3611x
001729
30.12.2021

Posouzení požární odolnosti ocelových prutů v programu RFEM 6

Ocel má z hlediska požární odolnosti špatné tepelné vlastnosti. Teplotní roztažnost při zvyšující se teplotě je ve srovnání s jinými stavebními materiály velmi vysoká a může vést k účinkům v důsledku vynuceného přetvoření konstrukčního prvku, které se při posouzení za normální teploty nevyskytly. Se zvyšující se teplotou roste duktilita oceli, zatímco pevnost oceli klesá. Protože ocel ztrácí při teplotě 600 °C 50% své pevnosti, je důležité konstrukční prvky před účinky požáru chránit. U chráněných ocelových konstrukčních prvků lze prodloužit dobu požární odolnosti díky lepšímu chování při zahřívání.

Posouzení požární odolnosti v programu RFEM 6

V programu RFEM 6 je možné definovat konfiguraci požární odolnosti pro posouzení oceli pomocí tabulek znázorněných na obrázku 1 a pomocí mimořádné návrhové situace pro posouzení požární odolnosti. Rozhodující účinek této návrhové situace se pak porovná s návrhovou únosností při požární teplotě a výsledkem je využití, které musí být menší než 1, aby bylo posouzení splněno. Návrhová hodnota únosnosti se získá snížením meze kluzu v důsledku zvýšené teploty, přičemž redukční součinitel závisí na teplotě oceli θa na konci požadované doby požární odolnosti a interpoluje se z [1], tabulka 3.1.

Parametry posouzení požární odolnosti v programu RFEM 6

Parametry posouzení požární odolnosti v programu RFEM 6 lze upravit v příslušném dialogu na obrázku 2. Pokud má být analyticky zadána konečná teplota, musí být stanovena požadovaná doba požární odolnosti a časový interval analýzy.

The steel temperature θa at the end of the required time of fire resistance tf,req is obtained by calculating the increase of temperature for the steel Δθa at each time interval of analysis according to Equation (4.25) of [1]. The steel temperature for the next time step is obtained from the sum of the steel temperature of the previous step and the heating Δθa until the point time t, where the governing steel temperature is obtained.

Parametry posouzení, které mají vliv na výpočet konečné teploty, je třeba stanovit v konfiguraci požární odolnosti, která je znázorněna na obrázku 2. Hence, the number of cross-section sides that are exposed to fire has to be defined, since it affects the determination of the section factors according to [1], Tables 4.2 and 4.3.

Dále je třeba vybrat teplotní křivku pro stanovení teploty plynu. Na výběr jsou tři křivky: normová teplotní křivka (ETK), křivka vnějšího požáru a uhlovodíková křivka (obrázky 3 až 5). Na základě těchto grafů může program stanovit teplotu plynu.



The configuration factor, the emissivity of the steel member, and the emissivity of fire as factors for the determination of net flux according to [1] and [2] are preset by the program, but the user can adjust them to specific conditions. Při stanovení teploty oceli lze zohlednit také příznivý účinek galvanizování konstrukčních prvků pomocí volby "Galvanizovaný povrch prutu z uhlíkové oceli". Obecně se uvažuje emisivita spodní galvanizované plochy εm,lim až do mezní teploty. At higher temperatures, on the other hand, the surface emissivity of the carbon steel (εm) is taken into account.

Pokud jsou ocelové prvky chráněny proti účinkům požáru, měl by uživatel vytvořit novou konfiguraci požární odolnosti a přiřadit ji těmto prvkům. Parametry požární ochrany, jako je typ ochrany, hustota, tepelná vodivost, měrné teplo a tloušťka ochrany, je možné snadno definovat, jak je znázorněno na obrázku 6. Tímto způsobem lze definovat různé konfigurace požární odolnosti a přiřadit je různým konstrukčním prvkům. Tyto konfigurace se mohou lišit nejen z hlediska parametrů ochrany, ale také z hlediska všech ostatních výše uvedených parametrů požární odolnosti.

Pokud uživatel upřednostňuje zadat konečnou teplotu ručně, nikoliv analyticky, jak je popsáno v předchozím textu, je možné učinit tak způsobem znázorněným na obrázku 7.

Využití z hlediska požární odolnosti

Once the Steel Design is calculated, the design ratio on members in terms of fire resistance is included in the Results table, as shown in Image 8. I zde lze zobrazit detaily posudku spolu s odkazy na rovnice a tabulky použité pro posouzení (obrázek 9).



Autor

Ing. Kirova je ve společnosti Dlubal zodpovědná za tvorbu odborných článků a poskytuje technickou podporu zákazníkům.

Reference
  1. Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-2: Obecná pravidla - Posouzení požární odolnosti konstrukcí , EN 1993-1-2. Berlín: Beuth, 2016
  2. EN 1991-1-2 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí - Část 1-2: Obecná zatížení - účinky požáru na konstrukce. Berlín: Beuth, 2016


;