care agravează deteriorarea.; astfel este explicată scăderea importantă a rezistenţei betonului revenit la temperatura normală, faţă de cea corespunzătoare la temperatura ridicată. După deshidratarea pietrei de ciment şi încheierea coontracţiei, dilatarea termică a stratului de la suprafaţa betonului creşte, sporind astfel tensiunile interioare şi tendinţa de exfoliere. Deteriorarea structurii betonului este atribuită şi incompatibilităţii termice a celor două faze - matricea şi agregatul- care la temperaturi ridicate manifestă modoficări de volum diferite, ceea ce determină compromiterea aderenţei la suprafaţa de separaţie între piatra de ciment şi agregat. b) Influenţa adaosurilor active în cimenturi şi betoane

4

Zgura granulată şi cenuşa de termocentrală îmbunătăţesc comportarea matricei şi a betonului, până la o anumită temperatură ridicată; s-a constatat că betoanele cu adaos de cenuşă de termocentrală rezistă mai bine la temperaturi ridicate chiar după o expunere mai îndelungată. O comportare similară, şi chiar mai bună, manifestă betoanele executate cu cimenturi cu adaos de zgură granulată. Influenţa favorabilă a acestor adaosuri utilizate în cimenturi şi betoane poate fi explicată, printre alţi factori, prin fixarea varului rezultat la hidratarea componenţilor silicatici ai clincherului portland. c) Influenţa agregatelor Agregatele influenţează comportarea betonului şi din acest punct de vedere, putând atenua sau dimpotrivă, agrava, procesul de deteriorare. Proprietăţile agregatelor de care este legată comportarea la temperaturi ridicate sunt: -compoziţia mineralogică; -dilatarea şi conducţia termică; Agegatele care prezintă coeficienţi de dilatare şi conduţie termică reduşi şi care la creşterea temperaturii nu manifestă transformări polimorfe sau procese de disociere chimică şi de deshidratare, influenţează favorabil comportarea betonuluii. S-a efectuat clasificarea agregatelor grele în patru grupe, în funcţie de comportarea la foc.

• grupa 1 - din această grupă fac parte agregatele provenite din calcare şi dolomite, acestea manifestând cele mai reduse efecte distructive;

5

• grupa 2 - agregatele provenite din roci eruptive necuarţoase, cu caracter bazic, (cum ar fi gabro, bazalt, diabaz) sau cu caracter semiacid şi intermediar (cum sunt sienitul, diezitul şi andezitul); absenţa bioxidului de siliciu liber sau limitarea lui până la 10%, conferă agregatelor provenite din aceste roci o mai bună stabilitate, nemanifestând la foc exfolieri, crăpături şi fenomene de dezagregare. Tot din această grupă mai fac parte agregatele din roci piroclastice, cum este piatra ponce, şi unele agregate artificiale.

• grupa 3 şi grupa 4 - din aceste grupe fac parte agregatele provenite din roci cuarţoase sau din roci alcătuite în cea mai mare parte din silice necombinată şi care la foc se deteriorează grav, manifestând fenomene de fisurare, dislocare şi fărâmiţare. Aceste grupe cuprind agregatele naturale silicioase precum şi cele provenite din granit, cuarţ. cuarţit, gnais,şisturi silicioase, calcedonie, opal.

Agregatele uşoare manifestă în general, o comportare bună la temperaturi ridicate, care s-ar explica prin structura poroasă şi vitroasă. Pietrisul provenit din dolomit confera betonului o rezistenta sporita la foc. Explicatia consta in faptul ca calcinarea agregatului carbonatic este endotermica. De asemenea, materialul calcinat are o densitate mai mica

6

si, deci, asigura o izolare de suprafata. Acest efect este important in elemente de grosime mare. Betoanele preparate cu agregate silicioase sau calcaroase isi schimba culoarea cu temperatura. Aceasta schimbare este permanenta, astfel ca pe baza ei se poate estima temperatura la care a fost expus betonul in timpul unui incendiu si poate fi estimata rezistenta reziduala.

In general betonul a carui culoare s-a schimbat peste nuanta de roz este suspect, iar betonul care trece de nuanta de gri este friabil si poros. d) Influenţa compoziţiei, umidităţii şi vârstei betonului. Creşterea raprtului agregat/ciment influenţează favorabil comportarea betonului la temperaturi ridicate. Amestecurile mai slabe par sa sufere o mai mica scadere de rezistenta decat cele mai grase. Această influenţă se manifestă mai ales, la executarea betoanelor cu agregate ce prezintă o stabilitate bună la temperaturi ridicate.; în cazul folosirii agregatelor silicioase, ambele componente - piatra de ciment şi agregatul - manifestând instabilitate termică, durabilitatea betonului este compromisă după un interval mai scurt de expunere. Unele cercetări consideră că raportul apă / ciment, dacă se încadrează în limitele normale, nu exercită o influenţă semnificativă asupra comportării betonului la foc. Altele asociază reducerea acestui raport cu o comportare mai bună. Umiditatea betonului are o influenţă însemnată; betonul încălzit în aer se comportă mai bine decât în condiţii care elimină posibilitatea schimbului de

7

umiditate între beton şi mediu. De asemenea, betoanele nesaturate manifestă o mai bună comportare decât cele saturate. Umiditatea excesivă a betonului expus la temperaturi ridicate influenţează puternic deteriorearea sa. Vârsta betonului are o influenţă redusă la temperaturi ridicate; la temperaturi mai joase, până la aproximativ 200°C, betonul de vârsta mai mare manifestă o comportare mai bună. e) Influenţa armării betonului Diferenţele dintre coeficienţii de dilatare termică, conductivităţile şi difuzibilităţile termice ale armăturilor de oţel ale betonului crescând la temperaturi ridicate, exercită o acţiune nefavorabilă asupra durabilităţii betonului. Pentru reducerea efectelor armăturii se recomandă utilizara de bare cu diametre mai mici şi protejarea armăturii cu un strat de acoperire de minimum 3 cm grosime, care să asigure evitarea contactului între foc şi armătură. Armarea betonului cu fibre scurte din azbest, are dimpotrivă o influenţă favorabilă. f) Influenţa creşterii temperaturii şi duratei de expunere Betonul începe să se deterioreze de la o anumită temperatură, în mod progresiv, cu creşterea duratei de expunere. Temperatura de la care se manifestă procesul distructiv diferă, în raport cu compoziţia şi umiditatea betonului. Potrivit datelor din literatură deteriorarea

8

betonului încălzit în aer se produce la o temperatură mai ridicată decât în condiţii izolate de încălzire, caracterizate prin absenţa transferului de umiditate între beton şi mediu. La temperatura de 250°C, efectul temperaturii este redus şi inegal. Cenuşa de termocentrală - folosită în adaos la prepararea betonului- influenţează crescător temperatura la care începe să scadă rezistenţa la compresiune; în timp ce la temperatura de 149°C rezistenţa la compresiune a betonului de ciment portland unitar scade cu creşterea duratei de expunere, rezistenţa betonului de ciment şi cenuşă de termocentrală înregistrează o evoluţie crescătoare. Rezistenta la incovoiere este afectata mai mult decat rezistenta la compresiune. Scaderea rezistentei este mult mai mica cand agregatul nu contine silice (cazul agregatelor de calcar, roci magmatice bazice si, indeosebi, caramida sparta si zgura de furnal). O conductivitate termica redusa confera betonului o rezistenta mai buna la foc, astfel că, de exemplu, betonul usor suporta focul mai bine decat un beton obisnuit. Pentru betonul masiv umezit modulul nu difera in intervalul 21-96°C. Cand insa apa poate fi eliminata din beton exista o scadere progresiva a modulului de elasticitate intre aproximativ 50°C si 400°C; slabirea aderentei ar putea fi o cauza a acestei scaderi. Marimea scaderii modulului depinde de agregatul folosit. In termeni generali variatiile rezistentei mecanice si a modulului de elasticitate in functie de temperatura sunt de aceeasi forma. La considerarea acţiunii focului se va ţine seama de variaţiile cu temperatura ale caracteristicilor materialelor,

9

faţă de caracteristicile pe care acestea le au la o temperatură de exploatare normală (20°C). Valorile de reducere a rezistenţei la compresiune a betonului şi a rezistenţei oţelurilor folosite la armarea betonului armat şi precomprimat sunt redate în tabelele următoare şi se utilizează la metodele simplificate de calcul. Aceste valori pot fi deasemenea utilizate la calcularea temperaturii critice a oţelului atunci când se utilizează altă temperatură critică decât cea de 500 °C. După EUROCOD reducerea rezistenţei la compresiune a betonului în funcţie de temperatura Θ este operată cu coeficientul kc

f (Θ):

ck(Θ) = kc(Θ) . fck În absenţa unor date mai precise privind valorile coeficientului k

(20 °C) (3.1) c

(Θ) se vor utiliza limitele din tabelul 3.1.

Rezistentele si caracteristicile de deformare ale betonului comprimat axial sunt caracterizate printr-o evolutie eforturi unitare-deformatii de forma celei din figura 3.1. Pentru o temperatura data a betonului curbele eforturi unitare-deformatii σ-ε sunt definite prin doi parametri: -rezistenta la compresiune fc -deformatie ε

(Θ) cl(Θ) corespunzatoare lui fc

Valorile pentru fiecare dintre acesti parametri sunt date in tabelul 3.2 ca o functie a temperaturilor betonului. Pentru valori intermediare ale temperaturii se pot face interpolari liniare.

(Θ).

Tabelul 3.2 - Valorile principalilor parametri de variaţie a relaţiei eforturi unitare-deformaţii pentru betonul normal la temperaturi ridicate.

Temp. betonului (°C)

fcΘ / f εck εc1, Θ cu1, Θ Beton cu ag.regate silicioase

Beton cu ag.regate calcaroase

Beton cu ag.regate silicioase sau

Beton cu ag.regate silicioase sau

10

calcaroase calcaroase 20 1,00 1,00 0,0025 0,0200 100 1,00 1,00 0,0040 0,0225 200 0,95 0,97 0,0055 0,0250 300 0,85 0,91 0,0070 0,0275 400 0,75 0,85 0,0100 0,0300 500 0,60 0,74 0,0150 0,0325 600 0,45 0,60 0,0250 0,0350 700 0,30 0,43 0,0250 0,0375 800 0,15 0,27 0,0250 0,0400 900 0,08 0,15 0,0250 0,0425

1.000 0,04 0,06 0,0250 0,0450 1.100 0,01 0,02 0,0250 0,0475 1.200 0 0 - -

f

cθ

εc1 εcu

εc(θ)

σc(θ)

stadiul I stadiul II

Fig. 3.1 Relaţia σ -ε la temperaturi inalte pentru beton cu agregate silicioase

respectiv calcaroase Valorile din tabelul 3.2 sunt recomandate de CEN. Datorita modurilor diferite de incercare, pentru valorile εcl Relatia eforturi unitare - deformatii include o metoda de evaluare a curgerii lente la temperaturi inalte.

(Θ) apare o imprastiere mai mare.

11

In cazul in care curba de solicitare termica este alta decat cea standard, modelul indicat va trebui modificat in special pentru curba descendenta. In toate situatiile rezistenta limita la intindere a betonului poate fi considerata egala cu zero, ceea ce este acoperitor. Daca este necesar sa se ia in considerare si rezistenta limita de intindere se va utiliza pentru metoda simplificata sau generala variatia din fig. 3.2.

00,2

0,4

0,6

0,8

1,0

100 200 300 400 500 600

kct(θ)

θ (oC)

fig 3.2 Coeficientul kct

pentru stabilirea scaderii rezistentei la intindere a betonului cu temperatura.

Tabelul 3.1 Valorile coeficientului kc,t

(Θ) interval de temperatură valoarea coeficientului kc,t (Θ): 20 °C - 100 °C 1,0 100 °C - 600 °C 1,0 .....1,0( Θ - 100) / 500

g) Caracteristici termice Pentru betonul cu agregate silicioase, alungirea termica εc

- pentru agregate silicioase

(Θ) a betonului se determină cu relatiile de mai jos:

εc (Θ) = -1,8 . 10-4 + 9 . 10-6 Θ + 2,3 . 10-11 . Θ3

pentru 20°C < Θc

ε≤ 700°C

c (Θ) = 14 . 10-6 pentru 700°C < Θc - pentru agregate calcaroase:

≤ 1200°C εc (Θ) = -1,2 . 10-4 + 6 . 10-6 . Θc + 1,4 . 10-11 . Θc

3 pentru 20°C < Θc ε

≤ 805°C c (Θ) = 12 . 10-6 pentru 805°C < Θc

-pentru agregate uşoare: ≤ 1200°C,

εc (Θ) = 8 . 10-6 ( Θc -20 ) pentru 20°C < Θc

≤ 1200°C,

12

Caldura specifica cp

-pentru beton cu agregate silicioase şi calcarăase

(Θ) în a betonului cu agregate silicioase si calcaroase, in J/kg. K, se calculează conform relatiilor:

cp (Θ)= 900 pentru 20°C < Θ

c≤ 100°C

p(Θ) = 900 + (Θ - 100) pentru 100°C < Θ

c≤ 200°C

p(Θ) = 1000 + (Θ - 200)/2 pentru 200°C < Θ

c≤ 400°C

p(Θ) = 1100 pentru 400°C < Θ

≤ 1200°C

- pentru beton agregate uşoare cp = 840 în J/kg.K, pentru 20°C < Θc Continutul de umiditate afecteaza functiile date pentru caldura specifica a betoanelor cu agregate silicioase si calcaroase, care pot fi completate cu o valoare de varf situata intre 100°C si 115°C astfel:

≤ 1200°C

cpc

varf = 900 J/kgK pentru o umiditate a betonului de 0% din masa betonului; p

c varf = 1470 J/kgK pentru o umiditate a betonului de 1,5%; din masa betonului;

p .

varf = 2020 J/kgK pentru o umiditate a betonului de 3,0%. din masa betonului;

Variatia conductivităţi termica a betonului cu temperatura poate fi evaluata cu relatiile de mai jos: - pentru limita superioară:

λc = 2 - 0,2451( Θ / 100) + 0,0107(Θ/100)2

- pentru limita inferioară: în W/mK

λc = 1,36 - 0,136 (Θ / 100) + 0,0057(Θc/100)2

- pentru agregate usoare: în W/mK

λc = 1,0 - Θc / 1600 în W/mK in intervalul 20°C < Θc λ

≤ 800°C c = 0,5 în W/mK în intervalul 800°C < Θc

≤ 1.200°C

Densitatea ρ

ρ (Θ)= ρ (20°C) pentru 20°C < Θ(Θ) în a betonului se calculează conform relatiilor:

ρ (Θ) = ρ (20°C) + (1-0,02 (Θ≤ 115°C

- 115)/85) pentru 115°C < Θ ρ (Θ) = ρ (20°C) + (0,98-0,03 (Θ

≤ 200°C - 200)/200) pentru 200°C < Θ

ρ (Θ) = ρ (20°C) + (0,95-0,07 (Θ≤ 400°C

- 400)/800) pentru 400°C < Θ

≤ 1200°C

3.2 Oţelul Unul din dezavantajele folosirii otelului la alcatuirea structurilor de constructii este comportarea necorespunzatoare la temperaturi ridicate. Odata cu cresterea temperaturii, rezistenta la rupere , limita de curgere si modulul de elasticitate al otelului scad. Totodata alungirea la rupere creste mult. Acest fenomen este mai putin accentuat pana la o temperatura de aproximativ 350°C devenind periculos la temperaturi de 400°C, astfel incat la temperaturi de 600-700°C structura isi pierde practic capacitatea de autosustinere.

13

Din aceasta cauza se impune luarea unor masuri constructive de protectie a structurilor metalice impotriva focului, acolo unde exista pericolul aparitiei unor incendii. Aceste solutii de protectie au insa dezavantajul ca pe langa marirea costului constructiei de obicei maresc si greutatea acesteia. Cercetările actuale au dus la stabilirea unor factori de reducere a rezistenţelor oţelului, care diferă însă de la o ţară la alta. În fig. 3.3 sunt prezentate prin comparaţie propunerile din standardul britanic, EUROCOD şi European Convention for Constructional Steelwork (ECCS).

00

,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 200 400 600 800 (oC)

ECCS

BS 5950-80,5% int.

BS 5950-81,5% int.

EUROCODE 32% int.

factorul dereducere

Fig.3.3 Factori de reducere ai rezistentei otelului după standardele britanic, EUROCOD si ECCS

Pentru curba efort deformaţie sunt propuse relaţii analitice sau curbe grafice considerând o relaţie liniară până la limita de proporţionalitate, o elipsă în intervalul limită de proporţionalitate-limită de curgere (εc=0,02), o creştere a deformaţiilor sub efort constant (εt,Θşi apoi o creştere a deformaţiilor paralel cu scăderea efortului până la zero (ε

=0,15), u,Θ

Pentru rate de incalzire intre 2 si 50 K/min, proprietatile de rezistenta si deformatie ale otelului la temperaturi ridicate vor fi obtinute din relatia efort-deformatie din figura 3.4. Aceasta relatie poate fi folosita pentru determinarea rezistentei la intindere, compresiune, incovoiere sau taiere.

=0,2).

In tabelul 3.3 sunt prezentate valorile coeficientilor de reducere, , raportati la marimile caracteristice la 20°C, pentru relatia efort-deformatie la temperaturi ridicate din figura 3.4 dupa cum urmeaza: - limita de curgere efectiva, raportata la limita de curgere la 20°C: ky,Θ = fy,Θ/fy

14

- limita de proportionalitate, raportata la limita de curgere la 20°C: kp, Θ = fpΘ/f- modulul de elasticitate longitudinal, raportat la modulul de elasticitate la 20°C: k

y EΘ =

Ea,Θ/EAlternativ, pentru temperaturi sub 400°C, relatia efort deformatie precizata mai

sus poate fi extinsa prin considerarea ecruisarii, daca proportiile sectiunii transversale nu sunt astfel ca valoarea sa fie susceptibila de a elimina atingerea tensiunilor ridicate si elementul este legat adecvat pentru a preveni pierderea stabilitatii.

a

σ

fy,θ

fp,θ

εp,θεy,θ εt,θ εu,θ

α

Ea,θ=tanα

ε

fig.3.4 Legea de variatie efort-deformatie pentru otel

la temperaturi ridicate Ea,θf

este panta tangentei în domeniul elastic p,θ

f - limita de proportionalitate

y,θε

- limita de curgere efectivă p,θ

ε -deformatia specifică la limita de proportionalitate

y,θε

-deformatia specifică la limita de curgere t,θ

ε -valoarea limită a deformatiei specifice la limita de curgere

u,θ

-deformatia specificăultimă (la rupere).

15

Tabelul 3.3 Factorii de reducere pentru relaţia efort-deformatie la temperaturi ridicate pentru oteluri din clasa X.

Temperatura armături θs

Factorii de reducere la temperatura θ în funcţie de valoarea lui f

(°C)

yk sau Ea la 20°C

fsy,Θ/fyk f

laminat la cald sau tras la

rece

sp,Θ/fyk laminat la cald sau tras la rece

Es,Θ/Es

laminat la cald sau tras la

rece

20 1,00 1,0 1,00 100 1,00 1,0 1,00 200 1,00 0,87 0,95 300 1,00 0,74 0,90 400 0,90 0,70 0,75 500 0,70 0,51 0,60 600 0,47 0,18 0,31 700 0,23 0,07 0,13 800 0,11 0,05 0,09 900 0,06 0,04 0,07

1.000 0,04 0,02 0,04 1.100 0,02 0,01 0,02 1.200 0,00 0,00 0,00

Tabelul 3.3 Factorii de reducere pentru relaţia efort-deformatie la temperaturi

ridicate pentru oteluri din clasa N. Temperatura armături θs

f

(°C)

sy,Θ/f

yk fsp,Θ/f

yk Es,Θ/E

s

otel laminat la

cald otel tras la rece otel laminat la

cald otel tras la rece otel laminat la

cald otel tras la rece

20 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 100 1,00 1,00 1,00 0,96 1,00 1,00 200 1,00 1,00 0,81 0,92 0,90 0,87 300 1,00 1,00 0,61 0,81 0,80 0,72 400 1,00 0,94 0,42 0,63 0,70 0,56 500 0,78 0,67 0,36 0,44 0,60 0,40 600 0,47 0,40 0,18 0,26 0,31 0,24 700 0,23 0,12 0,07 0,08 0,13 0,08 800 0,11 0,11 0,05 0,06 0,09 0,06 900 0,06 0,08 0,04 0,05 0,07 0,05

1.000 0,04 0,05 0,02 0,03 0,04 0,03 1.100 0,02 0,03 0,01 0,02 0,02 0,02 1.200 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

16

Reducerea rezistenţei armăturii în funcţie de temperatura Θ este operată de coeficientul ks f

(Θ): yk(Θ) = ks(Θ) . fyk

(20 °C).

Reducerea rezistenţei oţelurilor pentru beton precomprimat în funcţie de temperatura Θ este operată de coeficientul kp f

(Θ): yk(Θ) = Kp(Θ) . fpk

(20 °C).

1

Evaluarea riscului de incendiu

Stabilirea performantelor unei construcţiidin punct de vedere a acţiuni focului şi , adoptarea măsurilor de sigurantă presupune, in primul rind determinarea riscului de incendiu

Riscul de incendiu reprezintă probabilitatea izbucnirii incendiilor in spaţii, incăperi, compartimente sau construcţii .

Notiunea de risc de incendiu se foloseste la toate construcţiile dar in construcţii cu destinaţie de productie şi depozitare se mai exprimă prin categorii de pericol de incendiu.

Factori luaţi in considerare pentru a stabili riscul de incendiu sund legati de elementele funcţiunile ale construcţiei , componenta construcţiei şi de existenta materialelor şi substantelor combustibile exprimată prin densitatea sarcini termice

La determinarea densităţii sarcini termice se recomandă : - luarea in calcul a puteri calorice a materialelor din clasa C1 şi

C2 de combustibilitate ca si cind ar fi considerate in clasa C4 de combustibilitate;

- pentru depozite distincte de materiale combustibile cu aria mai mare de 35 mp dispuse in construcîii cu altă destinaţie se determidă densitatea sarcini termice pentru fiecare deposit şi se iau măsurile de sigurantă la foc pentru spatiu in functie de periculozitatea materialelor.( densitatea sarcini rermice pentru restul construcţiei se face fără luarea in considerare a depozitelor ) La construcţiile civile ( publice ) evaluarea riscului de incendiu se se realizaeză pe baza a două criterii complementare şi anume pe baza densitătii sarcini termice şi funcţie de destinatia spaţiului considerat.

Spaţiile in care densitatea sarcini termice este mai mare de 840 MJ/mp precum şi cele pentru arhive, biblioteci, multiplicări de documente (Xerox, heliograf, etc) , parcaje de autoturisme , spatii comerciale şi altele sunt considerate cu risc mare de incendiu.

Sunt considerate cu risc mediu de incendiu spatiile in care densitatea sarcinii termice este cuprinsă intre 420 MJ/mp şi 840 MJ/mp sau spaţiile in care se utilizează focul deschis ( bucătării, oficii cu preparări calde, centrale termice, etc.) Riscul mic de incendiu se consideră atunci cind densitatea sarcini termice este sub 420 MJ/mp şi in cazul incăperilor cu destinaţii diferite de cele amintite anterior.

2

Pentru intregul compartiment de incendiu sau clădire riscul de incendiu genetal este considerat va fi cel mai mare nivel de risc de incendiu existent care reprezintă minimum 30 %din volumul compartimentului . La constructiile de productie şi/sau depozitare riscul de incendiu ( pericolul de incendiu ) are in vedere natura activitătiilor desfăsurate, caracteristicile de ardere a materialelor şi substantelor utilozate sau depozitate şi densitatea sarcinii termice. Riscul poate fi : - foarte mare pentru prezenta substantelor din categoriile A (BE3a) şi B (BE3b ) cu posibilităti de incendiu şi explozie volumetrică; - mare pentru prezenta substantelor din categoria C (BE2 ) atunci cînd sunt posibilităti de incendiu (ardere) iar densitatea sarcinii termice este de peste 108 MJ/mp; - mediu pentru prezenta substantelor din categoria D ( BE1a) cu existenta focului deschis sub or ce formă , in absenta substantelor combustibile - mic pentru prezenta substantelor din categoria E(BE1b ) substante incombustibile in stare rece sau a substantelor combustibile in stare avansată de umiditate (peste 80 %) Cea mai periculoasă categoriede pericol de incendiu necompartimentată (neseparată cu pereţi şi plansee rezistente la foc , conform prescripţilor tehnice ) existentă intr-o incăpere , compartiment de incendiu sau clădire determină categoria de pericol a acesteia dacă ea reprezintă mai mult de 30% din volumul acesteia . Cea moi periculoasă categorie de pericol de incendiu necompartimentată nu determină categoria de pericol de incendiu pentru intregul compartiment, spatiu sau construcţie atunci cind : - sunt cu pericol de explozie substante din categoria A şi B cu volum mai mic de 5 % din volumul incăperii sau compartimentului; - sunt prezente substante din categoria C şi D cu un volum mai mic de 10%din volumul incăperii ( compartimentului ) in care se află fără a depăşi aria de 400 mp Cind intr-un spatiu sunt mai multe categorii de pericol de incendiu necompartimentate , situate in puncte distincte se iau in calcul suma volumelor şi respective a ariilor fiecărei categorii de pericol , cu excepţia celor din categoria Cşi D de pericol situate unele de altele la distanţă de 40,0 m şi mai mult.

3

EVALUAREA MATEMATICĂ A RISCULUI DE INCENDIU

Evaluarea riscului de incendiu şi a sigurantei la foc poate fi făcută şi folosind metode matematice luînd in considerare factori de risc, de activare , de gravitate şi de protecţie caracteristici fiecărei construcţii analizate. Riscul de incendiu existent intr-o constructie (Ri) se determică cu relatia : Ri = P x G x A / M Unde : P – pericoulu potential de incendiu determinat de factori de risc specifici existenti in construcţia analizată ; G – factor de gravitatea a consecintelor posibile ale incendiului asupra ocupantilor construcţiei şi / sau bunurilor care amplifică pericolul potential ; A – probabilitatea de activare a factorilor de risc functie de caracteristicile specifice fiecărei construcţii; M - factor care ia in considerare efectul măsurilor active şi passive de protectie la foc . Din cite se constată in formula anterioară factorul G trebuie să fie considerat supraunitar. In unele metode de calcul factorul G este considerat un factor de gravitate pentru personae şi bunuri cu care se diminuieză riscul aceptat şi in această situatie riscul de incendiu efectiv se calculează cu formula Ri = P x A / M In unele metode de calcul raportul dintre pericolul potential P şi factorul măsurilor de protecţie M este numit putere de pericol (B = P/M). La realizarea construcţiilor sau la evaluarea riscului condiţia care trebiie indeplinită, functie de relatiile folosite la determinarea riscului de incendiu , este : Ri, efectiv ≤ Ra = Cj Rjr sau Ri, efectiv ≤ Ra = Cj Rjr G - cu diminuarea riscului acceptat Unde Ra – risc de incendiu admis;

4

Cj – coefficient de ierarhizare a riscului funcţie de destinatia constructiei şi are valori de 1,1 ..1,3; Rjr-riscul mic de incendiu cu valoarea 1,0 G- factor de gravitate pentru personae şi bunuri cu valoare subunitară. De regulă se foloseste mai frecvent relatia cu riscul acceptat diminuat pentru a putea identifica cu mai multă usurintă soluţiile de reducere a riscului , factorul de gravitate fiind, pentr-o construcţie constant . In raport cu relatia folosită pentru determinarea riscului efectiv de incendiu şi a riscului acceptat siguranta la foc ( Sig) este asigurată in toate situaţiile in care : Sig = Ra/ Ri efectv ≥ 1 sau Sig = Ri efectv / Ra≤ 1

a) Pericolul de incendiu determinat de factorii de risc (P ) Riscul specific fiecărei construcţii este dat de cumulul dintre factori de risc care iau in considerate materialele fixe şi mobile din construcţie ( P1) şi factori legati de concepţia compartimentului (P2) : P = P1 x P2 Substantele prezente in interiorul construcţiei influentează riscul de incendiu atit prin cantitatea şi caracteristicile lor cit şi prin produsele de ardere rezultate şi este cuantificat cu o relatie de forma : P1 = q . c . r. k Unde : q - cantitatea de materiale şi tipul lor, aflate in compartimentul de incendiu ( densitatea sarcinii termice - q ) ; c - combustibilitatea materialelor şi a substantelor (c ) conform normativului P118; r - pericolul dat de fum, determinat in raport cu absortea fluxului luminos; k - pericolul de toxicitate dat de produsele de ardere. Percolul de de fum este normal atunci cind adsortia fluxului luminos este sub 50% ( arderea hîrtiei, lemnului , fibrelor şi firelor naturale, băuturilor alcolice, etc ) , este pericol mediu cind absortia a fluxului luminos este de 50 – 90 % ( arderea tesăturilor din fibre naturale in amestec cu fibre sintetice, folii de polietilenă şi polipropilenă, produse din piele, etc ) şi pericol mare cind absortie a

5

fluxului luminos > 90 % ( arderea produselor de cauciuc, mase plastice, poliuretan, vopsele, etc). Pericolul de toxicitate este normal, cind prin ardere se obtine dioxid de carbon şi vapori de apă ( lemn, hîrtie, textile din fibre naturale, zahăr, tutun, etc ) , mediu , cind in urama arderi rezultă dioxid de carbon, vapori de apă şi produse secundare netoxice cum este funinginea, aerosoli, etc ( articole de cauciuc, fibre sintetice poliesterice, unele vopsele, etc ) şi pericol mare cind prin ardere rezultă produsi secundari toxici furmati din combinaţii cu clorul, sulful, azotul, etc ( poliuretan, polistiren, fibre sintetice poliamidice , PVC, carton asphalt, etc )

Risc legat de concepţia construcţiei (P2) are in vedere caracteristicile geometrice ale compartimentului şi materialele de construcţii folosite şi este cuantificat cu o relatie de forma : P2 = e . i . g Unde : e - factor care ia in considerare inăltimea utilă a construcţiei , compartimentului de incendiu sau a incăperii ; i – factor care ia in considerare natura materialele, din punct de vedere a combustibilităţii, din care sunt realizate elementele structurale şi nestructurale ale construcţiei; g - factor referitor la mărimea compartimentului de incendiu ( suprafaţă, raport lungime / lătime ) şi influenta ei asupra timpului de incendiere complectă prin propagare directă. Factorul ( e ) ia in considerare numărul etajelor, la clădirile cu multe niveluri şi inătlimea nivelului, la clădirile parter ( inăltime pînă la 7,0m; inăltime intre 7,0 şi 10,0 m ; inăltime peste 10,0m ). Construcţiile subterane se diferenţiază in raport de cota la care este dispusă pardoseala sălilor fată de cota ±0,00 a construcţiei. Factorul (i ) ia in considerare combinatia dinte materialele utilizate la structura portantă ( structură portantă din beton , piatră, otel, zidărie - materiale incombustibile; structură portantă din lemn protezată cu produse termospumante; structură portantă din lemn neprotejat ) şi materialele folosite la fatadă şi /sau invelitori ( materiale incombustibile; materiale combustibile protejate sub formă multistrat cu stratul exterior incombustibil ; materiale combustibile – lemn, mase plastice, carton asphalt ). Din punct de vedere a influentei raportului lungime / lătime s-a constatat că situatia este cu atit mai avantajoasă din punct de vedere a reduceri riscului cu cît raportul este mai mare.

6

b) Gravitatea consecintelor incendiului (G )

Foctori care iau in considerare gravitatea consecintelor incendiu se referă atit la consecintele umane cit şi la cele materiale şi iau in considerare următoarele posibilităţi : - consecinte minore caracterizate prin uşoare deteriorări materiale ; - consecinţe semnificative cu vătămări şi / sau intoxicări uşoare la un număr redus de personae ( max. 4 ) şi deteriorări materiale cu perturbarea desfăsurării normale a activităţii in interiorul construcţiei; - consecinţe grave cu vătămări şi / sau intoxicări uşoare la un număr limitat de personae ( peste. 4 ) şi deteriorări materiale importante generînd disfuncţionalităţi a activităţii din interiorul construcţiei; - consecinţe foarte grave cu vătămări şi / sau intoxicări grave a mai multor personae ( peste. 4 ) cu decesul unui număr limitat de personae (1-3 ) şi /sau distrugerea totală a sistemelor materiale; - consecinţe deosebit de cu decesul mai multor personae ( peste. 3 ). Valoarea factorului depinde de destinatia şi ocupanţii construcţiei, numărul de nivele şi numărul de personae pe nivel.

c) Pericolul de activare a focului (A ) Factorul (A) ia in considerare probabilitatea activare şi aparitie a incendiului ţinînd cont de : - prezenţa materialelor şi surselor de aprindere ( materiale incendiare, surse de aprindere cu flacără, surse de natură termică, electrică, mecanică, naturală etc ); - măsurile tehnice de prevenire aplicate mijloacelor purtătoare de surse de aprindere şi eficacitatea acestora; - surse de pericol legate de factorul uman ( ordinea şi disciplina, interţinerea, exploatarea , etc. ). d) Măsurile de protecţie la foc (M )

Măsurile de protectie activă sau pasivă la foc adoptate şi /sau realizate au un efect deosebit de important in reducerea riscului de incendiu si in diminuarea efectelor incendiului.

7

Se iau in considerare : - măsurile constructive de sigurantă la foc ( F ) legate de materialele folosite, organizarea fluxurilor de evacuare, realizarea desfumării ; - echiparea construcţiei cu instalaţii de semnalizare, alarmare, alertare şi de stingerea incendilor (E); -asigurarea interventiei cu mijloace şi forte proprii (D); - eficacitatea intervenţei serviciului de pompieri civili şi /sau a pompierilor militari (I) Efectul măsurilor de protecţie este dat de cumulul dintre factori legaţi de măsurile menţionate :: M = F x E x D x I Factorul (F) se determină ca un cumul de factori legati de alcătuirea constructivă şi funcţională a construcţiei fiind determinat cu relaţia : F = F1 x F2 x F3 Factorul F1 este produsul dintre efectul mai multor factorii dintre care se pot aminti cei care se referă la : - gradul de rezistentă la foc a construcţiei ( f11 ); - coreleţia intre gradul de rezistentă la foc, aria maximă admisă, capacitatea construcţiei şi numărul de nivele admis (f12); - separarea construcţiei de alte construcţii (f13); - separarea spatiilor in interiorul construcţiei, spaţii cu risc mare şi /sau mijlociu fată de spatii cu risc scăzut ( f14). Factorul F2 este produsul dintre efectul mai multor factorii care iau in considerare finisajele şi desfumarea construcţiei dintre care se pot aminti cei care se referă la : - desfumarea căilor de circulatie commune şi a caselor de scări (f21); - combustibilitatea finisajelor interioare (f22); - combustibilitatea finisajelor exterioare(f23); - modul de realizare a plafoanelor( f24) Factorul F3 ia in considerare modul de organizare a construcţie legat de căile de evacuare şi este produsul dintre factori care se referă la : - numărul căilor de evacuare (f31); - gabaritul căilor de evacuare(f32);

8

- alcătuirea constructivă a coridoarelor şi scărilor de evacuare (f33); - asigurarea căilor de evacuare in interiorul incăperilor ( f34); - marcarea, semnalizarea şi iluminarea căilor de evacuare ( f35); - lungimea ( timpul ) căilor de evacuare (f36); - accesul din drumurile publice (f37).

Factorul (E ) se determină ca un produs de factori legati de modul de echipare tehnică pentru protectia activă la foc si care iau in considerare : - echipare cu instalaţii de semnalizare, alarmare şi alertă in caz de incendiu (E1); - echiparea cu instalaţii de stingerea incendiului (E2); - asigurarea alimentării cu apă pentru stingerea incendiilor ( E3); - siguranta în alimentarea cu energie a consumatorilor cu rol de siguranţă la foc (E4)

Factorul (D ) se determină ca un produs de factori legati de asigurarea cu forte şi mijloace propri construcţiei pentru interventie la foc şi se referă la : - echipare şi dotarea cu mijloace de interventie (D1); - calitatea personalului şi organizarea sa pentru intervenţii (D2); - existenta personalului pentru punerea in aplicare a măsurilor cuprinse in organizarea intervenţiei ( D3);

Factorul (I ) se determină ca un produs de factori legati de capacitatea de interventie a unitătiilor specializate pentru stingerea incendilor ( pompieri civili, pompieri militari ) şi se referă la : - categoria serviciului de pompieri civili care pot să intervină (I1); - tipul subunitătii de pompieri militare care intervin e in caz de incendiu ( I2); - timpul necesar pentru interventie de la aparitia arderii ( timpulde alarmare ) pină la realizarea dispozitivului de intervenţie ( timpul de alertare, timpul de deplasare, timpul de intrare in acţiune ).

1

CALCULUL ELEMENTELOR STRUCTURALE DIN BETON LA ACTIUNEA FOCULUI

Analizarea comportarii la foc a constructiilor se poate face in mai multe feluri: - analiza structurala globala la foc , ia in considerare structura ca un tot, pornind de la ideea ca intreaga structura sau o parte a structurii este expusa la foc. Se iau in considerare si efectele indirecte ale actiunii focului asupra structurii. - analiza comportarii la foc a subansamblului, care este o analiza structurala a unei parti din structura expusa la foc , considerand-o izolata si aplicandu-i conditii corespunzatoare de rezemare si contur. Se iau in considerare si efectele indirecte ale actiunii focului, dar nu se ia in considerare interdependenta in timp dintre diferitele parti ale structurii. - analiza comportarii la foc a elementului structural expus la foc, considerand elementul izolat si aplicandu-i legaturile pe contur, conditii de rezemare corespunzatoare; in aceasta analiza nu se iau in considerare efectele indirecte ale actiunii focului. Pentru structurile din beton (simplu, armat, sau precomprimat) rezistenţa la foc se va verifica după metodele descrise mai jos. a) Analiza structurală globală În acest caz se verifică dacă:

Ed,fi(t) ≤ Rd,fi unde,

(t)

Ed,fi

R

(t) – efectul de calcul al actiunilor in caz de incendiu sau răspunsul structurii, prin momente încovoietoare, tensiuni, deplasări şi deformaţii, în timpul incendiului, determinat din combinarea de acţiunilor, inclusiv efectele indirecte ale acţiunii focului;

d,fi

Modelul structural adoptat pentru calcule trebuie să reflecte performanţele cerute structurii în timpul acţiunii focului.

(t) - rezistenţa ( capacitatea portant) de calcul la temperaturi înalte in situaţia incendiului.

Analiza structurală globală trebuie să ia în considerare modurile caracteristice de cedare a structurii în timpul acţiunii focului, caracteristicile materialelor în dependenţa lor de temperatură, rigidităţile şi efectele alungirilor şi deformaţiilor datorate veriaţiei temperaturii (acţiunile indirecte ale focului). b) Analiza părţilor de structură Ca o alternativă a analizei structurale globale a întregii structuri pentru diferite situaţii ale acţiunii focului, se poate face o analiză structurală pe părţi de structură (subansamble), în care subansamblele sunt expuse la foc şi analizate cu metoda globală. Subansamblele trebuie să fie caracterizate din punct de vedere al dilatării termice şi a deformaţiilor potenţiale, astfel ca interacţiunea lor cu alte părţi ale structurii să poată fi aproximată prin condiţii de rezemare şi de contur în timpul acţiunii focului.

2

Se iau în considerare acţiunile permanente şi variabile asupra condiţiilor de rezemare şi contur. Ca o aproximare a analizei de performanţă globală pentru t = 0, efectele acţiunilor permanente şi variabile asupra condiţiilor de rezemare şi contur se pot obţine din calculul la temperaturi normale cu ajutorul relaţiei: Ed,fi = ηfi . Eunde,

d

Ed

η

- este efectul calculat al acţiunilor în stadiul limită de rezistenţă pentru încărcările fundamentale;

fi este factorul de reducere care depinde de ξ= Qk/Gk

η

, adică de raportul global dintre principala sarcină variabilă şi sarcinile permanente ce acţionează asupra structurii.

fi = (1,0 + ψ1,1 . ξ) / (YG+YQ Pentru simplificare se poate utiliza η

. ξ) fi

= 0,6, cu excepţia clădirilor din categoria D (de exemplu depozite), pentru care se poate utiliza valoarea 0,7.

c) Analiza elementelor structurale Pentru efectuarea acestei analize este necesară stabilirea, în prealabil, a condiţiilor de rezemare şi contur. În general nu se ia în considerare efectul alungirii termice. Pentru verificarea rezistenţei la foc a elementelor de construcţii au fost puse la punct mai multe metode: - tabele şi diagrame - rezultate obţinute prin metodele de calcul sau prin încercări; - metode simplificate - constau în calcule simple ce pot furniza rezultate acoperitoare; - metode generale de calcul -urmăresc mai fidel condiţiile reale de expunere a elementelor la foc şi răspunsul acestora, prin folosirea unor calcule complexe (de exemplu analiza neliniară cu elemente finite); - încercări experimentale - pot să înlocuiască metodele de calcul sau se pot utiliza împreună cu acestea, interpretându-se rezultatele testelor la foc.

Elementele trebuie sa indeplineasca criteriile de rezistenta, etanseitate li izolare termica , functie de rolul lor in constructie , dupa cum urmeaza:

- R - elemente doar cu rol portant (stalpi, tiranti, grinzi); - I+E - elementele neportante cu rol de compartimentare (pereti, usi, acoperisuri,

vitrine, etc.); - R+I+E - elementele cu rol portant si de compartimentare (plansee, pereti, etc.);

Tabele de calcul

3

Tabelele de calcul, apreciaza rezistenta la foc prin respectarea unor dimensiuni minime, referitoare la elementele geometrice ale sectiunilor si la distantele de la axa armaturi la fata betonului. Pentru calculele, la grinzi şi plăci, folosind tabelele care dau distanţa miimă a de la axul armăturii la suprafata elementului pentru o anumită rezistentă la foc se ia in considerare o temperatură critică a armăturii Θcr = 500 C ceea ce corespunde la considerarea efectului de calcul a acţiuni ca avînd valoarea Ed,fi = 0,7. E

d

Principalele caracteristici avute in vedere sunt date in figura 11.7. Cand armaturile sunt pe mai multe randuri (fig.11.7b) distanta minima, impusa de la axele armaturii la fata betonului se raporteaza la media distantelor, am

.

aA a

Amsi i

si=∑∑

. (11.2)

Valorile date in tabele se refera la betonul normal cu agregate silicioase. La betoanele cu agregate calcaroase, la grinzi si placi dimensiunile minime se pot reduce cu 10% iar la betoane cu agregate usoare cu densitate de pana la 1200 kg/m3

reducerile pot fi cu 20%.

a) Stalpi Tabelele care permit determinarea dimensiunilor stîlpilor şi a distantei minime de la armătură la fata stîlpului au fost determinate in anumite condiţii In tabelul 1. sunt date valorile luind in considerare următoarele : - lungimea efectivă a stîlpului in condiţiile de incendiu l0,fi ≤ 3 m; - excentricitatea de ordinul intîi în condiţiile de incendiu e = M0Ed,fi/ N0Ed,fi ≤ e max; - cantitatea de armătură As ≤ 0,04 Ac; Valoarea excentricităţii de ordinul intai poate fi considerată egală cu cea de calcul la temperatura normală iar valoarea recomandată a excentricităţii maxime (e max) este 0,15 h( sau b) dar poate avea şi valori de 0,15h(sau b ) ≤ e max; ≤ 0,4 h(sau b ) Lungimea efectivă in condiţii de incendiu (l0,fi) poate fi egală cu lungime in condiţii normale (l0); pentru structuri contravintuite şi expuse la foc peste 30 min lungimea l0,fi poate fi luată 0,5l, pentru etajele intermediare şi 0,5 l ≤ l0,fi ≤ 0,7l ci l considerată lungimea din ax in ax Pentru diferentiere valorile din tabelul 1 sunt date functie de un factor de reducere µfi µ

care are valoarea : fi

= NEd,fi/ NRd

unde : NEd,fi - solicitarea axială de calcul in caz de incendiu; NRd - capacitatea de calcul a stîlpului la temperatură normală

4

Tabelul 1 Dimensiuni şi distante minime pentru stîlpi cu secţiune rectangulară sau

circulară

Dimensiunile stîlpilor pot fi determinate şi folosind tabelul 2 valabile pentru stîlpi in structuri contravintuite. Nivelul de incărcare luat in considerare in tabel n se determină cu relatia : n = N 0Ed,fi / (0,7 (Ac fcd + As fyd) Excentricitatea e luată in considerare a fost determinată cu relatia e = M0Ed,fi / N 0Ed,fi e/b luat astfel ca să fie ≤ 0,25 şi e max =100mm unde : M0Ed,fi , N 0Ed,fi - momentul incovoietor şi incărcarea axială in condiţii de incendiu; N 0Ed,fi poate fi considerat 0,7 N 0Ed Zveltetia stîlpului in condiţii de incendiu λfi = l0,fi

/ i se ia astfel ac so fie ≤ 30

Tabelul 2 Dimensiuni şi distante minime pentru stîlpi cu secţiune rectangulară sau circulară

Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm) Lăţimea stâlpului bmin

Stîlpi expuşi pe mai mult de o latură

/distanta axă –suprafaţă pentru barele principale "a"

Stîlpi expuşi pe o singură latură

µfi µ= 0,2 fi µ= 0,5 fi µ= 0,7 fi R 30

= 0,7 200/25 200/25 200/32

300/27 155/25

R 60 200/25 200/36 300/31

250/46 350/40

155/25

R 90 200/31 300/25

300/45 400/38

350/53 450/40

155/25

R 120 250/40 350/35

350/45 450/40

350/57 450 /51

175/35

R 180 350/45 350/63 450/70 230/55 R 240 350/61 450/75 - 295/70

5

Daca As ≥0,02 Ac distributia armaturilor se face uniform pe laturile sectiunii, pentru o rezistenta la foc >R90. b) Pereti La peretii neportanti (despartitori) care indeplinesc criteriul I+E grosimea minima este cea din tabelul 3, iar raportul dintre inăltimea liberă a peretelui şi grosimea lui trebuie sa fie < 40.

Tabelul 3 Dimensiuni şi distante minime pentru pereţi neportanţi

Rezistenta la foc Grosimea minimă a peretelui(mm)

EI 30 60 EI 60 80 EI 90 100 EI 120 120

Rezistenta la

foc standard

Procentul de armare

(ω)

Dimensiunile minime(mm). Lăţimea stâlpului bmin

n

/distanta axă –suprafaţă pentru barele principale "a"

n = 0,3 = 0,15 n = 0,5 n = 0,7 R 30 0,100

0,500 1,000

150/25 150/25 150/25

150/25 150/25 150/25

200/30; 250/25 150/25 150/25

300/30; 350/25 200/30; 250/25 200/30; 300/25

R 60 0,100 0,500 1,000

150/25; 200/25 150/25 150/25

200/40; 300/25 150/35;200/25 150/30; 200/25

300/40; 500/25 250/35;350/25 200/40; 400/25

500/25 350/40;550/25 300/50; 600/30

R 90 0,100 0,500 1,000

200/40 ;250/25 150/35; 200/25

200/25

300/40 ;400/25 200/40; 300/25 200/40;300/25

500/50 ;550/25 300/45; 550/25 250/40; 550/25

550/40 ;600/25 500/50; 600/40 500/50; 600/45

R 120 0,100 0,500 1,000

250/50; 350 /25 200/45; 300 /25 200/40; 250 /25

400/50; 550 /25 300/45; 550 /25 250/50; 400 /25

550 /25 450/50; 600 /25 450/45; 600 /30

550 /60; 600/45 500/60; 600 /50

600 /60

R 180 0,100 0,500 1,000

400/50; 500 /25 300/45; 450 /25 300/35; 400 /25

500/60; 550 /25 450/50; 600 /25 450/50; 550 /25

550/60; 600 /25 500/60; 600 /50 500/60; 600 /45

(1) 600 /75

(1)

R 240 0,100 0,500 1,000

500/60; 550 /25 450/45; 500 /25 400/45; 500 /25

550/40; 600 /25 550/55; 600 /25 500/40; 600 /30

600 /75 600 /70 600 /60

(1) (1) (1)

(1) – Se cere o lătime mai mare de 600mm . Este necesară o evaluare specială privind flambajul

6

EI 180 150 EI 240 175

La betoane cu agregate calcaroase grosimea minimă poate fi redusă cu 10 % La peretii portanti (REI) trebuie sa fie indeplinite conditiile din tabelul 4.

Tabelul 4 Dimensiuni şi distante minime pentru pereţi portanţi

Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm) Grosimea peretelui(mm) /distanta dintre axă şi suprafată (a)

µfi µ= 0,35 fi = 0,7

expus pe o fata

expus pe doua fete

expus pe o fata

expus pe doua fete

1 2 3 4 5 REI 30 100/10 120/10 120/10 120/10 REI 60 110/10 120/10 130/10 140/10 REI 90 120/20 140/10 140/25 170/25 REI 120 150/25 160/25 160/35 220/35 REI 180 180/40 200/45 210/50 270/55 REI 240 230/55 250/55 270/60 360/60

Cînd peretii trebuie să indeplinească şi cerinta de rezistentă la socuri se recomandă ca grosimea minimă să fie : 200 mm – la pereti din beton simplu 140 mm – la pereti portanti din beton armat; 120 mm – la pereti neportanti din beton armat c) Elemente intinse Rezistenta la foc se realizeaza prin respectarea dimensiunilor minime date in tabelul 5, pentru grinzi incovoiate, impunandu-se totodata ca sectiunea transversală a elementului sa fie mai mare de 2b2min (bmin

Cand alungirea maxima a elementului afecteaza capacitatea portanta a structurii, se reduce temperatura critică la Θ

- lătimea minimă a elementului dată in tabelul 5 pentru o anumită rezistentă la foc )

crt = 400 C iar valorile lui “a” din tabelul 5 sunt majorate cu valoarea Δa = 0,1(500 - . Θ crt

)

d) Grinzi Asigurarea rezistentei la foc a grinzilor cu forma din fig. 11.8, supuse la foc pe trei laturi, se face respectand valorile minime date in tabelul 5, pentru grinzi simplu rezemate, tabelul.6 pentru grinzi continue. La grinzile cu inimă cu lătime variabilă pe inăltime lătimea minimă b se referă la sectiunea de la nivelul centrului de greutate a armăturilor. Inăltimea efectivă a bulbului inferior ( d eff = d 1 + 0,5 d 2 ) trebuie să fie egală sau mai mare decît b min

7

Atunci cînd lătimea reală a bulbului inferior b este sub 1,4 b w (b w - lătimea reală a inimi ) şi dacă bd eff < 2b2 min

distanta de la axul armăturii la fata betonului trebuie să aibe valoarea :

a eff = a( 1,85 – (d eff dw /b ) b min

≥ a

Pentru grinzile supuse la foc pe toate laturile trebuie ca : - inăltimea grinzi să nu fie mai mică decit lătimea minimă impusă pentru rezistenta la foc ( dată in tabele ) ; - sectiunea grinzi să fie mai nare decit A c = 2b2

min

Tabelul 5 Dimensiuni şi distante minime pentru grinzi simplu rezemate Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm) Combinatii posibile de intre b si a(mm); a- distanta medie din axul armăturii la faşa elementului ; b-lătimea grinzii

Grosimea imii(bwClasa WA

) Clasa WB

Clasa WC

1 2 3 4 5 6 7 8 R 30 b = 80

a = 25 120 20

160 15

200 15

80 80 80

R 60 b =120 a = 40

160 35

200 30

300 25

100 80 100

R 90 b = 150 a = 55

200 45

300 40

400 35

110 100 100

R 120 b = 200 a = 65

240 60

300 55

500 50

130 120 120

R 180 b = 240 a = 80

300 70

400 65

600 60

150 150 140

R 240 b = 280 a = 90

350 80

500 75

700 70

170 170 160

asd

=a+10 mm pentru barele din colţ.

Tabelul 6 Dimensiuni şi distante minime pentru grinzi continui

Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm) Combinatii posibile de intre b si a(mm); a- distanta medie din axul armăturii la faşa elementului ; b-lătimea grinzii

Grosimea imii(bwClasa WA

) Clasa WB

Clasa WC

1 2 3 4 5 6 7 8 R 30 b = 80

a = 15 160 12

80 80 80

R 60 b =120 a = 25

200 12

100 80 100

R 90 b = 150 a = 35

250 25

110 100 100

8

R 120 b = 200 a = 45

300 35

450 35

500 30

130 120 120

R 180 b = 240 a = 60

400 50

550 50

600 40

150 150 140

R 240 b = 280 a = 75

500 60

650 60

700 50

170 170 160

asd

=a+10 mm pentru barele din colţ.

Aria armăturiolr de pe reazemele intermediare, pentru rezistente la foc ≥ R90 trebuie să fie ; pe o distantă de cel putin 0,3 din lungimea efectivă a grinzii, minimum : As,req (x) = A s,req (0) ( 1-2,5 X /leffUnde :

)

X – distanta de la sectiunea considerată la axul reazemului A s,req A

(0) – aria de armătură necesară pe reazem ; s,req

l (x) – aria minimă necesară in secţiunea sitauată la X de la axul reazemului

effPrezenta eventualelor goluri in inima grinzii impune ca sectiunea minima a elementului din zona golului sa fie mai mică de 2b

- deschiderea efectivă a grinzii

2min

Latimea inimii b, pentru a nu afecta rezistenta la foc.

w

Pentru evitarea cedării prin compresiune sau forfecare in dreptul primului reazem intermediar se măreste lătimea lătimea grinzii şi a inimi, pentru rezistente la foc R120 ...R240. conform tabelului 7

a grinzilor in forma de I, continue, va fi mai mare sau egala cu b, pe o distanta egala cu 2b de la reazemul intermediar;

Această mărire este necesară dacă : - dacă reazemul de capăt nu preia nici o incovoiere; - la nivelul primului reazem intermediar forta tăietoare de calcul la temperatură normală (VEd ) este mai mare 2/3 din forta tăietoare capabilă (VRd,max )

Tabelul 7 Dimensiuni şi distante minimemărite pentru grinzi I continue

Rezistenta la foc Lătimea minimă a grinzii b si grosimea inimii bw (mm); R120 220 R180 380 R240 480

e) Placi Asigurarea rezistentei la foc a placilor se face respectand dimensiunile minime impuse in tab..8, pentru placi simplu rezemate şi pentru plăci continui Pentru rezistenta la foc EI grosimea minimă include şi pardoseala invâcombustibilă iar pentru R se ia in considerare numai grosimea plăcii

9

Tabelul 8 Dimensiuni şi distante minime pentru plansee simplu rezemete pe două sau

patru laturi

Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm) Distantele minime a din axul armăturii la faşa

inferioară a plăcii Grosimea placii hs

Rezemare pe două laturi (mm)

Rezemare pe patru laturi ly/lx<1,5 1,5<ly/lx

<2,0

1 2 3 4 5 REI 30 60 10 10 10 REI 60 80 20 10 15 REI 90 100 30 15 20 REI 120 120 40 20 25 REI 180 150 55 30 40 REI 240 175 65 40 50

ly – este deschiderea ce mai mare

Valorile din tabelul 8 se aplică şi la plăci continui La placile continue se aplica regulile de la grinzile continue privind redistributia momentelor si armarea superioara de pe reazeme. Daca nu se indeplinesc aceste conditii placa se trateaza ca si una simplu rezemata armata pe o singura directie. Armarea minima la momentele de pe reazemele intermediare va fi As > 0,005Ac - pentru otel cu ductilitate 5%>e>2,5%, cand placa are doua deschideri si reazemele de capat nu impiedica rotirile sau cand nu exista posibilitatea redistribuirii de eforturi pe directia transversala deschiderii. Pentru planse dală distantele minime sunt date in tabelul 9

Tabelul 9 Dimensiuni şi distante minime pentru plansee dală

Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm) Grosime placă h Distanta a s

REI 30 150 10 REI 60 180 15 REI 90 200 25 REI 120 200 35 REI 180 200 45 REI 240 200 50

10

La placi dala nu se reduce grosimea din tabelul 9 pentru finisaj iar cel putin 20% din armarea superioara pe reazemele intermediare, pe fiecare directie treuie sa fie continua pe intreaga deschidere. Tabelul 10 Dimensiuni şi distante minime pentru plansee nervurate simplu rezemete

pe patru laturi

Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm)

Combinaţii posibile ale grosimii nervurii bmin

grosimii aripi h şi distanta (a) din axele armăturilor la

faţa inferioară

s şi distanta (a) din

axele armăturilor la faţa inferioară

1 2 3 4 5 REI 30 bmin

a = 15 = 80 hs

a = 10 = 80

REI 60 bmina = 35

= 100 120 25

≥200 15

hsa = 10

= 80

REI 90 bmina = 45

= 120 160 40

≥250 30

hsa = 15 = 100

REI 120 bmina = 60

= 160 190 55

≥300 40

hsa = 20 = 120

REI 180 bmina = 75

= 220 260 70

≥410 60

hsa = 30 = 150

REI 240 bmina = 90

= 280 350 75

≥500 70

hsa = 40 = 175

Distanta intre axele armăturii şi suprafata laterală a nervurii expuse la foc va avea valoarea asd = a+10

Tabelul 11 Dimensiuni şi distante minime pentru plansee nervurate rezemete pe patru

laturi cu cel putin o directie de continuitate Rezistenta la foc standard

Dimensiunile minime(mm)

Combinaţii posibile ale grosimii nervurii bmin

grosimii aripi h şi distanta (a) din axele armăturilor la

faţa inferioară

s şi distanta (a) din

axele armăturilor la

11

faţa inferioară 1 2 3 4 5

REI 30 bmina = 10

= 80 hsa = 10

= 80

REI 60 bmina = 25

= 100 120 15

≥200 10

hsa = 10

= 80

REI 90 bmina = 35

= 120 160 25

≥250 15

hsa = 15 = 100

REI 120 bmina = 45

= 160 190 40

≥300 30

hsa = 20 = 120

REI 180 bmina = 60

= 310 600 50

hsa = 30 = 150

REI 240 bmina = 70

= 450 700 60

hsa = 40 = 175

Distanta intre axele armăturii şi suprafata laterală a nervurii expuse la foc va avea valoarea asd = a+10

Metode simplificate de calcul.

A. METODA IZOTERMEI 500 C

Metoda consideră temperatură critică 500 C şi consideră adincimea de deteriorare a betonului a500

Etapele de calcul sunt următoarele :

egală cu adincimea medie a izotermei de 500 C. . Betonul deteriorat se consideră complect scos din lucru iar sectiunea reziduală se consideră că î-şi păstrează valorile sale initiale pentru rezistente.

- se determină izoterma de 500 C pentru expunere la foc standardizat sau foc parametric şi pentru timpul de expunere la foc (t) la care se verifică capacitatea portantă; - se determină noile sectiuni transversale ale elementului (bfi ;dfi

) , după eliminarea zonei cu temperature peste 500C, rezultind sectiunea redusă de beton ;

Fig. 1 Secţiunea transversală redusă pentru o grindă

Fig. 2 Secţiunea transversală redusă pentru o grindă

- se determină temperature la nivelul armăturilor din zona intinsă şi comprimată luînd in considerare şi armăturile care sunt situate inafara sectiuni reduse; - se calculează rezistenta armături in condiţii de incendiu la temperature medie de la nuvelul ei; - se calculează capacitatea portantă. Metoda se aplică la lătimi minime ale secţiuni drepte date in tabelul 1

a) Rezistenta la foc Rezistenţa la

foc R60 R90 R120 R180 R240

Lătimea minimă a

secţiunii mm

90 120 160 200 280

a) Densitatea sarcinii termice Densitatea sarcinii termice in situaţie de incendiu MJ/mp foc

200 300 400 600 800

Lătimea minimă a

secţiunii mm

100 140 160 200 240

Dacă armăturile sunt asezate pe mai multe rinduri şi barele sunt de acelaşi diametric rezistenta medie a armături de pe un rind in functie de temperature se determină cu factorul de reducere : kv(Θ) = ∑ kv(Θi)/ n unde : Θ

v:

i k

– temperature in armătura i; v(Θi ) – reducerea rezistentei din armătura i funcţie de temperature Θ

ki

v(Θ) - reducerea medie a rezistentei armături de pe rîndul v;

n v:Distanta a de la centrul de greutate a rindurilor de armături pînă la fata elementului este :

- numărul de armături pe rindul v

a = ∑av kv(Θi)/ ∑kv(Θi

)

avDacă există doar două rinduri de armături se paoate determina a ca fiind √ a

– distanta dintre axa armăturilor de pe rindul v pină la fata elementului 1a

Dacă armăturile au sectiuni diferite si sunt repartizate arbitrar atunci reducerea medie a rezistentei ansamblului de armături la temperatura Θ

2

i

se poate calcula cu relatia

kv(φ) fsd,fi = ∑[ ks(Θi) fsd,i Ai] ]/ ∑ Aiunde :

: ks(Θi

f) – reducerea de rezistentă a armături i

sd,i A

– rezistent a de calcul a armături i i

– sectiunea armăturii i

Distanta a de la centrul de greutate a ansamblului de armături pînă la fata secţiunii efective de beton se calculează cu relaţia : a = ∑[ a iks(Θi) fsd,i Ai ]/ ∑[ ks(Θi) fsd,i Ai unde :

]

a i Momentul capabil total al sectiunii (M

– distanta de la axul armăturii i pînă la faţa secţiuni effective u ), pentru sectiuni din beton dublu armate este

suma momentelor capabile a betonului comprimat cu o armătura intinsă echivalentă ( M u1) şi momentul capabil a armături comprimate cu armătura intinsă echivalentă. ( M u2

) şi se determină cu relatia :

M u = M u1 + M u2

Fig. 3 Distribuţia eforturilor la starea limită ultimă

Momentul M u1

se determină cu relaţia :

M u1 = As1 fsd,fi (Θm) z

Unde : As1 f

– aria armături care echilibrează betonul comprimat; sd,fi (Θm

z – braţul de părgie intre centrul de greutate a armăturii şi centrul de greutate a betonului comprimat;

) – rezistenta de calcul a armături intinse la temperature medie a rindului de armături;

Momentul M u1

se determină cu relaţia :

M u2 = As2 fscd,fi (Θm

) z”

Unde : As2 = As” f

- aria armături intinse care echilibrează armătura comprimată; scd,fi (Θm

z” – braţul de părgie intre centrul de greutate a armăturii intinse şi comprimate.

) – rezistenta de calcul a armături comprimate la temperature medie a rindului de armături;

Procentul de armare de calcul pentru secţiunea expusă la foc va fi : ωk = As1 fsd,fi (Θm) / b fi d fi fcd,fi Unde :

(20)

fcd,fi

(20) – rezistenta de calcul la compresiune a betonului la temperatură normală.

B. METODA PE ZONE

Verificarea consta in determinarea distributiei temperaturilor in sectiune, reducerea rezistentei si modulului de elasticitate ale betonului si armaturilor, reducerea sectiunii si recalcularea capacitatii portante cu valorile reduse.

Metoda se aplică pentru curba temperatură- timp standardizadă Pentru verificarea capacităţii portante, in condiţii de foc se parcurg următoarele etape: - impărtirea sectiunii transversale a elementului (w) intr-un număr de zone paralele de grosime egală; (n ≥3); - determinarea, pentru fiecare zonă considerată , a temperaturii medii (Θi ), factorului de reducere a rezistenţei (k c(Θ i

- determinarea lătimea zonei deteriorate (a

)), rezistentei medii la compresiune reduse (fcd(Θ)) şi a modulului de elasticitate;

z

- determinarea coeficentului mediu de reducere a rezistentei betonului (k

) şi a sectiunii reduse ( sectiunea elementului din care lipseste zona deteriorată) ;

cm), pentru sectiunea de beton considerată, intr-un punct M pe linia mediană a peretelui echivalent şi a rezistenţei betonului in conditii de foc ( fcd(ΘM - determinarea rezistentei reduse a armăturii pentru temperature de la nivelul ei ( f

)) ;

sd - verificarea capacităţii portante a elementului luînd in considerare dimensiunile reduse ale sectiunii de beton şi rezistentele reduse ale betonului şi armăturii.

(Θ));

Fig 4 - Reducerea rezistentei şi a secţiunii pentru elementele expuse la foc

Distributia temperaturilor se poate determina prin incercari experimentale sau prin calcul. Reducerea rezistentelor se face folosind factori de reducere , functie de temperatura . Spre exemplu rezistenta redusa la compresiune a betonului intr-un punct M ,

fcd(Θ va fi:

M)=kc(ΘM) fckunde:

(20C) (11.5)

- kc(ΘM- f

) - factorul de reducere a rezistentei pentru temperatura din punctul M; ck

Modulul de elasticitate redus in punctul M va fi: (20C) - rezistenta de calcul a betonului la 20;

Ecd(ΘM)=[Kc(ΘM)]2 Eck

(20C); (11.6)

Sectiunea de beton redusa se obtine ignorand zona afectata de foc “azPe zona redusa rezistenta la compresiune si modulul de elasticitate a betonului sunt considerate constante si egale cu cele calculate pentru punctul M care corespunde punctului din mijlocul elementului supus la foc. Zona afectata de foc “a

” (fig. 11.9).

z

” se calculeaza cu relatiile 11.7 si 11.8:

a WK

Kzc m

c M= −

1 ,

( )Θ

a WK

Kzc m

c M= −

1 1 3( ( ) ), ,

Θ

unde: - w - latimea sectiunii, cu valorile:

- grosimea placi; - grosimea unui perete sau stîlp expuse la foc pe o singură latură; - 1/2 din lătimea grinzi ; - 1/2 din grosimea peretelui sau a stalpului, la expunere la foc pe doua laturi; - 1/2 din cea mai mica latura a stalplui, pentru stalpi expusi la foc pe patru fete;

- kc(ΘM- k

)- coeficientul de reducere a rezistentei betonului pentru punctul M; cm

( )k nn

kcm c i=− ∑( , / )1 0 2

Θ

- coeficient de reducere care tine seama de variatia temperaturii in fiecare zona a elementului:

(11.9)

Pentru determinarea coeficientului kc,M se procedeaza astfel, pentru un perete expus la foc pe ambele fete: considerand grosimea peretelui 2w se imparte jumatatea sa w in n>3 zone de grosime egala (fig. 11.10); se calculeaza temperatura in mijlocul fiecarei zone (Θi) si apoi reducerea corespunzatoare a rezistentei, - kc(Θi);

Fig 5. Impărtirea unui perete expus la foc pe două laturi

Pentru determinarea valorilor de reducere a rezistentelor la compresiune ale betonului, intr-o sectiune redusa se pot folosi si curbele din fig. 6. Pentru reducerea geometrica a unei sectiuni de grinda sau placa se poate folosi fig. 7b iar pentru reducerea unei sectiuni de stalp se poate folosi fig. 7c. Armatura este luata in calcul utilizand rezistenta si modulul de elasticitate redus corespunzator temperaturii fiecarei bare, chiar daca ea este plasata in afara sectiunii reduse. După determinarea secţiunii reduse şi a rezistentelor de calcul in condiţii de foc capacitatea portantă se determină similar cu modul prezentat in metoda izotermei de 500 C

Fig 6. Reducerea rezistentei la compresiune

Fig 7 Reducerea secţiunii

C. METODA DE CALCUL SIMPLIFICAT PENTRU GRINZI ŞI PLĂCII

Metoda este o extindere a metodei cu tabelele şi se aplică atunci cînd se doreste verificarea la foc a unei secţiuni la care distanta a de la armătură la fata expusă este mai mică decît ce impusă print abele . Pentru grinzi şi plăci simplu rezemate se verifică relatia : M Ed, fi ≤ M Rd, fi Unde :

M Ed, fi - momentul maxim de calcul determinat pentru gruparea de incărcări in caz de incendiu ;in cazul incărcării uniform distribuite in caz de incendiu (wEd,fi;) momentul are valoarea wEd,fi l eff M

/8; Rd, fi

- momentul capabil in situatie de incendiu.

Momentul capabil in situatie de incendiu poate fi calculate cu expresia : M Rd, fi = ( γ s / γ s,fi ) k s (Θ ) M Ed ( A s, prov /A s,req

)

Unde : γ s , γ s,fi

k

- coeficienţii partiali de sigurantă pentru armătură la temperatură normală şi respective in condiţii de foc;

s

M

(Θ) – coeficentul de reducere a rezistentei armăturii corespunzător temperaturii pentru rezistenta la foc cerută ;

Ed A

- momentul de calcul la rece; s, prov , A s,req - aria de armătură efectivă respective aria de armătură

rezultată din calculul la temperatură normală (A s, prov /A s,req Pentru plăcii şi grinzi continuie se porneste de la ipoteza redistribuirii momentelor din deschidere spre reazeme. Această ipoteză este valabilă cind armarea peste reazeme

se limitează la 1,3 )

este suficentă pentru a echilibra solicitarea de calcul in caz de incendiu. Momentul capabil maxim (M Rd, fi,Span ), determinat in secţiunea din cîmp cu moment maxim in condiţii de foc (M Rd, fi ) trebuie să fie preluat de către momentele de pe reazeme (M Rd1, fi şi M Rd2, fi,

Momentul capabil la nivelul reazemelor in situaţia de incendiu , poate fi calculate cu relatia :

) ca să se obţină echilibrul. Acest lucru se poate obtine alegîndu-se la inceput pe unul din reazeme momentul egal cu momentul capabil din dreptul acelui reazem apoi se calculează momentul capabil necesar pe celălalt reazem.

M Rd, fi = ( γ s / γ s,fi ) M Ed ( A s, prov /A s,req Unde :

)(d-a)/d

a – distanta medie necesară de la axul armăturii la fata inferioară a betonului dată in tabele pentru grinzi respective plăci; d - inăltimea utilă a secţiunii de beton. La elementele din beton precomprimat relatia este valabilă pentru temperature mai mici de 350 C la nivelul armăturilor de pe reazem; pentru temperature mai ridicate momentul (M Rd, fi ) se reduce cu factorii k s (Θ cr) respective k p (Θ cr )