SECTION 3 MATERIAL PROPERTIES

  1. General

(1)P The values of material properties given in this section shall be treated as characteristic val­ues (see 2.3 (1)P).

  1. 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.

  1. Strength and deformation properties at elevated temperatures

    1. General

  1. 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.

  1. Бетон

    1. 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.

  1. Діаграма "напруження-деформація", що представлена на рисунку 3.1, визначається за двома параметрами:

  • міцність на стиск fc0;

  • деформація ес10, що відповідає fc0.

  1. Значення кожного з цих параметрів наве­дені в таблиці 3.1 залежно від температури бетону. Для проміжних значень може застосо­вуватись лінійна інтерполяція.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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

  1. 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.

  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.

  1. 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.

  2. 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.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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

  1. Міцність бетону на розтяг зазвичай не вра­ховується. За необхідності, міцність бетону на розтяг враховується при використанні спро­щеного або уточненого методів розрахунку.

  2. Зниження характеристичної міцності бето­ну на розтяг враховують коефіцієнтом kct (6), що наведений у формулі.

fck,t ($)=

  1. У разі відсутності точних даних можна використовувати наступні значення kct (0) (див. рисунок 3.2):


3.2.2.2 Tensile strength

  1. 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.

  2. 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)

  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.

  1. Діаграма "напруження-деформація", пред­ставлена на рисунку 3.3, визначається пара­метрами:

  • нахил лінійної пружної зони Es0;

  • межа пропорційності fspе;

  • максимальний рівень напружень fsy0.

  1. Значення параметрів в (2) для гарячека­таної та холоднодеформованої арматури за підвищених температур наведені в таблиці 3.2. Для проміжних значень температури застосо­вується лінійна інтерполяція.

  2. Діаграма "напруження-деформація" також може застосовуватись для арматури при сти­сканні.

  3. 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.

  1. 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.

  1. 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.

  2. 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]05

b (£sy,0 — £)

a [a2 -(£ ~£Sy,e)2]05

£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