odpornosc ogniowa skany1.doc

(509 KB) Pobierz

9.6.5. Odporność ogniowa konstrukcji stalowych

Przegród budowlanych z samej stali nie wykonuje się. Dlatego też rozważania dotyczące odporności ogniowej można tu ograniczyć do elementów prętowych, jak słupy czy belki, i właściwości użytkowej związanej z zapewnieniem w określonym czasie nośności konstrukcji.

Długość prętów jest wielokrotnie większa niż wymiary przekroju poprzecznego, zatem przy jednorodnej temperaturze w pomieszczeniu (przy ogrzewaniu według zależności nominalnych lub parametrycznych) można pominąć przewodzenie ciepła wzdłuż elementów. Przy takich założeniach rozważania ogranicza się do przekroju poprzecznego o grubości jednostkowej.

Stal oznacza się dużą przewodnością cieplną λ (średnio 40 W/(m-K)), można więc w przybliżeniu założyć, że temperatura przekroju jest jednorodna, a wtedy

άθ

cpA— = Ua(eg - flU) (9.60)

a zatem

gdzie: 0m - temperatura stali,

Qg - temperatura w pobliżu elementu, c - ciepło właściwe, ρ - gęstość, kg/m3,

a - współczynnik przejmowania ciepła, W/(m2-K),

U - obwód nagrzewany, m,

A - powierzchnia przekroju poprzecznego, m2.

Temperatura przekroju poprzecznego jest więc funkcją wskaźnika U/A. Wartości temperatury w przekroju poprzecznym elementów stalowych nagrzewanych według krzywej standardowej podano w tabl. 9.21.

Tablica 9.21. Temperatura 6m elementów stalowych ogrzewanych wg zależności standardowej

Czas		U/Ą, m"1
min		20	30	50	100	150	200
0	20	20	20	20	20	20	20
15	739	171	236	347	534	632	700
30	842	375	493	648

Na ogół wskaźniki U/A konstrukcji stalowych zawierają się w granicach 100--250 m_1. Nieizolowane konstrukcje stalowe w ciągu pierwszych 15 minut osią gają już stosunkowo wysoką temperaturę. Tylko słabo obciążone nieizolowane

elementy o wskaźniku U/A mniejszym od 100 m-1 mogą zachować nośność w czasie od 15 do 30 minut.

Dla uproszczonego modelu, przy założeniu jednorodnej temperatury, można ustalić temperaturę krytyczną, w której następuje wyczerpanie nośności (rys. 9.92).

Temperatura krytyczna jest to więc temperatura, która nie powinna być przekroczona, aby element nie uległ zniszczeniu.

Czas, jaki upływa do osiągnięcia tej temperatury, określa odporność ogniową elementu.

Z tablicy 9.22 wynika, że aby konstrukcje stalowe odznaczały się odpornością ogniową 15 minut lub większą, powinny być chronione przed oddziaływaniem nadmiernej temperatury. Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest izolowanie konstrukcji przy użyciu materiałów o znacznie mniejszej przewodności cieplnej niż przewodność cieplna stali (rys. 9.93).

	0,700
	0,600
	0,500
	0,400
	0,400
	0,300

	0,200
	0,100
	0,000

W obliczeniach uproszczonych można pominąć pojemność cieplną izolacji, gdyż zarówno masa, jak i ciepło właściwe stali są wielokrotnie większe od masy i ciepła właściwego izolacji (rys. 9.94). Jeżeli nie wprowadza się tych uproszczeń, związek pomiędzy temperaturą stali a temperaturą w bezpośrednim otoczeniu elementu wyraża się wzorem