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

Рису^к 3.5 - Теплопровіджсть вуглецевої сталі залежш від температури

Figure 3.5 - Thermal conductivity of carbon steel as a function of the temperature

^epжaвiючa стаёь

Теплофізичж властивості ^ержавіючої сталі приймають з додатка С.

Boг^eзаxuc^i матеріаёй

Властивості та поведнка вошезахисмх матеріалів, що використав для проектувашя, мають бути оцінені з використашям методик випробував, що ^аведе^і в ENV 13381-1, ENV 13381-2 або ENV 13381-4 відповідно.

їримітка. Ці стандарти включають вимогу, що вогнезахисні матеріали мають зали0атися зчепле­ними та зв’язаними з їх основою протягом відпо­відного вогневого впливу.

Stainless steels

The thermal properties of stainless steels may be taken from annex C.

Fire protection materials

The properties and performance of fire protec­tion materials used in design should have been assessed using the test procedures given in ENV 13381-1, ENV 13381-2 or ENV 13381-4 as appropriate.

Note: These standards include a requirement that the fire protection materials should remain coherent and cohesive to their supports throughout the relevant fire exposure.

4 РОЗРАХУ^К ^А ВО^ЕСТІЙКІСТЬ

Загаёьж вимоги

Цей роздіё всташвлю° їpaвиёa дёя ста- ёевйх ко^трукцій, які можуть бути:

^езахище^ими;

ізольовамми вошезахйсмм матеріаёом;

захищемми теїёовими екра^ами.

їримітка. їрикладами ін0их методів захисту ° наповнення водою або частковий захист стін та перекриттів.

Дёя виз^аче^^я вошестійкості застосо­вують такі методи їроектувашя:

сїрощен розрахумові модеёі;

уточ^е^і розрахумові модеёі;

виїробувашя.

їримітка. Рі0ення про використання уточнених розрахункових моделей в країні можна знайти у національному додатку.

Прості розраху^ові моделі - це сїрощеж методи їроектувашя для окремих ко^трук- цій, що фугуються ^а традиціймх їриїу- щешях.

Уточ^е^і розраху^ові моделі - це методи їроектувашя, в яких і^же^ер^і їри^иїи за- стосоваы реалістичш до особливих їриклад- та задач.

Сїрощеж розраху^ові модеёі

Загаёьш вимоги

Несуча здатжсть сталевої ко^трукції ма° зберігатися через їроміжок часу t для дашї їожежі:

Efi,d

де:

Efid - розрахумовий ^ава^тажуваль^ий ефект їід час їожежі, що виз^аче^ий відїовідш до EN 1991-1-2;

Rfidt - відїовідмй розрахумовий оїір стале­вої ко^трукції їід час їожежі у моме^ часу t.

Розрахумовий оїір Rfidt у моме^ часу t виз^ачають за умови рівшміршго розїоділу темїератури в їоїеречшму їерерізі, змню- ючи розраху^овий оїір для їроектувашя за шрмальшї темїератури згідно з EN 1993-1-1; щоб врахувати мехажчж властивості сталі за їідвищемх темїератур (див. 4.2.3).

4 STRUCTURAL FIRE DESIGN

General

This section gives rules for steelwork 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.

To determine the fire resistance the following design methods are permitted:

simplified calculation models;

advanced calculation models;

testing.

Note: The decision on use of advanced calculation models in a Country may be found in its National An­nex.

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

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

Simple calculation models

General

The load-bearing function of a steel member should be assumed to be maintained after a time t in a given fire if:

* Rfi,d, t, (4.1)

where:

E_fi,d is the design effect of actions for the fire de­sign situation, according to EN 1991-1-2;

R_fi,d,t is the corresponding design resistance of the steel member, for the fire design situation, at time t.

The design resistance R_fi,d,t at time t should be determined, usually in the hypothesis of a uni­form temperature in the cross-section, by modify­ing the design resistance for normal temperature design to EN 1993-1-1, to take account of the me­chanical properties of steel at elevated tempera­tures, see 4.2.3

.

їримітка. У 4.2.3 Rfi,_d,_t замЫюють ^а Mfi,_t,_Rd , N_fi,_t,_Rd та Ы. (окремо або разом), а відповідні з^аче^^я Mfj,Ed , Nfi,E_d та ін. замнюють E_fi,_d .

Якщо використовують нерівномірний роз- подіё температури, розрахунковий опір за нормаёьноТ температури згідно з EN 1993-1-1 змінюють на основі цього розподіёу темпера­тури.

Як аёьтернатива (1) використанню рів­номірного розподіёу температури перевірку можна виконувати в інтерваёі температури (див. 4.2.3).

Руйнування робочого перерізу в прорізах дёя з’єднань не розгёяда°ться за умови, що з’єднання ° в кожному прорізі, осюёьки темпе­ратура стаёі з’еднань нижча через наявність додаткового матеріаёу.

Вогнестійкість боётового або зварного з’еднань вважають достатньою, якщо виконані такі умови:

Тепёовий опір (df / Xf)c вогнезахисту з’ед­нання ма° дорівнювати або перевищувати мінімаёьне значення тепёового опору (df / X_f)m вогнезахисту, що застосований до будь-якої зі з’еднаних конструкцій;

тут d_f - товщина вогнезахисного матеріаёу (d_f = 0 дёя незахищених конструкцій);

Xf - розрахункова тепёопровідність вогне­захисного матеріаёу.

Використання з’еднання ма° дорівнювати або бути мен0им за мінімаёьне значення використання будь-якого зі з’еднаних конст­рукцій.

Міцність з’еднання за температури навко- ёи0нього середовища ма° відповідати ре­комендаціям, що наведені в EN 1993-1.8.

Як аёьтернатива методу, що наведений у 4.2.1 (6), вогнестійкість з’еднання можна ви­значати за методом згідно з додатком D.

їримітка. Як спроще^я порів^я^^я рівИв вико- риста^я з'єднань та з’еднаних ко^трукцій мож^а здійствати за кім^ат^ої темїератури.

Класифікація їоїеречшх їерерізів

( є = 0,85 [235/ fy]⁰’⁵,

1) Дёя цих спрощених правиё поперечні пере­різи можна кёасифжувати як дёя проектування за нормаёьно'і' температури зі зниженим зна­ченням є :

Note: In 4.2.3 R_fi,d,t becomes M_fi,t,Rd, N_fi,t,Rd etc (sepa­rately or in combination) and the corresponding values of M_fi,Ed , N_fi,Ed etc represent E_fi,d .

If a non uniform temperature distribution is used, the design resistance for normal tempera­ture design to EN1993-1-1 is modified on the base of this temperature distribution.

Alternatively to (1), by using a uniform temper­ature distribution, the verification may be carried out in the temperature domain, see 4.2.4.

Net-section failure at fastener holes need not be considered, provided that there is a fastener in each hole, because the steel temperature is lower at joints due to the presence of additional mate­rial.

The fire resistance ofa bolted ora welded joint may be assumed to be sufficient provided that the following conditions are satisfied:

The thermal resistance (df / X f)c of the joint’s fire protection should be equal or greater than the minimum value of thermal resistance (d_f / X_f)m of fire protection applied to any of the jointed members;

Where: d_f is the thickness of the fire protection material (d_f = 0 for unprotected members);

Xf is the effective thermal conductivity of the fire protection material.

The utilization of the joint should be equal or less than the maximum value of utilization of any of the connected members.

The resistance of the joint at ambient tempera­ture should satisfy the recommendations given in EN1993-1.8.

(7) As an alternative to the method given in 4.2.1 (6) the fire resistance of a joint may be determined using the method given in Annex D.

Note: As a simplification the comparison of the level of utilization within the joints and joined members may be performed for room temperature.

Classification of cross-sections

For the purpose of these simplified rules the cross-sections may be classified as for normal temperature design with a reduced value for є as given in (4.2).

(4.2

)

ДЄ

fy - гравця текучості за темїератури 20 °С. їримітка 1. Див. EN 1993-1-1.

їримітка 2. Коефіці°нт зниження 0,85 врахову° впёиви від зростання температури.

Оїір

Кожтрукції, що їрацюють ^а розтяг

Розраху^ову ^есучу здатжсть Nfi,₀,Rd кож струкції ^а розтяг з рівшміршю темїературою 0a виз^ачають з виразу:

where:

f_y is the yield strength at 20 °C.

Note 1: See EN1993-1-1.

Note 2: The reduction factor 0,85 considers influences due to increasing temperature.

4.2.3 Resistance

Tension members

The design resistance N_fi,₀,Rd of a tension member with a uniform temperature 0a should be determined from:

(4.3)

Nfi, 0, Rd - ky, 0 NRd [У m ,0 / ^у m , fi ],

де

ky,0 - коефіці^т зниження гравці текучості сталі за темїератури 0a, що досяга°ться в моме^ часу t (розділ 3);

NRd — розрахункова ^есуча здатжсть їоїереч- шго їерерізу NplRd для їроектувашя за шр- мальтої темїератури відїовідш до EN 1993-1-1.

Розраху^ову ^есучу здатжсть N_fi,_t,Rd в моме^ часу t конструкції, що їрацю° ^а роз­тяг, з ^ерів^омір^им розїоділом темїератури їо 0ириы їоїеречшго їерерізу виз^ачають з виразу:

n

Nfi,t,Rd ^- ^Ai

i -1

де;

Ai - елеме^тар^а їлоща їоїеречшго їерерізу за темїератури 0i;

ky,0,i - коефіці^т зниження границі текучості сталі за темїератури 0i (розділ 3);

0і - темїература елеме^аршї їлощі Ai.

Розраху^ова ^есуча здатжсть N_fi,_t,Rd в моме^ часу t конструкції, що їрацю° ^а роз­тяг, з ^ерів^омір^им розїоділом темїератури може сїрощеш дорівтвати розраху^овій ^есучій здатшсті Nfi,₀,Rd ко^трукції, що їра- цю° ^а розтяг, з рівшмір^м розїоділом тем­їератури сталі 0a, що дорівт° максимальжй темїературі сталі 0a,_max в моме^ часу t.

Кожтрукції, що їрацюють ^а стиск, з їоїеречшми їерерізами класу 1, класу 2 або класу 3

Розрахумову ^есучу здатжсть в моме^ часу t їри їоздовж^ому згиж NbfitRd стис- ^утої ко^трукції з їоїеречмм їерерізом класу 1, класу 2 або класу 3 з рівшміршю темїературою 0a виз^ачають з виразу:

where:

ky,0 is the reduction factor for the yield strength of steel at temperature 0a, reached at time t seesec- tion 3;

N_Rd is the design resistance of the cross-section N_pl,Rd for normal temperature design, according to E^, N 1993-1-1.

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

y,0,i ^fy /уM,fi, ⁽4.⁴⁾

where:

A_i is an elemental area of the cross-section with a temperature 0i;

ky,0,і is the reduction factor for the yield strength of steel at temperature 0i, see section 3;

0і is the temperature in the elemental area Ai.

The design resistance N_fi,t,Rd at time t ofa ten­sion member with a non-uniform temperature dis­tribution may conservatively be taken as equal to the design resistance Nfi,0,Rd of a tension mem­ber with a uniform steel temperature 0a equal to the maximum steel temperature 0a,_max reached at time t.

4.2.3.2 Compression members with Class 1, Class 2 or Class 3 cross-sections