Расчет конструкций на огнестойкость по норме DIN EN 1993-1-2 (Тепловые свойства материала)

Техническая статья

Используя для работы RF-/STEEL EC3, Вы сможете применить номинальные кривые зависимости температура-время в RFEM или RSTAB. Для этого в программе введена стандартная кривая температура-время, кривая наружного пожара и кривая углеводородного пожара. На основе данных температурных кривых дополнительный модуль может рассчитать температуру в стальном поперечном сечении и, таким образом, выполнить расчет огнестойкости с применением заданных температур. В данной статье объясняется температурное поведение конструкционной стали, поскольку оно прямо влияет на расчет температуры компонентов в RF-/STEEL EC3.

Свойства материала конструкционной стали описаны в EN 1993‑1‑2 [2] с применением функций, для того, чтобы иметь точное значение для каждого свойства при каждой температуре.

Тепловое расширение

Тепловое расширение Δl/l представляет собой изменение геометрических размеров, вызванное изменением температуры.

При 20 °C ≤ Θa < 750 °C:

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

При 750 °C ≤ Θa ≤ 860 °C:

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

При 860 °C < Θa ≤ 1,200 °C:

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

Рисунок 01 - Тепловое расширение стали

Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость ca в Дж/(кгК) представляет собой количество тепла, необходимое для нагрева одного килограмма материала на один градус Кельвина.

При 20 °C ≤ Θa < 600 °C:

$${\mathrm c}_\mathrm a\;=\;425\;+\;7.73\;\cdot\;10^{-1}\;\cdot\;{\mathrm\Theta}_\mathrm a\;-\;1.69\;\cdot\;10^{-3}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^2\;+\;2.22\;\cdot\;10^{-6}\;\cdot\;\mathrm\Theta_\mathrm a^3$$

При 600 °C ≤ Θa < 735 °C:

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

При 735 °C ≤ Θa < 900 °C:

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

При 900 °C ≤ Θa ≤ 1,200 °C:

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

Рисунок 02 - Удельная теплоемкость стали

Теплопроводность

Теплопроводность λa в Вт/(мК) описывает способность передавать тепловую энергию посредством теплопередачи.

При 20 °C ≤ Θa < 800 °C:

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

При 800 °C ≤ Θa ≤ 1,200 °C:

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

Рисунок 03 - Теплопроводность стали

Литература

[1] Eurocode3: Design of steel structures - Part1‑1: General rules and rules for buildings; EN1993‑1‑1:2005+AC:2009
[2] Eurocode3: Design of steel structures - Part1‑2: General rules - Structural fire design; EN1993‑1‑2:2005+AC:2009

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами или ознакомьтесь с различными предлагаемыми решениями и полезными советами на странице часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD
RFEM Металлоконструкции
RF-STEEL EC3 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет стальных стержней по норме Eврокод 3

Цена первой лицензии
1 480,00 USD
RSTAB Металлоконструкции
STEEL EC3 8.xx

Дополнительный модуль

Расчет стальных стержней по норме Eврокод 3

Цена первой лицензии
1 480,00 USD