Єврокод 3. Проектування сталевих конструкцій. Частина 1-2. Загальні положення. Розрахунок конструкцій на вогнестійкість

Теїёові екрам згідно з додатком В їовиші бути ^егорючими та мати вотестійкість ^е ме^0е ЕІ 30 відїовідш до EN ISO 13501-2.

Темїературу в зовн0нй стаёевій комт- рукції, що захище^а теїёовими екра^ами, ви- з^ачають згідно з 4.2.5.4 (1), їриймаючи, що радіац^а їередача теїёа до сторіщ які захи- щеж теїёовими екра^ами, ^е відбуваться.

Розрахуми можуть базуватися ^а умовах врівшважешго ста^у, що отримай зі стаціо- ^ар^ого теїёового баёаму за доїомогою методів з додатка В.

Розрахумк згідно з додатком В частим 1-2 EN 1993 ма° базуватися ^а модеёі з додатка В EN 1991-1-2, яка оїису° умови їожежі у відсіку та тоёум’я, що виходить із їрорізів, ^а яких ма° базуватися розрахумк радіаціймго та ко^векцій^ого теїёових їотоків.

4.3 Утoч^e^i розрахумові модеёі

Загаёьш вимоги

Уточ^е^і розрахумові методи мають забез- їечувати реаёютичмй розрахумк комтрук- цій, що заз^ають вошевого вїёиву. Методи мають базуватися ^а фувдаме^аёьжй фізич- Ий роботі так, щоб їривести до вірмго їри- їущемя очікувамї роботи відїовідмї частим комтруктивмї системи їід час їожежі.

Будь-які види можёивих руй^ува^ь, які ^е розгёяда° уточ^е^ий розрахумовий метод (вкёючаючи місцеву втрату стійкості їри їоз- довжмому згин та руй^ува^^я від дії їоїє- речмї сиёи), мають бути усу^е^і відїовідмми заходами.

Уточ^е^і розрахумові модеёі містять окремі розрахумові модеёі дёя виз^аче^^я: - розвитку та розїовсюджемя темїератури в комтрукціях (модеёь темїературмї реак­ції) та

- мехажчмї роботи будівёі або будь-якої її частим (модеёь механічної реакції).

Уточ^е^і розрахумові методи використо­вують разом з будь-яким режимом ^агріва^^я за умови, що відомі вёастивост матеріаёів дёя відїовідмї темїературмї стадії.

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

Heat screens referred to in annex B should be non-combustible and have a fire resistance of at least EI 30 according to EN ISO 13501-2.

The temperature in external steelwork pro­tected by heat screens should be determined as required in 4.2.5.4(1), assuming that there is no radiative heat transfer to those sides that are protected by heat screens.

Calculations may be based on steady state conditions resulting from a stationary heat bal­ance using the methods given in annex B.

Design using annex B of this Part 1-2 of EN 1993 should be based on the model given in an­nex B of 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

General

Advanced calculation methods should provide a realistic analysis of structures exposed to fire. They 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.

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

Advanced calculation methods should include separate 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 orof any part of it (mechanical response model).

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

Уточ^е^і розрахужові методи мож^а вико­ристовувати ДёЯ будь-якого тиїу їоїеречжго їерерізу.

Teїёoвa реакція

Уточ^е^і розрахужові методи теїёової реакції мають базуватися ^а загаёь^овиз^а- та їри^иїах та їередумовах теорії їередачі теїёа.

Модеёь теїёової реакції ма° враховувати: - відповідні теїёові вїёиви, що виз^аче^і в EN 1991-1-2 та

- змну теїёофізич^их вёастивостей мате- ріаёу заёежж від темїератури (роздіё 3).

Ефекти ^ерів^омір^ого теїёового вїёиву та їередачі теїёа до сусіджх части^ будівёі мають бути враховаж, де це ^еобхід^о.

Bїёивом будь-якого вмісту та їо0ирешя воёоги всередиж вогжзахисжго матеріаёу мож^а з^ехтувати.

Mеxа^іч^а реакція

Уточ^е^і розрахужові модеёі мехажчжї реакції мають базуватися ^а загаёь^овиз^а^их їри^иїах та їередумовах теорії будівеёьж'і' мехажки, що враховують зміж вёастивостей матеріаёів заёежж від темїератури.

Сёід враховувати ефекти темїературжх деформацій та ^аїруже^ь, що вижкають через їідвищежя та їереїади темїератур.

Модеёь мехажчжї реакції також ма° вра­ховувати:

сжёьж механічні ^ава^тажуваёь^і ефекти, геометричж дефекти та теїёові вїёиви;

механічні вёастивост матеріаёів, що заёе- жать від темїератури (роздіё 3);

геометричж нелінійні ефекти;

ефекти ^еёі^ій^их вёастивостей матеріаёів, вкёючаючи ^есїриятёиві вїёиви ^ава^та- жешя та розва^ажежя ^а жорсткість кож струкції.

Ефекти ^естаціо^ар^ої темїературжї їов- зучості ^е їотребують детаёьжго розгёяду, якщо використовують діаграми '^аїружежя- деформації" згідж з роздіёом 3.

Деформації у гражчжму стаж, що виз- ^аче^і розрахужовим методом, обмежують, щоб забезїечити сумісжсть усіх части^ кожт- руктивжї системи.

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

Thermal response

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

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 section 3.

The effects of non-uniform thermal exposure and of heat transfer to adjacent building compo­nents may be included where appropriate.

The influence of any moisture content and of any migration of the moisture within the fire pro­tection material may conservatively be neglected.

Mechanical response

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.

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

The model for mechanical response 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 section 3;

geometrical non-linear effects;

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

Provided that the stress-strain relationships given in section 3 are used, the effects of transient thermal creep need not be given explicit con­sideration.

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.

їроектувашя ма° враховувати граничний стащ за межами якого розраху^ові дефор­мації ко^труктившї системи сїричи^яють руй^ува^^я в^асёідок втрати відїовідтої оїори одної з ко^трукцій.

Дёя розрахуй окремих вертикаёьмх ко^трукцій використовують си^усоїд^е їочат- кове їо0коджешя з максимаёьмм з^аче^^ям h/1000 їосередин висоти, якщо іние ^е виз^а- чеш відїовідмми ставдартами ^а їродукцію.

Затверджешя ymoч^e^ux poзpaxy^- кових модеёей

їеревірка точшсті розрахумових модеёей ма° бути здійс^е^а ^а осшві резуёьтатів відїовідмх виїробува^.

Резуёьтати розрахумів можуть стосува­тися деформацій, темїератури та межі воше- стійкості.

Грамчн з^аче^^я мають бути їеревірен за доїомогою а^аёізу чутёивостр щоб їере- свідчитися, що схема відїовіда° обґру^ова- ж,і і^же^ер^о-тех^іч^им їри^иїам.

Грамчн з^аче^^я можуть стосуватися гра^чшї довжин, розмірів ко^трукцій, рів^я ^ава^таже^^я.

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.

For the analysis of isolated vertical members a sinusoidal initial imperfection with a maximum value of h/1000 at mid-height should be used, when not specified by relevant product standards.

4.3.4 Validation of advanced calculation models

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

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

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

Critical parameters may refer, for example to the buckling length, the size of the elements, the load level.

ANNEX A [normative]

ДОДАТОК A (обов’язковий)

ДЕФОРМАЦІ^Е ЗМІ^Е^Я ВУГЁЕЦЕВОІ' СТАЁІ ЗА ЇІДВИЩЕМХ ТЕМЇЕРАТУР

(1) Дёя темїератури мжче 400 °С аёьтер^а- тив^а можёйвість деформаційшго зміцнення, що вказа^а у 3.2, може бути використа^а так: - для 0,02<є< 0,04:

STRAIN-HARDENING OF CARBON STEEL AT ELEVATED TEMPERATURES

(1) For temperatures below 400 °C , the alterna­tive strain-hardening option mentioned in 3.2 may be used as follows:

- for 0,02<є< 0,04:

- для 0,04 <є< 0,15:

- Дёя 0,15<є< 0,20:

- Дёя є > 0,20:

a a = 50(fu, е- fy ,е) є + 2 fy, 9- fu, е , (A.1a)

for 0,04 < є <0,15:

a a = fu, е , (A.1b)

for0,15<є< 0,20:

a = fu,е [1 -20(є-0,15)], (A.1c)

for є> 0,20:

a _a = 0,00, (A.1d)

Рису^к A.1 - Aёьтер^атив^а діаграма 'Тапружешя-деформація" для стаёі, що врахову° деформац^е зміцнення

Figure A.1 - Alternative stress-strain relationship for steel allowing for strain-hardening

Note: The alternative stress-strain relationship for steel, allowing for strain hardening, is illustrated in figure A.1.

де fu,е - гра^ич^а міцысть за підвищешї тем­їератури, що врахову° деформац^е зміц- ^е^^я.

Примітка. Альтернативна діаграма "напруження- деформація" для стаёі, що врахову° деформаційне зміцнення, наведена на рисунку А.1.

where: fu,е is the ultimate strength at elevated temperature, allowing for strain-hardening

.

(2) Гpa^ич^y міцысть за їідвищешї темїера- тури, що врахову° деформаціє зм^ення, виз^ачають так:

- для Єa < 300 °C:

2) The ultimate strength at elevated temperature, allowing for strain hardening, should be deter­mined as follows:

- для 300 °C <0a < 400 °C:

- дёя 0a > 400 °C:

fu,0= 1,25fy,0 ,

for 300 °C < 0a < 400 °C: fu,0 = fy,0 (2 -0,00250a),

for 0a > 400 °C:

fu, 0 = fy, 0 .

(A.2a)

(A.2b)

(A.2c)

Note: The variation of the alternative stress-strain rela­tionship with temperature is illustrated in figure A.2.

- Рису^к A.2 - Альтер^атив^а діаграма 'іїружешя-деформація" для сталі за їідвищемх темїератур, що врахову° деформаціе зміцнення

Figure A.2 - Alternative stress-strain relationships for steel at elevated temperatures, allowing for strain hardeningg

їримітка. Зміна альтернативної діаграми "напру- ження-деформація" для сталі залежно від темпе­ратури наведена на рисунку А.2.

for Є a <300 °C:

ДОДАТОК В (обов’язковий)

ЇЕРЕДАЧА ТЕЇЁА ДО ЗОВЫ0ЫХ СТАЁЕВИХ КО^ТРУКЦІЙ

Загаёьж положення

Ошовш вимоги

В цьому додатку доїускають, що їротиїо- жежмй відсік обмежеш ёИ0е одмм їовер- хом. Всі ві^а або ^0Ї схожі їрорізи у їроти- їожежшму відсіку їриймають їрямокутмми.

Темїературу їожежі у їротиїожежшму відсіку, розміри та темїературу тоёум’я, що виходить з їрорізів, а також радіаційИ та ко^векцій^і їараметри виз^ачають згідно з додатком В EN 1991-1-2.

Сёід розріз^яти конструкції, що ^е охоїёе^і тоёум’ям, та ко^трукції, щоохоїёе^і тоёум’ям, заёежш від їх розта0увашя щодо їрорізів у стнах їротиїожежшго відсіку.

Ко^трукцію, що ^е охоїёе^а тоёум’ям, розгёядають, щоб їриймати радіац^у їере- дачу теїёа від усіх їрорізів у тій сторон їро- тиїожежшго відсіку та від тоёум’я, що вихо­дить з цих їрорізів.

Ко^трукцію, що охоїёе^а тоёум’ям, роз­гёядають, щоб їриймати ко^векцій^у їередачу теїёа від тоёум’я, а також радіац^у їередачу теїёа від тоёум’я та їрорізів їротиїожежшго відсіку, з яких вош виходить. Радіаційшю їе- редачею теїёа від Н0ого тоёум’я та від Н0их їрорізів мож^а з^ехтувати.

Умов^i їоз^aки розмірів

Умови їоз^аки геометричмх дамх зобра- жеи ^а рисуму В.1.

ANNEX B [normative]

HEAT TRANSFER TO EXTERNAL STEELWORK

General

Basis

In this annex B, the fire compartment is assumed to be confined to one storey only. All windows or other similar openings in the fire com­partment are assumed to be rectangular.

The determination of the temperature of the compartment fire, the dimensions and tempera­tures of the flames projecting from the openings, and the radiation and convection parameters should be performed according to annex B of EN 1991-1-2.

A distinction should be made between mem­bers not engulfed in flame and members engulfed in flame, depending on their locations relative to the openings in the walls of the fire compartment.

A member that is not engulfed in flame should be assumed to receive radiative heat transfer from all the openings in that side of the fire com­partment and from the flames projecting from all these openings.

A member that is engulfed in flame should be assumed to receive convective heat transfer from the engulfing flame, plus radiative heat transfer from the engulfing flame and from the fire com­partment opening from which it projects. The radi­ative heat transfer from other flames and from other openings may be neglected.

Conventions for dimensions

The convention for geometrical data may be taken from figure B.1.

a - Коёо^

Columns

- Koёo^a, що poзтa0oвa^a ^авїроти їрорізу

Column opposite opening

- Kоёо^a, що розтa0овa^a між їрорізами

Column between openings

b - Баёки

Beams

Рису^к B.1 - Розміри та їоверхн ко^трукції

Figure B.1 - Member dimensions and faces

- Баёка, що розта0ова^а їараёeёь^о стіні Beam parallel to wall

- Баёка, що розта0ова^а їерїевди^ярто до стни

Beam perpendicular to wal

l

B.1.3 Teїёoвuй баёаж

(1) Дёя ко^трукції, що ^е охоїёе^а тоёум’ям, середа темїературу стаёево'і ко^трукції Tm К виз^ачають із рі0ешя такого теїёового баёа^у:

B.1.3 Heat balance

For a member not engulfed in flame, the aver­age temperature of the steel member T_m, [K] should be determined from the solution of the fol­lowing heat balance:

(B.1)

оTm + a Tm = 2Iz + 2If + 293a ,

де

ст - стаёа Стефа^а Боёьцма^а, 56,7 • 10^-12, кВт/м² К⁴;

a - коефіці^т ко^векцій^ого теїёообмі^у, кВт/м² К;

Iz - радіацітий теїёовий їотік від тоёум’я, кВт/м²;

If - радіаційний теїёовий їотік з їрорізів, кВт/м².

Коефіці^т ко^векцій^ого теїёообмі^у a виз^ачають згідно з додатком В EN 1991-1-2 дёя умов '^евиму0ешї (їриродшї) тяги їо- вітря" або "0тучшї (їримусової) тяги їовітря" відїовідш, використовуючи розраху^овий розмір їерерізу d = (d 1 + d₂) / 2 .

Дёя ко^трукції, що охоїёе^а тоёум’ям, середа темїературу стаёево'і ко^трукції Tm , К виз^ачають із рі0ешя такого теїёового баёа^у:

where:

о is the Stefan Boltzmann constant [56,7 • 10^-12 kW/m²K⁴];

a is the convective heat transfer coefficient [kW/m²K];

I_z is the radiative heat flux from a flame [kW/m²];

I_f is the radiative heat flux from an opening [kW/m²].

The convective heat transfer coefficient a should be obtained from annex B of EN 1991-1-2 for the 'no forced draught’ or the 'forced draught’ condition as appropriate, using an effective cross-sectional dimension d = (d 1 + d2) /2 .

For a member engulfed in flame, the average temperature of the steel member T_m, [K] should be determined from the solution of the following heat balance:

(B.2)

о Tm + a Tm =2 Iz +2 If +aTz,

If = ф f _еf (1 - az)о T_f⁴,

(B.3)

де

Tz -темїература тоёум’я, К;

Iz - радіаціймй теїёовий їотік від тоёум’я, кВт/м²;

If - радіаційний теїёовий їотік з їрорізів, кВт/м².

Радіаціймй теїёовий їотік Iz від тоёум’я виз^ачають заёежш від ситуації та тиїу ко^т- рукції так:

коёом, що ^е охоїёе^і тоёум’ям, В.2;

баёки, що ^е охоїёе^і тоёум’ям, В.3;

коёом, що охоїёе^і тоёум’ям, В.4;

баёки, що їовнстю або частково охоїёе^і тоёум’ям, В.5.

Ін0і виїадки розгёядають а^аёогіч^о, вико­ристовуючи ^аёеж^і засоби обробки згідно з

В.2 - В.5.

Радіаціймй теїёовий їотік I_f з їрорізів виз^ачають з виразу:

where:

T_z is the flame temperature [K];

I_zis the radiative heat flux from the flame [kW/m²];

I_f is the radiative heat flux from the corresponding opening [kW/m²].

The radiative heat flux I_z from flames should be determined according to the situation and type of member as follows:

Columns not engulfed in flame: see B.2;

Beams not engulfed in flame: see B.3;

Columns engulfed in flame: see B.4;

Beams fully or partially engulfed in flame: see B.5.

Other cases may be treated analogously, using appropriate adaptations of the treatments given in B.2 to B.5.

The radiative heat flux I_f from an opening should be determined from

:

ДЄ

ф f - загальмй коефіці^т форми ко^трукції дёя радіаційшго теїёообмі^у з їрорізом;

єf - коефіці^т виїромнювашя їрорізу;

az - коефіці^т їогёи^а^^я дёя їолум’я;

T_f - темїература їолум’я, К, згідно з додат­ком В EN 1991-1-2.

Коефіці^т виїромнювашя їрорізу єf дорів­нює одинці згідно з додатком В EN 1991-1-2.

Коефіці^т їогёи^а^^я дёя їолум’я az ви- з^ачають за формуёами (В.2) - (В.5) відїо- відш.

В.1.4 Загаёьш коефіціытй форми