Cálculo estructural en situación de incendio según UNE EN 1993-1-2 (propiedades térmicas del material)

Artículo técnico

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Con RF-/STEEL EC3, puede aplicar curvas de temperatura-tiempo nominales en RFEM o RSTAB. Para esto, se implementan la curva estándar de tiempo-temperatura (ETK), la curva de fuego externo y la curva de fuego de hidrocarburos en el programa. En base a estas curvas de temperatura, el módulo adicional puede calcular la temperatura en la sección del acero y así realizar el cálculo en situación de incendio utilizando las temperaturas determinadas. Este artículo explica el comportamiento térmico del acero estructural, ya que es un impacto directo en el cálculo de las temperaturas de los componentes en RF-/STEEL EC3.

Las propiedades del material del acero estructural se describen en EN 1993-1-2 [2] utilizando funciones para tener un valor exacto para cada propiedad a cada temperatura.

Dilatación térmica

La expansión térmica Δl/l es un cambio en las dimensiones geométricas causado por el cambio de temperatura.

A 20 ° C ≤ Θa <750 ° C:

Fórmula 1

ll = 1,2 · 10-5 · Θa  0,4 · 10-8 · Θa2 - 2,416 · 10-4

A 750 ° C ≤ Θa ≤ 860 ° C:

ll = 1,1 · 10-2

A 860 ° C <Θa ≤ 1.200 ° C:

Fórmula 3

ll = 2 · 10-5 · Θa - 6,2 · 10-3

Imagen 01 - Dilatación térmica del acero

Capacidad calorífica específica

La capacidad calorífica específica ca en J/(kgK) es la cantidad de calor necesaria para calentar un kilogramo de material por un Kelvin.

A 20 ° C ≤ Θa <600 ° C:

Fórmula 4

ca = 425  7,73 · 10-1 · Θa - 1,69 · 10-3 · Θa2  2,22 · 10-6 · Θa3

A 600 ° C ≤ Θa <735 ° C:

Fórmula 5

ca = 666  13.002738 - Θa

A 735 ° C ≤ Θa <900 ° C:

Fórmula 6

ca = 545  17.820Θa - 731

A 900 ° C ≤ Θa ≤ 1.200 ° C:

Fórmula 7

ca = 650

Imagen 02 - Capacidad calorífica específica del acero

conductividad térmica

La conductividad térmica λa en W/(mK) describe la capacidad de transferir energía calorífica por medio de transferencia de calor.

A 20 ° C ≤ Θa <800 ° C:

Fórmula 8

λa = 54 - 3,3 · 10-2 · Θa

A 800 ° C ≤ Θa ≤ 1.200 ° C:

Fórmula 9

λa = 27,3

Imagen 03 - Conductividad térmicas del acero

Bibliografía

[1]Eurocódigo 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Reglas generales y reglas para edificios; EN 1993-1-1: 2005 + AC: 2009
[2] Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero - Parte 1-2: Reglas generales - Diseño estructural del fuego; EN 1993‑1‑2: 2005 + AC: 2009

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  • Actualizado 16. diciembre 2020

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