Page 35 - Konstrukcje Stalowe Nr 138
P. 35
Dział Naukowo-Techniczny
mgr inĹĽ. Piotr Turkowski, mgr inĹĽ. Marek Ĺukomski
Instytut Techniki Budowlanej, Zakład Badań Ogniowych
Odporność ogniowa belek stalowych
– porównanie wyników badań
w skali rzeczywistej z metodÄ… obliczeniowÄ…
podanÄ… w PN-EN 1993-1-2
1. Wprowadzenie dardowej temperatura-czas zgodnie z PN-EN 3. Temperatura stali
1363-1 [1]. Na górnej powierzchni belek uło-
Metody oceny odporności ogniowej elemen- żone były bloki z betonu komórkowego sy- 3.1. Badania wg PN-EN 1365-3
tĂłw konstrukcji stalowych, sÄ… jednymi z lepiej mulujÄ…ce strop, zgodnie z wymaganiami normy
opisanych w literaturze i zasadniczo skupiajÄ… siÄ™ PN-EN 1365-3 [2]. TemperaturÄ™ stali w badaniach mierzono
wokół metod analitycznych. Podane w PN-EN za pomocą 11 termopar typu K, zamontowa-
1993-1-2 [6] uproszczone metody obliczeniowe Na rysunku 2 przedstawiono widok belki sta- nych na środniku, półce dolnej i półce górnej,
są łatwe do stosowania i dają dobre oszacowa- lowej „1” przed badaniem oraz układ obciążenia. w lokalizacjach przedstawionych na rysunku 1.
nie rzeczywistej odporności ogniowej. Metody Temperaturę w piecu mierzono za pomocą 8
badawcze wykorzystuje się zasadniczo w od- a) termoelementów płytkowych zgodnych z nor-
niesieniu do zabezpieczonych elementĂłw kon- mÄ… PN-EN 1363-1 [1] i prowadzono zgodnie
strukcji. b) z przebiegiem krzywej standardowej (N).
Opisane w dalszej części badania przeprowa- Temperaturę średnią stali, obliczono jako
dzono w listopadzie 2014 roku, w Laboratorium średnią arytmetyczną temperatury półki dolnej,
Badań Ogniowych Instytutu Techniki Budow- środnika i półki górnej.
lanej, w ramach międzylaboratoryjnych badań
porĂłwnawczych prowadzonych przez EGOLF 3.2. Analiza numeryczna
(European Group of Organisations for Fire Te-
sting, Inspection and Certification). AnalizÄ™ numerycznÄ… przeprowadzono na trĂłj-
wymiarowym modelu belki w programie MSC.
2. Informacje podstawowe Marc 2013.1 firmy MSC.Software. W modelu
uwzględniono zmienne z temperaturą właściwo-
Badania dwóch identycznych belek stalo- ści mechaniczne i termiczne stali, na podstawie
wych HEB 300, ze stali S460, przeprowadzo- PN-EN 1993-1-2 [6].
no zgodnie z normÄ… PN-EN 1365-3 [2]. DĹ‚u-
gość całkowita elementów próbnych wynosiła Oddziaływanie pożaru przyjęto wg nominal-
Lspec = 4400 mm, rozpiętość między podporami nej krzywej standardowej temperatura-czas (N),
Lsup = 4200 mm, a długość poddana nagrzewa- zdefiniowanej w PN-EN 1991-1-2 [4] wzorem:
niu Lexp = 4000 mm (por. rysunek 1). BelkÄ™ ob-
ciążono dwiema siłami P = 100 kN i poddano qg = 345 log10(8t + 1) + 20 (2)
trĂłjstronnemu nagrzewaniu wg krzywej stan- gdzie:
Rys. 2. Widok elementu próbnego przed badaniem: qg – temperatura gazu w strefie pożarowej [°C],
a) od strony nagrzewanej, b) od strony nienagrzewanej t – czas [min].
wraz z systemem obciÄ…ĹĽenia
Zastosowano warunki brzegowe 3. rodzaju
konwekcyjno-radiacyjne, gdzie strumień ciepła
określa się równh.anneti=emh.:net,c + h.net,r (3)
g dzie: h.net,r = Fh..neetm,c (4)
= ac(qg – qm) 273)4 – (5)
. ef . s . [(qr +
– (qm + 273)4]
hwh..nneektt,,rct ó––rycczzcęęhśś:ćć konwekcyjna strumienia ciepła,
radiacyjna strumienia ciepła,
qg – temperatura gazu w otoczeniu elementu
poddawanego działaniu pożaru – wzór (2),
qm – temperatura powierzchni elementu,
qr – temperatura promieniowania równa tem-
peraturze gazu qg,
ac – w spółczynnik przejmowania ciepła przez
konwekcjÄ™ rĂłwny 25 W/m2K,
F – w spółczynnik konfiguracji równy 1,0,
Rys. 1. Dane geometryczne elementu próbnego i miejsca pomiaru temperatury em – e misyjność powierzchni elementu ze sta-
li węglowej równa 0,8,
35
luty 2016 1(138)
