Page 36 - Konstrukcje Stalowe Nr 138

Dział Naukowo-Techniczny

ef – emisyjność ognia równa 1,0, Tablica 2. Temperatura krytyczna badanej belki zginanej
s – stała Stefana Boltzmanna równa 5,67 . 10–8
W/m2 . K4. λ fky,q –
θa ky,θ kE,θ k LT,θ LT,fi χLT,fi Mb,fi,0,Rd µ0 θa,cr

Analizę sprzężoną termomechaniczną (ang. E,q [-] [kN] [-] [°C]
0,806 693,2 0,209 718
coupled analisis) przeprowadzono w 120 kro- [°C] [-] [-] [-] [-] [-] 0,742 637,9 0,227 706
20 1,000 1,000 1,000 0,437 0,697 0,738 634,2 0,229 705
kach czasowych, kaĹĽdy odpowiadajÄ…cy 15 se- 718 0,208 0,123 1,300 0,569 0,794 0,737 633,6 0,229 705
706 0,223 0,128 1,320 0,577 0,801
kundom oddziaływań. 705 0,224 0,128 1,323 0,579 0,802

3.3. Obliczona wg PN-EN 1992-1-2

Temperaturę nieosłoniętych elementów sta- Tablica 3. Temperatura krytyczna badanej belki zginanej
lowych obliczono, zgodnie z PN-EN 1993-1-2
[6], wykorzystując następujący wzór: ky,q λ–LT,θ
kE,q
∆θa,t = ksh Am / V hnet,d ∆t (6) t θcom = θa ky,θ kE,θ [-] fLT,fi χLT,fi Mb,fi,t,Rd
ca ρa [-] 0,437
[min] [°C] [-] [-] 1,000 [-] [-] [kN]
0 20 1,000 1,000 0,697 0,806 693,2

przyjmujÄ…c: 5 112 1,000 0,988 1,006 0,440 0,699 0,805 692,1

ksh – współczynnik poprawkowy uwzględ- 10 256 1,000 0,844 1,089 0,476 0,724 0,788 677,3
niajÄ…cy efekt zacienienia rĂłwny 0,5625
15 403 0,993 0,697 1,194 0,522 0,758 0,765 653,5

(informacyjnie obliczenia przeprowa- 20 532 0,681 0,507 1,159 0,507 0,746 0,773 452,5

dzono rĂłwnieĹĽ przy ksh = 1,0), 25 633 0,391 0,251 1,248 0,546 0,776 0,754 253,3
Am/V – nominalny wskaźnik ekspozycji prze-
26 650 0,350 0,220 1,261 0,552 0,780 0,751 225,9
kroju nieosłoniętego HEB 300 równy
27 666 0,312 0,191 1,278 0,559 0,786 0,747 200,4

96 m–1, 28 680 0,278 0,191 1,206 0,528 0,762 0,763 182,3

ca – c iepło właściwe stali zmienne wraz z tem- 29 693 0,247 0,143 1,314 0,575 0,799 0,739 156,9

h.net,d peraturÄ… zgodnie z PN-EN 1993-1-2 [6], 30 706 0,224 0,128 1,323 0,579 0,802 0,737 141,9
– wartość obliczeniowa przyjętego stru-
31 715 0,212 0,128 1,287 0,563 0,789 0,745 135,8

mienia ciepła określona na jednostkę 32 724 0,201 0,120 1,294 0,566 0,792 0,743 128,5

powierzchni zgodnie z PN-EN 1991-1-2 33 730 0,194 0,118 1,282 0,561 0,788 0,746 124,4

[4] – jak w punkcie 2.2,

Dt – krok czasowy równy 1 sekundzie, 3.4. Porównanie Nośność elementu obliczona zgodnie z PN-EN
ra – gęstość masy stali równą 7850 kg/m3. 1993-1-1 [5] i PN-EN 1993-1-2 [6], w chwili
Wykresy temperatury nagrzewania, tempe- t = 0 wyniosła:
ratury średniej stali zmierzonej w badaniach, • n a zginanie Mfi,d = Mfi,0,Rd = 693 kNm,
temperatury obliczonej numerycznie i zgodnie • n a ścinanie Vfi,0,Rd = 1260 kN.
z PN-EN 1993-1-2 [6] przedstawiono na rysun-
ku 3 i w tablicy 1. Zatem wskaźnik wykorzystania nośności ele-
mentu i temperatura krytyczna, w chwili t = 0
wynosiły:

4. Nośność ogniowa • n a zginanie µ0 = 145 = 0, 209
693
4.1. Obliczona wg PN-EN 1992-1-2

Wartości obliczeniowe efektu oddziaływań stąd qa,cr = 718°C,
w pożarowej sytuacji projektowej, z uwzględ-
Rys. 3. Wykresy temperatury krzywej nagrzewania (N) nieniem ciężaru własnego belki stalowej, blo- • n a ścianie µ0 = 103 = 0, 082
i średniej temperatury stali zarejestrowanej w badaniach ków z betonu komórkowego i belki obciążenio- 1260
(Belka-1, Belka-2), obliczonej wg PN-EN 1993-1-2 [6] wej wyniosły:
iiuowbbezlzgiclęzeodfennkeiatjująwczaanecaifeelinkzitieenzniaaucmikesenhriey=cnz1ian,0ekj(s(EhMC=S3C0(.,bM5e6az2rc5c)ie(nEiCa)3)), • m aksymalny moment zginający Mfi,d = 145 kNm, stąd qa,cr = 859°C.
• maksymalna siła ścinająca Vfi,d = 103 kN. Ponieważ wartość smukłości względnej zale-
ĹĽy od temperatury, przeprowadzono iteracyjne
Tablica 1. Porównanie temperatury stali zmierzonej w badaniach z temperaturą stali obliczoną numerycznie sprawdzenia wartości temperatury krytycznej,
i wg PN-EN 1993-1-2 do osiągnięcia zbieżności, co przedstawiono
w tablicy 2. Obliczenia przeprowadzono z uwa-
Czas Temperatura stali [°C] gi na nośność przy zginaniu, jako decydującego
[min] oddziaływania.
wg PN-EN obliczona numerycznie zmierzona w badaniach Zatem ostateczna wartość temperatury kry-
1993-1-2 tycznej wynosi qa,cr = 705°C.
półka górna środnik półka dolna średnia półka górna środnik półka dolna średnia Podobne sprawdzenie można przeprowadzić
w dziedzinie wytrzymałościowej, tj. sprawdza-
5 112 128 271 196 198 90 198 178 155 jąc nośność belki zginanej w kolejnych czasach
t trwania poĹĽaru, co przedstawiono w tablicy 3.
10 256 292 520 422 411 187 373 354 305 Nośność ogniowa belki, obliczona zgodnie
z PN-EN 1993-1-2 [6], wynosi 29 minut i 55
15 403 451 661 590 567 303 524 516 448 sekund.
20 532 577 726 691 665 423 631 630 561

25 633 669 760 734 721 530 702 704 645
26 650 683 768 740 730 549 713 716 659

27 666 696 777 746 740 567 723 725 672

28 680 707 788 752 749 585 732 734 683 4.2. Klasyfikacja na podstawie badań
29 693 716 799 759 758 601 740 742 694

30 705 722 812 766 767 617 748 750 705

31 715 728 822 775 775 631 757 760 716 KlasyfikacjÄ™ elementĂłw budynkĂłw na pod-
32 724
33 730 733 831 784 783 645 767 769 727 stawie badań odporności ogniowej przeprowa-
738 839 795 791 657 776 778 737 dza siÄ™ zgodnie z normÄ… PN-EN 13501-2 [7].

36

luty 2016 1(138)