El cálculo de la protección contra incendios se muestra con un ejemplo de [3].
Ejemplo
El ejemplo incluye una viga secundaria de un techo intermedio. Para evitar el pandeo lateral, se puede suponer que el cordón o ala superior tiene apoyos laterales. Se necesita una clase de resistencia frente al fuego R30. El sistema estructural se muestra en la figura 01.
Sección
HEM 280, S235, Wpl,y = 2.966 cm³
hipótesis de carga
gk = 16,25 kN/m (carga permanente)
qk = 45,0 kN/m (categoría de sobrecarga de uso G)
Cálculo con las condiciones de temperatura normales
La acción determinante es el momento en la mitad del vano.
Clasificación de secciones transversales
La clasificación de la sección se basa en [4], tabla 5.2.
Ala
Alma
La sección se puede asignar a la clase 1.
valor de cálculo de la resistencia a momentos flectores
| [4] (6.13) |
Cálculo
| [4] (6.12) |
Determinación de la temperatura del acero
Aumento de la temperatura en el componente de acero desprotegido
| [1] (4.25) |
Factor de la sección del componente de acero desprotegido
El factor de la sección representa la relación entre el área de la superficie expuesta con el volumen. En este caso, el factor de la sección es igual a la circunferencia de la sección de acero menos el ancho del ala superior, que está sombreada por el techo, en relación con el área de la sección.
Factor de la sección para la caja que delimita la sección
Factor de corrección para considerar el efecto de sombreado para la sección I
| [1] (4.26a) |
curva normalizada tiempo-temperatura
| [2] (3.4) |
Capacidad calorífica específica
| Para 20 ° C ≤ θa <600 ° C | |
| [1] (3.2a) | |
| Para 600 ° C ≤ θa <735 ° C | |
| [1] (3.2b) | |
| Para 735 ° C ≤ θa <900 ° C | |
| [1] (3.2c) | |
| Para 900 °C ≤ θa ≤ 1 200 °C | |
| [1] (3.2d) |
El intervalo de tiempo Δt para el método del paso del tiempo se selecciona como 5 s. La densidad del acero es ρa = 7.850 kg/m³ según [1], sección 3.2.2(1).
flujo de calor neto
| [2], (3.1) | |
| [2], (3.2) | |
| [2], (3.3) |
con:
| αc | Coeficientes de transferencia de calor por convección para la curva normalizada tiempo-temperatura αc = 25 W/m²K | [2], 3.2.1 (2) |
| εm | Emisividad de la superficie del componente estructural εm = 0,7 | [1], 4.2.5.1 (3) |
| εf | Emisividad de la llama εf = 1,0 | [1], 4.2.5.1 (3) |
| σ | La constante de Stephan-Boltzmann σ = 5,67 ⋅ 10-8 W/m2K4 | [2], 3.1 (6) |
Φ | Coeficiente de configuración Φ = 1,0 | [2], 3.1 (7) |
Para la temperatura del acero θa y la temperatura de los gases del fuego θg, se asume una temperatura inicial igual a la temperatura ambiente de 20 °C. El aumento de la temperatura del acero Δθa se puede calcular paso a paso para cada intervalo de tiempo Δt. La temperatura del acero para el siguiente paso se obtiene de la suma de la temperatura del acero del paso anterior y del aumento de la temperatura Δθa. La figura 02 muestra una vista parcial de la evolución de la temperatura del acero.
De este modo, la temperatura del acero determinante en el momento t = 30 min. es de θa = 591 °C.
Cálculo para situación de incendio
Acción determinante
La situación de cálculo accidental se debe usar para el cálculo de la protección contra incendios. La acción determinante es el momento en la mitad del vano.
Clasificación de secciones transversales
Para la aplicación de estas reglas simplificadas, las secciones se pueden clasificar como para el cálculo de la temperatura normal con un valor reducido para ε como se da en [1], ecuación (4.2).
Ala
Alma
La sección se puede asignar a la clase 1.
valor de cálculo de la resistencia a momentos flectores
Al determinar el valor de cálculo del momento resistente, es necesario reducir el límite elástico debido al aumento de la temperatura. Para una temperatura del acero θa = 591 °C, el coeficiente de reducción para el límite elástico interpolado desde [1], tabla 3.1 da como resultado:
Para la viga desprotegida con una losa de hormigón armado en un lado y exposición al fuego en los otros tres lados, el coeficiente de adaptación κ1 según [1], 4.2.3.3 (7) da como resultado:
κ1 = 0,7
La temperatura se distribuye uniformemente sobre la longitud. El coeficiente de ajuste κ2 según [1], 4.2.3.3 (8) da como resultado:
κ2 = 1,0
El valor de cálculo del momento resistente con una distribución uniforme de la temperatura según [1], 4.2.3.3 (4.8) da como resultado:
El valor de cálculo del momento resistente con una distribución no uniforme de la temperatura según [1], 4.2.3.3 (4.10) da como resultado:
Cálculo
| [1] (4.1) |
RF-STEEL EC3
El ejemplo se ha calculado en RF-/STEEL EC3. Puede descargar los archivos de los modelos correspondientes para RFEM y RSTAB al final de este artículo.
Datos generales: Se diseñará la barra 1. Para el cálculo a temperatura normal, seleccione las combinaciones de carga para la situación de cálculo permanente/transitoria según la ecuación 6.10 en la pestaña "Estado límite último" y las combinaciones de carga para la situación de cálculo accidental según la ecuación 6.11c para el cálculo de la resistencia al fuego en la pestaña "Resistencia al fuego" (figura 03).
Longitudes eficaces - Barras: Se evita el pandeo lateral y torsional-flexional de forma que se borra la casilla correspondiente en la ventana "1.5 Longitudes eficaces-Barras" (figura 04).
Detalles: El tiempo requerido de resistencia al fuego, la curva de temperatura y los coeficientes para determinar el flujo de calor neto se definen en la pestaña "Resistencia al fuego" del cuadro de diálogo "Detalles" (figura 05).
Resistencia al fuego - Barras: Defina los parámetros de resistencia al fuego como la exposición al fuego y las medidas de protección en la ventana "1.10 Resistencia al fuego - Barras" (figura 06). La viga desprotegida se expone al fuego por tres lados.
Resultados: los resultados se muestran después del cálculo (figura 07). Los valores intermedios relevantes para el cálculo de la resistencia al fuego, como la temperatura del acero, también se muestran en la tabla "Detalles".
