Navrhování konstrukcí na účinky požáru podle EN 1993-1-2 (tepelné vlastnosti materiálu)

Odborný článek

Přídavný modul RF-/STEEL EC3 umožňuje používat v programu RFEM, případně v programu RSTAB, nominální křivky časové závislosti teploty. V programu jsou k dispozici normové teplotní křivky (NTK), křivky vnějšího požáru a uhlovodíkové křivky. Z těchto teplotních křivek může přídavný modul vypočítat teplotu v ocelovém průřezu a na základě spočítaných hodnot následně provést posouzení na účinky požáru. V našem příspěvku se budeme zabývat tepelnou odezvou oceli, neboť přímo ovlivňuje výpočet teplot konstrukčního prvku v přídavném modulu RF-/STEEL EC3.

Tepelné vlastnosti oceli se v EN 1993‑1‑2 [2] popisují pomocí funkcí, které umožňují u každé teploty určit také přesnou hodnotu příslušné vlastnosti materiálu.

Teplotní roztažnost

Teplotní roztažnost Δl/l udává změnu geometrických rozměrů vyvolanou změnou teploty.

Při 20 °C ≤ Θa < 750 °C:

$$\frac{\triangle\mathrm l}{\mathrm l}\;=\;1,2\;\cdot\;10^{-5}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;+\;0,4\;\cdot\;10^{-8}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^2\;-\;2 416\;\cdot\;10^{-4}$$

Při 750 °C ≤ Θa ≤ 860 °C:

$$\frac{\triangle\mathrm l}{\mathrm l}\;=\;1,1\;\cdot\;10^{-2}$$

Při 860 °C < Θa ≤ 1,200 °C:

$$\frac{\triangle\mathrm l}{\mathrm l}\;=\;2\;\cdot\;10^{-5}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;6,2\;\cdot\;10^{-3}$$

Obr. 01 - Teplotní roztažnost oceli

Měrné teplo

Měrné teplo ca in J/(kgK) je množství tepla, které je zapotřebí k ohřátí kilogramu materiálu o 1 kelvin.

Při 20 °C ≤ Θa < 600 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;425\;+\;7,73\;\cdot\;10^{-1}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;1,69\;\cdot\;10^{-3}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^2\;+\;2,22\;\cdot\;10^{-6}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^3$$

Při 600 °C ≤ Θa < 735 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;666\;+\;\frac{13 002}{738\;-\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a}$$

Při 735 °C ≤ Θa < 900 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;545\;+\;\frac{17 820}{{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;731}$$

Při 900 °C ≤ Θa ≤ 1 200 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;650$$

Obr. 02 - Měrné teplo oceli

Tepelná vodivost

Tepelná vodivost λa ve W/(mK) udává schopnost materiálu přenášet tepelnou energii vedením.

Při 20 °C ≤ Θa < 800 °C:

$${\mathrm\lambda}_\mathrm a\;=\;54\;-\;3,3\;\cdot\;10^{-2}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a$$

Při 800 °C ≤ Θa ≤ 1,200 °C:

$${\mathrm\lambda}_\mathrm a\;=\;27,3$$

Obr. 03 - Tepelná vodivost oceli

Literatura

[1]   ČSN EN 1993‑1‑1:2006‑12Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí  - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Český normalizační institut, Praha: 2006.
[2]   ČSN EN 1993‑1‑2:2006‑12Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru. Český normalizační institut, Praha: 2006.

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte nás nebo využijte stránky s často kladenými dotazy.

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
RSTAB Hlavní program
RSTAB 8.xx

Hlavní program

Program pro statický výpočet a navrhování prutových a příhradových konstrukcí, provedení lineárních a nelineárních výpočtů vnitřních sil, deformací a podporových reakcí.

Cena za první licenci
2 550,00 USD
RFEM Ocelové a hliníkové konstrukce
RF-STEEL EC3 5.xx

Přídavný modul

Posouzení ocelových prutů podle EC 3

Cena za první licenci
1 480,00 USD
RSTAB Ocelové a hliníkové konstrukce
STEEL EC3 8.xx

Přídavný modul

Posouzení ocelových prutů podle EC 3

Cena za první licenci
1 480,00 USD