Obliczenia odporności ogniowej elementów stalowych cynkowanych ogniowo w RFEM 6/RSTAB 9

Cynkowanie ogniowe stalowych elementów konstrukcyjnych jest zwykle stosowane jako środek ochrony przed korozją. Ponadto powierzchnia ocynkowana ogniowo ma również korzystny wpływ na obliczenie odporności ogniowej. Zgodnie z ustaleniami uzyskanymi w ramach projektu badawczego przeprowadzonego na Politechnice w Monachium, cynkowanie ogniowe [1] znacznie zmniejsza emisyjność powierzchni stali.

W zakresie temperatur do 500 °C zalecana jest emisyjność ε_m = 0,35 zamiast ε_m = 0,7 przyjętej w EN 1993-1-2. Wyniki te zostały również uwzględnione w niemieckich wytycznych dotyczących stali, tj. 027 DASt (Niemiecki Komitet ds. Konstrukcji Stalowych). Kolejnym celem jest włączenie do następnej generacji Eurokodów.

Zgodnie z EN 1993-1-2, emisyjność powierzchni elementu konstrukcyjnego's jest istotnym parametrem wpływającym na określenie temperatury elementu konstrukcyjnego. W zależności od ekspozycji na ogień, niższa emisyjność skutkuje niższymi temperaturami, a tym samym wyższą nośnością w momencie kontroli konstrukcji. Dzięki zastosowaniu cynkowania ogniowego często można osiągnąć odporność ogniową R30 (ekspozycja na ogień 30 minut) nawet bez dodatkowych środków ochrony przeciwpożarowej.

Więcej informacji na ten temat można znaleźć na stronie internetowej Institut für Feuerverzinken.

Określ temperaturę w momencie sprawdzenia obliczeń w module dodatkowym Steel Design

Zdefiniuj parametry do obliczania odporności ogniowej pręta w konfiguracji odporności ogniowej w module dodatkowym Steel Design. Aby określić odpowiednią temperaturę elementu w chwili sprawdzenia konstrukcji zgodnie z metodą analityczną, należy dobrać odpowiednią krzywą temperatury w czasie, wymagany czas odporności ogniowej oraz ekspozycję na ogień. Współczynniki używane do określania temperatury można dostosować w sekcji 'Oddziaływania termiczne dla analizy temperatury'. Jako ustawienie domyślne początkowo podawane są wartości zgodnie z EN 1993-1-2. Aktywuj pole wyboru 'Ocynkowana powierzchnia pręta ze stali węglowej', aby uwzględnić niższą emisyjność do temperatury elementu 500 °C.

Pośrednie wartości dla określenia temperatury elementu są wyraźnie podane w szczegółach obliczeniowych obliczeń odporności ogniowej. Dodatkowo dla każdego pręta dostępny jest wykres temperatury w funkcji czasu.

Obliczenia odporności ogniowej w rozszerzeniu Steel Design

Podczas obliczania odporności ogniowej kombinacja przypadków obciążeń przeprowadzana jest dla wyjątkowego przypadku obliczeniowego. W porównaniu z kombinacją dla stanu granicznego nośności, częściowe bezpieczeństwo oraz współczynniki kombinacji są stosowane korzystniej. Utwórz inną sytuację obliczeniową typu 'Przypadkowa - psi-2.1' i aktywuj ją w obliczeniach stali.

W tej sytuacji obliczeniowej kontrola elementów przeprowadzana jest w module dodatkowym zgodnie z EN 1993-1-2, rozdział 4.2.3. Pierwszym krokiem jest określenie temperatury opisanej powyżej. Następnie przeprowadza się obliczenia z uwzględnieniem współczynników redukcyjnych związanych z temperaturą w zależności od temperatury elementu w momencie weryfikacji.

W poniższym przykładzie analizowana jest belka stropowa, w której z trzech stron wystawiona jest na działanie ognia. Ze względu na nietypową sytuację obliczeniową, obliczeniowa wartość momentu zginającego jest mniej więcej o połowę zmniejszona w porównaniu z SGN. Nośność w przypadku pożaru jest zatem podawana, jeżeli spadek wytrzymałości związany z temperaturą w momencie weryfikacji jest mniejszy niż 50%.

W przypadku pożaru trwającego 30 minut (R30) temperatura elementu wynosi 675 °C dla HEM 180 bez cynkowania ogniowego. W tej temperaturze tylko 41% nośności jest dostępne dla obliczeń przekrojów. Dlatego wymiarowanie dla przykładowego dźwigara nie jest spełnione. Należałoby zastosować środki ochrony przeciwpożarowej lub wybrać większy profil.

W przypadku cynkowania ogniowego temperatura elementu wynosi tylko 567 ° C, a 61% nośności jest nadal dostępne w momencie weryfikacji. Oznacza to, że weryfikacje zostały przeprowadzone bez dodatkowych środków ochrony przeciwpożarowej. Wszystkie istotne wartości pośrednie i wzory użyte do obliczeń są wymienione w szczegółach obliczeniowych.