Страница 8: ДСТУ-Н Б EN 1999-1-2:2010. Єврокод 9. Проектування алюмінієвих конструкцій. Частина 1-2. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість / Eurocode 9. Design of aluminium structures. Part 1-2. Structural fire design (60774)

але Δθ_al(t) ≥ 0

де:

but Δθ_al(t) ≥ 0

in which:

де

A_p/V – коефіцієнт перерізу для алюмінієвих конструкці, що захищені вогнезахисним покриттям (м^-1)

θ_(t) – температура навколишнього газу в момент часу t (°C)

θ_al(t) – температура алюмінію в момент часу t (°C)

Δθ_(t) – підвищення навколишньої температури за проміж часу Δt (°C)

(2) Значення Δt не може перевищувати 30 секунд.

(3) У таблиці 4 наведено деякі розрахункові значення коефіцієнту перерізу A_p/V для захищених алюмінієвих конструкцій.

(4) Для більшості вогнезахисних покриттів можливо змінити розрахунок підвищення температури алюмінію Δθ_al(t) для тимчасової затримки підвищення температури алюмінію, коли вона досягає 100 °C.

where

A_p/V is the section factor for aluminium members insulated by fire protection material (m^-1)

θ_(t) is the ambient gas temperature at time t (ºC)

θ_al(t) is the aluminium temperature at time t (ºC)

Δθ_(t) is the increase of the ambient temperature during the time interval Δt (ºC)

(2) The value of Δt should not be taken as more than 30 seconds.

(3) Some design values of the section factor A_p/V for insulated aluminium members are given in Table 4.

(4) For most fire protection materials the calculation of the aluminium temperature increase Δθ_al(t) may be modified to allow for a time delay in the rise of the aluminium temperature when it reaches 100 ºC.

Ескіз

Опис

Коефіцієнт перерізу (A_p/V)

Контурне личкування, що зазнає вогневого впливу з чотирьох сторін.

Пустотне личкування, що зазнає вогневого впливу з чотирьох сторін.

Контурне личкування, що зазнає вогневого впливу з трьох сторін.

Пустотне личкування, що зазнає вогневого впливу з трьох сторін.

Sketch

Description

Section factor (A_p/V)

Contour encasement of uniform thickness, exposed to fire on four sides.

Hollow encasement of uniform thickness, exposed to fire on four sides.

Contour encasement of uniform thickness, exposed to fire on three sides.

Hollow encasement of uniform thickness, exposed to fire on three sides.

4.2.3.3 Внутрішні алюмінієві конструкції в порожнині, що захищеній тепловими екранами

(1) Положення, що наведені нижче, застосовуються в обох з таких випадків:

- алюмінієві конструкції у порожнині, що обмежені згори перекриттям, а знизу – горизонтальним тепловим екраном;

- алюмінієві компоненти конструкції у порожнині, що обмежені вертикальними тепловими екранами з обох боків.

(2) Для внутрішніх алюмінієвих конструкцій, що захищені тепловими екранами, розрахунок підвищення температури Δθ_al має ґрунтуватись на методах, що наведені в 4.2.3.1 або 4.2.3.2, відповідно до того, що температура навколишнього газу θ_t дорівнює температурі газу у порожнині.

(3) Властивості і характеристики теплових екранів мають бути визначені за результатами випробувань відповідно до ENV 13381-1 або ENV 13381-2 відповідно.

(4) Зміна температурного режиму у порожнині, де розташовані алюмінієві конструкції, має бути визначена за результатами стандартизованих випробувань на вогнестійкість згідно з ENV 13381-1 або ENV 13381-2 відповідно, або розрахована якимось погодженим методом.

(5) Значення коефіцієнтів конвекційного або променевого теплообміну (α_c та α_r відповідно), визначені за результатами випробувань згідно з ENV 13381-1 або ENV 13381-2 відповідно, можна використовувати для розрахунку Δθ_al як альтернативу значенням, зазначеним у EN 1991-1-2.

4.2.3.4 Зовнішні алюмінієві конструкції

(1) Температура зовнішніх алюмінієвих конструкцій має бути визначена з урахуванням такого:

- випромінений тепловий потік з протипожежного відсіку;

- випромінений тепловий потік та конвекційний тепловий потік від полум’я, що виривається з отворів;

- випромінена та конвекційна теплові втрати від алюмінієвої конструкції в навколишнє середовище;

- розміри та місцезнаходження будівельних конструкцій.

(2) Теплові екрани можуть бути розташовані з однієї, двох або трьох сторін зовнішньої алюмінієвої конструкції для його захисту від променевого теплообміну.

(3) Теплові екрани мають бути або:

- безпосередньо прикріплені до однієї сторони алюмінієвої конструкції, яку вони мають захищати, або;

- достатньо великими, щоб повністю закрити цю сторону від очікуваного випроміненого теплового потоку.

(4) Теплові екрани мають бути незаймистими і мати вогнестійкість не меншу за EI 30 відповідно до EN ISO 13501-2.

ПРИІТКА Додаток В містить інформацію.

(5) Температуру у зовнішніх алюмінієвих конструкціях, що захищені тепловими екранами, необхідно вимірювати так, як зазначено у (1), якщощо до сторін, що захищені екранами, не йде променевий теплообмін.

(6) Розрахунки можуть ґрунтуватися на умовах усталеного стану внаслідок незміного тепловому балансу.

ПРИІТКА 1 Додаток В містить рекомендовані методи.

ПРИІТКА 2 Проектування за додатком В має ґрунтуватися на моделі, що наведена в EN 1991-1-2 і описує стан протипожежного відсіку та полум’я, яке виривається з отворів, і на якій має ґрунтуватися розрахунок випроміненого і конвекційного теплових потоків.

4.3 Уточнені розрахункові моделі

4.3.1 Загальні положення

(1) Уточнені розрахункові моделі мають ґрунтуватися на фундаментальних теплофізичних характеристиках, що максимально наближені до дійсних характеристик відповідної конструкції в умовах пожежі.

(2) Будь-які потенційні види руйнування, що не охоплені уточненим методом розрахунку (включаючи місцеву втрату стійкості та руйнування від зрізу має бути усунуте відповідними засобами.

(3) Уточнені методи розрахунку мають включати розрахункові моделі для визначення:

- підвищення і розподілу температури всередині будівельних конструкцій (теплотехнічний розрахунок);

- механічні характеристики конструктивної системи або будь-якої її частини (статичний розрахунок).

(4) Уточнені методи розрахунку можуть застосовуватись разом з будь-яким температурними кривими за умови, що відомі властивості матеріалу для відповідного діапазону температур.

(5) Уточнені методи розрахунку можуть застосовуватись для будь-якого типу поперечного перерізу.

4.3.2 Теплотехнічний розрахунок

(1) Уточнені методи вирішення теплотехнічної задачі мають ґрунтуватися на загальновизнаних принципах і припущеннях теорії теплообміну.

(2) Теплотехнічні розрахункові моделі мають враховувати:

- відповідні теплові впливи, що встановлені в EN 1991-1-2;

- зміну теплофізичних властивостей матеріалу залежно від температури, див. 3.3.

(3) Якщо можливо, слід враховувати нерівномірний тепловий вплив і теплообмін до прилеглих будівельних конструкцій.

(4) Впливом будь-якого вмісту вологи і будь-якого її переміщення всередині вогнезахисного покриття можна консервативно знехтувати.

4.3.3 Статичний розрахунок

(1) Уточнені методи вирішення статичної задачі мають ґрунтуватися на загальновизнаних принципах і припущеннях теорії будівельної механіки і враховувати зміни термомеханічних властивостей залежно від температури.

(2) Необхідно врахувати впливи температурних деформацій і напружень внаслідок підвищення температури та перепадів температур.

(3) Статичні розрахункові моделі мають враховувати:

- сполучення впливів механічних навантажень, геометричних похибок і теплових впливів;

- термомеханічні властивості матеріалу, що залежні від температури, див. 3.2;

- геометричну нелінійнійність;

- фізично-нелінійні властивості матеріалу, враховуючи позитивні впливи навантаження чи розвантаження на жорсткість конструкції.

(4) Необхідно детально розглянути впливи короткочасної теплової повзучості для металу, що протягом понад 30 хвилин маює температуру, що перевищує 170 °С.

(5) Деформації в граничному стані, що передбачається методом розрахунку, мають бути гарантовано обмежені для забезпечення сумісності усіх частин конструктивної системи.

(6) Для проектування необхідно врахувати граничний стан, за межами якого розраховані деформації конструктивної системи можуть призвести до руйнування внаслідок втрати відповідної опори однією з конструкцій.

(7) Розрахунок окремих конструкцій, що схильні до поздовжніх згинів, можна виконати використовуючи початкове синусоїдальне відхилення з максимальним значенням посередині висоти відповідно до максимально допустимих похибок, зазначених у стандарті EN 1090-3.

4.3.4 Обгрунтування найновіших розрахункових моделей

(1) Перевірка точності розрахункової моделі має бути виконана за результатами відповідних випробувань.

(2) Результати розрахунку можуть стосуватись температур, деформацій та межі вогнестійкості.

(3) Критичні параметри мають бути гарантовано перевірені так, щоб модель відповідала принципам акустики, за допомогою методів аналізу чутливості.

(4) Критичні параметри можуть стосуватись, наприклад, приведеної довжини, розміру конструкцій, рівню навантажень.

4.2.3.3 Internal aluminium structures in a void that is protected by heat screens

(1) The provisions given below apply to both of the following cases:

- aluminium members in a void which is bordered by a floor on top and by a horizontal heat screen below;

- aluminium members in a void which is bordered by vertical heat screens on both sides.

(2) For internal aluminium structures protected by heat screens, the calculation of the aluminium temperature increase Δθ_al should be based on the methods given in 4.2.3.1 or 4.2.3.2 as appropriate, taking the ambient gas temperature θ_t as equal to the gas temperature in the void.

(3) The properties and performance of the heat screens should be determined using a test procedure conforming with ENV 13381-1 or ENV 13381-2 as appropriate

(4) The temperature development in the void in which the aluminium members are situated should be determined from a standard fire test conforming to ENV 13381-1 or ENV 13381-2 as appropriate, or calculated using an approved method.

(5) Values of the heat transfer coefficients for convection and radiation (α_c and α_r respectively) determined from tests conforming with ENV 13381-1 or ENV 13381-2 as appropriate, may be used in the calculation of Δθ_al as an alternative to the values given in EN 1991-1-2.

4.2.3.4 External aluminium structures

(1) The temperature in external aluminium structures should be determined taking into account:

- the radiative heat flux from the fire compartment;

- the radiative heat flux and the convection heat flux from flames emanating from openings;

- the radiative and convective heat loss from the aluminium structure to the ambient atmosphere;

- the sizes and locations of the structural members.

(2) Heat screens may be provided on one, two or three sides of an external aluminium member in order to protect it from radiative heat transfer.

(3) Heat screens should be either:

- directly attached to that side of the aluminium member which they are intended to protect, or;

- large enough to fully screen this side from the expected radiative heat flux.

(4) Heat screens should be non-combustible and have a fire resistance of at least EI 30 according to EN ISO 13501-2.

NOTE Annex B gives information.

(5) The temperature in external aluminium structures protected by heat screens should be determined as specified in (1), assuming that there is no radiative heat transfer to those sides which are protected by heat screens.

(6) Calculations may be based on steady state conditions resulting from a stationary heat balance.

NOTE 1 Annex B gives recommended methods.

NOTE 2 Design using Annex B should be based on the model given in EN 1991-1-2 describing the compartment fire conditions and the flames emanating from openings, on which the calculation of the radiative and convective heat fluxes should be based.

4.3 Advanced calculation models

4.3.1 General

(1) Advanced calculation methods should 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.

(2) Any potential failure modes not covered by the advanced calculation method (including local buckling and failure in shear) should be eliminated by appropriate means.

(3) Advanced calculation methods should include calculation models for the determination of:

- the development and distribution of the temperature within structural members (thermal response model);

- the mechanical behaviour of the structure or of any part of it (mechanical response model).

(4) Advanced calculation methods may be used in association with any heating curve, provided that the material properties are known for the relevant temperature range.

(5) Advanced calculation methods may be used with any type of cross-section.

4.3.2 Thermal response

(1) Advanced calculation methods for thermal response should be based on the acknowledged principles and assumptions of the theory of heat transfer.

(2) The thermal response model should consider:

- the relevant thermal actions specified in EN 1991-1-2;

- the variation of the thermal properties of the material with the temperature, see 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 fire protection material may conservatively be neglected.

4.3.3 Mechanical response

(1) Advanced calculation methods for mechanical response should be based on the acknowledged principles and assumptions of the theory of structural mechanics, taking into account the changes of mechanical properties with temperature.

(2) The effects of thermally induced strains and stresses both due to temperature rise and due to temperature differentials, should be considered.

(3) The mechanical response of the model should also take account of:

- the combined effects of mechanical actions, geometrical imperfections and thermal actions;

- the temperature dependent mechanical properties of the material, see 3.2;

- geometrical non-linear effects;

- the effects of non-linear material properties, including the beneficial effects of loading and unloading on the structural stiffness.

(4) For metal temperature above 170 °C with a duration above 30 minutes the effects of transient thermal creep should be given explicit consideration.

(5) The deformations at ultimate limit state implied by the calculation method should be limited to ensure that compatibility is maintained between all parts of the structure.

(6) The design should take into account the ultimate limit state beyond which the calculated deformations of the structure would cause failure due to the loss of adequate support to one of the members.

(7) The analysis of members subjected to buckling can be performed using a sinusoidal initial imperfection with a maximum value at mid-height according to the maximum allowable deviations specified in EN 1090-3.

4.3.4 Validation of advanced calculation models

(1) A verification of the accuracy of the calculation models should be made on basis of relevant test results.

(2) Calculation results may refer to temperatures, deformations and fire resistance times.

(3) The critical parameters should be checked to ensure that the model complies with sound engineering principles, by means of a sensitivity analysis.

(4) Critical parameters may refer, for example to the buckling length, the size of the members, the load level.