Požární zkoušky v Cardingtonu

ZKOUŠKY NA SKUTEČNÝCH OBJEKTECH
V posledních letech umožnily výsledky zkoušek s prvky a styčníky a jejich teoretické zobecnění přípravy Evropských návrhových norem na zvýšení požární spolehlivost konstrukcí jejich návrhem. Kromě poznatků ze skutečných požárů je ale experimentální popis chování skutečné konstrukce omezen na několik zkoušek, viz tab. 1.

LABORATOŘ V CARDINGTONU
Laboratoř na zkoušky velkého rozsahu (LBTF) v Cardingtonu je unikátní zkušební prostor o rozměrech 48 m x 65 m x 250 m, umístěný v bývalém hangáru pro vzducholodě, viz obr. 1 [3]. V hale je kromě řady menších experimentálních staveb šestipodlažní dřevěný sedmipodlažní železobetonový a osmipodlažní ocelobetonový objekt. Zkoušky na budovách ve skutečném měřítku jsou zaměřeny na poznatky, které na částech konstrukce nelze získat: na spolupůsobení prvků, na konstrukční celistvost při výbuchu, na zkoušky požární spolehlivosti a na problematiku demolice objektů. Na obr. 2a je zobrazen dřevený objekt, postavený v čele haly. Fasáda nese známky využití pro požární experimenty, obr. 2b. Jednou z řady zkoušek byla i zkouška celistvosti konstrukce schodiště, zobrazená na obr. 2c. Na železobetonovém skeletu, viz obr. 3a, byly uskutečněny požární zkoušky desky a sloupu, obr. 3b a 3c. Ocelobetonový skelet byl postaven v roce 1993 jako typická moderní administrativní budova o užitné ploše 945 m², viz [4] a obr. 3d. Objekt je vysoký 33 m o půdorysných rozměrech 21 m x 45 m se třemi trakty 6 m + 9 m + 6 m o pěti polích rozpětí 9 m. Konstrukce je v obou směrech ztužena diagonálními ztužidly, umístěnými kolem tří přístupových svislých šachet, viz půdorys na obr. 4. Ocelové nosníky jsou navrženy z otevřených profilů I jako prostě uložené a jsou spřaženy trny s plechobetonovou deskou o tloušťce 130 mm z profilovaných plechů a betonu s lehkým kamenivem. Přípoje nosníků na průvlaky tvoří desky na stojině. Přípoje na sloupy jsou navrženy pomocí čelních desek, viz obr. 3e. Ocelobetonová stropní deska je vyztužena jednou vrstvou sítě trhlinové výztuže o ploše 142 mm²/m v obou směrech.
Při návrhu konstrukce se počítalo se stálým zatížením 3,65 kN/m² a s užitným zatížením 3,5 kN/m². Procento použitého krátkodobého užitného zatížení je pro jednotlivé experimenty shrnuto v tab. 2. Konstrukce byla navržena podle britských norem a ověřena výpočty podle Eurokódu 3 a 4.

ZKOUŠKY NA OCELOBETONOVÉM OBJEKTU
Kromě řady dílčích zkoušek bylo na ocelobetonovém objektu uskutečněno sedm velkých požárních experimentů [5]. Mechanické zatí-žení na konstrukci představovaly pytle s pískem, každý o váze 1.100 kg, viz obr. 5a. První experiment byl zaměřen na chování ocelobetonového nosníku (průřezu 305 x 165 x UB 40) za vysokých teplot s využitím skutečných okrajových podmínek na konstrukci, viz obr. 6. Při experimentu č. 2 byla teplotou namáhána jedna příčná vazba. Při obou zkouškách se zahřívalo plynovými hořáky na teplotu 900 °C, respektive 800 °C, viz [6]. Zkouška č. 3 byla první zkouškou, u níž byl v laboratoři v Cardingtonu simulován přírodní požár. Požární zatížení 45 kg/m² vytvořily dřevěné hranoly, viz obr. 5b. Sloupy a vnější nosníky byly chráněny požárně izolačním nástřikem. Stěny byly vyzděny z tvárnic z lehkého betonu. Čtvrtá zkouška představovala požární úsek o velkosti běžné kanceláře. Bylo použito požární zatížení 40 kg/m². Stěny byly tvořeny požárně odolnými sádrokartonovými deskami. Okenní otvory byly vybaveny dvojitým zasklením do hliníkových rámů. Sloupy včetně přípojů byly požárně izolovány. Průběh hoření byl ovlivněn omezením přívodu kyslíku.

Nezkrácený článek včetně všech fotografií, tabulek a grafů si můžete přečíst v únorovém čísle 1/2004.

Autor

• Prof. Ing. Wald František CSc.