SECTION 3 MATERIAL PROPERTIES
General
(1)P The values of material properties given in this section shall be treated as characteristic values (see 2.3 (1)P).
The values may be used with the simplified (see 4.2) and the advanced calculation method (see 4.3).
Alternative formulations of material laws may be applied, provided the solutions are within the range of experimental evidence.
Note: Material properties for lightweight aggregate concrete are not given in this Eurocode.
(3)P The mechanical properties of concrete, reinforcing and prestressing steel at normal temperature (20 °С) shall be taken as those given in EN 1992-1-1 for normal temperature design.
Strength and deformation properties at elevated temperatures
General
Numerical values on strength and deformation properties given in this section are based on steady state as well as transient state tests and sometimes a combination of both. As creep effects are not explicitly considered, the material повзучості не враховується, моделі, матеріалу, в цьому Єврокоді застосовуються для діапазону швидкості нагрівання від 2 К/хв до 50 К/хв. Для швидкості нагрівання поза вказаними межами достовірність прийнятих міц- нісних та деформаційних властивостей матеріалів має бути беззаперечною.
Бетон
Бетон при стиску
(1)Р Міцнісні та деформаційні влативості для одновісного напруженого стану бетону за підвищених температур визначаються за діаграмою "напруження-деформація", яка представлена на рисунку 3.1.
Діаграма "напруження-деформація", що представлена на рисунку 3.1, визначається за двома параметрами:
міцність на стиск fc0;
деформація ес10, що відповідає fc0.
Значення кожного з цих параметрів наведені в таблиці 3.1 залежно від температури бетону. Для проміжних значень може застосовуватись лінійна інтерполяція.
Наведені в таблиці 3.1 параметри використовуються для бетону на силікатному (граніти, сієніти, діорити) та карбонатному (вапняки, що містять не менше 80 % від ваги бетону карбонатної складової) заповнювачах.
Значення єси1 е, що визначають межу низхідної ділянки діаграми, наведено в таблиці 3.1, колонка 4, для бетону на силікатному заповнювачі, а колонка 7 - для бетону на карбонатному заповнювачі.
Для теплового впливу згідно з розділом З EN 1991-1-2 (моделювання реальної пожежі), особливо якщо враховується низхідна ділянка цього режиму, повинна змінюватись математична модель діаграми "напруження-дефор- мація” бетону, визначена на рисунку 3.1.
Можливе збільшення міцності бетону у стадії охолодження не враховується.
models in this Eurocode are applicable for heating rates between 2 and 50 K/min. For heating rates outside the above range, the reliability of the strength and deformation properties shall be demonstrated explicitly.
3.2.2 Concrete
Concrete under compression
(1 )P The strength and deformation properties of uniaxially stressed concrete at elevated temperatures shall be obtained from the stress-strain relationships as presented in Figure 3.1.
The stress-strain relationships given in Figure 3.1 are defined by two parameters:
the compressive strength fc Q;
the strain єс1 0, corresponding to fc(i.
Values for each of these parameters are given in Table 3.1 as a function of concrete temperatures. For intermediate values of the temperature, linear interpolation may be used.
The parameters specified in Table 3.1 may be used for normal weight concrete with siliceous or calcareous (containing at least 80% calcareous aggregate by weight) aggregates.
Values forecu1 0 defining the range of the descending branch may be taken from Table 3.1, Column 4 for normal weight concrete with siliceous aggregates, Column 7 for normal weight concrete with calcareous aggregates.
For thermal actions in accordance with EN 1991-1-2 Section 3 (natural fire simulation), particularly when considering the descending temperature branch, the mathematical model for stress-strain relationships of concrete specified in Figure 3.1 should be modified.
Possible strength gain of concrete in the cooling phase should not be taken into account.
Діапазон Range |
Напруження ст (0) Stress <5 (0) |
є - £d,e |
3£ ^c,0 |
[ f E fl £c1,0 2 + I ^’■e > J |
|
£c1,0 < £ — £Cl/1,0 |
Для обчислення приймається низхідна ділянка графіка. Використовуються лінійні або нелінійні моделі. For numerical purposes a descending branch should be adopted. Linear or non-linear models are permitted. |
Рисунок 3.1 - Математична модель діаграми "напруження-деформація" стиснутого бетону
за підвищених температур
Figure 3.1 - Mathematical model for stress-strain relationships of concrete under compression
at elevated temperatures
Таблиця 3.1 - Значення параметрів діаграми "напруження-деформація" для звичайного бетону на силікатному та карбонатному заповнювачах за підвищених температур
Table 3.1 - Values for the main parameters of the stress-strain relationships of normal weight
concrete with siliceous or calcareous aggregates concrete at elevated temperatures.
Температура бетону 0, °С Concrete temp. 0 [°С] |
Силікатний заповнювач Siliceous aggregates |
Карбонатний заповнювач Calcareous aggregates |
|||||
fc,0 /^ck |
£c1,0 |
£cu1,0 |
fc,0 /?ск |
£c1,0 |
£cu1,0 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
20 |
1,00 |
0,0025 |
0,0200 |
1,00 |
0,0025 |
0,0200 |
|
100 |
1,00 |
0,0040 |
0,0225 |
1,00 |
0,0040 |
0,0225 |
|
200 |
0,95 |
0,0055 |
0,0250 |
0,97 |
0,0055 |
0,0250 |
|
300 |
0,85 |
0,0070 |
0,0275 |
0,91 |
0,0070 |
0,0275 |
|
400 |
0,75 |
0,0100 |
0,0300 |
0,85 |
0,0100 |
0,0300 |
|
500 |
0,60 |
0,0150 |
0,0325 |
0,74 |
0,0150 |
0,0325 |
|
600 |
0,45 |
0,0250 |
0,0350 |
0,60 |
0,0250 |
0,0350 |
Кінець таблиці 3.1
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
700 |
0,30 |
0,0250 |
0,0375 |
0,43 |
0,0250 |
0,0375 |
800 |
0,15 |
0,0250 |
0,0400 |
0,27 |
0,0250 |
0,0400 |
900 |
0,08 |
0,0250 |
0,0425 |
0,15 |
0,0250 |
0,0425 |
1000 |
0,04 |
0,0250 |
0,0450 |
0,06 |
0,0250 |
0,0450 |
1100 |
0,01 |
0,0250 |
0,0475 |
0,02 |
0,0250 |
0,0475 |
1200 |
0,00 |
|
-—— |
0,00 |
|
|
3.2.2.2 Міцність на розтяг
Міцність бетону на розтяг зазвичай не враховується. За необхідності, міцність бетону на розтяг враховується при використанні спрощеного або уточненого методів розрахунку.
Зниження характеристичної міцності бетону на розтяг враховують коефіцієнтом kct (6), що наведений у формулі.
fck,t ($)=
У разі відсутності точних даних можна використовувати наступні значення kct (0) (див. рисунок 3.2):
3.2.2.2 Tensile strength
The tensile strength of concrete should normally be ignored (conservative). If it is necessary to take account of the tensile strength, when using the simplified or advanced calculation method, this clause may be used.
The reduction of the characteristic tensile strength of concrete is allowed for by the coefficient kct (0) as given in Expression (3.1).
kc.tWck.t- (3.1)
In absence of more accurate information the following kc t (0) values should be used (see Figure 3.2):
д
kc/0)=1,O
ля (for) 20 °С < 0 < 100 °С;kct (0) = 1,0 - 1,0(0 - 100)/500 для (for) 100 °С < 0 < 600 °С
.
Рисунок 3.2 - Коефіцієнт kct (0)) зниження міцності бетону на розтяг fck r) за підвищених температур
Figure 3.2 - Coefficient ксt (0) allowing for decrease of tensile strength (fck t) of concrete at elevated temperatures
3.2.3 Арматура
(1)P Міцнісні та деформаційні властивості арматури за підвищених температур визначаються за діаграмою "напруження-деформація" (рисунок 3.3) та згідно з таблицею 3.2 (а або Ь). Таблиця 3.2b може застосовуватися лише при підтвердженні результатами випробувань на міцність за підвищених температур.
Діаграма "напруження-деформація", представлена на рисунку 3.3, визначається параметрами:
нахил лінійної пружної зони Es0;
межа пропорційності fspе;
максимальний рівень напружень fsy0.
Значення параметрів в (2) для гарячекатаної та холоднодеформованої арматури за підвищених температур наведені в таблиці 3.2. Для проміжних значень температури застосовується лінійна інтерполяція.
Діаграма "напруження-деформація" також може застосовуватись для арматури при стисканні.
Під час теплового впливу (EN 1991-1-2, розділ 3) при моделюванні реальної пожежі, особливо якщо враховується низхідна температурна ділянка графіка, можуть застосовуватися значення, визначені в таблиці 3.2, для діаграми "напруження-деформація" арматури як досить точні.
3.2.3 Reinforcing steel
(1 )Р The strength and deformation properties of reinforcing steel at elevated temperatures shall be obtained from the stress-strain relationships specified in Figure 3.3 and Table 3.2 (a or b). Table 3.2b may only be used if strength at elevated temperatures is tested.
The stress-strain relationships given in Figure 3.3 are defined by three parameters:
the slope of the linear elastic range Es 0;
the proportional limit fsp 0;
the maximum stress level fsy 0.
Values for the parameters in (2) for hot rolled and cold worked reinforcing steel at elevated temperatures are given in Table 3.2. For intermediate values of the temperature, linear interpolation may be used.
The formulation of stress-strain relationships may also be applied for reinforcing steel in compression.
In case of thermal actions according to EN 1991-1-2, Section 3 (natural fire simulation), particularly when considering the descending temperature branch, the values specified in Table 3.2 for the stress-strain relationships of reinforcing steel may be used as a sufficient approximation
.
Діапазон Range |
Напруження ст (0) Stress ст (6) |
Модуль пружності Tangent modulus |
£sp,0 |
sEs,e |
ES,() |
£sp,0 < £ — £sy,0 |
fsp,0 ~c+(b/a)[a2 -(eSy,0 -e)2]0’5 |
b (£sy,0 — £) |
a [a2 -(£ ~£Sy,e)2]0’5 |
||
£sy,0 - £ - esf,0 |
4y,0 |
0 |
£st,0 — £ — £su,0 |
^y,0 J — (£ ~ £St, 0 )/(£SU, 0 -£St,0) |
— |
£ = £su,0 |
0,00 |
— |
Параметр*) Parameter*) |
£Sp,0 — 4p,o/^S,0 £sy,0 0,02 Esfg 0,15 £SU0 0,20 |
|
Клас А армування: ssf e = 0,05 esu0=O,1O Class A reinforcement: ’ ’ |
||
Функції Functions |
a = (£sy,0 — £sp,0)(£sy,0 —£sp,0 b = C(sSy 0 — Esp,o)^s,0 _ (^sy,0 ~^sp,e) (£sy,0 ~ £sp,d)Es,6 ~^(^sy,6 ~^sp,d) |
*) Значення параметрів £pf0 та єри 0 для попередньо напруженої арматури можна взяти з таблиці 3.3. Клас А армування наведено в додатку С EN 1992-1-1.
*) Values for the parameters i'.pt0 and i:pu0 for prestressing steel may be taken from Table 3.3. Class A reinforcement is defined in Annex C of EN 1992-1-1.
Рисунок 3.3 - Математична модель діаграми "напруження-деформація" для ненапруженої та
попередньо напруженої арматури за підвищених температур (позначення для попередньо
напруженої арматури "р" замість "s")
Figure 3.3 - Mathematical model for stress-strain relationships of reinforcing and prestressing steel at
elevated temperatures (notations for prestressing steel "p" instead of "s")
Таблиця 3.2a - Значення класу N параметрів діаграми "напруження-деформація" гарячекатаної
та холоднодеформованої арматури за підвищених температур
Table 3.2а - Class N values for the parameters of the stress-strain relationship of hot rolled and
cold worked reinforcing steel at elevated temperatures
Температура сталі 0, °С Steel Temperature 6 [°С] |
4y, 0 рук |
^sp,0 ftyk |
Es,e/Es |
||||
гарячекатана hot rolled |
ХОЛОДНО- деформована cold worked |
гарячекатана hot rolled |
ХОЛОДНО- деформована cold worked |
гарячекатана hot rolled |
ХОЛОДНО- деформована cold worked |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
20 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
100 |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
0,96 |
1,00 |
1,00 |
|
200 |
1,00 |
1,00 |
0,81 |
0,92 |
0,90 |
0,87 |
|
300 |
1,00 |
1,00 |
0,61 |
0,81 |
0,80 |
0,72 |
|
400 |
1,00 |
0,94 |
0,42 |
0,63 |
0,70 |
0,56 |
|
500 |
0,78 |
0,67 |
0,36 |
0,44 |
0,60 |
0,40 |
|
600 |
0,47 |
0,40 |
0,18 |
0,26 |
0,31 |
0,24 |
|
700 |
0,23 |
0,12 |
0,07 |
0,08 |
0,13 |
0,08 |
|
800 |
0,11 |
0,11 |
0,05 |
0,06 |
0,09 |
0,06 |
|
900 |
0,06 |
0,08 |
0,04 |
0,05 |
0,07 |
0,05 |
|
1000 |
0,04 |
0,05 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,03 |
|
1100 |
0,02 |
0,03 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
|
1200 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |