spolehlivost konstrukce komínů
DESCRIPTION
Spolehlivost konstrukce komínů. Ing Jan Mareček. Úvod. Život stavby začíná zpracováním záměru, technickou přípravou, pokračuje záborem půdy, projektem, realizací, užíváním, udržováním , rekonstrukcí a končí sanací, recyklací , uvedením nemovitosti do původního stavu . - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Spolehlivost konstrukce komínů
Ing Jan Mareček
Úvod
• Život stavby začíná zpracováním záměru, technickou přípravou, pokračuje záborem půdy, projektem, realizací, užíváním, udržováním , rekonstrukcí a končí sanací, recyklací, uvedením nemovitosti do původního stavu.
• Na začátku je myšlenka, záměr, pokračuje zhmotnění záměru, vyplnění myšlenky a ukončení záměru.
• Celou činnost člověka můžeme nejlépe chápat jako postupné shromažďování a plnění databáze o předloženém záměru . Během života stavby se databáze doplňuje údaji o skutečné spotřebě energií, skutečném zatížení, o kapacitě a dalších vstupech a výstupech stavby. Na konci života stavby je pak předložen společnosti účet za zábor, devastaci okolí a “uvedení nemovitosti do původního stavu“.
Navrhování stavebních konstrukcí.
• Navrhování stavebních konstrukcí až dosud vycházelo při návrhu a posudku konstrukcí z klasických metod, nebo dovolených namáhání, a dále metod mezních vztahů. Vždy na začátku byla teorie, která byla vylepšována, zjednodušována a přizpůsobována podle toho jaká byla míra poznání o materiálu, chování zatížení nebo konstrukce. Pro potřeby návrhu konstrukcí brzy vznikla potřeba odzkoušet, zaznamenat a určit všeobecně uznávané údaje o materiálu o síle větru atd. Tak vznikly předpisy a normy, které byly nezpochybnitelné a použití jejich údajů bylo zárukou spolehlivosti navržených konstrukcí. Zkušebnictví se brzy stalo specializovanou činností při které se výsledky zkoušek a zkušenosti připravovaly pro celou technickou veřejnost. Základní normové či výpočtové hodnoty materiálů a zatížení dostávali konkrétní podobu .Z množství naměřených a zjištěných dat se vybíraly extrémy nebo průměry o kterých se vědělo, že větší část údajů bývá proměnlivá. Pro zjednodušení byly nové metody upravovány různými stupni bezpečnosti, dílčími součiniteli, hranicemi použití. Vše bylo podnikáno ve smyslu zjednodušení práce konstruktéra a pro přesnější vystižení zaváděných teorií širokou technickou veřejností. Po nějaké době se každá soustava dostává do stádia, kdy zjednodušující předpoklady a součinitele se stanou určitou brzdou dalšího rozvoje. Pravděpodobně jsme dospěli do stádia, kdy nebude nutné zjednodušovat soubor dat a používat množství součinitelů původu, významu či strachu, ale můžeme používat celý soubor k výpočtu a rozhodování řídit podle skutečné pravděpodobnosti dosažení mezního stavu konstrukce .
Návrh stavby
• Stavba musí být navržena tak aby nároky pravděpodobně na ni kladené (zatížení) v průběhu stavění a užívání neměly za následek – a) zřícení
– b) nepřípustné přetvoření
– c) poškození jiných částí a instalovaného zařízení
– d) nedodržení dohodnutých předpokladů (charakteristik konstrukcí a staveb)
Spolehlivost konstrukce• Spolehlivost stavby je vlastnost plnit požadované funkce v daném časovém
úseku. Základní podmínkou je její umístění v daném prostředí, při zachování daných provozních podmínek .
• Spolehlivost je zajišťována návrhem, prováděním a užíváním podle ENV 1991-1999.
• Konstrukce je spolehlivá, jestliže je splněna podmínka spolehlivosti. Účinek zatížení na konstrukci E nebude větší jako její odolnost R G = R-E 0
• Spolehlivost je pak vyjádřena indexem spolehlivosti beta stanoveným podílem střední hodnoty spolehlivosti mG a směrodatné odchylky SG
• Konstrukce musí být navržena tak aby po dobu předpokládané životnosti s příslušným stupněm spolehlivosti vyhověla požadovanému účelu a odolala zatížení při stavbě i provozu
Index spolehlivostisměrné hodnoty beta
Mezní stav index spolehlivosti Směrná hodnota
index spolehlivostiPro jeden rok
únosnosti 3,8 4,7
únavy 1,5-3,8
použitelnosti 1,5 3
Úroveň spolehlivosti
• Úroveň spolehlivost konstrukce je dána srovnáním výsledné hodnoty parametrů konstrukce a návrhové pravděpodobnosti dané normou nebo užitnými vlastnostmi zařízení.
• Spolehlivost stavby vždy znamená určitou úroveň rizika, které můžeme upřesnit vztahem k
– Významu stavby
– Životnosti stavby
– Hodnotě stavby
Spolehlivost musí mít vypovídací schopnost, která může být ovlivněna
– Kvalitou a dostupnosti předpokladů
– Výpočtovými metodami
– Dostupností kontrolních systémů
Životnost staveb
Životnost staveb
• Jedním z důležitých hledisek je předpokládaná životnost stavby, konstrukce, nebo části stavby. To znamená předpokládaná doba, kdy bude konstrukce používána k předpokládanému účelu bez nutnosti podstatných oprav.
• Životnost celé stavby může záviset na jednotlivých částech celé stavby a podle skladby a nároků na opravy a výměny jejich článků s odlišnou životností může celková cena stavby doznat podstatných změn..
• .
Životnost podle ČSN 730031
Č. Stavby objekty Životnost v rocích
1 Pozemní Bytové a občanské 100
2 Služby 60
3 Těžba paliv 50
4 Energetika 30
5 Zemědělství 50
6 Vodní hospodářství 80
7 Dočasné budovy 15
Třídění návrhové doby životnosti podle ENV 1991-1
Třída Návrhová životnost
Příklad Poznámka
odpisy
1 5 roků Dočasné konstrukce 50roků
2 25 roků Vyměnitelné části 50roků
3 50roků budovy 50roků
4 100roků Monumenty a inženýrské konstrukce
50roků
Význam staveb podle ČSN 730031Třída významu
objektuVýznam objektu Součinitel
účelu
U Mimořádný významMonumenty,mosty,hráze,
Více jako 1
I Velký významDivadla, kina sportovní sály,komíny, zásobníky,sítě VVN,elektrárny
1
II Střední významObytné a občanské stavby, průmyslové objekty, sklady,sítě VN
0,95
III Omezený významSklady, pomocné obj.skleníkysítě nn
0,90
Dočasné obj. Pokud životnost objektu je kratší než 5 let.
0,8
ČSN 730031
Návrhové pravděpodobnosti poruchy pd
podle ČSN 731401
Č. Úroveň spolehlivosti Mezní stav únosnosti
Mezní stav použitelnosti
1 Snížená 0,0005 0,16
2 Obvyklá 0,00007 0,07
3 Zvětšená 0,000008 0,023
4
Komíny a jejich spolehlivost
• Komínové konstrukce jsou zajímavé svou univerzálností a spojitostí s technickým zařízení staveb. Je to způsobeno tím, že vytápění a spalinová cesta, je základním článkem topného systému. Obě části musí být navrženy tak aby jejich funkce byly navzájem v souladu. Funkce spotřebiče paliva úzce závisí na funkci spalinové cesty.
Komíny a jejich spolehlivost 2
• V rámci teorie spolehlivosti celých objektů se vyšetřuje jejich bezpečnost, použitelnost, životnost a hospodárnost. Konstrukce komínů je pouze spolehlivostním elementem celé stavby a protože základním modelem jeho charakteru (vlastnosti) je mnohorozměrná s vazbami na mateřskou stavbu, je nutné vyšetřit její jednotlivé složky.
Rozdělení spolehlivosti komínů
• Dílčí složky spolehlivosti komínů.– Bezpečnost = skutečná pravděpodobnost selhání KCE
• Spolehlivost konstrukce v extrémních situacích zatížení• Spolehlivost v extremních situacích provozu
– Použitelnost = volená pravděpodobnost selhání
• Spolehlivost k stanovené mezi deformace předepsané předpisem, nebo dohodou.
– Životnost = volená pravděpodobnost selhání
• Spolehlivost po celou dobu životnosti
Zajištění spolehlivosti
• Proces zajišťování spolehlivosti konstrukcí můžeme rozdělit podle způsobu zajišťování technické přípravy a provozování stavby, které jsou vázány na předpisy a technické normy příslušné pro spec. funkce stavby:– Předprojektovou přípravu
– Technickou přípravu stavby
– Provádění stavby
– Sledování konstrukce a provozu po celou dobu jejího života
– Údržba, stavební úpravy stavby
Hodnoty pravděpodobnosti
• Bližší stanovení je ve stádií studií. Jedinný pokus je obsažen v ČSN 731401, ve které byly hodnoty stanoveny podle důležitosti OK.
• Systémově správnější by byla úvaha o třídění podle podle pravděpodobnosti
a) Porušení prvku 10-7
b) Dosažení jednotlivé mezní hodnoty únosnosti 10-5
c) Dosažení jednotlivé mezní hodnoty použitelnosti 10 -2
d) Současný výskyt nepříznivých hodnot 10-5
Komíny jako spalinová cesta
• Komíny musí být navrženy tak aby byl zabezpečen bezpečný odvod spalin do volného prostoru a nebyla snížena účinnost spotřebičů paliva. Dále musí být zajištěna požární bezpečnost prostoru, kterým prochází. Spolehlivost návrhu není prokazována.
• Při teplotním výpočtu komína se zjišťují :– a) Ochlazovací účinky celého komínového průduchu.– b) Teploty stěny ústí komína ve vztahu k teplotě rosného bodu
nebo k hranici stanovené normou.– c) Komínový tah, ve vztahu k tlakovým ztrátám v průduchu. – d) Povrchová teplota pláště komína.
Komíny a spolehlivost
• Základní norma o komínech EN1443 zná pouze provozní spolehlivost v bodu 6.5– Tam kde může dojít k samovolnému dotyku s
lidskou pokožkou musí být nejvyšší teplota vnějšího povrchu komína i v případě jeho vyhoření podle prEN 563
• Vyhoření není provozní stav, spolehlivost je spíš bezpečnost ale v tomto duchu se pohybují všechny normy uvedené části.
Komíny a spolehlivost
• Ve všech dalších normách se jedná o zásady konstrukčního řešení, než snaha o hledání míry spolehlivosti . Jedinou výjimkou je norma ČSNPENV1993-3-2 pro ocelové komíny, které pracují v duchu dřívější úpravy ČSN 731401 a zařazují stavby podle známého dílčího součinitele zatížení vztaženého na stavby o spolehlivosti zvýšené, obvyklé a snížené.
Třídy spolehlivosti podle P ENV 1993-3-2 komíny
třídy spolehlivost určení
Tř.1 snížená Komíny v otevřené krajině
Tř.2 obvyklá Běžné komíny v průmyslu
Tř.3 zvýšená Města,elektrárny
Komíny a spolehlivost P ENV 1993-3-2
• V Tab. 9.1 uvádí dílčí součinitele bezpečnosti na únavu 1,1-1,4
• Korozivní úbytek s časem expozice 10 let a dalších 10 let
Komíny a spolehlivost ČSN EN 1457
Tato norma se zabývá množstvím vzorků a měřením navíc uvádí minimální zatížení vzorků s bezpečnostním faktorem 5
Index spolehlivosti
Mezní stav index spolehlivosti Směrná
hodnota
index spolehlivostiPro jeden rok
únosnosti 3,8 4,7
únavy 1,5-3,8
použitelnosti 1,5 3
pf
beta
Spolehlivost a pravděpodobnost chyby
pf0,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 0,000001 0,0000001
beta 1,3 2,3 3,1 3,7 4,2 4,7 5,2
Spolehlivost a pravděpodobnost chyby
Hodnota rizika
• Podle teorie spolehlivosti vždy bude zde hlavním zájmem stanovení hodnoty rizika
• R= pf*Cf
• stanovení celkových nákladů• C= Co+Cp+Cpr+Cd+R¨¨• Co= cena technické přípravy stavby• Cp= cena provedení stavby• Cpr=náklady na provoz a údržbu • Cd= cena za odstranění stavby
Zatížení
• Zatížením se rozumí síly, které působí na konstrukci jako vnější síly (venkovní prostředí, zatížení materiálem a konstrukcemi) a fyzikální vlivy (klimatické vlivy –teplo,vlhko a následné dotvarování a změny tvaru)
• Podle působení na konstrukce lze rozdělit zatížení na stálé, které se po dobu života stavby nemění a nahodilé, které se mění podle fyzikálních zákonů nebo působením vnějších sil .
• Pro popis zatížení je nutné znát jeho charakter, intenzitu, trvání, četnost výskytu a další závislostí ve vztahu ke konstrukci.