Projeto de Incêndio Estrutural de acordo com a DIN EN 1993-1-2 (Propriedades de Material Térmico)

Artigo técnico

Utilizando o RF- / STEEL EC3, pode aplicar curvas nominais de temperatura-tempo no RFEM ou no RSTAB. Para isso, a curva padrão de tempo-temperatura (ETK), a curva externa de incêndio e a curva de incêndio de hidrocarbonetos são implementadas no programa. Com base nessas curvas de temperatura, o módulo adicional pode calcular a temperatura na seção transversal do aço e, assim, realizar o projeto de incêndio usando as temperaturas determinadas. Este artigo explica o comportamento térmico do aço estrutural, uma vez que este é um impacto direto no cálculo das temperaturas dos componentes no RF- / STEEL EC3.

As propriedades dos materiais do aço estrutural estão descritas na EN 1993‑1‑2 [2] , utilizando funções para obter um valor preciso para cada propriedade em cada temperatura.

Expansão térmica

A expansão térmica Δl / l é uma mudança nas dimensões geométricas causada pela mudança de temperatura.

A 20 ° C ≤ Θ a <750 ° C:

$$ \ frac {\ triangulo \ mathrm l} {\ mathrm l} \; = \; 1.2 \; \ cdot \; 10 ^ {- 5} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; + \; 0.4 \; \ cdot \; 10 ^ {- 8} \; \ cdot \; \ mathrm \ Theta_ \ mathrm a ^ 2 \; - \; 2.416 \; \ cdot \; 10 ^ {- 4 } $$

A 750 ° C ≤ Θ a ≤ 860 ° C:

$$ \ frac {\ triangulo \ mathrm l} {\ mathrm l} \; = \; 1.1 \; \ cdot \; 10 ^ {- 2} $$

A 860 ° C <Θ a ≤ 1.200 ° C:

$$ \ frac {\ triangulo \ mathrm l} {\ mathrm l} \; = \; 2 \; \ cdot \; 10 ^ {- 5} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; 6.2 \; \ cdot \; 10 ^ {- 3} $$

Figura 01 - Expansão Térmica do Aço

Capacidade Calorífica Específica

A capacidade específica de calor c a em J / (kgK) é a quantidade de calor necessária para aquecer um quilo de material em um Kelvin.

A 20 ° C ≤ Θ a <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

A 600 ° C ≤ Θ a <735 ° C:

$$ {\ mathrm c} _ \ mathrm a \; = \; 666 \; + \; \ frac {13,002} {738 \; - \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a} $$

A 735 ° C ≤ Θ a <900 ° C:

$$ {\ mathrm c} _ \ mathrm a \; = \; 545 \; + \; \ frac {17,820} {{\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a \; - \; 731} $$

A 900 ° C ≤ Θ a ≤ 1.200 ° C:

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

Figura 02 - Capacidade térmica específica do aço

Condutividade térmica

A condutividade térmica λ a em W / (mK) descreve a capacidade de transferir energia térmica por meio de transferência de calor.

A 20 ° C ≤ Θ a <800 ° C:

$$ {\ mathrm \ lambda} _ \ mathrm a \; = \; 54 \; - \; 3.3 \; \ cdot \; 10 ^ {- 2} \; \ cdot \; {\ mathrm \ Theta} _ \ mathrm a $$

A 800 ° C ≤ Θ a ≤ 1.200 ° C:

$$ {\ mathrm \ lambda} _ \ mathrm a \; = \; 27.3 $$

Figura 03 - Condutividade Térmica do Aço

Referência

[1] Eurocódigo 3: Projeto de estruturas de aço - Parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios ; EN 1993‑1‑1: 2005 + AC: 2009
[2] Eurocódigo 3: Projeto de estruturas de aço - Parte 1‑2: Regras gerais - Projeto estrutural de incêndio ; EN 1993‑1‑2: 2005 + AC: 2009

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