Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodów

Bezpieczeństwo pożarowe | Klasa odporności ogniowej | Konstrukcje stalowe | Warunki pożarowe | Ochrona przeciwpożarowa
Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodów | Steel construction design due to fire conditions specified in the Eurocodes
Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodów | Steel construction design due to fire conditions specified in the Eurocodes
Archiwum autora
Ciąg dalszy artykułu...

Metoda nośności

ZOBACZ TEŻ

Badanie płyt warstwowych w zakresie reakcji na ogień

Powstało Stowarzyszenie na rzecz bezpieczeństwa pożarowego

Metoda nośności oceny bezpieczeństwa pożarowego polega na obliczeniu wytrzymałości elementu Rfi,d,t po upływie wymaganego czasu ognioodporności t i porównaniu jej z efektem oddziaływań na konstrukcje w podwyższonej temperaturze Efi,d (3). Zgodnie z PN-EN 1993­‑1­‑2:2007 [4] należy przyjąć, że bezpieczeństwo elementu stalowego w warunkach pożaru jest zachowane w czasie t, jeśli spełniony jest warunek (1).

W modelach oceny nośności Rfi,d,t w normie PN-EN 1993­‑1­‑1:2007 [10] wprowadzono:

  • obniżoną granicę plastyczności stali w podwyższonej temperaturze,
  • współczynnik częściowych w projektowaniu z uwagi na warunki pożarowe γM,fi,
  • zwiększoną smukłość względną,
  • długość wyboczeniową słupów w warunkach pożaru (w stężonych układach ramowych) przyjmuje się równą 0,5 i 0,7 ich długości teoretycznej, odpowiednio dla górnej kondygnacji i pozostałych kondygnacji,
  • specjalne krzywe wyboczeniowe dla warunków pożarowych.

Obliczeniową nośność Rfi,d,t w czasie trwania pożaru t wyznacza się przy założeniu o równomiernym rozkładzie temperatury w przekroju. W wypadku nierównomiernego rozkładu temperatury w przekroju nośność elementów określa się na podstawie analizy elementarnych pól przekrojów z odpowiadającymi im współczynnikami redukcyjnymi granicy plastyczności.

Właściwości stali w podwyższonej temperaturze

W podwyższonej temperaturze następuje degradacja właściwości mechanicznych stali. W normie PN-EN 1993-1-2:2007 [4] przyjęto kształt charakterystyki stali σ – ε jak w temperaturze 20°C, z jednoczesnym zmniejszeniem wartości: granicy proporcjonalności, granicy plastyczności oraz modułu sprężystości podłużnej, przez zastosowanie współczynników redukcyjnych ki,θ. Wartości obliczeniowe właściwości mechanicznych stali w podwyższonej temperaturze określa się ze wzorów:

gdzie:
fp,θ, fy,θ, Eθ – odpowiednio granica proporcjonalności, granica plastyczności oraz moduł sprężystości podłużnej stali w podwyższonej temperaturze,
fp, fy, E – odpowiednio granica proporcjonalności, granica plastyczności oraz moduł sprężystości podłużnej stali w temperaturze 20°C,
kp,θ,, ky,θ, kE,θ – współczynnik redukcyjny odpowiednio granicy proporcjonalności, granicy plastyczności oraz modułu sprężystości podłużnej stali,
γM,fi – częściowy współczynnik bezpieczeństwa, który należy przyjmować jako γM,fi = 1,0.

Wykresy współczynników redukcyjnych ki,θ, charakterystyki stali σ – ε w podwyższonych temperaturach pokazano na RYS. 15 [4].

Klasyfikacja przekrojów

W warunkach pożarowych przekroje poprzeczne kwalifikowane są tak jak w przypadku obliczeń konstrukcji stalowej w warunkach normalnych, tj. zgodnie z tab. 5.2 normy PN-EN 1993-1-1:2007 [9].

Wpływ efektów związanych z zmianą właściwości ­wytrzymałościowych oraz odkształcalnościowych stali w podwyższonych temperaturach uwzględnia się, modyfikując parametr ε ustalany według zapisów tej normy, przez zastosowanie współczynnika ewaluacji właściwości stali κ = 0,85. Klasyfikacji przekrojów elementów w warunkach pożaru należy dokonać z uwzględnieniem zredukowanej wartości ε określonej wzorem:

Modyfikacja parametru (15) zmniejsza wartości graniczne smukłości ścianek λsc = c/t dla różnych klas przekrojów tak, że niektóre przekroje mogą być zakwalifikowane bardziej rygorystycznie niż w normalnej temperaturze eksploatacji obiektu.

Obliczeniowa nośność elementu na rozciąganie

Obliczeniową nośność elementu rozciąganego o równomiernej temperaturze przekroju θa określa się ze wzoru:

gdzie:
NRd – obliczeniowa nośność przekroju w normalnej temperaturze według normy PN-EN 1993-1-1:2007 [9],
γM0 – współczynnik częściowy do określenia nośności przekroju według normy PN-EN 1993-1-1:2007 [9].

Obliczeniowa nośność elementów ściskanych o przekrojach klasy 1, 2 lub 3

Obliczeniową nośność na wyboczenie elementów Nb,fi,t,Rd o przekrojach klasy 1, 2 lub 3 oraz równomiernym rozkładzie temperatury θa określa się ze wzoru:

gdzie:
A – pole przekroju elementu ściskanego,
χfi – współczynnik wyboczenia giętnego w sytuacji pożarowej, określony jako wartość mniejsza z wartości χγfi oraz χz,fi według wzorów:

w którym α – parametr imperfekcji w warunkach pożarowych odpowiedniej krzywej wyboczeniowej wyrażony zależnością:

Smukłość względną λθ elementu ściskanego w temperaturze θa należy ustalić według wzoru:

gdzie:
λ – smukłość względna wyboczenia giętnego elementu w temperaturze normalnej według normy PN-EN 1993-1-1:2007 [9].

Długości wyboczeniowe słupów le należy przyjmować jak w projektowaniu elementów w normalnej temperaturze, z wyjątkiem słupów ciągłych w stężonych układach ramowych. Wówczas należy przyjąć długość wyboczeniową le = 0,5L – w przypadku słupów kondygnacji pośrednich oraz le = 0,7L– w przypadku słupów kondygnacji najwyższej (gdzie L – długość teoretyczna słupa rozpatrywanej kondygnacji).

Obliczeniowa nośność elementów zginanych o przekrojach klasy 1, 2 lub 3

Obliczeniową nośność na zginanie Mb,fi,t,Rd z warunku zwichrzenia elementów o przekroju klasy 1, 2 lub 3 oraz o równomiernym rozkładzie temperatury θa należy określać ze wzoru:

gdzie:
Wy – wskaźnik plastyczny przekroju Wpl,y – w przypadku przekrojów klasy 1 i 2 oraz wskaźnik sprężysty przekroju Wel,y – w przypadku przekrojów klasy 3,
χLT,fi – współczynnik zwichrzenia w warunkach pożaru, który oblicza się ze wzorów:

Smukłość względną elementu zginanego w temperaturze należy ustalić według wzoru:

gdzie: λLT – smukłość względna zwichrzenia elementu w temperaturze normalnej według normy PN-EN 1993-1-1:2007 [9].

Przedstawiony sposób oceny nośności można stosować również w przypadku zginanych dźwigarów zabezpieczonych przed zwichrzeniem przy założeniu wartości χfi = 1,0.

W normie PN-EN 1993-1-2:2007 [4] podano szacunkowy sposób uwzględnienia wpływu nierównomiernego rozkładu temperatury w belkach na ich wytężenie. Wówczas w ocenie nośności można wprowadzić współczynnik przystosowania κ1 w celu uwzględnienia nierównomiernego rozkładu temperatury na całej wysokości kształtownika stalowego. Można również wprowadzić dodatkowy współczynnik przystosowania κ2, aby uwzględnić zmienność temperatury elementu konstrukcyjnego na jego długości, gdy belka jest statycznie niewyznaczalna. Wartości tych współczynników przystosowania należy przyjmować zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 1993-1-2:2007 [4].

Obliczeniowa nośność przekroju na ścinanie

W przypadku elementów klasy 1, 2 lub 3, niewrażliwych na niestateczność miejscową pod wpływem naprężeń stycznych, obliczeniową nośność przy ścinaniu w warunkach pożaru określa się ze wzoru:

gdzie: VRd – obliczeniowa nośność przekroju przy ścinaniu w temperaturze normalnej, określona według normy PN-EN 1993­‑1­‑1:2007 [9].

Nośność elementów o przekrojach klasy 4

W przypadku przekrojów klasy 4 nośność elementów stalowych jest zachowana, jeżeli podczas pożaru temperatura stali θa nie przekracza wartości maksymalnej temperatury krytycznej θa,cr = 350°C.

Obliczeniowa nośność elementów jednocześnie ściskanych i zginanych o przekrojach klasy 1, 2 lub 3

W normie PN-EN 1993-1-2:2007 [4] podano również uproszczoną metodę obliczeniową sprawdzenia ognioodporności jednocześnie ściskanych i zginanych elementów stalowych o przekrojach klasy 1, 2 lub 3 i o równomiernym rozkładzie temperatury θa. W tej sytuacji projektowej prosty model obliczeniowy uwzględnia łączny wpływ zginania i ściskania przez połączenie podanych wyżej dwóch modeli prostych warunków obciążenia.

LITERATURA

  1. PN-EN 1990:2004, „Podstawy projektowania konstrukcji”.
  2. PN-EN 1991-1-2:2006, „Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1–2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru”.
  3. PN-EN 1992-1-2:2008, „Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1–2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe”.
  4. PN-EN 1993-1-2:2007, „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1–2: Reguły ogólne. Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe”.
  5. PN-EN 1994-1-2:2008, „Eurokod 4: Projektowanie konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych. Część 1–2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe”.
  6. PN-EN 1995-1-2:2008, „Eurokod 5: Projektowanie konstrukcji drewnianych. Część 1–2: Postanowienia ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe”.
  7. PN-EN 1996-1-2:2010, „Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji murowych. Część 1–2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe”.
  8. PN-EN 1992-1-2, „Eurokod 9: Projektowanie konstrukcji z aluminium. Część 1–2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe (oryg.)”.
  9. PN-EN 1993-1-1:2007, „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1–1: Reguły ogólne. Reguły dla budynków”.
  10. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 ze zm.).
  11. „Konstrukcje stalowe w Europie. Jednokondygnacyjne konstrukcje stalowe”, Część 7: „Inżynieria pożarowa”, www.arcelormittal.com.
  12. M. Maślak, „Budownictwo ogólne”, t. 5, część 10: „Odporność ogniowa. Nośność konstrukcji w warunkach pożaru”, Arkady, Warszawa 2010.
  13. M. Kosiorek, J.A. Pogorzelski, Z. Laskowska, K. Pilich, „Odporność ogniowa konstrukcji budowlanych”, Arkady, Warszawa 1988.
    AbstraKt 
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 2/2013

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak dobrać posadzkę do obiektu?


Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu.... ZOBACZ »


Jakie są rodzaje płyt warstwowych?

Prace uszczelniające - postaw na niezawodne rozwiązania »

Ukryte mocowanie oznacza, że łączniki płyt są niewidoczne, co poprawia...
czytaj dalej »

Obecna praktyka projektowania i wykonywania budowli ziemnych i podłoży nawierzchni drogowych mnoży przypadki zastosowania... czytaj dalej »

Wylicz realną stawkę robocizny »


Gdy już myślimy, że mamy wszystko, co niezbędne w programie kosztorysowym, bądź sądzimy (o zgrozo!!!), że "się nie da" czegoś... ZOBACZ »


Wybierz najlepszy materiał do ocieplenia budynku »

Balkony i tarasy - jaką technologię wykonania wybrać?

W obszarze izolacji termicznej, akustycznej i przeciwogniowej, poddaszy oraz ścian działowych o konstrukcji... czytaj dalej » Bardzo istotne jest odpowiednie wykończenie okapu tarasu czy balkonu... czytaj dalej »

Ten system gwarantuje doskonałą izolację termiczną i akustyczną »


Innowacyjny system o wyjątkowym i ekskluzywnym wyglądzie, który poprawia współczesne przestrzenie mieszkalne. ZOBACZ »


Doskonała alternatywna dla tradycyjnych izolacji »

Wibroizolacja i wibroakustyka - co warto wiedzieć?

Dzięki swoim właściwościom – m.in. wysokiej odporności na ściskanie, wodoszczelności, paroszczelności... czytaj dalej » To jedyna dostępna na polskim rynku ściana dwuwarstwowa, w której obie warstwy – mur i ocieplenie, wykonane są z tego samego materiału... czytaj dalej »

Zatrzymaj ciepło i ochroń dom przed zimnem »


Dużym zainteresowaniem właścicieli domów cieszy się też... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czego jeszcze nie wiesz o izolacji balkonów?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » Tradycyjne systemy balkonowe sprawdzają się tylko i wyłącznie wtedy, kiedy wykonawstwo jest na najwyższym poziomie... czytaj dalej »

Najtańszy sposób na wykonanie stropu? Sprawdź »


Przekonaj się, jak wiele zalet ma nowa generacja stropów gęstożebrowych ZOBACZ »


Trwałe mocowanie izolacji - czego użyć?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Które parametry gwarantują stabilność układu ociepleniowego i przeciwdziałają drganiom wywołanym przez siły ssące wiatru?
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Czego użyć do izolacji kanałów wentylacyjnych?


Systemy ochrony energii w budownictwie i w instalacjach technicznych, spełniają najbardziej restrykcyjne normy europejskie definiując... ZOBACZ »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
1/2020

Aktualny numer:

Izolacje 1/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Szron na dachu
  • - Ile można zyskać na termomodernizacji?
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.