Modulový systém

EURO-NX

MODUL NX-€C3

Autor modulu : Ing. Radim Bochňák, CSc.

http://www.e-riziko.cz

info@bochnak.cz

leden 2005

Zpracováno podle

ČSN EN 1991-1-2. Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1.2: Obecná zatížení – Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru. (73 0035)

ČSN P ENV 1993-1-1: 1992. NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ. Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. 1. DÍL

ČSN P ENV 1993-1-2: 1995. NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ. Část 1.2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru

Obsah

Instalace modulu

Modul	Název	Funkce	Zpracování
NXEC3	1. Modul NXEC3 -Start	1.1 Spuštění	Spuštění modulu NXEC3
		1.2 Ukončení	Uzavření aplikace NXEC3
	2. Projekt	2.1. Aktualizace projektu	Projekt NXEC3
		2.1.1 Parametry projektu	Parametry projektu
		2.2 Požární úsek	Analýza požárního úseku
		2.2.1 Parametry požárního úseku	Parametry požárního úseku
			Export parametrů požárního úseku
			Teplotní zatížení při požární situaci
		2.3 Profil	Profil - parametry konstrukčního prvku
		2.3.1 Profil - zatěžovací případy	Tažený prvek
			Tlak (tlačené pruty, sloupy)
			Ohybový moment (nosníky) Klopení (nosníky)
		2.3.2 Profil - požární odolnost	Vyhodnocení požární odolnosti
	3. Databáze	3.1 Databáze - aktualizace	Tabulka výhřevnosti látek
			Tabulka konstrukčních materiálů
			Tabulka profilů
			Požárně ochranné materiály
	4. Nástroje	4.1 Možnosti	Nastavení NXEC3

Instalace modulu NXEC3

Distribuce obsahuje instalační DISKETu START pro CD, která je aktivována pro danou distribuci. Dále CD, který obsahuje software s moduly pro NXEC3.

Postup instalace:

- vložit do CD-ROM mechaniky distribuční CD (obsahuje soubor SETUPXRB.EXE)

- vložit do disketové mechaniky instalační disketu s označením DISKETA START pro CD (obsahuje instalační modul soubor INSTAL32.EXE)

- z diskety spustit instalační modul INSTAL32.EXE

- program automaticky spustí standardní SETUP z CD

V případě, že instalujete modul na počítač, kde nebyl NXEC3 nikdy instalován nechejte při dotazu zda “Vytvořit databázi“ políčko zaškrtnuté. (Pokud necháte políčko prázdné, nebude instalace kompletní a po spuštění modulu se objeví chybové hlášení, že nelze otevřít databázi)

Pokud modul pouze reinstalujete a na počítači již existuje, včetně hotových projektů v databázi, pak při dotazu “Vytvořit databázi“ nechejte zaškrtávací políčko prázdné, aby nedošlo k přepisu uživatelských projektů prázdnou databází.

Při instalaci doporučujeme zachovat přednastavenou cílovou složku

C:\Program Files\Bochnak\Euro-nx

Databáze se automaticky nainstaluje do složky

C:\Program Files\Bochnak\Euro-nx\Data_ecx

Tuto složku je vhodné pravidelně zálohovat na externí paměťové médium pro případ kolize pevného disku nebo operačního systému, kdy může dojít ke ztrátě aktuálních dat.

Po instalaci se pracovní ploše Windows zobrazí ikona modulu NXEC3

1.Modul NXEC3 – Start

Modul NXEC3 z řady EURO-NX je určen pro řešení požární odolnosti konstrukčních prvků

namáhaných tahem, tlakem(tlačené prvky, sloupy a ohybem (ohybový moment - nosníky).

K řešení teplotního zatížení při požární situaci modul používá evropskou normu

ČSN EN 1991-1-2 (73 0035).

Analýza konstrukčních prvků se provádí na základě modelů normy

ČSN P ENV 1993-1-1: 1992 (ČSN P ENV 1993-1-1 (73 1401) a

ČSN P ENV 1993-1-2: 1995 (ČSN P ENV 1993-1-2 (73 1401).

1.1 Spuštění modulu

Spuštění modulu NXEC3:

- START menu Windows ze složky Euro-nx

- přímo ze složky ..\Bochnak\Euro-nx\NXEC3.exe

- z pracovní plochy Windows- ikona NXEC3

Hlavní obrazovka modulu

1.2 Ukončení aplikace

- v hlavní nabídce modulu vybrat "Projekt"-> "Konec"

2. Projekt

Projekt v modulu NXEC3 umožňuje zadání popis nového objektu odpovídajícím požadavkům podle ČSN EN 1991-1-2 (73 0835)

2.1 Aktualizace projektu

Zpracování  projektu:

- "Nový" – zadání nového objektu

- "Odstranit" - vymazání objektu z databáze

- "Otevřít" - otevře již existující objekt pro úpravu

- "Export" - generování sestavy s výpočty

- "Konec" - ukončení programu

2.1.1 Parametry projektu

Pro řešení analýzy požární situace z hlediska posouzení požárního úseku a analýzy konstrukčního prvku při požární situaci je nezbytné zadat základní údaje o objektu.

Projekt - definice objektu. Formulář se aktivuje pomocí voleb “Projekt” -> “Nový“ nebo “Otevřít“

Dialogové okno obsahuje základní údaje o objektu podle EC1-1-2:

FORM 1

- druh objektu

- hustotu požárního zatížení pro daný typ objektu

- návrh aktivních protipožárních opatření

2.2 Požární úsek

Provádí se analýza požárního úseku podle Eurokódu 1. Část 1-2. Zadávají se parametry nutné pro návrhový požár - výpočet hustoty požárního zatížení a geometrické parametry požárního úseku.

Požární úsek se aktualizuje:

- přidání nového - pomocí tlačítka "Úsek" ve stromu "Požární úsek/Profil"

- úprava stávajícího - pomocí tlačítka "Edit" na vybraném úseku

2.2.1 Parametry požárního úseku

Parametry požárního úseku se zadávají v souladu s ČSN EN 1991-1-2 (73 0035). Zadané hodnoty umožňují výpočet průběhu návrhového požáru podle parametrické křivky.

Dialogové okno pro aktualizaci parametrů požárního úseku představuje formulář FORM 2.

FORM 2

Hustotu požárního zatížení lze upravit pomocí tlačítka za polem pro q_f,k zadáním hodnot výhřevnosti a hmotnosti hořlavých látek výběrem z tabulky E.3 v EC1-1-2 příloha E

Export parametrů požárního úseku

Parametry požárního úseku lze exportovat do sestavy pomocí tlačítka "Export".

Zpracování sestavy parametrů požárního úseku

- na vybraném úseku stlačit tlačítko "Export"

- zobrazí se okno s vypočtenými hodnotami

- v okně lze provádět úpravy a následně uložit

pomocí tlačítka "Uložit jako"

- formát RTF - lze otevřít např. pomocí aplikace Word

- formát HTML - vygeneruje soubor, který lze otevřít v aplikaci

Internet Explorer resp. uložit na webový server

- pomocí tlačítka "Tisk" se exportovaná (resp. upravená) sestava

vytiskne na tiskárnu.

FORM 3

Teplotní zatížení při požární situaci

Modul NXEC3 umožňuje řešení teplotního zatížení při požární situaci. Návrhový požár lze simulovat třemi způsoby:

- normová teplotní křivka (ISO 834)

- parametrická křivka podle ČSN EN 1991-1-2, příloha A (EC – Eurokód)

- parametrická křivka podle ČSN 73 0804 (určena pouze pro porovnání s par. křivkou EC

Návrhový požár

- pro řešení návrhového požáru je nutno zadat parametry

požárního úseku

- parametry požárního úseku se zobrazí po aktualizaci

v pravé části hlavní obrazovky modulu

- pomocí tlačítek "Data" se zadávají parametry konstrukcí

ohraničujících požární úsek a otvorů ve svislých konstrukcích

- tlačítko "Graf" zobrazí vybrané teplotní křivky požáru

FORM 4

2.3 Profil

Po analýze požárního úseku se definují  parametry konstrukčního prvku z hlediska zatížení za běžné teploty a při požární situaci. Modul umožňuje řešení analýzy konstrukčního prvku pro následující zatěžovací případy:

- tah (tažené prvky)

- tlak (tlačené prvky, sloupy)

- ohybový moment (nosníky)

- klopení (nosníky se ztrátou příčné a torzní stability)

Profil – parametry konstrukčního prvku

Konstrukční prvek se zadává pomocí tlačítka "Profil" ve stromu "Požární úsek/Profil"

(Upozornění: Pro zadání nového profilu je nutná existence alespoň 1 požárního úseku pro daný projekt)

- zobrazí se dialogové okno FORM 5 pro aktualizaci návrhových parametrů prvku.

Údaje se zadávají v souladu s EC3-1-1 a EC3-1-2

(Poznámka: .v dialogovém okně je nutné věnovat pozornost položce "Analýza prvku - vnitřní síly" kde se volí zatěžovací případ)

FORM 5

2.3.1 Profil – zatěžovací případy

Po zadání základních parametrů konstrukčního prvku ve formuláři FORM 5 a volbě zatěžovacího případu se definují návrhové parametru prvku pro běžnou teplotu a pro požární situaci. Po zadání parametrů konstrukčního prvku ve FORM 5 se automaticky aktualizuje hlavní obrazovka modulu FORM 6, zobrazí se parametry profilu v pravé části obrazovky.

FORM 6

TAŽENÝ PRVEK

Volbou "Tah (tažené pruty)" v poli "Analýza prvku – vnitřní síly" při definici profilu v dialogovém okně FORM 5 se nastaví parametry pro návrhová zatížení podle EC3-1-1 resp. EC3-1-2 pro běžnou teplotu resp. pro požární situaci.

Po definici profilu a volbě "Tah (tažené pruty)" jako zatěžovací případ se zobrazí v hlavním okně aplikace FORM 6 tabulka s parametry.

Volbou "Edit" v pravé horní části obrazovky se zobrazí formulář pro zadání hodnot zatížení a redukčních součinitelů (podle EC3-1-1 a EC3-1-2)

FORM 7

TLAK (TLAČENÉ PRUTY, SLOUPY)

Volbou "Tlak (tlačené pruty, sloupy)" v poli "Analýza prvku – vnitřní síly" při definici profilu v dialogovém okně FORM 5 se nastaví parametry pro návrhová zatížení podle EC3-1-1 resp. EC3-1-2 pro běžnou teplotu resp. pro požární situaci.

Po definici profilu a volbě "Tlak (tlačené pruty, sloupy)" jako zatěžovací případ se zobrazí v hlavním okně aplikace FORM 6 tabulka s parametry.

Volbou "Edit" v pravé horní části obrazovky se zobrazí formulář pro zadání hodnot zatížení a redukčních součinitelů (podle EC3-1-1 a EC3-1-2)

FORM 8

OHYBOVÝ MOMENT (NOSNÍKY)

Volbou “Ohybový moment (nosníky)" v poli "Analýza prvku – vnitřní síly" při definici profilu v dialogovém okně FORM 5 se nastaví parametry pro návrhová zatížení podle EC3-1-1 resp. EC3-1-2 pro běžnou teplotu resp. pro požární situaci.

Po definici profilu a volbě "Ohybový moment (nosníky)" jako zatěžovací případ se zobrazí v hlavním okně aplikace FORM 6 tabulka s parametry.

Volbou "Edit" v pravé horní části obrazovky se zobrazí formulář pro zadání hodnot zatížení a redukčních součinitelů (podle EC3-1-1 a EC3-1-2)

FORM 9

KLOPENÍ (NOSNÍKY)

Volbou “Klopení (nosníky)" v poli "Analýza prvku – vnitřní síly" při definici profilu v dialogovém okně FORM 5 se nastaví parametry pro návrhová zatížení podle EC3-1-1 resp. EC3-1-2 pro běžnou teplotu resp. pro požární situaci.

Po definici profilu a volbě "Klopení (nosníky)" jako zatěžovací případ se zobrazí v hlavním okně aplikace FORM 6 tabulka s parametry.

Volbou "Edit" v pravé horní části hlavní obrazovky se zobrazí formulář pro zadání hodnot zatížení a redukčních součinitelů (podle EC3-1-1 a EC3-1-2)

FORM 10

2.3.2 PROFIL – POŽÁRNÍ ODOLNOST

V pravé dolní části hlavní obrazovky FORM 6, po zadání parametrů profilu a návrhového zatížení se zobrazí tlačítko "Výpočet" a pod ním volba návrhového požáru - “Simul. Požáru“.

Výpočet požární odolnosti

uživatel zvolí návrhový požár

- ISO T,krit resp. ISO T,max – normová křivka,

- Eurokód – parametrická křivka

Pro volbu ISO T,krit modul vyhodnotí požární odolnost prvku podle kritické teploty prvku v relaci na normový požár. Pokud uživatel zvolí ISO T,max, pak se požární odolnost vyhodnocuje podle normové křivky, ale testuje únosnost prvku v čase požadované požární odolnosti ocelového prvku. Volba Eurokód provede vyhodnocení požární odolnosti testováním únosnosti prvku v čase požadované požární odolnosti při parametrickém požárním namáhání.

- stlačte tlačítko "Výpočet"

- v dolní pravé části obrazovky se zobrazí tabulka s  vypočtenými hodnotami vygenerovaná přírůstkovou metodou

- pokud se v dole tabulce zobrazí, že prvek při požární situaci vyhoví, není třeba dávat další opatření

- v případě, že prvek při požární situaci nevyhoví je nutno prvek opatřit protipožárním nátěrem resp. boxem

Protipožární ochrana prvku se zadává ve formuláři FORM 5 "Profil" – “Vlastnosti požárně ochranného materiálu” Po zadání PO opatření pak výpočet opakovat.

4.1 Výstupní sestava

Pokud prvek vyhoví za pokojové teploty i při požární situaci lze provést export výstupní sestavy tlačítkem (ve stromu Požární úsek/Profil musí být označen požadovaný prvek. Sestava obsahuje podrobný výpis údajů o prvku, jeho charakteristických vlastnostech a výsledných hodnot.

POŽÁRNÍ ODOLNOST OCELOVÉHO PRVKU

Řešení podle : ČSN P ENV 1993-1-1:1992. Eurokód 3. Část 1-1

ČSN P ENV 1993-1-2:1995. Eurokód 3. Část 1-2

Název objektu: Obchodní centrum

Požární úsek : PN 4.05

Parametry konstrukčního prvku

Typ/označení prvku : Nosník klopení - chráněný 10 mm

Jakost oceli : S 235

Třída oceli : EN 10025-2

Vlastnosti materiálu (ENV 1993-1-1:1992, čl.3.2.5)

Modul pružnosti v tahu a tlaku E = 210000 N.mm^-2

Modul pružnosti ve smyku G = 81000 N.mm^-2

Poissonův součinitel n = 0.3

Mez kluzu f_y = 235.0 N.mm^-2

Hustota oceli r_a = 7850 kg.m^-3

Měrné teplo oceli c_a = 600 J.kg^-1.K^-1

Tepelná vodivost l_a = 45 W.m^-1.K^-1

Profil : IPE 270

h [mm]	b [mm]	tw [mm]	tf [mm]	r [mm]	A [cm^2]
270.00	135.00	6.60	10.20	15.00	45.95

wel,y [cm^3]	wpl,y [cm^3]	wel,z [cm^3]	wpl,z [cm^3]	iy [cm]	iz [cm]
414.12	484.00	62.20	96.95	11.03	3.02

I_t = 159448 mm⁴

I_w = 70577867001 mm⁵

I_z = 4198680 mm⁴

Parametry pro požární situaci

Vystavení požáru : ze všech stran

Požární ochrana prvku : chráněný nátěrem / nástřikem

Ochranný materiál : Zpěnitelný nátěr

Tloušťka d_p = 10.00 mm

Hustota r_p = 250.00 kg.m^-3

Měrné teplo c_p = 790.00 J.kg^-1.K^-1

Tepelná vodivost l_p = 0.06 W.m^-1.K^-1

Vlhkost materiálu p_p= 0.00

Systémová délka L = 7.60 m

Návrhová požární odolnost : R45 minut

Nosník se ztrátou příčné a torzní stability

(ENV 1993-1-2: 1995, čl. 4.2.3.3 (5))

Parciální součinitelé spolehlivosti

(ENV 1993-1-1: 1992, čl. 5.1.1)

g_M1 = 1.15

Dílčí součinitel spolehlivosti pro požární situaci

(ENV 1993-1-2: 1995, čl. 2.3 (2))

g_M,fi = 1.00

Návrh na pokojovou teplotu

Návrhový působící ohybový moment

M_Sd = 74.2 kN.m

Klasifikace průřezu za pokojové teploty

e = (235/f_y)^0,5 = 1.000

d/t_w = 33.273

c/t_f = 6.618

Třída průřezu = 1

Délka nosníku mezi body zajištěnými proti vybočení

L = 4,6 m

Kritický moment M_cr = 169.7 kN.m

(prosté uložení nosníku s volnou deplanací)

Poměrná štíhlost při ztrátě stability za ohybu

l_LT = 0.819

a_LT = 0.210 ( křivka a )

f_LT = 0.900

Součinitel příčné a torzní stability

c_LT = 0.785

Momentová únosnost nosníku M_b,Rd = 77.6 kN.m

M_Sd <= M_b,Rd .. nosník za běžné teploty vyhoví

Návrh na účinky požáru

Návrhové zatížení pro požární situaci

(ENV 1993-1-2: 1995, čl. 2.4.3)

Redukční součinitel h_fi = 0.560

Ohybový moment působící při požáru M_fi,d = 41.6 kN.m

POŽÁRNÍ ODOLNOST (ENV 1993-1-2: 1995, čl. 4.2.3)

Maximální teplota prvku v čase t = 45 min

q_a,t = 320.3°C

Klasifikace průřezu za zvýšené teploty

e = 0,85 (235/f_y)^0,5 = 0.850

d/t_w = 33.273

c/t_f = 6.618

Třída průřezu = 1

Výpočet momentové únosnosti pro průřez třídy 1 za požáru

k_y,q = 1.000

k_E,q = 0.780

Poměrná štíhlost při ztrátě stability za ohybu

l_LT,q = l_LT ( k_y,q / k_E,q )^0,5 = 0.927

a_LT,q = 0,65 ( 235 / f_y) ^0,5 = 0.650

f_LT,q = 1.166

c_LT,fi = 0.534

M_b,fi,t,Rd = c_LT,fi/1,2 (k_y,q W_pl,y f_y)/g_M,fi = 50.6 kN

Návrhový požár : parametrická teplotní křivka (Eurokód 1,č.1-2)

Vývoj teploty ocelového prvku

Vnitřní ocelová konstrukce izolovaná požárně ochranným

materiálem (ENV 1993-1-2: 1995, čl.4.2.5.1)

Dq_a,t = (l_p/(d_pc_ar_a)).(A_p/V)[1/(1 + f/3)].(q_g,t - q_a,t)Dt - (e^f/10 - 1)Dq_g,t ( ale Dq_a,t > 0 )

f = (c_pr_pd_p)/(c_ar_a).(A_p/V) = 0.10

Průřezový součinitel A_P/V = 226.59 m^-1

generováno přírůstkovou (spreadsheet) metodou

časový krok Dt = 30 sekund

M_b,fi,t,Rd >= M_fi,Sd

Navržený průřez za požáru vyhoví
3. Databáze

3.1 Databáze – aktualizace

Tabulka výhřevnosti látek

Volba "Databáze"->"Výhřevnosti materiálů" v hlavní nabídce modulu umožňuje aktualizovat hodnoty výhřevnosti hořlavých látek pro výpočet hustoty požárního zatížení. Základní databáze obsahuje výhřevnosti látek podle tabulky E..3, EC1-1-2 z přílohy E.

Tabulka konstrukčních materiálu

Volba "Databáze"->"Konstrukční materiály" v hlavní nabídce modulu umožňuje aktualizovat hodnoty tepelně technických vlastností konstrukcí ohraničujících požární úsek (r - hustota, c- tepelná kapacita (měrné teplo), l - tepelná vodivost).

Tabulka profilů

Volba "Databáze"->"Parametry průřezů" umožňuje aktualizovat rozměry profilů prutů

pro výpočet průřezových charakteristik a vnitřních sil konstrukčních prvků. Tabulka se používá ve FORM 5 pro zadání typu profilu.

Tabulka požárně ochranných materiálů

Databáze "Požárně ochranné materiály" obsahuje údaje o tepelně technických vlastnostech nástřiků resp. ochranných boxů pro konstrukční prvky, které umožňují zvýšit jejich požární odolnost. Databázi lze aktualizovat po volbě “Databáze“ -> “Požárně ochranné materiály”. Tabulka se využívá ve FORM 5 pro zadání požárně ochranného nátěru/nástřiku nebo boxu.

Nastavení NXEC3

Volba "Nástroje" - > "Možnosti" v hlavní nabídce umožňuje :

- nastavení cílových složek pro ukládání exportovaných souborů na záložce "Generování dokumentů - export"

- nastavení pozadí grafu v exportované sestavě na záložce "Graf"

Změna cílové složky pro ukládání exportovaných sestav:

- stlačit tlačítko "..." na konci pole "Cílová složka",  vyhledat složku a stlačit OK

Změna pozadí grafu:

- “transparentní“ - v sestavě se nezobrazí barevné pozadí grafu

- “barva (podle obrazovky)“ - pozadí grafu bude v sestavě stejné  jako na obrazovce

 (barevné pozadí se hodní pro elektronické dokumenty pro tisk na tiskárnu je vhodné

transparentní pozadí)