Obliczanie konstrukcji na wypadek pożaru zgodnie z EN 1993-1-2 (termiczne właściwości materiału)

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

W module dodatkowym RF-/STEEL EC3 dla RFEM lub RSTAB, można zastosować nominalne krzywe temperatura-czas. W tym celu do programu wprowadza się standardową krzywą temperatura-czas (ETK), krzywą pożaru zewnętrznego oraz węglowodorową krzywą pożaru. W oparciu o wymienione krzywe temperatury, w module dodatkowym można obliczyć temperaturę w przekroju elementu stalowego i tym samym przeprowadzić analizę jego zachowania się w warunkach pożaru, wykorzystując określone wcześniej wartości temperatury. Niniejszy artykuł przybliża zachowanie się stali konstrukcyjnej pod wpływem oddziaływania temperatury, gdyż ma ono bezpośredni związek ze sposobem wyznaczania wartości temperatury w module RF-/STEEL EC3.

Właściwości materiałowe stali konstrukcyjnej są opisane w EN 1993-1-2 [2] za pomocą funkcji, które umożliwiają uzyskanie dokładnych wartości dla każdej właściwości w każdej temperaturze.

Rozszerzalność cieplna

Rozszerzalność termiczna Δl/l jest zmianą wymiarów geometrycznych spowodowaną zmianą temperatury.

W temperaturze 20 ° C ≤ Θa <750 ° C:

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

W temperaturze 750 ° C ≤ Θa ≤ 860 ° C:

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

W temperaturze 860 ° C <Θa ≤ 1,200 ° C:

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

Rysunek 01 - Rozszerzalność cieplna stali

ciepło właściwe

Właściwa pojemność cieplna ca w J/(kgK) to ilość ciepła wymagana do ogrzania jednego kilograma materiału przez jeden stopień Kelvina.

W temperaturze 20 ° C ≤ Θa <600 ° C:

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

W temperaturze 600 ° C ≤ Θa <735 ° C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;666\;+\;\frac{13.002}{738\;-\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a}$$

W 735 ° C ≤ Θa <900 ° C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;545\;+\;\frac{17.820}{{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;731}$$

W temperaturze 900 ° C ≤ Θa ≤ 1,200 ° C:

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

Rysunek 02 - Specyficzna pojemność cieplna stali

przewodność cieplna

Przewodność cieplna λa w W/(mK) opisuje zdolność do przenoszenia energii cieplnej za pomocą wymiany ciepła.

W temperaturze 20 ° C ≤ Θa <800 ° C:

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

W temperaturze 800 ° C ≤ Θa ≤ 1,200 ° C:

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

Rysunek 03 - Przewodność cieplna stali

Literatura

[1] Eurokod 3: Wymiarowanie konstrukcji stalowych - Część 1-1: Ogólne zasady i reguły dotyczące budynków; EN 1993-1-1: 2005 + AC: 2009
[2] Eurokod 3: Wymiarowanie konstrukcji stalowych - Część 1-2: Zasady ogólne - Obliczanie pożaru konstrukcyjnego; EN 1993-1-2: 2005 + AC: 2009

Linki

Kontakt

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD
RFEM Konstrukcje stalowe i aluminiowe
RF-STEEL EC3 5.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie prętów stalowych wg EC 3

Cena pierwszej licencji
1 480,00 USD
RSTAB Konstrukcje stalowe i aluminiowe
STEEL EC3 8.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie prętów stalowych wg EC 3

Cena pierwszej licencji
1 480,00 USD