Projektowanie hal stalowych z uwagi na warunki pożarowe cz. I

Projektowanie nowoczesne hale 2/13 prof. dr hab. inż. Antoni Biegus Politechnika Wrocławska Projektowanie hal stalowych z uwagi na warunki pożarowe cz. I Podstawy, oddziaływania i metody projektowania w W trakcie pożaru budynku o nieosłoniętej ogniochronnie stalowej konstrukcji nośnej obiektu najczęściej następuje degradacja właściwości mechanicznych stali. W konsekwencji tego O ddziaływanie pożarowe jest realnym zagrożeniem bezpieczeństwa obiektu budowlanego, które stanowi przede wszystkim niebezpieczeństwo dla ludzi (powodujące ciężkie obrażenia i niekiedy śmierć wielu ofiar), a także powstania strat materialnych. Ponadto w trakcie pożaru bardzo często wydzielające się toksyczne gazy (w wyniku rozkładu termicznego np. tworzyw sztucznych) powodują ciężkie uszkodzenia zdrowia ofiar lub ich śmiertelne zatrucie. Dlatego obiekty budowlane powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku pożaru: nośność konstrukcji mogła być zapewniona przez założony okres, powstanie i rozpowszechnianie się ognia i dymu w obiektach było ograniczone, rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty było zminimalizowane, mieszkańcy mogli opuścić obiekt lub być uratowani w inny sposób, było uwzględnione bezpieczeństwo ekip ratowniczych. W ocenie niezawodności konstrukcji, analizując stan graniczny nośności, należy badać nie tylko kryteria bezpieczeństwa związane z wytrzymałością w trakcie normalnej eksploatacji, ale zmniejsza się nośność graniczna konstrukcji (zwiększa się zaś jej odkształcalność), prowadząca do wyczerpania wytrzymałości i awarii lub katastrofy obiektu. Rys. 1. Widok dachu hali produkcyjno-magazynowej po pożarze 31

nowoczesne hale 2/13 Projektowanie Klasa odporności pożarowej budynku (OP) główna konstrukcja nośna konstrukcja dachu Klasa odporności ogniowej (OO) elementów budynku strop ściana zewnętrzna ściana wewnętrzna pokrycie dachu A R 240 R 30 REI 120 EI 120 EI 60 E 30 B R120 R 30 REI 60 EI 60 EI 30 E 30 C R 60 R 15 REI 60 EI 60 EI 15 E15 D R 30 REI 30 EI 30 E Tab. 1. Wymagania odpowiadające poszczególnym klasom odporności pożarowej budynków według [11] też kryteria odporności ogniowej. Bezpieczeństwo pożarowe jest więc wymogiem podstawowym, który zgodnie z Eurokodami [3] [10] musi spełniać obiekt budowlany. Normy pożarowe to części 1-2 Eurokodów odnoszących się do oceny oddziaływań w trakcie pożaru PN-EN 1991 [4] oraz projektowania w warunkach pożaru konstrukcji: betonowych PN-EN 1992 [5], stalowych Rys. 2. Kryteria ognioodporności elementów konstrukcyjnych PN-EN 1993 [6], zespolonych stalowo-betonowych PN-EN 1994 [7], drewnianych PN-EN 1995 [8], murowych PN-EN 1996 [9] i aluminiowych PN-EN 1999 [10]. Eurokody konstrukcyjne [5] [10] są to normy powiązane z ich częściami 1-1 (dotyczącymi projektowania w warunkach normalnych ) i zawierają postanowienia dotyczące oceny niezawodności konstrukcji w warunkach rozgorzenia pożaru. Oferują one szeroki wachlarz metod obliczeniowych. W celu spełnienia wymagań bezpieczeństwa pożarowego zgodnych z krajowymi przepisami budowlanymi umożliwiają one projektowanie według metody tradycyjnej lub też według metod opartych na właściwościach, zgodnie z inżynierią bezpieczeństwa pożarowego. Metody oparte na właściwościach wymagają na ogół bardziej złożonej analizy obliczeniowej i pozwalają na dokładniejsze spełnienie celów zabezpieczenia pożarowego. Zgodnie z PN-EN 1990 [3] stany graniczne nośności (stany poprzedzające katastrofę, które dla uproszczenia uważane są za samą katastrofę) odnoszą się do bezpieczeństwa ludzi i/lub bezpieczeństwa konstrukcji, a w niektórych okolicznościach także dotyczą ochrony zawartości budowli. Na rys. 1 pokazano widok spalonego dachu hali produkcyjno-magazynowej. W trakcie pożaru tej hali całkowitemu zniszczeniu uległy urządzenia produkcyjno-technologiczne, których wartość przekraczała kilkukrotnie wartość budowlaną tego obiektu. W tym przypadku przyczyną bardzo dużych strat materialnych było niewłaściwe uwzględnienie w projekcie ochrony zawartości budowli w warunkach pożaru. W pracy omówiono zagadnienia projektowania konstrukcji stalowych według PN-EN 1993-1-2:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-2: Reguły ogólne Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe z uwzględnieniem PN-EN 1990 [3] (Podstawy projektowania), PN-EN 1991-1-2 [4] (Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru) oraz rozporządzenia [11]. Ognioodporność budynków i elementów konstrukcyjnych Ognioodporność jest wyrażana jako czas, w którym element obiektu budowlanego (nośny lub/i osłonowy) może wytrzymać działanie ognia, nie tracąc swojej określonej funkcji (elementu nośnego lub/i elementu oddzielającego). Klasyfikuje się ją za pomocą następujących kryteriów właściwości: nośności R (fire resistance), która jest wytrzymałością elementu nośnego na działanie ognia podczas trwania pożaru, bez utraty stateczności konstrukcyjnej (rys. 2a), izolacyjności I (fire isolation), która jest zdolnością elementu oddzielającego poddanego działaniu ognia z jednej strony do ograniczenia wzrostu temperatury powierzchni nieosłoniętych poniżej określonych wartości granicznych, wynoszących 140 C (średnio) i 180 C (maksymalnie), w celu zapobieżenia zapłonowi na powierzchniach przyległych (rys. 2b), szczelności E (fire étachéité), która jest zdolnością elementu oddzielającego poddanego działaniu ognia z jednej strony do ograniczenia powstania szczelin o znacznych rozmiarach, w celu zapobieżenia przenikaniu gorących gazów i rozprzestrzeniania ognia na przyległe pomieszczenia (rys. 2c). 32

Stan graniczny nośności ogniowej R dotyczy wyczerpania wytrzymałości elementu, czyli zdolności przenoszenia przyłożonych do niego obciążeń. Stany graniczne ogniowej izolacyjności I oraz szczelności E dotyczą głównie elementów stanowiących przegrody budynków (ściany i stropy), zwłaszcza tych, które ograniczają strefy pożarowe. Wyczerpanie izolacyjności I oraz szczelności E wiąże się z ułatwionym rozprzestrzenianiem się pożaru w sąsiedztwie strefy pożarowej. Należy zauważyć, że nośność R jest wymagana w przypadku wszystkich elementów nośnych konstrukcji. Natomiast wymagania izolacyjności I oraz szczelność E dotyczą elementów oddzielających, takich jak płyty stropowe i ściany, stanowiących granice stref ogniowych. Odporność ogniową elementów konstrukcyjnych t fi,d mierzy się czasem wyrażonym w minutach, który upływa od rozgorzenia pożaru do momentu osiągnięcia jednego z ww. stanów granicznych. Dlatego w przepisach przeciwpożarowych, zależnie od klasy użytkowej budynku, wymagania odporności ogniowej jego elementów wynoszą: 15 minut (R 15), 30 minut (R 30), 60 minut (R 60), 120 minut (R 120) lub 240 minut (R 240). Powinna ona być zawsze co najmniej równa odpowiednim wartościom wymaganego czasu t fi,d,reg określonego przez krajowe przepisy przeciwpożarowe. Zestaw takich wymagań, jednoznacznie określonych dla wszystkich części ustroju nośnego i jego wypełnienia, charakteryzuje klasę odporności pożarowej przypisaną do całego budynku. Wymagania dotyczące odporności pożarowej budynku zależą głównie od jego rodzaju i przeznaczenia. Określono je w rozporządzeniu [11], w którym ustanowiono 5 klas odporności pożarowej (OP) oznaczonych (w kolejności od najniższej do najwyższej) literami A, B, C, D i E (tab. 1). Każdej klasie przyporządkowano określone wymagania odniesione do odporności ogniowej (OO) poszczególnych elementów budowli: głównej konstrukcji nośnej, konstrukcji dachu, stropu, ścian zewnętrznych i wewnętrznych oraz pokrycia dachu. Podano je w tab. 1 (symbol - oznacza brak wymagań). W rozporządzeniu [11] podano szczegółowe zasady przypisujące klasy do poszczególnych rodzajów budynków (mieszkalnych, użyteczności publicznej, produkcyjnych, magazyno- reklama Rys. 3. Scenariusze pożarowe hali pięcionawowej z 3 strefami pożarowymi [12]

nowoczesne hale 2/13 Projektowanie wych itp.) oraz ich wielkości (np. liczby kondygnacji). Wymagania klasy odporności ogniowej OP budynków halowych (produkcyjnych, magazynowych) przedstawiono w tab. 2. Należy zwrócić uwagę, że w tym przypadku przyporządkowanie klasy odporności ogniowej OP zależy od maksymalnej gęstości obciążenia strefy pożarowej, czyli rodzaju, ilości i rozmieszczenia potencjalnego paliwa. Podstawy projektowania konstrukcji w warunkach pożaru Bezpieczeństwo pożarowe stanowi jedną z kluczowych kwestii w projektowaniu konstrukcji budowlanych. Ma ono na celu ochronę życia ludzi, włączając w to osoby przebywające w budynku i strażaków, oraz zminimalizowanie zakłóceń w działalności przedsiębiorstw, uszkodzeń budynku i mienia znajdującego się wewnątrz oraz jego otoczenia. Dlatego, zgodnie z PN-EN 1990 [3], w ocenie stanu granicznego nośności, analizując kryteria związane z katastrofą lub zniszczeniem, należy zapewnić konstrukcji wytrzymałość nie tylko na oddziaływania od ciężaru własnego, obciążeń klimatycznych, technologicznych itp., ale także odporność ogniową. Według PN-EN 1990 [3] obliczenia termiczno-statyczno-wytrzymałościowe odporności ogniowej konstrukcji należy przeprowadzać na podstawie scenariuszy pożarowych, uwzględniając modele zmian temperatury wewnątrz strefy pożarowej. Należy sprawdzić zachowanie się konstrukcji, jej podzespołów lub elementów w warunkach pożaru, przyjmując nierównomierny lub równomierny rozkład temperatury w przekrojach lub na ich długości. Można analizować wytężenie elementów wydzielonych z konstrukcji lub też badać ich współdziałanie w warunkach oddziaływania pożaru. Oddziaływanie temperatury w czasie pożaru na konstrukcję budynku jest traktowane w PN-EN 1990 [3] jako wyjątkowa sytuacja projektowa. Oznacza to, że w ustaleniu wyjątkowej kombinacji oddziaływań rozpatruje się te oddziaływania, które są uwzględniane w kombinacjach podstawowych, i to tylko takie, które są możliwe do zaistnienia w trakcie pożaru. Nie uwzględnia się łącznego występowania w wyjątkowej kombinacji pożarowej innego oddziaływania o charakterze wyjątkowym, oprócz oddziaływań związanych z zaistnieniem pożaru. W stanie granicznym nośności obliczeniowe efekty oddziaływań E d w konstrukcji w trakcie pożaru wyznacza się ze wzoru (1): gdzie: G k,j stałe, P k sprężające, A d wyjątkowe ( pożarowe ), Q k,i zmienne, Rys. 4. Krzywe pożaru rzeczywistego, standardowego, węglowodorowego i zewnętrznego ψ 1,1, ψ 1,2 współczynnik do określenia wartości kombinacji obciążeń zmiennych odpowiednio częstych (1) i prawie stałych (2), "+" oznacza: należy uwzględnić w kombinacji z, oznacza łączny efekt oddziaływań. Parametry współczynników i oddziaływań charakterystycznych we wzorze (1) podano w PN-EN 1990 [3] oraz PN- -EN 1991 [4]. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru według PN-EN 1991-1-2 W PN-EN 1991-1-2 [4] podano ogólne zasady ustalania oddziaływań w warunkach pożaru. Projektowanie konstrukcji na warunki pożarowe obejmuje następujące etapy: wybór właściwych scenariuszy pożarowych, ustalenie odpowiadających im pożarów obliczeniowych, obliczenia przebiegu temperatury w elementach konstrukcyjnych, obliczenia mechanicznego zachowania się konstrukcji poddanej oddziaływaniu termicznemu podczas pożaru. Scenariusz pożarowy powinien uwzględniać zachowanie się całej konstrukcji, jej podzespołu lub elementu w warunkach pożaru, a także uwzględniać model zmiany temperatury wewnątrz obiektu. Dlatego w jego identyfikacji należy brać pod uwagę czynniki wpływające na przebieg pożaru, jak na przykład materiały wypełniające, izolujące czy też wyposażenie obiektu. Zgodnie z PN-EN 1991-1-2 [4] w praktycznych obliczeniach należy analizować modele odnoszące się do jednej strefy pożarowej (jednego pomieszczenia wydzielonego ogniowo). Na rys. 3 przedstawiono przykład scenariuszy pożarowych magazynowego budynku parterowego. W tej pięcionawowej hali zastosowano 2 ściany przeciwpożarowe, wydzielając w ten sposób 3 strefy pożarowe (rys. 3a). W analizowanym przypadku należy rozpatrzeć 3 scenariusze wystąpienia pożaru: w strefie 1 (rys. 3b), w strefie 2 (rys. 3c) oraz w strefie 3 (rys. 3d). Stosowane w analizie modele pożarów obliczeniowych zależą od przyjętych scenariuszy pożarowych (od możliwości rozgorzenia pożaru). Stosuje się modele: 34

Projektowanie nowoczesne hale 2/13 Obciążenie ogniowe, MJ/m 2 Budynki produkcyjne i magazynowe jednokondygnacyjne niskie średniowysokie wysokie wysokościowe do 500 E D C B B 500-1000 D D C B B 1000-2000 C C C B B 2000-4000 B B B * * pow. 4000 A A A * * * Nie mogą występować takie budynki Tab. 2. Wymagania klasy odporności pożarowej (OP) budynków produkcyjnych i magazynowych, według [11] pożaru lokalnego, gdy rozgorzenie jest mało prawdopodobne, w których przyjmuje się nierównomierny rozkład temperatury w funkcji czasu (metodę obliczania oddziaływań termicznych pożaru lokalnego podano w Załączniku C), pożaru strefowego, w którym przyjmowany jest równomierny rozkład temperatury w funkcji czasu (metodę obliczania temperatury gazu podano w Załączniku A i B odpowiednio dla elementów wewnętrznych i zewnętrznych strefy pożarowej), zaawansowane modele pożaru, w których uwzględniane są fizyczne właściwości gazu, a także wymiana masy i energii podczas procesu spalania (metody obliczania oddziaływań termicznych w jednostrefowych scenariuszach pożaru, pożarze dwustrefowym i w modelach numerycznych, uwzględniających przebieg zjawisk w czasoprzestrzeni, opisano w Załączniku D, zaś metodę określenia wartości obliczeniowej gęstości obciążenia ogniowego i szybkości wydzielania ciepła podano w Załączniku E). Załącznik F dotyczy określania równoważnego czasu oddziaływania pożaru. Załącznik G dotyczy przyjmowania współczynników konfiguracji. W analizie konstrukcji oddziaływania termiczne określa strumień ciepła netto na powierzchnie elementu, będący sumą strumieni konwekcyjnego i radiacyjnego. Temperaturę gazu przy spalaniu przyjmuje się na podstawie: nominalnych krzywych temperatura czas lub parametrycznych krzywych temperatura czas. W przypadku krzywych temperatura czas nominalnych rozróżnia się krzywą standardową, krzywą pożaru zewnętrznego oraz krzywą węglowodorową (rys. 4). Nominalne krzywe zależności: temperatura gazów spalinowych czas t fi zdefiniowano w następujący sposób: pożar standardowy (pożar standardowy według ISO 834-1995): = 20 + 345log 10 e (8t+1) (2) pożar zewnętrzny (pożar mniej gwałtowny od ww., związany z wydostawaniem się ognia na zewnątrz budynku i oddziałujący na elewacje budynków): Rys. 5. Metody projektowe do określania odpowiedzi mechanicznej konstrukcji w wa-runkach pożaru [12] = 660(1-0,687e -0,32t -0,313e -3,8t) +20 (3) pożar węglowodorowy paliw (w zbiornikach paliw, wieżach wiertniczych paliw itp.; pożar przebiegający z reguły z większą intensywnością): = 1080(1-0,325e -0,167t -0,675e -2,5t) +20 (4) gdzie: temperatura gazów w strefie pożarowej [ C], t czas [min]. Z analizy rys. 4 oraz (2) (4) wynika, że temperatura gazów spalinowych jest jedynie funkcją czasu i rośnie monotonicznie (nie ma fazy stygnięcia). Metody projektowania konstrukcji na warunki pożarowe według Eurokodów Inżynieria pożarowa konstrukcji i elementów konstrukcyjnych jest dyscypliną, która dotyczy analizy ich zachowania się w warunkach pożaru. Zgodnie z postanowieniami Eurokodów budynki na warunki pożarowe można projektować za pomocą metody tradycyjnej lub metody opartej na właściwościach (wówczas zastosowanie mają zasady inżynierii pożarowej elementów konstrukcyjnych). Procedura projektowania sposobem tradycyjnym jest oparta na analizie oddziaływań termicznych wywołanych pożarem standardowym [4], opisanym gęstością strumienia ciepła działającego na elementy konstrukcji. W procedurze obliczeniowej opartej na właściwościach uwzględnia się cechy użytkowe pomieszczeń i analizuje się oddziaływania termiczne konstrukcji na podstawie przesłanek o podłożu fizycznym. W projektowaniu można analizować zachowanie się w pożarze: elementu, podzespołu konstrukcji lub całego 35

nowoczesne hale 2/13 Projektowanie Rys. 6. Przykład trójwymiarowej analizy globalnej (model 3D) hali stalowej [12] ustroju nośnego budynku posługując się danymi tabelarycznymi lub prostymi, albo zaawansowanymi modelami obliczeniowymi. W przypadku izolowanych elementów lub części konstrukcji wykorzystuje się głównie dane tabelaryczne i proste modele obliczeniowe. Natomiast zaawansowane modele obliczeniowe są stosowane w analizach oceny bezpieczeństwa pożarowego całych konstrukcji. Najczęściej metodę tradycyjną oceny bezpieczeństwa pożarowego wykorzystuje się w celu spełnienia standardowych wymagań dotyczących ognioodporności, określonych w przepisach przeciwpożarowych. Stosuje się ją zwykle w projektowaniu stosunkowo prostych budynków i potrzebny poziom bezpieczeństwa jest relatywnie łatwy do osiągnięcia i wdrożenia. Zadaniem projektanta jest taki dobór środków ochrony przeciwpożarowej, w szczególności parametrów izolacji termicznej chroniącej konstrukcję przed działaniem ognia, by uzyskać zadowalającą (wyższą od wymaganej) wartość jej ognioodporności. Metoda tradycyjna ogranicza się więc do prostego wyboru środków ognioizolujących (posiłkując się jedynie dostępnymi ofertami materiałów w tym zakresie). Wówczas nie przeprowadza się żadnej dodatkowej analizy obliczeniowej oceniającej zachowanie się elementu w pożarze. W tym przypadku producent wyrobu ogniochronnego niejako gwarantuje, że zastosowanie danego typu izolacji (o odpowiednich parametrach, np. grubości) umożliwia uzyskanie żądanej ognioodporności. Rezultat takiego postępowania nie zawsze jednak można uznać za wiarygodny, gdyż nie uwzględnia się np. swobody odkształceń termicznych stopnia skrępowania elementu. Ponadto w wielu przypadkach taki sposób projektowania może być zbyt zachowawczy, ponieważ w celu zapewnienia wymaganej ognioodporności budowli wymaga on zastosowania istotnej (kosztochłonnej) biernej ochrony przeciwpożarowej. Dlatego zbliżoną do obiektywnej ocenę ognioodporności budowli można uzyskać na podstawie jej odrębnej analizy termiczno-statyczno-wytrzymałościowej (wg metody opartej na właściwościach). W ostatnich latach dla poszczególnych typów konstrukcji (betonowych, stalowych, zespolonych stalowo-betonowych, murowych, drewnianych i aluminiowych) opracowano ujednolicone zasady projektowania na wypadek wystąpienia pożaru. Są to wydzielone części odpowiednich Eurokodów: oddziaływań [4] oraz konstrukcyjnych [5] [10], w których podano zasady prowadzenia analizy termiczno-statyczno-wytrzymałościowej budowli (według metody opartej na właściwościach). Umożliwia ona ocenę wymaganej ognioodporności konstrukcji w celu uniknięcia rozprzestrzeniania się pożaru i/lub w celu zapobiegania przedwczesnemu zniszczeniu konstrukcji. W przypadku budynków ich główną konstrukcję można zaprojektować tak, aby zachowała stateczność w warunkach pożaru na tyle długo, by osoby przebywające w budynku mogły się ewakuować. Ta metoda uwzględnia intensywność oddziaływania pożaru przez odpowiednie oszacowanie rzeczywistych obciążeń ogniowych i parametrów rozwoju pożaru, które można obliczyć w oparciu o funkcję i sposób użytkowania budynku [4]. Umożliwia ona elastyczność w wyborze rozwiązań technicznych w celu spełnienia wymagań ognioodporności budowli, ale zazwyczaj wymaga użycia zaawansowanych narzędzi projektowych. Ponadto projektanci stosujący te zaawansowane modele obliczeniowe muszą być odpowiednio wyszkoleni w zakresie ich zastosowania i ograniczeń. Inżynieria bezpieczeństwa pożarowego umożliwia wysoce efektywne projektowanie z niewielką rezerwą nośności. Dlatego w tym przypadku wymagane są wysokie kwalifikacje projektanta (gwarantujące, że w opracowaniu projektu zastosowa- 36

Projektowanie nowoczesne hale 2/13 no w analizie odpowiednie modele). Ponadto w niektórych krajach Unii Europejskiej przepisy przeciwpożarowe żądają, aby projekt z uwagi na warunki pożarowe był weryfikowany przez osobę trzecią. Właściwości pożarowe konstrukcji lub jej elementu są określane przez wykonanie w przypadku badanego obliczeniowego scenariusza pożaru 3 kolejnych kroków analityczno-obliczeniowych konstrukcji: analiza pożaru (ustalenie oddziaływań termicznych model pożaru), analiza termiczna (określenie szybkości ogrzewania i temperatur elementów konstrukcyjnych model termiczny), analiza konstrukcyjna (obliczanie odpowiedzi mechanicznej elementów konstrukcyjnych model konstrukcyjny). Stosowane metody projektowe do oceny właściwości pożarowych konstrukcji obejmują zakres: od prostych obliczeń wykonywanych ręcznie do korzystania z zaawansowanych programów komputerowych. Ogólna złożoność projektu dotyczącego bezpieczeństwa pożarowego zależy od założeń i metod przyjętych do przewidywania każdego z ww. 3 etapów projektowania. Na podstawie uzyskanych pól temperatury w elementach nośnych i kombinacji oddziaływań w warunkach pożaru można ocenić zachowanie konstrukcji (rys. 5) za pomocą jednej z 3 możliwych metod: analiza elementu model 1D, w której każdy element nośny (np. pręt) jest oceniony jako całkowicie oddzielony od innych części konstrukcji budynku (warunki połączenia z innymi elementami zastępuje się odpowiednimi warunkami brzegowymi), analiza części konstrukcji model 2D, w której fragment konstrukcji (np. rama) jest uwzględniony w ocenie (przez zastosowanie odpowiednich warunków brzegowych, tak aby odzwierciedlić jej powiązania z innymi częściami konstrukcji), globalna analiza konstrukcji model 3D, w której ocenia się całą konstrukcję budynku (rys. 6). Stosunkowa prosta i łatwa w zastosowaniu jest analiza elementu (model 1D), zwłaszcza z uproszczonymi metodami obliczeniowymi. Analiza całej konstrukcji (model 3D) lub jej podzespołów (model 2D) uwzględnia łącznie co najmniej kilka elementów konstrukcyjnych, tak aby bezpośrednio uwzględnić wpływ interakcji między nimi. W takich analizach można dokładnie uwzględnić przeniesienie obciążenia z podgrzanych (osłabionych) części wewnątrz strefy pożarowej na bardziej wytrzymałe części chłodne poza strefą pożarową. Z tego względu analiza globalna umożliwia znacznie lepsze zrozumienie ogólnego zachowania konstrukcji w warunkach pożaru. Przykład trójwymiarowej analizy globalnej hali o konstrukcji stalowej pokazano na rys. 6. W podsumowaniu należy stwierdzić, że zgodnie z Eurokodami projekt uwzględniający warunki pożarowe budynku można wykonać za pomocą: Prostej metody opartej na podstawie danych tabelarycznych, np. zamieszczonych w PN-EN 1994-1-2 [7], którą stosuje się jedynie w przypadku zespolonych konstrukcji stalowo- -betonowych. Tabele w [7] podano dla płyt, belek i słupów, przy założeniu pewnego czasu ognioodporności, ogrzewania według krzywej pożaru nominalnego oraz określonego poziomu obciążenia. Wyznaczono je za pomocą modeli numerycznych i badań doświadczalnych. Te tabele są proste i bezpieczne w zastosowaniu. Obejmują one jednak tylko ograniczony zakres rodzajów konstrukcji i kształtowników. Prostych metod obliczeniowych, które można podzielić na dwie grupy. Pierwsza to metoda temperatury krytycznej. Jest ona powszechnie stosowana w analizie stalo-wych elementów konstrukcyjnych. W drugiej stosuje się proste modele mechaniczne i przeprowadza się weryfikację nośności konstrukcji. Te metody opracowano w celu analizy bezpieczeństwa pożarowego typowych elementów konstrukcyjnych (np. płyt, belek i słupów) zarówno stalowych, jak i zespolonych. Zaawansowane modele obliczeniowe, które mają zastosowanie w przypadku wszystkich rodzajów konstrukcji i umożliwiają ich realistyczną analizę termiczno-statyczno-wytrzymałościową. Wyniki tej analizy są zazwyczaj uzyskiwane w postaci odkształceń konstrukcji podczas całego okresu pożaru. Zaawansowane modele obliczeniowe przeprowadza się MES i korzysta z programów komputerowych. q Piśmiennictwo 1. Biegus A.: Ocena przydatności stalowej konstrukcji dachu hali produkcyjno-magazynowej w Rudnej Wielkiej po pożarze. Wrocław 9.05.2011. 2. Mariusz Maślak: Budownictwo ogólne tom 5. Część 10: Odporność ogniowa. Nośność konstrukcji w warunkach pożaru. Arkady, Warszawa 2010. 3. PN-EN 1990:2004: Podstawy projektowania konstrukcji. 4. PN-EN 1991-1-2;2006 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru. 5. PN-EN 1992-1-2:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-2: Reguły ogólne Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe. 6. PN-EN 1993-1-2:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-2: Reguły ogólne Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe. 7. PN-EN 1994-1-2:2008 Eurokod 4: Projektowanie konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych. Cześć 1-2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe. 8. PN-EN 1995-1-2:2008 Eurokod 5: Projektowanie konstrukcji drewnianych. Część 1-2: Postanowienia ogólne Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe. 9. PN-EN 1992-1-2:2010 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji murowych. Część 1-2: Reguły ogólne Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe. 10. PN-EN 1992-1-9: Eurokod 9: Projektowanie konstrukcji z aluminium. Część 1-2: Reguły ogólne Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe (oryginał). 11. Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (Dziennik Ustaw Nr 75 z 2002 r., poz. 690, późniejszymi zmianami). 12. www.arcelormittal.com: Konstrukcje stalowe w Europie. Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe. Część 7: Inżynieria pożarowa. 37