10666x
001583
2019-07-31

Расчет огнестойкости по норме DIN EN 1993-1-2

Расчет на огнестойкость будет показан на примере из [3].

Пример

В качестве примера послужит промежуточная балка межэтажного перекрытия. Для предотвращения потери устойчивости плоской формы изгиба, можно предположить, что у верхнего пояса имеются боковые опоры. Требуемый класс огнестойкости - R30. Конструктивная система отображена на Рисунке 01.

Сечение
HEM 280, S235, Wpl,y = 2 966 см³

Нагрузки
gk = 16,25 кН/м (постоянная нагрузка)
qk = 45,0 кН/м (категория временной нагрузки G)

Расчет при нормальных температурных условиях

Определяющим действием является момент в середине пролета.

Классификация сечений

Классификация сечений выполняется в соответствии с [4], Таблица 5.2.

Полка

Стенка

Сечению можно присвоить класс 1.

расчетные значения сопротивления изгибающим моментам

[4] (6.13)

расчет

[4] (6.12)

Определение температуры стали

Повышение температуры внутри стального компонента без огнезащитного покрытия

[1] (4.25)

Коэффициент сечения стального компонента без огнезащитного покрытия

Коэффициент сечения представляет собой отношение между площадью незащищенной поверхности и объемом. В данном случае, будет коэффициент сечения равен периметру стального сечения минус ширина верхней полки, затененная плитой перекрытия, по отношению к площади сечения.

Коэффициент сечения для прямоугольника, охватывающего разрез

Поправочный коэффициент для учета эффекта затенения у двутавра

[1] (4.26a)

Стандартная кривая зависимости температуры от времени

[2] (3.4)

Удельная теплоемкость

Für 20 °C ≤ θa < 600 °C 
[1] (3.2a)
Für 600 °C ≤ θa < 735 °C 
[1] (3.2b)
Für 735 °C ≤ θa < 900 °C 
[1] (3.2c)
При 900 °C ≤ θa ≤ 1200 °C 
[1] (3.2d)

Интервал Δt для метода измерения интервала времени установлен на 5 с. Согласно [1], раздел 3.2.2 (1), плотность стали равна ρa = 7850 кг/м³.

полезный расход тепла

[2], (3.1)
[2], (3.2)
[2], (3.3)

где

αcконвективные коэффициенты теплоотдачи для стандартной кривой зависимости температуры от времени αc = 25 Вт/м²K[2], 3.2.1 (2)
εmКоэффициент излучения на поверхности компонента конструкции εm = 0,7[1], 4.2.5.1 (3)
εfКоэффициент излучения пламени εf = 1,0[1], 4.2.5.1 (3)
σПостоянная Стефана-Больцмана σ = 5,67 ⋅ 10-8 Вт/м2К 4[2], 3.1 (6)

Φ

Коэффициент формы Φ = 1,0

[2], 3.1 (7)

У температуры стали θa и температуры горючего газа θg, будет в качестве начальной температуры предполагаться комнатная температура 20 °C. Повышение температуры стали Δθа можно рассчитать последовательно для каждого интервала времени Δt. Температуру стали для следующего шага времени определяет сумма температуры стали на предыдущем шагу и нагревание Δθa. На рисунке 02 отображена часть таблицы развития температуры стали.

Таким образом, определяющая температура стали в момент времени t = 30 мин составляет θa = 591 °C.

Расчет для пожарной ситуации

Определяющие воздействие

При осуществлении расчета на огнестойкость требуется учесть особую расчетную ситуацию. Определяющим действием является момент в середине пролета.

Классификация сечений

В целях упрощения данных правил, можно классификацию сечений выполнить так же, как и при нормальной температуре, но с пониженным значением для ε, согласно [1], Уравнение (4.2).

Полка

Стенка

Сечению можно присвоить класс 1.

расчетные значения сопротивления изгибающим моментам

При определении расчетного значения момента сопротивления, необходимо, вследствие повышенной температуры, снизить предел текучести. При температуре стали θa = 591 °C, понижающий коэффициент для предела текучести интерполированный из [1],Таблица 3.1 приводит к следующему:

У незащищенной балки с железобетонной плитой с одной стороны, которая с оставшихся трех сторон подвергается воздействии огня, приводит коэффициент адаптации κ1 согласно [1], ст. 4.2.3.3 (7) к следующему:

κ1 = 0,7

Температура распределяется равномерно по всей длине. Поправочный коэффициент κ2 согласно [1], ст. 4.2.3.3 (8), приводит к следующему:

κ2 = 1,0

Расчетное значение момента сопротивления с равномерным распределением температуры согласно [1], ст. 4.2.3.3 (4.8), приводит к следущему:

Расчетное значение момента сопротивления с неравномерным распределением температуры согласно [1], ст. 4.2.3.3 (4.10), приводит к следующему:

расчет

[1] (4.1)

RF-STEEL EC3 (английская версия)

Данный пример был рассчитан в модуле RF-STEEL EC3. Соответствующие файлы модели из программ RFEM и RSTAB можно скачать в разделе Загрузки в конце данной статьи.

Основные данные: Bemessen wird der Stab 1. Für die Bemessung unter Normaltemperatur werden im Register "Tragfähigkeit" die Lastkombinationen für die ständige/vorübergehende Bemessungssituation nach Gleichung 6.10 und für die Brandbemessung werden im Register "Brandschutz" die Lastkombinationen für die außergewöhnliche Bemessungssituation nach Gleichung 6.11c ausgewählt (Bild 03).

Расчетные длины - стержни: Продольный изгиб с кручением и изгиб при кручении предотвращается благодаря тому, что соответствующий флажок снят в окне «1.5 Полезные длины-стержни» (рисунок 04).

Подробности: Требуемое время огнестойкости, температурная кривая и коэффициенты для определения полезного теплового потока определяются во вкладке «Огнестойкость» диалогового окна «Подробности» (Рисунок 05).

Огнестойкость - стержни: Задайте параметры огнестойкости, такие как воздействие пожара и противопожарные меры, в окне «1.10 Огнестойкость - стержни» (Рисунок 06). Незащищенная балка подвергается воздействию огня с трех сторон.

Результаты: Результаты отобразатся только после осуществления расчета (Рисунок 07). Промежуточные значения, важные для расчета огнестойкости, такие как температура стали, также отображаются в таблице «Подробности».


Автор

Г-жа фон Бло оказывает техническую поддержку нашим клиентам и отвечает за разработку программы SHAPE‑THIN, а также стальных и алюминиевых конструкций.

Ссылки
Ссылки
  1. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.
  2. EN 1991-1-2: Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-2: Allgemeine Einwirkungen - Brandeinwirkungen auf Tragwerke. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2002.
  3. Mensinger, M.; Stadler, M.: Brandschutznachweise - Workshop Eurocode 3 - Rechenbeispiele. München: Technische Universität München, Lehrstuhl für Metallbau, 2008
  4. Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
Скачивания