4421x
001474
2017-09-04

Расчет конструкций на пожарные согласно норме EN 1993-1-2 (поведение при нагревании)

Общие тепловые свойства стали

Сталь состоит из кристаллической решетки с отдельными кристаллами, движущимися вокруг точки покоя при нормальной температуре. Это движение уменьшается при достижении абсолютной нулевой температуры -273 ° C и увеличивается при нагревании. Из-за этого движения кристаллов вокруг точки покоя пластичность стали увеличивается с ростом температуры. При этом прочность стали снижается. Из-за потери прочности довольно сложно защитить незащищенные элементы от воздействия огня без дополнительных мер, так как сталь уже потеряла 50% своей прочности при температуре 600 ° C. Поэтому он обычно перегружен, поскольку в настоящее время в обычных стальных конструкциях учитываются пластические запасы конструкции по материалу. Например, если холоднодеформированная или термообработанная сталь подвергается термическому напряжению, она уже потеряла упрочнение при 400 ° C в соответствии с упомянутым выше методом расчета. Кроме того, сталь имеет тот недостаток, что при повышении температуры возникает тепловое расширение, которое очень велико по сравнению с другими строительными материалами. Это может привести к эффектам из-за ограничений в компоненте, которые не присутствовали в конструкции при нормальной температуре.

Сталь имеет плохие термические свойства для гражданского строительства, особенно с точки зрения огнестойкости. Повышение температуры зависит от массивности стального элемента. Это означает: Чем массивнее компонент, тем больше энергии он может поглотить. Если поверхность ровная, а объем увеличен, это приводит к более низким температурам в конструктивном элементе. Это свойство компонента называется коэффициентом сечения A/V. Это отношение площади поверхности к объему на единицу длины компонента. В DIN 4102 этот коэффициент по-прежнему назывался отношением U/A и был связан с отношением периметра к площади, хотя это то же самое, если сечение, относящееся к длине, не изменяется. Еврокод [5] предоставляет таблицы для облегчения расчета этого коэффициента сечения.

Поведение при нагревании защищенных стальных компонентов

В случае огнестойких стальных конструкций поведение при нагревании меняется в сторону положительного, поскольку плохие температурные свойства стали поглощаются или компенсируются системой противопожарной защиты. Системы противопожарной защиты обычно состоят из материалов с низкой теплопроводностью. Кроме того, такие материалы обычно обладают высокой удельной теплоемкостью (емкостью). Продолжительность огнестойкости может быть значительно увеличена за счет использования пассивных систем противопожарной защиты. Эти материалы часто бывают очень тяжелыми, поэтому их следует учитывать при расчете конструкций. Однако EN 1993-1-2 не содержит информации о свойствах материала кожухов или обшивок, поскольку они зависят от их производителя. По этой причине значения, важные для расчета конструкции огнестойких компонентов, отсутствуют, но были представлены в национальном документе по применению строительных материалов, утвержденном в соответствии с DIN 4102-4. Коэффициент сечения таких конструктивных элементов складывается следующим образом.

Полый корпус: Обычно лучше всего подходит полая облицовка, потому что облицовка поперечного сечения уменьшает периметр конструктивного элемента, в то время как площадь остается прежней. Таким образом, коэффициент сечения становится меньше, что увеличивает массивность конструктивного элемента. В качестве облицовки часто используются гипсокартонные плиты противопожарной защиты или плиты из силиката кальция. Все основные производители таких плит также предоставляют подходящие системы плит, включая свойства огнестойкости.

Контурная оболочка: Если необходимо сохранить внешний вид стальной опоры, мы рекомендуем использовать контурную облицовку или штукатурку. Недостатком контурных ограждений является коэффициент сечения поперечного сечения, поскольку он не меняется. Типы облицовки обычно представляют собой штукатурные системы или облицовочные плиты. Для нанесения штукатурной системы к балкам обычно прикрепляют проволочные сетки, удерживающие штукатурную систему. Облицовка панельными системами аналогична облицовке с полыми оболочками, но требует больших усилий, так как системы панелей необходимо обрезать по размеру. В качестве альтернативы можно использовать вспучивающийся утеплитель, который является разновидностью контурной оболочки и наносится на конструктивный элемент. Этот вспучивающийся материал набухает при нагревании и действует как изолирующий слой между конструктивным элементом и окружающей средой. Однако для этого типа облицовки не разработан метод расчета, поскольку высокотемпературные свойства этого материала обычно точно не известны или слишком разбросаны.


Ссылки
Ссылки
  1. EN 1991-1-2: Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2002.
  2. Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke; DIN EN 1991-1-2/NA:2015-09
  3. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-5: Plattenförmige Bauteile. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.
  4. EN 1993-1-1:2005: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. CEN, Brüssel, Mai 2005.
  5. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; EN 1993-1-2:2005 + AC:2009
  6. Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; DIN EN 1993-1-2/NA:2010-12