Примітка 1. Рекомендованими значеннями Lei та Let є 0,5 та 0,7 L відповідно.
Примітка 2. Для граничної довжини можна робити посилання на 5.3.2.2, 5.3.3.3 EN 1992-1-2 та 4.2.3.2.4 EN 1993-1-2.
(9) A column at the level under consideration, fully connected to the column above and below, may be considered as effectively restrained at such connections, provided the resistance to fire of the building elements, which separate the levels under consideration, is at least equal to the fire resistance of the column.
(10) In the case of a composite frame, for which each of the storeys may be considered as a fire compartment with sufficient fire resistance, the buckling length l of a column on an intermediate storey subject to fire is given by Lei. For a column on the top floor subject to fire the buckling length l in the fire situation is given by Let (see Figure 4.6). For a column on the lowest floor subject to fire, the buckling length l may vary, depending on the rotation rigidity of the column base, from Lei to Let.
NOTE1: Values for Lei and Let may be defined in the National Annex. The recommended values are 0,5 and 0,7 times the system length L.
NOTE2: For the buckling length reference may be made to 5.3.2(2) and 5.3.3(3) of EN 1992-1-2 and to
4.2.3.2(4) of EN 1993-1-2.
ядро жорсткості
колона, що зазнає вогневого впливу
а) розріз будівлі;
b) напружено-деформований стан за нормальної температури;
c) напружено-деформований стан за підвищеної температури
Рисунок 4.6 – Робота колон рамно-в’язевого каркасу
a) section through the building
b) deformation mode at room temperature
c) deformation mode at elevated temperature
Figure 4.6: Structural behaviour of columns in braced frames
(11) Ці правила стосуються колон, нагрітих з усіх сторін за стандартним температурним режимом.
4.3.5.2 Сталеві профілі з частковим бетонним облицюванням
(1) Вогнестійкість колон зі сталевих профілів з частковим бетонним облицюванням (рисунок 1.7) може визначатися за спрощеними розрахунковими моделями.
Примітка 1. Метод для сталевих профілів з частковим бетонним облицюванням дано в додатку G.
Примітка 2. Метод для позацентрових навантажень дано в G.7 з додатку G.
(2) Для конструювання посилатися на 5.1, 5.3.1 та 5.4.
4.3.5.3 Незахищені трубобетонні колони
(1) Вогнестійкість незахищених трубобетонних колон квадратного або круглого перерізу може визначатися спрощеними розрахунковими моделями.
Примітка 1. Метод для незахищених трубобетонних колон наведено в додатку Н.
Примітка 2. Метод для позацентрових навантажень наведено в H.4 додатку Н.
(2) Для конструювання посилатися на 5.1, 5.3.2 та 5.4.
4.3.5.4 Захищені трубобетонні конструкції
(1) Підвищити вогнестійкість трубо-бетонних конструкцій можна, використовуючи захисну систему навколо сталевої колони, що знижує розповсюдження тепла.
(2) Властивості захисної системи, застосованої для трубобетонних конструкцій мають визначатися відповідно до:
- EN 13381-2 стосовно вертикальних екранів та
- EN 13381-6 стосовно матеріалів покриття або напиленняя.
(11) The following rules apply for composite columns heated all around by the standard temperature-time curve.
4.3.5.2 Steel sections with partial concrete encasement
(1) The fire resistance of columns composed of steel sections with partial concrete encasement according to Figure 1.7 may be assessed by simple calculation models.
NOTE 1: For steel sections with partial concrete encasement, a method is given in Annex G.
NOTE 2: For eccentric loads a method is given in G.7 of Annex G.
(2) For constructional details refer to 5.1, 5.3.1 and 5.4.
4.3.5.3 Unprotected concrete filled hollow sections
(1) The fire resistance of columns composed of unprotected concrete filled square or circular hollow sections may be assessed by simple calculation models.
NOTE 1: For unprotected concrete filled hollow sections, a method is given in Annex H.
NOTE 2: For eccentric loads a method is given in H.4 of Annex H.
(2) For constructional details refer to 5.1, 5.3.2 and 5.4.
4.3.5.4 Protected concrete filled hollow sections
(1) An improvement of the fire resistance of concrete filled hollow sections may be obtained by using a protection system around the steel column in order to decrease the heat transfer.
(2) The performance of the protection system used for concrete filled hollow sections should be assessed according to:
- EN 13381-2 as far as vertical screens are concerned and
- EN 13381-6 as far as coating or sprayed materials are concerned.
(3) Критерій несучої здатності "R" виконується за умови, що температура порожнистого профілю нижча за 350°C.
4.4 Уточнені розрахункові моделі
4.4.1 Основи розрахунку
(1)Р Уточнені розрахункові моделі мають забезпечувати реалістичний аналіз конструкцій, що зазнають вогневого впливу. Вони повинні базуватися на принципі фізичної поведінки, що зводиться до вірного припущення очікуваної поведінки частини конструктивної системи під час пожежі.
Примітка. Порівняно з табличними даними та спрощеними розрахунковими моделями, уточнені розрахункові моделі дають точніше наближення справжньої роботи конструкції під час пожежі.
(2) Уточнені розрахункові моделі можуть використовуватись для окремих елементів, підсистем та цілих споруд.
(3) Уточнені розрахункові моделі можуть використовуватись для поперечних перерізів будь-якого типу.
(4) Уточнені розрахункові моделі можуть містити окремі розрахункові моделі для визначення:
- розвитку та розповсюдження температури в конструктивних елементах (модель температурної реакції) та
- механічної роботи конструкції або будь-якої її частини (модель механічної реакції).
(5)Р Будь-які види можливих руйнувань, не розглянутих уточненою розрахун-ковою моделлю (включаючи місцеву втрату стійкості при поздовжньому згині, недостатню здатність до повороту, сколювання та руйнування при зсуві) мають бути усунені відповідними заходами, наприклад, конструктивно.
(6) Уточнені розрахункові моделі можна використовувати, якщо необхідна інформація щодо розвитку напружень та деформацій та/або температурних полів.
(3) The load bearing criterion "R" may be assumed to be met provided the temperature of the hollow section is lower than 350°C.
4.4 Advanced calculation models
4.4.1 Basis of analysis
(1)P Advanced calculation models shall provide a realistic analysis of structures exposed to fire. They shall be based on fundamental physical behaviour in such a way as to lead to a reliable approximation of the expected behaviour of the relevant structural component under fire conditions.
NOTE: Compared with tabulated data and simple calculation models, advanced calculation models give an improved approximation of the actual structural behaviour under fire conditions.
(2) Advanced calculation models may be used for individual members, for subassemblies or for entire structures.
(3) Advanced calculation models may be used with any type of cross-section.
(4) Advanced calculation models may include separate calculation models for the determination of
- the development and distribution of the temperature within structural elements (thermal response model) and
- the mechanical behaviour of the structure or of any part of it (mechanical response model).
(5)P Any potential failure modes not covered by the advanced calculation model (including local buckling, insufficient rotation capacity, spalling and failure in shear), shall be eliminated by appropriate means which may be constructional detailing.
(6) Advanced calculation models may be used when information concerning stress and strain evolution, deformations and / or temperature fields are required.
(7) Уточнені розрахункові моделі можна використовувати спільно з будь-якими температурними режимами нагрівання за умови, що властивості матеріалів відомі для відповідної температурної стадії.
Теплова реакція
(1)Р Уточнені розрахункові моделі теплової реакції мають базуватися на загально визнаних принципах та припущеннях теорії теплопереносу.
(2)Р Модель теплової реакції має враховувати:
відповідні теплові впливи, визначені в EN 1991-1-2 та
зміни температурних властивостей матеріалів згідно з 3.1 та 3.3.
(3) Ефекти нерівномірно теплового впливу та теплопередачі на прилеглі конструкції будівлі можуть бути враховані, де це необхідно.
(4) Впливом будь-якого вмісту та поширення вологи всередині бетону та вогнезахисного матеріалу можна знехтувати.
Механічна реакція
(1)Р Уточнені розрахункові моделі механічної реакції мають базуватися на загальновизнаних принципах та припущеннях теорії будівельної механіки, враховуючи температурні ефекти.
(2)Р Модель механічної реакції також має враховувати:
спільно механічні навантажувальні ефекти, геометричні недоліки та ефекти теплових впливів;
механічні властивості матеріалів, що залежать від температури;
геометрично нелінійні ефекти;
ефекти нелінійних властивостей матеріалів, включаючи вплив розвантаження на жорсткість конструкції.
(7) Advanced calculation models may be used in association with any time-temperature heating curve, provided that the material properties are known for the relevant temperature range.
4.4.2 Thermal response
(1)P Advanced calculation models for thermal response shall be based on the acknowledged principles and assumptions of the theory of heat transfer.
(2)P The thermal response model shall consider:
- the relevant thermal actions specified in EN 1991-1-2 and
- the variation of the thermal properties of the materials according to 3.1 and 3.3.
(3) The effects of non-uniform thermal exposure and of heat transfer to adjacent building components may be included where appropriate.
(4) The influence of any moisture content and of any migration of the moisture within the concrete and the fire protection material may conservatively be neglected.
4.4.3 Mechanical response
(1)P Advanced calculation models for mechanical response shall be based on the acknowledged principles and assumptions of the theory of structural mechanics, taking into account the effects of temperature.
(2)P The mechanical response model shall also take account of:
- the combined effects of mechanical actions, geometrical imperfections and thermal actions;
- the temperature dependent mechanical properties of the materials;
- geometrical non-linear effects and
- the effects of non-linear material properties, including the effects of unloading on the structural stiffness.
(3)Р Слід враховувати ефекти температурних деформацій та напружень внаслідок підвищення та перепаду температур.
(4) За умови, що використовуються співвідношення “напруження-деформації”, наведені в 3.1 та 3.2, ефект високотемпературної повзучості не потребує докладного розгляду.
(5)Р Деформації для першого граничного стану, отримані з розрахункової моделі, слід обмежувати, як необхідність гарантувати, що сумісність між усіма частинами конструкції збережена.
4.4.4 Обґрунтування уточнених розрахункових моделей
(1)Р Достовірність будь-якої уточненої розрахункової моделі має бути перевірена застосуванням правил 4.4.4.2 та 4.4.4.4.
(2)Р Перевірка результатів розрахунку має бути здійснена на основі результатів відповідних випробувань.
(3) Результати розрахунків можуть стосуватися деформацій, температур та межі вогнестійкості.
(4)Р Граничні значення мають бути перевірені за допомогою аналізу чутливості, щоб пересвідчитися, що схема відповідає обґрунтованим інженерно-технічним принципам.
(5) Граничні значення можуть стосуватися граничної довжини, розмірів елементів, рівня навантаження тощо.
(3)P The effects of thermally induced strains and stresses, both due to temperature rise and due to temperature differentials, shall be considered.
(4) Provided that the stress-strain relationships given in 3.1 and 3.2 are used, the effect of high temperature creep need not be given explicit consideration.
(5)P The deformations at ultimate limit state, given by the calculation model, shall be limited as necessary to ensure that compatibility is maintained between all parts of the structure.
4.4.4 Validation of advanced calculation models
(1)P The validity of any advanced calculation model shall be verified by applying the following rules (2)P and (4)P.
(2)P A verification of the calculation results shall be made on basis of relevant test results.
(3) Calculation results may refer to deformations, temperatures and fire resistance times.
(4)P The critical parameters shall be checked, by means of a sensitivity analysis, to ensure that the model complies with sound engineering principles.
(5) Critical parameters may refer to the buckling length, the size of the elements, the load level, etc.
Розділ 5 Конструювання
5.1 Вступ
(1)Р Конструювання має гарантувати необхідний рівень з’єднання, що працює на зсув, між сталлю та бетоном колон і балок, для проектування за нормальної температури та під час пожежі.
(2)Р Якщо з’єднання, що працює на зсув, не може зберігатися під час пожежі, сталева або бетонна частини комбінованого перерізу мають окремо відповідати вимогам пожежної безпеки.
(3) Для трубобетонних конструкцій та профілів з частковим бетонним облицюванням, стрижневі анкери не повинні кріпитися до незахищених частин сталевих перерізів, що безпосередньо нагріваються. Однак допускаються масивні опорні блоки зі стрижневими анкерами (рисунок 5.5 та 5.6).
(4) Для зварних перерізів сталеві частини, що безпосередньо зазнають вогневого впливу, слід приєднувати до захищених сталевих частин зварювальними швами достатньої міцності.
(5) Для бетонних поверхонь, що зазнають вогневого впливу, захисний шар бетону арматурних стрижнів, визначений в 4.4.1 EN 1992-1-1, має становити від 20 мм до 50 мм. Ця вимога необхідна для зменшення небезпеки розтріскування під час пожежі.
(6) Якщо бетонне облицювання виконує лише ізоляційну функцію, сталева дротяна сітка з максимальним кроком 250 мм та мінімальним діаметром 4 мм в обох напрямках має бути встановлена навколо перерізу та має відповідати 5.1.5.
(7) Якщо захисний шар бетону арматурних стрижнів перевищує 50 мм, сітку слід розміщувати біля поверхні, що зазнає вогневого впливу, для забезпечення 5.1.5.
Section 5 Constructional details
5.1 Introduction
(1)P Constructional detailing shall guarantee the required level of shear connection between steel and concrete for composite columns and composite beams, for normal temperature design and in the fire situation.
(2)P If this shear connection cannot be maintained under fire conditions, either the steel or the concrete part of the composite section shall fulfil the fire requirements independently.
(3) For concrete-filled hollow sections and partially encased sections, shear connectors should not be attached to the directly heated unprotected parts of the steel sections. However thick bearing blocks with shear studs are accepted (see Figures 5.5 and 5.6).
(4) If welded sections are used, the steel parts directly exposed to fire should be attached to the protected steel parts by sufficiently strong welds.
(5) For fire exposed concrete surfaces, the concrete cover of reinforcing bars defined in 4.4.1 of EN 1992-1-1, should, in all cases, be between 20mm and 50mm. This requirement is needed in order to reduce the danger of spalling under fire exposure.
(6) In cases where concrete encasement provides only an insulation function, steel fabric reinforcement with a maximum spacing of 250 mm and a minimum diameter of 4 mm in both directions is to be placed around the section and should fulfil (5).
(7) When the concrete cover of reinforcing bars exceeds 50 mm, a mesh must be placed near the exposed surface to satisfy (5).
5.2 Балки
(1)Р Для балок, що містять сталеві профілі з частковим бетонним облицюванням, бетон між полицями має бути армований та кріпитися до стінок балки.
