A tűzállóság a szerkezeti elem (pl. oszlop, gerenda) vagy annak egy részének teljesítményére vonatkozik és nem az őket alkotó anyagokra egymástól függetlenül (beton, acél vagy szénszálas anyag). A ragasztott CFRP (szénszál erősítésű polimer) lamellák használatához kapcsolódó gyakori hiba, hogy azt gondoljuk, hogy a CFRP tűz elleni teherbírásának meg kellene felelnie a szerkezeti elemtől elvárt ellenállósági időtartamnak, ami nem megfelelő (pl. egy 90 perces tűzállóságú oszlopnak képesnek kell lennie a meghatározott időtartamban a várható terhek felvételére, de a beton, az acél és a CFRP egyéni teherbírása teljes időtartam alatt nem korlátozott egyenként). Mivel a CFRP erősítő szerepe várhatóan idő előtt megszűnik, a szerkezeti elem teherbírása alapvetően a másik két komponenstől (beton és acél) fog függni, melyek teherbírása ennek megfelelően fokozatosan csökken a hőmérséklet függvényében. Így, még akkor is, ha a tűzvédő anyag csak korlátozott kiegészítő védelmet nyújt a CFRP számára (1), a beton és az acél védelmét illetően a hatékonysága nagyon jelentős, ezért a szerkezeti elem tűzvédelmi osztálya jelentősen javítható (2).

FRP (szál erősítésű polimer) méretezése tűzterhelésre (TR55, 5.7.1)

A tűz esete rendkívüli állapotot jelent, amit a terhek felvételekor és a szerkezet méretezésekor figyelembe kell venni.

A védelem nélküli CFRP (szénszál erősítésű polimer) erősítésről – a tűz hatására jelentkező magas hőmérséklet miatt – azt feltételezzük, hogy elveszíti az erősítő hatását. E miatt az erősítés nélküli szerkezeti elemnek csökkentett terhelési szintre, a terhek kvázi-állandó kombinációjára is meg kell felelnie (EC 1, 1-2 kötet; 4.3.1.).

A Sika CarboDur® (ingyenesen elérhető) szoftver tartalmaz egy előzetes vizsgálatot, ahol megtörténik az erősítés nélküli szerkezeti elemnek tűz esetére való ellenőrzése. A tartó teherbírása a beton és az acél valós szilárdsága alapján kerül meghatározásra, így az anyag oldali biztonsági tényező ƳM,fi = 1 (EC 2, 1-2 kötet; 2.3.). Az így számított szerkezeti ellenállásnak (teherbírásnak) meg kell haladnia a tűz esetén számításba veendő teherkombinációból meghatározott hatásokat (EC 1, 1-2 kötet; 4.3.1.).

Rd,fi ≥ Ed,fi

A fenti feltétel teljesülése esetén a CFRP erősítő hatására tűz esetén nem is lenne szükség, így a tűz elleni védelem elhagyható.

A Sika CarboDur® szoftver az 500 °C-os izotermák módszerével (Eurocode 2, 1-2 kötet: A és B melléklet) végzi el az FRP erősítés nélküli födémek, gerendák, oszlopok tűzállósági vizsgálatát.

Tűz esetén a tartó keresztmetszete jelentősen felmelegszik. E miatt különböző hőmérsékleti gradiensek ébrednek a szelvényben, ami a beton és a betonacél mechanikai tulajdonságainak, teljesítő képességeinek csökkenéséhez vezet.

Az 500 °C-os izotermák módszere egy egyszerűsített, de nem táblázatos módszer, ami azt feltételezi, hogy az 500 °C feletti hőmérsékleti hatásnak kitett betonrész a szerkezeti elem teherbírásához nem járul hozzá, a maradó keresztmetszeti részt pedig a beton normálhőmérsékleten megadott szilárdságával és rugalmassági modulusával veszi figyelembe.

Ez az új, csökentett hatékony keresztmetszet egy kisebb teherbíráshoz (ellenálláshoz) vezet, aminek meg kell haladnia a tűz esetére vonatkozó terhelésekből számított hatásokat.

A tűzállósági határérték megfelel annak az időtartamnak, mikor az idő előrehaladtával a csökkenő szerkezeti ellenállás (teherbírás) eléri a terhekből számított hatás értékét.

A Sika CarboDur® szoftver kiértékeli a tartó tűzhatás esetén érvényes teherbírását, meghatározva a vasbeton keresztmetszetben várható hőmérsékleti eloszlást, így a TR55 5.7.1. fejezete alapján a valós tűzállóságot kapjuk eredményül.

Amennyiben nem felel meg tűzesetre a szerkezet megerősítés nélkül, akkor kiegészítő tűzvédelem alkalmazása szükséges különböző gyártók tűzvédő lapjaival, - habarcsaival.

A Sika CarboDur és SikaWrap szénszálas lamellák, és szövetek Nemzeti Műszaki Értékeléssel (NMÉ A144/2017), a Sika CarboDur S szénszálas szerkezetmegerősítő rendszerek 2021 óta ETA bevizsgálással (ETA-21/0276) is rendelkeznek!

Bartha Veronika

okl. Építőmérnök / Tervező látogató