Cursul 12 - Constructii Civile - Incendii

CURS DE CONSTRUCTII CIVILE 2013-2014 Daniel STOICA

1

CAPITOLUL 8

EFECTUL INCENDIILOR ASUPRA CLADIRILOR


2

1. Actiunea incendiilor i sigurana la foc

1.1. Principii fundamentale Sigurana la foc a unei structuri presupune atingerea urmtoarelor obiective:

asigurarea capacitii portante a structurii de rezisten a construciei pentru o perioad de timp;

limitarea prin proiectare a generrii i rspndirii focului n construcie;

limitarea prin proiectare a rspndirii focului ctre construciile nvecinate;

posibilitatea prsirii cldirii de ctre ocupani sau a salvrii acestora;

asigurarea siguranei echipei de salvare

Asigurarea acestor obiective se face printr-o serie de msuri active i pasive. Masurile active sunt reprezentate de toate mijloacele care se activeaz n momentul izbucnirii unui incendiu, cum ar fi sistemele automate de detecie i stingere a focului. ntre msurile pasive se pot enumera: asigurarea corespunztoare a cilor de evacuare funcie de specificul i particularitile cldirii, protejarea sau eliminarea surselor poteniale de incendiu n momentul proiectrii cldirii, limitarea propagrii focului printr-o compartimentare adecvat i nu n ultimul rnd asigurarea prin proiectare a unei rezistente corespunztoare la aciunea temperaturilor nalte care pot aprea n cazul unui incendiu, pentru elementele structurii portante a cldirii, pentru durata impusa de rezistenta la foc.

n Romnia, normativul P118/99 ofer condiiile tehnice de proiectare i realizare a construciilor pentru protecia la aciunea focului i ofer informaii privind modul de asigurare a masurilor enumerate mai sus funcie de specificul cldirii. Normativul stabilete ncadrarea cldirilor n cinci grade de rezistenta la foc, funcie de durata minima de rezistenta la foc a elementelor structurii portante, ns, pn nu demult, n Romnia nu au existat normative care s stabileasc o metodologie de evaluare prin calcul a rezistentei la foc a elementelor structurale aflate intr-o anumit stare de solicitare. Ministerul Lucrrilor Publice i Amenajrii Teritoriului (MLPAT) a demarat n anul 1997 Programul CR Cod Roman pentru Elaborarea reglementrilor tehnice pentru structuri la construcii civile i industriale i armonizarea cu reglementrile tehnice din Uniunea European. n cadrul acestui program, Universitatea Politehnica din Timioara, n colaborare cu INCERC Bucureti, a elaborat Normativul pentru verificarea la foc a elementelor structurale ale construciilor din otel precum i Ghidul pentru verificarea la foc a elementelor structurale ale construciilor din otel. Normativul reprezint varianta tradus a versiunii provizorii de la acea data a normei europene Eurocode 3 Partea 1.2 cu adaptarea definiiilor i a termenilor de specialitate n conformitate cu norma tehnic romneasc de proiectare i realizare a construciilor privind protecia la aciunea focului, P118. Ghidul de proiectare este destinat s expliciteze normativul, prin intermediul unor tabele de calcul, nomograme, exemple reprezentative i comentarii.

Principiul care genereaz determinarea rezistentei unui element structural alctuit din otel sau din beton la aciunea focului este ca temperaturile nalte produse n cazul unui incendiu reduc rezistenta i rigiditatea acestor materiale.

n momentul n care temperaturile de pe seciunea transversala a unui element structural au produs reducerea rezistenei elementului sub nivelul efortului de calcul produs de ncrcri n situaia de incendiu, se considera ca elementul respectiv si-a epuizat capacitatea portanta sub aciunea focului.

Normativul european EN1991-1-2 descrie aciunile termice i mecanice care trebuie luate n considerare pentru o structur supus aciunii focului, oferind modelele de foc normalizate, modelul de foc parametric, respectiv modele de foc natural, descrise in continuare:


3

Curba de foc normalizat ISO, dei este internaional recunoscut i deosebit de util pentru efectuarea experimentelor, reprezint o modelare srac a realitii, deoarece nu ine cont de nici un parametru fizic, considernd aceeai evoluie a temperaturii n timp pentru orice cldire si mai mult dect att, temperatura creste continuu in timp. n realitate, evoluia temperaturii ntr-un compartiment este direct legat de o serie de parametrii cum sunt deschiderile, sarcina termic i viteza de propagare a focului.

Modelul de foc parametric ofer curba timp-temperatura funcie de sarcina termic i deschiderile din perei si tine cont de asemenea si de faza de regresie a temperaturii. Modelul este ins limitat ca suprafaa si nlime a compartimentului de incendiu i presupune c temperatura este aceeai n ntreaga cldire, pe toata nlimea, din momentul izbucnirii incendiului.

Modelul de foc natural Two Zone- One Zone este capabil s urmreasc ntreaga evoluie a incendiului, din momentul declanrii pn n faza de flashover i terminnd cu regresia temperaturii si reprezint, n acest moment, modelul de calcul cel mai avansat de evoluie a temperaturii intr-un compartiment de incendiu. Iniial, nlimea compartimentului de incendiu este mprit n dou, o zona superioara de fum calda si o zona inferioara rece. Trecerea de la modelul cu doua zone de temperatura

la modelul cu o singura temperatura pe ntreaga nlime a compartimentului corespunde momentului flashover din care se poate considera ca incendiul este generalizat in toata cldirea. Acest fenomen se produce in anumite condiii, spre exemplu atunci cnd temperatura gazelor fierbini din zona superioara a atins 500C. Avnd n vedere complexitatea ecuaiilor de echilibru ale masei i energiei utilizate pentru a descrie micarea aerului cald n interaciune cu deschiderile i pereii compartimentului, este necesar dezvoltarea de programe de calcul pentru determinarea curbelor de temperatur bazate pe acest model.

Filozofia de proiectare a Eurocodurilor se bazeaz pe conceptul de stri limit. Situaia de incendiu este recunoscut ca fiind o situaie accidental care necesit doar verificarea la starea limit ultim.

Proiectarea la starea limit ultim se bazeaza pe comparaia ntre rezistena structurii determinat cu valorile de calcul ale caracteristicilor de material i efectul aciunilor mecanice determinate deasemenea cu valorile de calcul:

Rfi,d,t(Xfi,d)>Efi,d(Ffi,d)

n care:

Rfi,d,t este efortul capabil corespunztor n situaia de incendiu

Efi,d este efortul produs de ncrcri n situaia de incendiu

Xfi,d Valorile de calcul ale proprietilor mecanice ale materialelor n situaia de incendiu

Ffi,d Valorile de calcul ale ncrcrilor n situaia de incendiu

Efortul capabil i efortul produs de ncrcri sunt ambele calculate pe baza valorilor caracteristice ale datelor geometrice, date prin proiectare. Imperfeciunile geometrice, cum sunt imperfeciunile locale sinusoidale sau nclinri globale iniiale ale structurii, sunt date prin valorile de calcul.

Valorile de calcul ale propriettilor de material, Xd,fi, sunt date pentru fiecare material in standardul specific. Aceste standarde ofer deasemenea modul de calcul al efortului capabil, Rfi,d,t, n baza acestor proprieti de material. Valorile de calcul ale ncrcrilor n situaia de incendiu, Ffi,d se stabilesc n baza Eurocode 1.


4

Valorile de calcul se obin din valorile caracteristice prin multiplicarea cu coeficienii pariali de siguran:

Gfi,d=GGk pentru ncrcrile permanente

. = , 0, 1 2 pentru ncrcrii variabile

Pfi,d=PPk Pentru ncrcrile de precomprimare

Unde:

Gk, Qk, Pk valorile caracteristice ale ncrcrilor permanente, variabile i de precomprimare;

Gfi,d, Qfi,d, Pfi,d valorile de calcul ale acestor ncrcri n situaia de incendiu;

G

, Q

, P coeficieni pariali de siguran pentru aceste ncrcri;

0 factor de simultaneitate pentru ncrcrile variabile, care in cont de probabilitatea redus ca mai multe ncrcri variabile s acioneze cu valorile maxime n acelai timp;

1 coeficient pentru determinarea valorii frecvente a unei ncrcri variabile;

2 coeficient pentru determinarea valorii cvasipermanente a ncrcrii variabile.

n general, asupra unei structuri acioneaz simultan mai multe ncrcri. ntr-o situaie accidental, acestea se combin dup cum urmeaz:

o Valori de calcul ale ncrcrilor permanente o Valoarea de calcul a aciunii accidentale o Valoarea frecvent a ncrcrii variabile predominante o Valorile cvasipermanente a celorlalte ncrcari variabile.

Atunci cnd nu este evident care dintre aciunile variabile este cea predominant, fiecare aciune variabil trebuie considerat pe rand ca fiind predominant, ceea ce conduce la

considerarea mai multor combinaii.

n situaia de incendiu, care se consider a fi o aciune accidental, urmtoarele combinaii pot fi considerate:

, = + + 1,1,1 + 2,>1

, = + + 2,>1

Se observ c toi coeficienii pariali de siguran pentru ncrcrile permanente, de precomprimare i variabile au valoarea 1.0 ntr-o situaie accidental.

Opiunea de a utiliza valoarea frecvent (relaia 2.1a) sau valoarea cvasipermanent (relaia 2.1b) pentru aciunea variabil predominant este funcie de precizrile din anexele naionale ale Eurocodurilor. n continuare se va utiliza preponderent relaia 2.1a, deoarece conduce la combinaii mai complete i este deci mai ilustrativ pentru exemple. n Romnia, prin Anexa Naionala SR EN 1991-1-2:2004/NA:2006 (2006) s-a adoptat valoarea cvasipermanent (relaia 2.1b). De fapt, relaia 2.5a a fost singura menionat n ENV 1991-1-2. Relaia 2.1b a aprut n prEN 1991-1-2, iar n EN 1991-1-2 se recomand utilizarea valorilor cvasipermanente pentru aciunile variabile. Motivaia de a schimba de la valoarea frecvent la cea cvasipermanent, atunci cnd standardul ENV a fost schimbat n standard prEN a fost c aceasta este soluia utilizata pentru seism, care este deasemenea o aciune accidental. Acest argument poate fi acceptat, cu excepia aciunii vntului. Coeficientul pentru determinarea


5

valorii cvasipermanente 2 pentru vnt este 0 ceea ce nseamn c dac se utilizeaz relaia 2.1b, nu se va face nici o verificare cu fore orizontale pentru o structur n situaia de incendiu.

n cazul unui cutremur, forele orizontale din aciunea accidental sunt prezente, cu o valoare semnificativ i efectul vntului nu are, intr-adevr, o importan deosebit.

Tabelul 1 este tabelul A1-1 din EN 1990 i ofer valorile coeficienilor pentru situaia de incendiu.

Aciune 1 2

ncrcri de exploatare n cldiri

categoria A: cldiri rezideniale 0,5 0,3

categoria B: birouri 0,5 0,3

categoria C: spaii cu aglomerri de persoane 0,7 0,6

categoria D: comer 0,7 0,6

categoria E: spaii depozitare 0,9 0,8

Spaii destinate traficului de vehicule

categoria F: greutate vehicul 30kN 0,7 0,6

categoria G: 30kN < greutate vehicul > 160kN 0,5 0,3

categoria H: acoperiuri 0,0 0,0

ncrcri date de zpad

altitudine H 1000m 0,2 0,0

altitudine H > 1000m 0,5 0,2

ncrcri date de vnt 0,2 0,0 Tabel 0-1.1: Valorile coeficienilor pentru situaia de incendiu

De fapt, nu doar alegerea ntre 1 sau 2 este un parametru care trebuie precizat n anexele naionale, dar i valorile acestor factori. Fiecare ar poate adopta valori diferite de cele din Tabelul 2-1.

Valoarea de calcul a aciunii accidentale nu apare n relaia 2.1, deoarece n cazul unui incendiu, aciunea focului nu este n aceeai form ca i celelalte aciuni. Aciunea focului nu poate fi cuantificat n uniti de for, care s se adauge ncrcrilor permanente sau variabile.

Aciunea focului const n efecte indirecte introduse n structur. Dac i cum aceste efecte trebuie luate n considerare, este precizat n Eurocodurile specifice de material.

1.2. Probleme particulare

1.2.1 Simultaneitatea aciunilor

Articolul 4.2.2 (1) din EN 1991-1-2 precizeaz ca Simultaneitatea cu alte aciuni accidentale independente nu trebuie luat n considerare. Cuvntul cheie din acest articol este independent.

Focul i tornada pot fi considerate independente i nu vor fi considerate simultan. Un cutremur, pe de alta parte, provoac n mod frecvent incendii i n acest caz aciunile nu sunt cu adevrat independente.

Focul dup seism face parte din preocuprile de cercetare actuale, incendiile care survin unui cutremur reprezentnd o ameninare major n regiunile seismice. Funcie de nivelul de degradare al structurii dup cutremur, rezistena la foc a acesteia poate fi redus semnificativ.


6

O situaie asemntoare poate sa apar n urma unei aciuni teroriste (explozie), sau ca rezultat a coliziunii unui vehicul cu o cldire. Proiectarea structurii cu considerarea succesiv a acestor aciuni accidentale nu se poate face, n mod evident, fr costuri suplimentare. n aceast lucrare se va considera n continuare c focul este singura aciune accidental.

1.2.2 ncrcarea Permanenta

ncrcarea permanent trebuie considerat n toate cazurile i este important ca, n general, toate componentele acesteia sa fie incluse. Dac, spre exemplu, ntr-o cldire rezideniala, se poate neglija greutatea corpurilor de iluminat n raport cu greutatea planeului de beton, ntr-o cldire industrial cu structura metalic i acoperi uor, greutatea sistemelor de ventilare sau iluminat interior, suspendate de grinzile acoperiului pot constitui o parte important din greutatea permanent.

1.2.3 Aciuni indirecte n situaia de incendiu

Aciunile indirecte sunt definite n EN1991-1-2 ca fiind eforturi cauzate de dilatarea termica i trebuiesc luate n considerare, cu excepia cazurilor n care se poate justifica c sunt neglijabile sau favorabile.

Este deci necesar ca proiectantul s decid daca una dintre aceste condiii este ndeplinit, pentru fiecare situaie.

O situaie particular este definit n EN 1991-1-2 articolul 4.1 (4): atunci cnd cerinele de sigurana la foc se refer la elemente solicitate la foc standard. Acesta este cazul, spre exemplu, unei cerine de rezisten la foc standard de 60 minute pentru stlpi i 30 minute pentru grinzi.

Motivaia trebuie cutat probabil n faptul c, nainte de apariia modelelor de calcul, cerinele pentru elemente solicitate la foc standard au fost nsoite de o verificare printr-un test experimental, n care aciunile indirecte nu au fost prezente. Daca se utilizeaz un model de calcul pentru verificarea unei astfel de cerine, aceasta se face cu scopul de a obine un rezultat similar cu rezultatul obinut printr-un experiment, dar cu costuri mult reduse i mult mai rapid. Obiectivul, n acest caz, nu este de a obine o reprezentare a comportrii reale a structurii sub aciunea focului i de aceea, modelul de calcul trebuie s reprezinte cat mai fidel cu putin condiiile testului. n consecin, nu va fi considerat nici o aciune indirect.

Dac cerina de rezisten la foc se refer la structur n ansamblu, sau daca se refer la orice alt model de foc n afar de cel standard, nu nseamn n mod necesar ca aciunile indirecte trebuiesc luate n considerare n mod automat. Decizia i revine n continuare proiectantului.

1.3. Metode de calcul Normele europene ofer, n general, trei metode de calcul al rezistentei la aciunea focului:

Metoda tabelara are la baza observaiile fcute n timpul experimentelor. Este foarte simpl de utilizat, domeniul de aplicabilitate fiind ns limitat, datorit unui ansamblu de condiii geometrice impuse seciunilor. Aceast metod se aplica n mod uzual n cazul elementelor din beton sau mixte otel beton.

Metode simplificate de calcul permit calculul capacitii portante ultime pe baza unor formule sau nomograme de calcul, calibrate pe baza a numeroase ncercri experimentale.

Modele de calcul avansate presupun analiza numerica cu ajutorul unor programe de calcul specializate, dedicate analizei termice i mecanice a structurilor supuse la


7

aciunea temperaturilor nalte, validate prin ncercri experimentale. Modelele de calcul avansate sunt aplicabile pentru orice tip de curba de evoluie a temperaturii n compartimentul de incendiu, inclusiv pentru modele de foc natural i pot fi utilizate pentru analiza ntregii structuri, lund n considerare i efectele indirecte ale aciunii focului, cum ar fi dilatarea elementelor structurale.

1.4. Relaii temperatura - timp n cazul unui incendiu generalizat, aciunea focului este reprezentat de cele mai multe

ori printr-o curba temperatur timp, adic o relaie care descrie evoluia n timp a temperaturii care se presupune c se dezvolt n mediul n care este localizat structura. Urmtoarele relaii, care descriu curbele nominale de foc, sunt date n EN1991-1-2:

1. Curba standard (ntlnit i cu denumirea de curb standard ISO 834:

= 20 + 345 log10(8 + 1)

2. Curba hidrocarburilor

= 20 + 1080(1 0,3250,167 0,6752,5)

3. Curba de foc exterior

= 20 + 660(1 0,6860,32 0,3133,8)

Aceast curb se utilizeaz pentru faa exterioar a pereilor cldirii, expus la foc dinspre interiorul compartimentului sau dinspre un compartiment situat dedesubt sau adiacent

peretelui respectiv. Curba de foc exterior nu se utilizeaz pentru proiectarea elementelor exterioare din otel, pentru care exist un model specific.

n aceste relaii,

este temperatura gazelor fierbini n compartiment sau n vecintatea elementului [C];

t este timpul [minute].

Curbele nominale de foc sunt ilustrate n figura.


8

Anexa F din EN1991-1-2 prezint o metod care calculeaz un timp echivalent de expunere la foc, care aduce utilizatorul la curba temperatur timp standard. Aceast metod se bazeaz pe trei parametri: sarcin termic, suprafaa i tipul deschiderilor i proprietaile termice ale pereilor. Cu ajutorul unei relaii simple funcie de aceti parametri, se determin durata focului standard care ar avea acelai efect pe structur. Aceast metod este considerat oarecum depit, innd cont de faptul c n prezent exist modele mai rafinate care permit reprezentarea influenei parametrilor care influeneaz un foc real.

Un astfel de model este curba de foc parametric, dat n Anexa A din EN1991-1-2. Aceast anex prezint toate relaiile necesare pentru calculul curbei temperatur timp, n baza valorilor parametrilor care caracterizeaz un compartiment de foc. Modelul este valabil pentru compartimente cu aria maxim de 500 m, nlimea maxim de 4 metri, fr deschideri n acoperi.

2. Aspecte privind scenariile la foc

Identificarea riscului de incendiu reprezinta procesul de estimare si cuantificare a

riscului asociat unui sistem/proces, determinat pe baza probabilitatii de producere a incendiului

si consecintele evenimentului respectiv.

Identificare pericolelor presupune

identificarea surselor si imprejurarilor

stabilirea densitatii de sarcina termica

analizarea compartimentarii vis a vis de propagarea focului

stabilirea defectiunilor si verificarea Hardware la instalatiile automate de prevenire si stingere, sistemelor de evacuare fumului, a cailor de evacuare

identificarea erorilor si lipsurilor in Software (proceduri, instructiuni, management, intretinere instalatii auxiliare, curatenie)

Personalul desemnat cu identificarea pericolelor trebuie sa ai notiuni suficiente privind

arderea, securitatea la incendiu, despre caracteristicile mijloacelor tehnice de prevenire si

stingere, de protectie la foc sis a fie familiarizat cu obiectivul (documentare prealabila)

Analiza de risc de incendiu const n a determina probabilitatea de izbucnire a unui incendiu i anticiparea consecinellor stabilite printr-un scenariu de incendiu luat n considerare. Un scenariu de incendiu, n scopul de a analiza riscul de incendiu d.p.d.v cantitativ

presupune o succesiune de secvente logice dup momentul aprinderii.

Dezvoltarea focarului initial este dependent de:

cantitatea de material /substanta combustibila i de modul de repartizarea in spatiul analizat ;

caracteristicile constructie,

amplasarea constructiei,

asigurarea evacuarii fumului si focului,

performanele msurilor de aparare mpotriva incendiilor.

Evaluarea riscului

Trebuie estimate:

frecvena de apariie a scenariilor de initiere a unui incendiu,

probabilitile de initiere a focului,

dezvoltarea incendiului


9

probabilitatea de eec a diferitelor sisteme de protecie mpotriva incendiilor

Frecvena de aprindere i probabilitile de dezvoltare a focului sunt de obicei derivate din statisticile anterioare ale incendiilor care au avut loc, n cazul n care exist astfel de date.

In cazul in care statisticile lipsesc trebuie stabilite in ce conditii poate sa izbucneasca

un incendiu si folosind tehnici de calcul ingineresti sa se anticipeze dezvolatrea ulterioara a

focului

Cuantificarea consecinelor fiecrui caz de incendiu, n general, se efectueaz prin calcule inginereti de protecie mpotriva incendiilor. Ceea ce inseamna ca trebuie evaluate performana sistemelor de protecie mpotriva incendiilor, functie de strategia de securitate mpotriva incendiilor performanta sistemelor inseamna eficacitatea si eficienta. Probabilitatea

de producere a incendiului se bazeaza pe date statistice privind incendiile sau pe metode

matematice.

Probabilitatea de producere a consecintelor este bazata pe analiza probabilistica si pe

modele deterministe privind dezvoltarea incendiului, propagarea efectului incendiului,

evaluarea evacuarii utilizatorilor.

La estimarea riscului de incendiu, respectiv a probabilitatii de initiere a unui incendiu

si de producere a consecintelor acestuia, se au in vedere urmatoarele:

a) pericolul de incendiu identificat in constructie in functie de tipul si caracteristicile materialelor/substantelor existente,

b) sursele potentiale de aprindere a materialelor /substantelor, imprejurarile favorizante de initiere a incendiului si masurile organizatorice si efective luate pentru eliminarea sau

limitarea la minim a acestora;

c) nivelele criteriilor de performanta ale constructiilor privind cerinta esentiala securitate la incendiu privind conformarea la foc, vizand rezistenta si stabilitatea in caz de incendiu

d) asigurarea evacuarii si salvarii persoanelor atat d.p.d.v al sigurantei cailor de evacuare cat si al mijloacelor si personalului implicat actiuni de interventie si salvare in cazul

izbucnirii incendiului

e) nivelul de echipare si dotare cu mijloace tehnice (sisteme, instalatii, echipamente, aparatura stingatoare) pentru prevenirea si stingerea incendiilor,performantele acestora

si starea de functionare

f) dimensionarea, forta de interventie si de salvare a serviciilor private pentru situatii de urgenta proprii, eficienta acestor servicii sau a celor cu care sunt incheiate conventii,

servicilor publice pentru situatii de urgenta din localitatea in care este amplasata

constructia si tipul subunitatii Inspectoratelor pentru Situatii de Urgenta care intervene

in zona respectiva

g) existenta instalatiilor auxiliare (alimentare cu apa, gaze combustibile, energie electrica si termica, de ventilatie si climatizare), performantele, starea de functionare si

intretinerea acestora;

h) factorul uman, determinat de numarul de persoane, varsta, starea fizica a acestora, nivelul de instruire pentru salariati cat si de informare pentru clienti;

i) alte elemente care pot influenta producerea, dezvoltarea si /sau propagarea incendiilor (obiective vecine,activitati sezoniere, perioadele de seceta,fenomene

atmosferice,cutremuere etc).

Documentatiile contin date despre:

1. Caracteristicile constructiei

- Date de identificare a obiectivului destinatia - Categoria si clasa de importanta


10

- Particularitati specifice constructiei

2. Nivelurile criteriilor de performanta si timpii de siguranta la foc in conformitate cu

reglementarile tehnice

- Riscul de incendiu - Densitatea de sarcina termica - Clase de combustibilitate si periculozitate - Surse potentiale de aprindere - Conditiile preliminare ce pot determina sau favoriza aprinderea - Vitezele de ardere si edepropagare a flacarii - Masuri de protectie pentru reducerea riscului de incendiu - Rezistenta la foc a principalelor elemente de constructie - Degajarile de fum si gaze fierbinti - Comportarea la foc - Masuri recomandate pe timpul interventiei in caz de incendiu pentru a nu afecta

comportarea la foc

- Stabilitatea la foc - Gradul de rezistenta la foc numar compartimenrte de incendiu - Comportarea la foc si rezistenta la foc a elementelo de rezistenta - Timpii operativi de interventie - Timpul de incendiere totala - Cai de acces, evacuare si intretinere - Cai de interventie - Cai de evacuare - Scari de salvare si ascensoare

3. Dotari cu echipamente de protectie necesare

- Sisteme instalatii si dispozitive de semnalizare, alarmare si alertare in caz de incendiu

- Sisteme, instalatii si dispozitive de limitare si stingere a incendiilor - Dotarea cu stingatoare, alte aparate de stins incendii, utilaje, unelte.

4. Conditii specifice pentru asigurarea interventiei in caz de incendiu

- Sursele de alimentare cu apa, substantele de stingere si rezervele aferente - Pozitionarea racordurilor de alimentare cu energie electrica, gaze si alte utilitati - Instalatia de paratraznet - Asigurarea serviciului propriu de pompieri civili (cand este obligatoriu) - Timpii operativi de interventie asigurati pentru alrmare ti alertare - Zonele, incaperile, spatiile in care se gasesc materiale periculoase si pentru care

sunt necesare produse de stingere si echipamente speciale, tipul echipamentului

individual de protectie a personalului.

5. Concluzii si masuri tehnico-organizatorice


11

2.1. Scenariul de securitate la incendiu:

Caracteristicile construciei sau amenajrii:

1.1. Destinaia construciei: A. Funciunile principale ale construciei: civil public pentru locuit,

administraie, comer, sntate,cultur, invmnt, sport, turism, etc. B. Funciunile secundare i conexe: instalaii utilitare pentru cldire

1.2. Categoria i clasa de importan A. Categoria de importan a cldirii este C construcie de importan normal

obinuit. B. Clasa de importan a cldirii este III construcie de importan normal,

obinuit.

1.3. Particulariti specifice constriciei A. Se prezint principalele caracteristici ale construciei privind:

a) Tipul cldirii: obinuit: - Regim de nlime: P+4E - Volum total: 13 500mc

b) Aria construit i aria desfurat cu principalele destinaii ale ncperilor i ale spaiilor aferente construciilor: - Suprafa construit: 900mp - Suprafa desfurat: 4500mp

Destinaiile ncperilor i spaiile aferente construciei:

Cldire de birouri:

- Parter: hol acces, birouri, grupuri sanitare - Etaj: hol acces, birouri, grupuri sanitare

c) Numrul compartimentelor de incendiu i ariile acestora: - 125 compartimente de incendiu cu Ac=36mp

d) Numrul maxim de utilizatori(persoane) din cldire: - Maxim 100 persoane

e) Prezena permanent a persoanelor, capacitti de autoevacuare a acestora

In cldire este permanent prezena celor 100 de persoane angajate, pe durata programului de lucru.

Capacitatea de autoevacuare a publicului i personalului este asigurat de cile de evacuare existente.

f) Caracteristicile proceselor tehnologice i cantitile de substane periculoase:

Potrivit clasificrii din Hotrrea Guvernului nr. 804/2007 privind controlul activitilor care prezint pericole de accidente majore n care sunt implicate substane periculoase, publicat n Monitorul Oficial al Romniei, Partea I, nr. 539 din 08.08. 2003: nu se vor depozita nici una din substanele prevsute in H.G. nr. 804/2007, n cantitile considerate relevante.

g) Numrul cilor de evacuare i al refugiilor: - 4 la parter

B. Instalaii utilitare aferente construciei:

Instalaii de alimentare cu energie electric;


12

Instalaii sanitare interioare;

Instalaii de nclzire.

2.2. Riscul de incendiu

Avnd n vedere tipul cldirii, s-au stabilit riscuri de incendiu, n raport cu densitatea sarcinii termice i destinaiile spaiilor, potrivit prevederilor art. 2.1.2. 2.1.3. din Normativul de siguran la foc a construciilor, indicativ P118-99.

Densitatea sarcinii

n funcie de densitatea sarcinii termice, riscul de incendiu conf. art. 2.1.2. Normativ P118-99 poate fi:

- Mare: qi=peste 840 Mj/mp; - Mijlociu: qi=420 840 Mj/mp; - Mic: qi=sub 420 Mj/mp;

Evaluarea sarcinii termice, a densitii sarcinii termice i a densitii de cldur degajat se face pentru a aprecia riscul de incendiu dar i comportamentul elementelor de structur n caz de incendiu.

Sq= QiMi [Mj]

n

i=1

Unde:

Qi Puterea calorific inferioar a unui material [Mj]

Mi Masa materialelor combustibile de acela fel, aflate n spaiul luat n considerare [Kg]

N Numrul materialelor combustibile de acela fel, aflate n spaiul luat n considerare

Relaia dat de STAS 10903/2-79 pentru calculul densitii sarcinii termice este:

Qs=

Sq

As [Mj/mp]

Unde:

Sq Sarcina termic [Mj]

As Suma ariiloe ncperilor ce alctuiesc spaiul luat in considerare [mp]

Riscul de incendiu determinat din punct de vedere al densitii sarcinii termice.

Calculul sarcinii termice pentru:

Birou:

- Aria spaiului luat n considerare As=30m2 - Masele i puterile calorifice inferioare ale materialelor combustibile

o Lemn: Qi=19,25 Mj/kg o Hrtie, material textil: Qi=16,30 Mj/kg o Materiale sintetice, materiale plastice, poliuretan, etc.: Qi=33,50 Mj/kg

- Masa materialelor combustibile considerate: o Mobilier, tmplrie, parchet: 120kg o Hrtie: 50kg o Echipamente din materiale plastice: 25kg


13

Calculul sarcinii termice:

Sq= QiMi=12019,5+5016,30+2533,50=3 925

n

i=1

,5 Mj

Evaluarea densitii sarcinii termice:

Qs=

Sq

As=

3 925,5

30=130,85 Mj/mp


14

Surse de aprindere de natur termic(obiecte incandescente, cldura degajat de aparatele termice, efectul termic al curentului electric, etc.)

Surse de aprindere de natur electric(arcuri i scntei electrice, scurtcircuit, electricitate static)

Surse de aprindere indirecte(radiaia unui focar de incendiu)

mprejurri care pot determina sau favoriza incendiile:

n corelare cu sursele posibile de iniiere ale unui incendiu, prezentate anterior, condiiile (imprejurrile) preliminate care pot determina sau favoriza aprinderea sunt:

- Instalaii i echipamente electrice defecte ori improvizate; - Receptori electrici lsai sub tensiune, nesupravegheai; - Sudare i alte lucrri cu foc deschis, fr respectarea regulilor i masurilor specifice de

P.S.I.

- Nereguli organizatorice; - Aciunea intenionat (arson); - Alte mprejurri.

3. Studii de caz parametrice privind aciunea temperaturii generate din timpul incendiilor asupra sistemelor structurale

3.1. Alegerea structurilor pentru analiz Pentru prezentul studiu s-a dorit analizarea a 2 modele de structuri, diferena ntre ele fiind sistemul structural. Modelarea structurilor s-a efectuat cu ajutorul programului ETABS astfel:

S-au realizat 2 modele de analiz lund n considerare ecuatia focului standard ISO834

S-au realizat 2 modele de analiz lund n considerare ecuatia focului parametric.

Plan etaj structur cu cadre din b.a.:


15

Plan etaj structur dual din b.a.:

Cldirile au funciunea de birouri i sunt amplasate n Bucureti. Sistemul structural

este realizat din perei(in cazul structurii duale), stlpi i grinzi din beton armat, cu acoperi tip teras. Pereii exteriori i interiori sunt realizai din zidrie de BCA. Tmplria este realizat din PVC cu geam termopan, pardoselile vor fi finisate cu gresie n spaiile umede i parchet i plci ceramice n rest. Circulaia pe vertical este asigurat de o scr n dou rampe i o un lift.

n conformitate cu normativul P100-1/2013, cldirea se ncadreaz n clasa de importan III cu =1.

Din punct de vedere al aciunii seismice, conform Codului de proiectare seismic Partea I Prevederi de proiectare pentru cldiri, perioada de col corespunztoare oraului Bucureti este Tc=1,6 sec, iar valoarea acceleraiei terenului pentru proiectare ag, pentru un cutremur cu IMR de 225 de ani este ag=0.30g, acceleraia gravitaional g=9.81 m/sec2.

Conform codului de proiectare Evaluarea aciunii zpezii asupra construciilor, indicativ CR1-1-3-2005, valoarea caracteristic a ncrcrilor din zpad la sol pentru municipiul Bucureti, pentru un IMR de 50 de ani este s0,k =2,0 kN/m2.

Valoarea caracteristic a presiunii vntului pentru un IMR de 50 de ani este qref=0,5 kN/m2, conform codului de proiectare Bazele proiectrii i aciunii asupra construciilor.

Structura de rezisten a cldirilor este de tip dual din beton armat turnat monolit.

Se utilizeaz beton de clasa C20/25 (Bc30) i oel PC52.

3.2. Evaluarea ncrcrilor

Evaluarea ncrcrilor s-a realizat conform CR0-2005.

ncrcrile au fost date din tema de proiect, acestea sunt sistematizate n urmatoarele tabele:


16

ncrcri nivel curent

SLU SLS

ncrcare

Val. Caract. Coef. q slu Coef. q sls

kN/m2 kN/m2 kN/m2

Plac nivel

curent

greutate proprie plac 3.75 1.35 5.063 1 3.75

pardoseal 1.5 1.35 2.03 1 1.50

perei despritori 1 1.35 1.35 1 1

instalaii 0.15 1.35 0.20 1 0.15

util 2 1.5 3.00 0.4 0.80

Grind perei nchidere 10 1.35 13.5 1 10

Total = 25.1 Total = 17.2

ncrcri ultimul nivel

SLU SLS

ncrcare

Val. Caract. Coef. q slu Coef. q sls

kN/m2 kN/m2 kN/m2

Plac ultimul

nivel

greutate proprie plac 3.75 1.35 5.063 1 3.75

hidroizolaie 0.33 1.35 0.446 1 0.33

instalaii 0.15 1.35 0.203 1 0.15

zpad 1.92 1.5 2.88 0.4 0.77

Grind atic 5 1.35 6.75 1 5

Total = 15.3 Total = 10.0

3.3 Evaluarea forei tietoare de baz Fora tietoare de baz corespunztoare modului propriu fundamental, pentru fiecare

direcie orizontal principal considerat n calculul cldirii, se determin dupa cum urmeaz:

= 1(1) Unde:

(1) ordonata spectrului de rspuns de proiectare corespunztoare perioade fundamentale 1

0 < < () = [1 +

0 1

]

> () =

()

1 perioada proprie fundamental de vibraie a cldirii n planul ce conine direcia orizontal considerat

m masa total a cladirii calculat ca suma maselor de nivel mi

1 factorul de importan-expunere al construciei


17

factor de corecie care ine seama de contribuia modului propriu fundamental prin masa modal efectiv asociat acestuia, ale crui valori sunt:

=0,85 daca T1


18

= (1

3

1

2) (18.3, 27.5) = 25

Predimensionare stlpi

Se adopt o seciune constant a stlpilor pe nlimea construciei, pentru a evita variaia (slbirea) accentuat a rigiditii i rezistenei etajelor.

Dimensiunile sectiunilor stalpilor se determina din conditia limitarii efortului axial

normalizat: N

Ab

hc=N

fcd, =0.4

Ab=hcbc (aria seciunii de beton)

N For axial din stlp din ncrcri de lung durat

Efort axial normalizat

fcd Rezisten de proiectare la compresiune a betonului

Predimensionare perei:

Dimensiunile seciunilor pereilor structurali se efectueaz in vederea limitrii efortului mediu tangenial, aria seciunilor orizontale la baza peretelui fiind estimate cu relaia:

= 2,5 2,5

1,5 2,5

Unde:

Aw aria inimilor pereilor structurali pe una din direciile principale ale construciei

bw grosimea inimilor pereilor pe direcia considerat

hw inalimea seciunii orizontale a pereilor pe direcia considerat

Fb fora tietoare la baza cldirii sau fora seismic

media estimat a rapoartelor MRd/MEd

factor de corecie a forei tietoare 1,2 fctd rezistena de proiectare a betonului la ntindere

In conformitate cu P100-2006, verificarea deplasarilor relative de nivel se face la doua

stari limita, respectiv starea limita de serviciu (SLS) si starea limita ultima (SLU). Elementele

structurale care se supun verificarii au dimensiunile stabilite in faza de predimensionare.

Verificarea la starea limit de serviciu (SLS)

Verificarea la starea limita de serviciu are drept scop meninerea funciunii principale a cldirii in urma unor cutremure, ce pot aprea de mai multe ori in viata construciei, prin limitarea degradrii elementelor nestructurale si a componentelor instalaiilor construciei. Prin satisfacerea acestei condiii se limiteaz implicit si costurile reparaiilor necesare pentru aducerea construciei in situaia premergtoare seismului.


19

Verificarea la deplasare se face pe baza relatiei

drSLS=qdr


20

prevenirea prbusirii totale a elementelor nestructurale. Se urmrete deopotriv realizarea unei marje de sigurana suficiente fata de stadiul cedrii elementelor structurale.

Verificarea la deplasare se face pe baza expresiei:

= <

Unde:

deplasarea relativ de nivel sub aciunea sismice asociata SLU

q factorul de comportare specific tipului de structur

dr deplasarea relativ a aceluiai nivel, determinat prin calcul static elastic sub ncrcri seismice de proiectare

c coeficient de amplificare al deplasrilor, care ine seama c pentru T < Tc deplasrile seismice calculate n domeniul inelastic sunt mai mari dect cele corespunztoare rspunsului seismic elastic

valoarea admisibil a deplasrii relative de nivel, egal cu 0,025h

n cazul aciunii unui cutremur puternic, rar, ce va produce degradri semnificative ale elementelor de compartimentare si nchidere este de presupus c legturile dintre acestea i elementele structurale vor fi puternic afectate. Prin urmare, aportul elementelor nestructurale

la rigiditatea globala a structurii, poate fi neglijat, iar valorile dr vor trebui calculate n ipotez rigiditii corespunztoare stadiului fisurat a elementelor structurale. Se admite a se evalua rigiditatea structurii considernd jumtate din valorile modulelor de deformaie a elementelor structurale n stadiul nefisurat.


21

3.5 Analiza structurilor la actiunea focului n calcul vom folosi urmatoarele urmtoarele relaii, care descriu curbele nominale de

foc, date n EN1991-1-2:

1. Curba standard (ntlnit i cu denumirea de curb standard ISO 834:

= 20 + 345 log10(8 + 1) 2. Curba temperatur timp parametric

= 20 + 1325(1 0,3240,2 0,2041,7

0,47219

)

Unde:

Temperatura gazelor din compartiment[C]

t* = [h]

t Timp [h]

(O b )2 (0,04 1160 )2 [-]

b =c cu urmtoarele limite 100b2200 [ 21 2 ]

Densitatea pereilor incintei kg/m3]

c Capacitatea caloric specific pereilor incintei [J/kgK]

Conductivitatea caloric specific a pereilor incintei [W/mK]

O Factorul de deschideri: O= Avheq At [m1 2 ]

cu urmtoarele limite: 0,02O0,20

Av Suprafaa total a tuturor deschiderilor verticale din toi pereii

heq Media ponderat a nlimii ferestrelor tuturor pereilor

At Suprafaa total a nchiderii

Temperatura maxim max se atinge n faza de nclzire pentru t*= t*max, unde:

tmax* =tmax [h]

Cu tmax=max[(0,210-3qt,d/O);tlim] [h]


22

Unde:

qt,d valoarea de calcul a densitii sarcinii termice calculat pentru ntreaga

suprafa At a incintei, aa c: qt,d=qf,d Af

At [MJ m2 ]. Se respect urmtoarele

limite: 50qt,d1000 [MJ m2 ] q,d valoarea densitii sarcinii termice a suprafeei Af a planeului, conform anexa

E.

tlim n cazul unui incendiu cu vitez mic de dezvoltare, tlim=25 min.; n cazul unei viteze medii de dezvoltare, tlim=20min., iar n cazul unei viteze mari de

dezvoltare a incendiului tlim=15min.

Curbele de temperatur - timp pentru faza de regresie sunt indicate de:

g=max-625(t-tmax* x) pentru tmax

* 0,5

g=max-250(3 )(-tmax

* x) pentru 0,5 < tmax* 2

g=max-250(-tmax

* x) pentru tmax* 2

Unde: t* se obine din

tmax* =(0,210-3qt,d/O)

x=1,0 dac tmax>tlim, sau x=tlim/t*max dac tmax=tlim.

n modelare vom considera urmatoarele poziii posibile in plan ale aciunii focului:


23


24

3.6. Rezultate obinute la structura din cadre

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010

P

E1

E2

E3

E4

Cldire P+4E, structur n cadreDrift(dr,e/h) direcia X

Normal

Foc parametric

ISO834

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008

P

E1

E2

E3

E4

Cldire P+4E, structur n cadreDrift(dr,e/h) direcia Y

Normal

Foc parametric

ISO834

Loc P V2 T M3 P V2 T M3 P V2 T M3

0.2 -701882.3 16.08 -8.725 123.3 -1291044 16.08 -8.725 123.258 0 44.9 -2.22 144.001

5.8 -701882.3 99.06 1.39 -453 -1291044 99.06 -5.122 -636.87 0 68.4 6.304 -146.07

0.2 -932989.9 -13.3 0.355 111.235 -1716144 -13.34 0.355 111.235 0 38.7 0.156 145.892

5.8 -932989.9 151.9 -17.27 -525.92 -1716144 151.86 -28.79 -722.04 0 93.7 -0.06 -172.04

0.2 -701882.3 16.08 -14.1 123.3 -1291044 16.08 -29.2 123.258 0 44.9 2.216 144.001

5.8 -701882.3 99.06 -11.23 -453 -1291044 99.06 -11.23 -636.87 0 68.4 -6.3 -146.07

0.2 -932989.9 -13.3 -21.03 111.235 -1716144 -13.34 -34.87 111.235 0 38.7 -0.16 145.892

5.8 -932989.9 151.9 0.137 -525.92 -1716144 151.86 0.137 -722.04 0 93.7 0.064 -172.04

ISO834 Foc parametric Normal

Parter C1 - Grinzi

G1AB

G2AB

GA12

GB12


25

4. Bibliografie

STAS 10903/2-79

Norme tehnice de proiectare i realizare a construciilor privind protecia la aciunea

focului, indicativ P118, 1999.

EN1991-1-2

Conf. dr. ing. Raul Zaharia Calculul structurilor la actiunea focului

Loc P V2 V3 M2 M3 P V2 V3 M2 M3 P V2 V3 M2 M3

0 -547060.8 61.19 -13.93 -13.069 108.664 -1005763 61.19 -13.93 -13.07 109 -308 -80.07 -5.04 -4.727 -126.43

2.5 -547051 61.19 -13.93 -61.234 -123.547 -1005753 61.19 -13.93 -95.29 -158 -308 -80.07 -5.04 7.615 69.729

0 -548206.1 104.1 -27.41 -25.718 148.877 -1007469 104.05 -27.41 -25.72 149 -237 -102.19 -8.62 -8.087 -147.19

2.5 -548196.3 104.1 -27.41 -55.025 -265.772 -1007459 104.05 -27.41 -97.99 -350 -237 -102.19 -8.62 13.029 103.169

0 -547975.6 54.63 1.4 1.309 102.503 -1007239 54.63 1.4 1.309 103 -468 -90.59 0.44 0.415 -136.31

2.5 -547965.8 54.63 1.4 -161.84 -127.793 -1007229 54.63 1.4 -245.9 -171 -468 -90.59 0.44 -0.668 85.636

0 -549625.9 111.9 2.77 2.599 156.227 -1009629 111.88 2.77 2.599 156 -572 109.91 0.7 0.656 154.432

2.5 -549616.1 111.9 2.77 -184.15 -297.853 -1009619 111.88 2.77 -281.4 -395 -572 109.91 0.7 -1.057 -114.84

C2

C7

C8

ISO834

Parter C1 - Stlpi

C1

Foc parametric Normal

F11 F22 M11 M22 M12 V13 V23 F11 F22 M11 M22 M12 V13 V23

1 -733674.9 -733674.9 3.1 -1.1 -1 -4.1 -1.1 -1349524 -1349524 3.1 -1.1 -1 -4.3 -1.2

2 -733674.9 -733674.9 -17 -6.4 2.2 -1.9 -10 -1349524 -1349524 -22 -6.4 2.2 -4.9 -14

7 -733674.9 -733674.9 1.2 -9.8 0.3 -9.8 -2.7 -1349524 -1349524 1.2 -15 0.3 -14 -5.7

8 -733674.9 -733674.9 -26 -22 -4 3.65 5.47 -733674.9 -733674.9 -26 -22 -4 3.65 5.47

F11 F22 M11 M22 M12 V13 V23

1 0 0 2.6 -0.2 -0 -4.3 0.48

2 0 0 -5.2 -3.4 1.7 -2.1 -1.6

7 0 0 1.6 -0.4 0.2 -3.5 0.11

8 0 0 -6 -3.5 -1 -1.6 1.99

ISO834 Foc parametric

Normal

Parter C1 - Placa

Cursul 12 - Constructii Civile - Incendii

Documents

Transcript of Cursul 12 - Constructii Civile - Incendii