FSv CVUT - foto KPS Fakulta stavebníČVUT v Praze

Uživatel nepřihlášen
Přihlásit se | Nápověda
English

Ing. Marek Pokorný, Ph.D.

Disertační práce (Ph.D. thesis)

 

Instalační šachty z požárního hlediska (Plumbing Shafts and Their Fire Safety)
 

Abstrakt

Disertační práce v úvodní části analyzuje rizika vertikálního šíření požáru instalačními šachtami a hodnotí konstrukční a technické řešení těchto specifických prostor z hlediska pasivní a aktivní požární ochrany. Dále se práce zaměřuje na soudobé požárněinženýrské možnosti využívající výpočetní techniku pro simulace (matematické modelování) účinků požáru v uzavřeném prostoru. Tyto progresivní výpočetní nástroje se dostávají stále častěji z oblasti výzkumu a vývoje do oblasti projekční sféry a s výhodou umožňují odborně zdatným uživatelům navrhovat budovy nebo jejich části efektivněji a bezpečněji. Jsou to však opět uživatelé, kteří se tímto postupem mohou snadno dopustit i řádových výpočetních chyb a nepřesností. Hlavním cílem experimentální části disertační práce jsou právě počítačové simulace účinků řízeného požáru uvnitř šachtového prostoru, které však nezůstávají pouze na teoretické úrovni, ale jsou konfrontovány s požárním experimentem. Je vytvořen zjednodušený model šachty vycházející z konstrukčního řešení průběžné a členěné instalační šachty. V laboratorním modelu šachty jsou měřeny základní požárnětechnické veličiny – teplota, rychlost proudění vzduchu, dopadající tepelný tok a jsou sledovány doprovodné jevy – šíření plamene po náhradním hořlavém povrchu šachtových stěn a riziko přeskoku plamene nad stropní přepážku v členěné šachtě. Pro stejné okrajové podmínky je vytvořen i matematický model šachty v nejnovější již šesté testovací verzi programu FDS 6 (Fire Dynamics Simulator) postavené na algoritmech výpočtového proudění tekutin (CFD). Laboratorně zjištěné výsledky jsou následně konfrontovány s predikcí získanou na základě počítačové simulace. Disertační práce dále analyzuje dílčí experiment s problematikou hořlavých bytových jader a šachet ve stávající panelové výstavbě z druhé poloviny 20. století. V rámci rekonstrukcí bytových jader byly odebrány různé vzorky stěnových panelů (příček) použitých pro opláštění instalačních šachet, které byly v laboratoři následně vysokoteplotně testovány v konickém kalorimetru. K dispozici jsou tak požárnětechnické charakteristiky, které jinak nejsou v odborné literatuře dostupné. Závěr práce pro uživatele a autory softwaru FDS shrnuje poznatky získané v průběhu provedených požárních experimentů a dále pro stavební praxi uvádí konstrukční chyby a doporučení z hlediska požární bezpečnosti instalačních šachet.

Klíčová slova

Šachta, požární most, ucpávka, bytové jádro, komínový efekt, přenos tepla, rychlost proudění, modelování, CFD, Fire Dynamics Simulator (FDS), šíření plamene, zplodiny hoření
 

Abstract

In its introductory part, the dissertation thesis analyses the risks of the vertical spread of fires through plumbing shafts and assesses the structural and technical design of these specific facilities in terms of passive and active fire safety. The thesis further focuses on the present-day fire engineering state of the art applying computing technology for the simulations (mathematical modelling) of fire effects in encloses spaces. These progressive computational tools are ever more often introduced into the design sphere from research and development empowering professionally competent users to expediently design buildings or their components with enhanced efficiency and safety. It is, however, the users applying these very procedures in the first place who may easily make computational errors and inaccuracies amounting up to one order of magnitude. The core of the experimental part of the thesis, therefore, are computer simulations of the effects of a controlled fire spreading inside a shaft space which, however, are studied not only theoretically, but are confronted with the fire experiment. A simplified model of a shaft is created based on the structural design of a continuous and a separated plumbing shaft. The laboratory shaft model serves for the measurement of the basic fire technical variables – the temperature, air flow velocity, incident heat flux, and for the monitoring of accompanying phenomena – the flame spread along a substitute flammable surface of shaft walls and the risks of flame flashover over the ceiling barrier in a separated shaft. Using the same boundary conditions a mathematical shaft model has also been created in the latest, already sixth testing version of the FDS 6 (Fire Dynamics Simulator) programme built up using the computational fluid dynamics (CFD) algorithms. The laboratory results are subsequently confronted with the computer simulation-based prediction. The dissertation thesis also analyses a partial experiment addressing the issue of flammable utility cores and shafts in the existing prefabricated housing development from the second half of the 20th century. Different specimens of wall panels (partitions) used for the sheathing of plumbing shafts were sampled as part of the utility core reconstruction project to be successively subjected to laboratory testing at high temperatures in the cone calorimeter. In this way, fire technical characteristics which are otherwise not commonly available in professional literature were obtained. To conclude, the thesis sums up the findings obtained during the completed fire experiments that are vital for the users and the authors of the FDS software, and also lists common structural defects and recommendations related to the fire safety of plumbing shafts relevant for the construction practice.

Keywords

Shaft, fire bridge, fire sealing, utility core, chimney effect, heat transfer, flow velocity, modelling, CFD, Fire Dynamics Simulator (FDS), flame spread, combustion products

Soubory ke stažení

Pokorný, M. (2012). Instalační šachty z požárního hlediska. Disertační práce. Praha: České vysoké učení technické v Praze – Fakulta stavební.(7MB)pdf