Posouzení požární odolnosti ocelových žárově zinkovaných konstrukčních prvků v programu RFEM 6 / RSTAB 9

Žárové zinkování (galvanizování) ocelových konstrukčních prvků se obvykle používá jako opatření na ochranu proti korozi. Kromě toho ale žárové zinkování povrchu působí příznivě i při posouzení požární odolnosti. Podle výsledků výzkumného projektu TU Mnichov je emisivita povrchu oceli žárovým zinkováním výrazně snížena [1].

V rozsahu teplot do 500°C se doporučuje použít emisivita ε_m = 0,35 místo globálně předpokládané ε_m = 0,7 podle EN 1993-1-2. Tyto výsledky byly také zahrnuty do směrnice 027 DASt (Německý výbor pro ocelové konstrukce). Kromě toho je i snaha zapracovat tyto výsledky do příští generace Eurokódů.

Emisivita povrchu součásti je podle EN 1993-1-2 zásadním parametrem ovlivňujícím stanovení teploty konstrukčního prvku. V závislosti na době vystavení účinkům požáru platí, že čím nižší je emisivita, tím nižší jsou teploty a tím i vyšší únosnost v době posouzení. Při použití žárového zinkování lze často dosáhnout požární odolnosti R30 (doba vystavení účinkům požáru 30 minut) bez dalších protipožárních opatření.

Další informace k tomuto tématu najdete na webových stránkách Ústavu pro žárové zinkování.

Stanovení teploty v době posouzení v addonu Posouzení ocelových konstrukcí

Parametry pro posouzení požární odolnosti prutu lze zadat v addonu Posouzení ocelových konstrukcí v Konfiguraci požární odolnosti. Pro stanovení kritické teploty konstrukčních prvků v době posouzení pomocí analytické metody je třeba zvolit odpovídající teplotní křivku, požadovanou dobu trvání a dobu vystavení účinkům požáru. Součinitele použité pro stanovení teploty můžete upravit v položce 'Tepelná zatížení pro teplotní analýzu'. Přednastavené jsou hodnoty podle EN 1993-1-2. Chcete-li do teploty konstrukčního prvku 500 °C zohlednit nižší emisivitu, zaškrtněte políčko 'Galvanizovaný povrch prutu z uhlíkové oceli'.

Mezihodnoty pro stanovení teploty konstrukčního prvku jsou přehledně uvedeny v detailech posudku požární odolnosti. Pro každý prut je navíc k dispozici jako výsledek diagram teplota-čas.

Posouzení požární odolnosti v addonu Posouzení ocelových konstrukcí

Pro posouzení požární odolnosti slouží kombinace zatížení mimořádné návrhové situace. Přitom jsou dílčí součinitele spolehlivosti a také kombinační součinitele příznivější než pro kombinace mezního stavu únosnosti. Vytvořte zde pro tento účel další návrhovou situaci typu 'Mimořádná - psi-2,1' a aktivujte ji pro Posouzení ocelových konstrukcí.

Pro tuto návrhovou situaci se v addonu spočítají posudky podle EN 1993-1-2, odstavec 4.2.3. Prvním krokem je výše popsané stanovení teploty. Poté následuje posouzení se zohledněním teplotně podmíněných redukčních součinitelů pro teplotu konstrukčního prvku v době posouzení.

V následujícím příkladu se posuzuje stropní nosník s 3-stranným požárním zatížením. Vzhledem k mimořádné návrhové situaci je návrhová hodnota ohybového momentu oproti MSÚ zhruba poloviční. Únosnost v případě požáru by tedy byla splněna poklesem pevnosti v závislosti na teplotě v době posouzení menším než 50%.

Při době hoření 30 minut (R30) je pro HEM 180 bez použití žárového zinkování teplota konstrukčního prvku 675 °C. Při této teplotě je pro posouzení průřezu k dispozici pouze 41% únosnosti. Posouzení proto není u nosníku v příkladu splněno. Bylo by třeba provést protipožární opatření nebo zvolit větší profil.

Při žárovém zinkování je teplota konstrukčního prvku pouze 567 °C a v době posouzení je k dispozici ještě 61% únosnosti. To znamená, že posudky jsou splněny bez dalších protipožárních opatření. Všechny příslušné mezivýsledky a vzorce použité pro posouzení jsou uvedeny v detailech posudky.