Страница 6: ДСТУ-Н Б EN 1999-1-2:2010. Єврокод 9. Проектування алюмінієвих конструкцій. Частина 1-2. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість (60233)

Рисунок 3 – Відносне температурне видовження алюмінієвих сплавів залежно від температури

Figure 3 — Relative thermal elongation of aluminium alloys as a function of the temperature

3.3.1.2 Питома теплоємність

(1) Питому теплоємкість алюмінію c_al слід визначати так:

для

3.3.1.2 Specific heat

(1) The specific heat of aluminium, c_al, should be determined from the following:

for

ПРИМІТКА Зміна питомої теплоємності наведена на рисунку 4.

NOTE The variation in specific heat is illustrated in Figure 4.

Рисунок 4 – Питома теплоємність алюмінієвих сплавів залежно від температури

Figure 4 — Specific heat of aluminium alloys as a function of the temperature

3.3.1.3 Теплопровідність

(1) Теплопровідність алюмінієвого сплаву λ_al для 0 ºC < θ_al < 500 ºC, слід визначати з наступного:

a) для сплавів серій 3xxx та 6xxx:

3.3.1.3 Thermal conductivity

(1) The thermal conductivity of aluminium alloy, λ_al, for 0 ºC < θ_al < 500 ºC should be determined from the following:

a) for alloys in 3xxx and 6xxx series:

b) для сплавів серій 5xxx та 7xxx:

b) for alloys in 5xxx and 7xxx series:

ПРИМІТКА Зміна теплопровідності наведена на рисунку 5.

NOTE The variation of the thermal conductivity is illustrated in Figure 5.

А: серії 3ххх та 6ххх, В: серії 5ххх та 7ххх

Рисунок 5 – Теплопровідність алюмінієвих сплавів залежно від температури

3.3.2 Вогнезахисні покриття

(1) Властивості та характеристики вогнезахисних покриттів, що використані для проектування, мають бути оцінені для перевірки того, що впродовж відповідного вогневого впливу зберігається зчеплення покриття з основою та його цілісність.

ПРИМІТКА Перевірка властивостей вогнезахисного покриття здійснюється за допомогою випробувань. На разі не існує жодного Європейського стандарту щодо випробувань цих покриттів в поєднанні з алюмінієвих конструкцій. Приклад такого випробування, виконаного з сталевими конструкціями, що покриті вогнезахисним покриттям, наведено в ENV 13381-4.

A: 3xxx and 6xxx series, B: 5xxx and 7xxx series

Figure 5 — Thermal conductivity as a function of the temperature

3.3.2 Fire protection materials

(1) The properties and performance of fire protection materials used in design should be assessed as to verify that the fire protection remains coherent and cohesive to its support throughout the relevant fire exposure.

NOTE The verification of the properties of protection materials is generally performed by tests. Presently there are no European standard for testing of such materials in connection with aluminium structures. An illustration of such test applicable to fire protected steel structures is given in ENV 13381-4.

4 РОЗРАХУНОК НА ВОГНЕСТІЙКІСТЬ

4.1 Загальні положення

(1) Цей розділ наводить наступні правила для будь-яких таких алюмінієвих конструкцій:

- незахищених;

- захищені вогнезахисним покриттям;

- захищені теплозахисним екраном.

ПРИМІТКА Приклади інших методів захисту – це заповнення водою та надійний захист у стінах та підлогах.

(2) Вогнестійкість слід визначати за допомогою одного або декількох з таких підходів:

- прості розрахункові моделі;

- уточнені розрахункові моделі;

- випробування.

(3) Простіі розрахункові моделі – це спрощені методи проектування для окремих конструкцій, що базується на консервативних припущеннях.

(4) Уточнені розрахункові моделі – це методи проектування, для яких застосовуються інженерні принципи в максимально наближений спосіб при відповідному застосуванні.

4.2 Прості розрахункові моделі

4.2.1 Загальні положення

(1)Р Несуча здатність алюмінієвої конструктивної системи або конструкції має зберегатись через проміжок часу перебування у вогні, якщо:

4 STRUCTURAL FIRE DESIGN

4.1 General

(1) This section gives rules for aluminium structures that can be either:

- unprotected;

- insulated by fire protection material;

- protected by heat screens.

NOTE Examples of other protection methods are water filling or partial protection in walls and floors.

(2) Fire resistance should be determined by one or more of the following approaches:

- simple calculation models;

- advanced calculation models;

- testing.

(3) Simple calculation models are simplified design methods for individual members, which are based on conservative assumptions.

(4) Advanced calculation models are design methods in which engineering principles are applied in a realistic manner to specific applications.

4.2 Simple calculation models

4.2.1 General

(1)P The load-bearing function of an aluminium structure or structural member shall be assumed to be maintained after a time t in a given fire if:

де

E_fi,d – розрахунковий навантажувальний ефект під час пожежі, що визначається згідно з EN 1991-1-2 (внутрішні зусилля та моменти M_fi,Ed, N_fi,Ed, V_fi,Ed окремо або в сполученні)

R_fi,d,t – розрахунковий опір алюмінієвої конструктивної системи або конструкції під час пожежі, в момент часу t (M_fi,t,Rd, M_b,fi,t,Rd, N_fi,t,Rd, N_b,fi,t,Rd, V_fi,t,Rd окремо або в сполученні)

(2) R_fi,d,t слід визначати для розподілу температури в конструкції в момент часу , змінюючи розрахунковий опір для проектування за нормальної температури, що визначений за EN 1999-1-1, враховуючи термомеханічні властивості алюмінієвих сплавів за підвищеної температури, див. 3.2.1 та 3.2.2.

(3) Не слід перевіряти опір з'єднання між конструкціями за умови, що тепловий опір (d_p/λ_p)_c вогнезахисного покриття з'єднання не менший за мінімальне значення теплового опору (d_p/λ_p)_M вогнезахисного покриття будь-якої алюмінієвої конструкції, приєднаної цим з'єднання.

(4) Щодо зварних з'єднань слід враховувати знижену міцність в зонах теплового впливу.

(5) Припустимо, що пункти в 4.2.2.2, 4.2.2.3 та 4.2.2.4 виконані, якщо в момент часу температура алюмінію θ_al у всіх поперечних перерізах не більша за 170 °C.

4.2.2 Опір

4.2.2.1 Класифікація поперечних перерізів

(1) Поперечні перерізи під час пожежі класифікуються як при проектуванні за нормальної температури відповідно до 6.1.4 в EN 1999-1-1.

ПРИМІТКА Це правило ґрунтується на відносному зниженні 0,2% умовної межі текучості та модуля пружності. Якщо враховано фактичне зниження модуля пружності згідно з Рисунком 2, класифікація перерізів змінюється, і можливо розрахувати більшу потужність перерізу. Національний Додаток може надавати положення щодо врахування цього.

4.2.2.2 Розтягнута конструкція

(1) Розрахунковий опір N_fi,t,Rd розтягнутої конструкції з нерівномірним розподілом температури по поперечному перерізу в момент час слід визначати за формулою:

where

E_fi,d is the design effect of actions for the fire design situation, determined in accordance with EN 1991-1-2, (the internal forces and moments M_fi,Ed, N_fi,Ed, V_fi,Ed individually or in combination)

R_fi,d,t isthe design resistance of the aluminium structure or structural member, for the fire design situation, at time t, (M_fi,t,Rd, M_b,fi,t,Rd, N_fi,t,Rd, N_b,fi,t,Rd, V_fi,t,Rd individually or in combination)

(2) R_fi,d,t should be determined for the temperature distribution in the structural members at time t by modifying the design resistance for normal temperature design, determined from EN 1999-1-1, to take account of the mechanical properties of aluminium alloys at elevated temperature, see 3.2.1 and 3.2.2.

(3) The resistance of connections between members need not be checked provided that the thermal resistance (d_p/λ_p)_c of the fire protection of the connection is not less than the minimum value of the thermal resistance (d_p/λ_p)_M of the fire protection of any of the aluminium members joined by that connection.

(4) For welded connections the reduced strength in the heat affected zones shall be taken into account.

(5) It may be assumed that the clauses in 4.2.2.2, 4.2.2.3 and 4.2.2.4 are satisfied if at time t the aluminium temperature θ_al at all cross-sections is not more than 170 °C.

4.2.2 Resistance

4.2.2.1 Classification of cross-sections

(1) In a fire design situation, cross-sections may be classified as for normal temperature design according to 6.1.4 in EN 1999-1-1.

NOTE This rule is based on the same relative drop in the 0,2 % proof strength and modulus of elasticity. If the actual drop in modulus of elasticity is taken into account according to Figure 2, the classification of the section changes, and a larger capacity value of the section can be calculated. The National Annex may give provisions to take this into account.

4.2.2.2 Tension members

(1) The design resistance N_fi,t,Rd of a tension member with a non uniform temperature distribution over the cross section at time t may be determined from:

де

A_i – площа поперчного перерізу нетто конструкції з температурою θ_i з виключенням, якщо це необхідно для послаблення зони теплового впливу (ЗТВ). Виключення грунтується на приведеній товщині ρ_o,HAZ·t

k_o,θ,i - коефіцієнт зниження для ефективної 0,2% умовної межі текучості за температури θ_i. θ_i – температура в площі поперечного перерізу конструкції A_i

(2) Розрахунковий опір N_fi,θ,Rd розтягнутої конструкції з рівномірною температурою θ_al слід визначати за формулою:

where

A_i is an elemental area of the net cross-section with a temperature θ_i, including a deduction if required to allow for the effect of HAZ softening. The deduction is based on the reduced thickness of ρ_o,HAZ·t

k_o,θ,i is the reduction factor for the effective 0,2 % proof strength at temperature θ_i. θ_i is the temperature in the elemental area A_i

(2) The design resistance N_fi,θ,Rd of a tension member with a uniform temperature θ_al should be determined from:

де

N_Rd – розрахунковий опір за нормальної температури згідно з EN 1999-1-1. N_Rd – це N_o,Rd або N_u,Rd

γ_Mx – коефіцієнт надійності за матеріалом згідно з EN 1999-1-1. γ_M1 використовується у сполученні з N_o,Rd, а γ_M2 використовується у сполученні з N_u,Rd

Розрахунковий опір N_fi,θ,Rd визначається сполученням N_Rd та γ_Mx, що представляє найнижчу потужність.

4.2.2.3 Балки

(1) Розрахункова несуча здатність поперечного перерізу класу 1 або 2 при згині M_fi,t,Rd з нерівномірним розподілом температури в момент часу слід визначати за формулою:

where

N_Rd is the design resistance for normal temperature design according to EN 1999-1-1. N_Rd is either N_o,Rd or N_u,Rd

γ_Mx is the material coefficient according to EN 1999-1-1. γ_M1 is used in combination with N_o,Rd and γ_M2 is used in combination with N_u,Rd

The design resistance N_fi,θ,Rd is given by the combination of N_Rd and γ_Mx which gives the lowest capacity.

4.2.2.3 Beams

(1) The design moment resistance M_fi,t,Rd of a cross-section in class 1 or 2 with a non uniform temperature distribution at time t may be determined from:

де

z_i – відстань між нейтральною віссю пластичності та центри площі поперечного перерізу конструкції A_i.

(2) Розрахункова несуча здатність поперечного перерізу класу 3 або 4 при згині M_fi,t,Rd з нерівномірним розподілом температури в момент часу слід визначати за формулою:

where

z_i is the distance from the plastic neutral axis to the centroid of the elemental area A_i

(2) The design moment resistance M_fi,t,Rd of a cross-section in class 3 or 4 with a non-uniform temperature distribution at time t may be determined from:

де

k_o,θmax – коефіцієнт 0,2% умовної межі текучості для міцності алюмінієвих сплавів за температури θ_al, що еквівалентні максимальній температурі θ_al,max поперечного перерізу, отриманий в момент часу

M_Rd – розрахункова несуча здатність поперечного перерізу класу 3 або 4 при згині відповідно до EN 1999-1-1. M_Rd – або M_c,Rd або M_u,Rd

γ_Mx – коефіцієнт надійності за матеріалом згідно з EN 1999-1-1. γ_M1 – використовується у сполученні з M_c,Rd, а γ_M2 – використовується у сполученні з M_u,Rd

Розрахунковий опір M_fi,t,Rd визначається сполученням M_Rd та γ_Mx, що представляє найнижчу потужність.

(3) Проектування M_fi,t,Rd поперечного перерізу класу 1, 2, 3 або 4 з рівномірним розподілом температури в момент часу слід визначати за формулою:

where

k_o,θmax is the 0,2% proof strength ratio for the aluminium alloys strength at temperature θ_al equal to the maximum temperature θ_al,max of the cross section reached at time t

M_Rd is the moment resistance of the cross-section for normal temperature design for class 3 or 4 according to EN 1999-1-1. M_Rd is either M_c,Rd or M_u,Rd

γ_Mx is the material coefficient according to EN 1999-1-1. γ_M1 is used in combination with M_c,Rd and γ_M2 is used in combination with M_u,Rd

The design resistance M_fi,t,Rd is given by the combination of M_Rd and γ_Mx which gives the lowest capacity.

(3) The design M_fi,t,Rd of a cross-section in class 1, 2, 3 or 4 with a uniform temperature distribution at time t may be determined from: