Acélszerkezetek tervezése tűzteherre az Eurocode 3 szerint

Az előadások a következő témára: "Acélszerkezetek tervezése tűzteherre az Eurocode 3 szerint"— Előadás másolata:

1 Acélszerkezetek tervezése tűzteherre az Eurocode 3 szerint

2 Feszültség–alakváltozás diagramok magas hőmérsékletek esetén
0.5 1.0 1.5 2.0 Feszültség (N/mm2) 300 250 200 150 100 50 20°C 200°C 300°C 400°C 500°C 600°C 700°C 800°C °C felett az acélanyag lágyulni kezd 700 °C-on már csak a rendes hőmérséklethez tartozó szilárdság 23%-a áll rendelkezésre 800 °C-ig a szilárdság 11%-ra, 900 °C-ig 6%-ra csökken. Az olvadás kb. 1500°C-on következik be.

3 A beton feszültség–alakváltozás diagramja magas hőmérsékletekre
Normált feszültség 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 100°C felett a beton is veszít szilárdságából és merevségéből. Hűtés hatására nem nyeri vissza eredeti szilárdságát. A magas hőmérsékleten érvényes anyagjellemzők az adalékanyag típusától függnek 20°C 200°C 400°C 600°C 800°C 1000°C 1 2 3 4 Alakváltozás (%)

4 Éghető anyag + Oxigén = Égéstermékek
A tűzháromszög Hő A reakció akkor indul be, amikor az oxigén és az éghető anyag keveréke már elég meleg Éghető anyag + Oxigén = Égéstermékek CH4 + O2 = CO2 + 2H20 Oxigén Éghető anyag

5 A természetes tűz fázisai és a szabványos tűzgörbe
Melegedés Belobbanás utáni szakasz °C természetes tűzgörbe Time Hőmérséklet Izzás, parázslás Belobbanás előtti szakasz Hűlés …. Belobbanás az ISO834 szerinti szabványos tűzgörbe

6 Az EC1 (ISO834) szerinti szabványos tűzgörbe
Gázhőmérséklet (°C) 1000 945 900 842 800 781 739 700 675 600 576 500 400 300 200 100 600 1200 1800 2400 3000 3600 Idő (másodperc)

7 AZ EC1 különböző hőmérséklet–idő görbéi
Gázhőmérséklet (°C) A tűzállósági idő a szabványos melegítési vizsgálatra vonatkozik – nem a tényleges élettartamra! 1200 Szénhidrogéntűz 1000 Szabványos tűz 800 Az EC1 szerinti paramet-rikus tűzgörbék a tűzteher és a tűzszakasz jellemzőin alapulnak. Csak számítási modellel használhatók. Jellegzetes EC1 szerinti paramé-teres tűzgörbe Külső tűz 600 400 200 1200 2400 3600 Idő (másodperc)

8 Az időekvivalencia A természetes és a szabvá-nyos tűz viszonylatában időtartamokat feleltet meg egymásnak Szabványos tűz Természetes tűz Szerkezeti elem Teherbírás Tűzállóségi időekvivalencia Használat: a tűz erőssége vagy a szerkezeti elem ellenállása a melegítési vizsgálathoz képest Idő Tűzerősségi időekvivalencia Tűzszakasz Hőmérséklet Idő

9 Szerkezeti elemek melegítési vizsgálata
Tűzre vonatkozó vizsgálatok Teher állandó, a hőmérséklet a szabványos tűzgörbe szerint emelkedik Gerenda esetén lehajlási követelmény Oszlop esetén teherbírás-csökkenési követelmény Problémák Támaszköz korlátozott; csak kéttámaszú tartókra végezhető A folytonosság nem modellez-hető. A gerenda „elszalad” A szomszédos szerkezetek hőtágulása nem modellezhető

10 Szabványos melegítési vizsgálatok a tűzállóság meghatározására
100 200 300 1200 2400 3600 Idő (másodperc) Lehajlás (mm)

11 Szabványos melegítési vizsgálatok a tűzállóság meghatározására
100 200 300 1200 2400 3600 Idő (másodperc) Lehajlás (mm) L2/400d Ha a sebesség < L2/9000d L/30 Szabványos tűz

12 Szerkezetek tűzzel szembeni védelme
Passzív védelem Táblás/lemezes hőszigetelés Gipszkarton, ásványgyapot, vermikulit. Könnyen alkalmazható, esztétikailag elfogadható. Bonyolultabb kialakítás esetén nem jól alkalmazható Fúvatással felvitt védőréteg Ásványgyapot vagy vermikulit cement kötőanyagban. Felvitele olcsó, de költséges takarítást igényel. Esztétikailag kedvezőtlen; általában csak álmennyezet mögé rejtve alkalmazzák. Duzzadó festékek Rendes üzem közben dekoratív felület. Hő hatására kitágul és hőszigetelő réteget képez Ma már a szerelőüzemben felvihető.

13 Acélgerendák természetes tűzvédelme
Alátámasztó gerenda „Polctartós” gerenda Karcsúfödém gerendája

14 Az acél feszültség–alakváltozás diagramja magas hőmérsékletekre
Feszültség (N/mm2) 300 Feszültség- és alakvál-tozás-csökkentő tényezők a rugalmassági modulus-hoz és a folyáshatárhoz (2%-os egyezményes folyáshatár) 20°C 250 200°C 300°C 400°C 200 500°C 150 600 °C-ra a rugalmassági modulus kb.70%-kal csökken 600°C 100 700°C 50 800°C 600 °C-ra a folyáshatár több mint 50%-kal csökken 0.5 1.0 1.5 2.0 Alakváltozás (%)

15 Az acél szilárdságának és merevségének leépülése
az eredeti értéke %-ában A szilárdság és a merevség csökkenése az S235, S275 és S355 anyagokra, ill. hengerelt acélbetétekre hasonló-an történik (SS) 100 Egyezményes folyáshatár (2% alakváltozásnál) SS Rugalmassági modulus SS Rft Rft 80 60 A hidegen húzott S500 minőségű acélbetétek jellemzői gyorsabban épülnek le (Rft) 40 20 300 600 900 1200 Hőmérséklet (°C)

16 A beton szilárdságának és merevségének leépülése
Szilárdságcsökkentő tényezők 6 5 4 3 2 1 Alakváltozás (%) Szilárdság (az eredeti %-ában) Normál térfo-gatsúlyú beton Normál térfogatsúlyú, kovasavtartalmú adalékanyagos betonra ad helyes eredményt Könnyűbeton Könnyűbetonra a bizton-ság javára közelít. A három típust egységesen kezeljük 100 Normál térfogatsúlyú, mészkő adalékanyagos betonra a biztonság javára közelít Alakváltozás a max. szilárdságnál 50 200 400 600 800 1000 1200 Hőmérséklet (°C)

17 Az acél és a beton hőtágulása
Hőtágulási együttható 1 /°C (x 10-6) Acél Az acél hőtágulása a kristályszerkezet átalaku-lásakor (700–800 °C-on) lelassul 4,5 Normál térfogat- súlyú beton Épületekben a beton álta-lában nem éri el a 700°C-ot 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 Könnyűbeton Könnyűbeton esetén állandó hőtágulási együtthatót tételezünk fel 1,0 0,5 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Hőmérséklet (°C)

18 Az acél további anyagjellemzői
Hővezetési képesség (W/m°K) 10 20 30 40 50 60 200 400 600 800 1000 1200 Hőmérséklet (°C) Acél Fajhő (J/kg°K) 5000 200 400 600 800 1000 1200 Hőmérséklet (°C) 4000 3000 2000 Acél la=45W/m°K (EC3 szerinti egyszerű számítási modell) ca=600J/kg°K (EC3 szerinti egyszerű számítási modell)

19 A tűzállóság megállapítása: stratégiák
Az EC szerint a tűzállóság három „viszonylatban” definiálható: Általában csak közvet-lenül hajtható végre, részletes számítási modellel Idő: tfi.d > tfi.requ Kézi számításra is alkalmas. A magas hőmérséklethez tartozó lecsökkent ellenállás meghatározását jelenti Teherbírás: Rfi.d.t > Efi.d.t Hőmérséklet: cr.d > d Leggyakrabban használt eljárás. Az adott teher-hez tartozó kritikus hő-mérséklet meghatározá-sát jelenti

20 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Építési szabvány tfi.requ

21 Minimális tűzállósági idő: brit nemzeti szabvány
Földfelszín alatt > 10 m < 10 m < 5 m < 20 m < 30 m > 30 m Iroda: Nincs locsolás 90 60 30 TILOS Van locsolás 120 Üzlet, kereskedelem: Gk. parkoló: Oldalról nyitott 15 Egyébként Földfelszín felett Az emelet padló-szintjére

22 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Építési szabvány tfi.requ

23 A terhek csökkentő tényezője tűz esetén
Az üzemi körülményekhez tartozó tervezési ellenálláshoz képest Egyik lehetőség: Az üzemi körülményezhez tartozó tervezési teherhez képest (nagyobb biztonság) De gyak-rabban:

24 Az EC3 parciális biztonsági tényezői
Tervezés üzemi hőmérsékletre gG = 1,35 Állandó terhekre; gQ.1 = 1,5 Kombinációs tényező; esetleges terhekre Tervezés tűzre gGA = 1,0 Állandó terhekre; rendkívüli tervezési állapot y1.1 = 0,5 Kombinációs tényező; esetleges terhekre, iroda

25 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Szerkezeti elem osztálya Építési szabvány tfi.requ

26 Szerkezeti elemek osztályozása tűz esetén
Ha a nyomott övben a feszültség kicsi: Nyomott elemek Egyszerű, felső övükön vasbeton lemezt alátámasztó gerendák 3. vagy 4. osztályú keresztmetszetek … az osztályozás megegyezik az üzemi hőmérséklet esetével – Övlemez és gerinclemez méretei: [e x az EC rész szakasz szerinti tényezővel] ahol Lemezelem 1. oszt. 2. oszt. 3. oszt. Övlemez c/tf=10e Nyomott gerinclemez Hajlított gerinclemez c/tf=11e c/tf=15e d/tw=72e d/tw=33e d/tw=83e d/tw=38e d/tw=124e d/tw=42e

27 Szerkezeti elemek osztályozása tűz esetén
Ha a nyomott övben a feszültség nagy lehet: Húzott rudak Négy oldalán tűznek kitett gerendák … az osztályozáshoz módosí-tott e értéket használunk a hőmérséklet figyelembe-vételére. Övlemez és gerinclemez méretei: [e x az EC rész szakasz szerinti tényezővel] ahol Lemezelem 1. oszt. 2. oszt. 3. oszt. Övlemez c/tf=10e Nyomott gerinclemez Hajlított gerinclemez c/tf=11e c/tf=15e d/tw=72e d/tw=33e d/tw=83e d/tw=38e d/tw=124e d/tw=42e

28 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Szerkezeti elem osztálya Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ

29 A kihasználtság egy-szerűsített képlete:
… a szerkezeti elemre a tűzben működő teher osztva az üzemi hőmérséklethez tartozó ellenállással (t=0), amelyet a tűzhöz tartozó biztonsági tényezőkkel számítunk A kihasználtság egy-szerűsített képlete: akkor használható, ha nem várható kihajlás és kifordulás biztonságos, ha az hfi az üzemi hőmérsékleten érvényes tervezési terhekhez tartozik Acélra az ellenállás biztonsági tényezői: gM1=1,1 gM.fi=1,0

30 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Szerkezeti elem osztálya Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ Kritikus hőmérséklet qcr.d

31 Acél szerkezeti elemek kritikus hőmérséklete
100 200 300 400 500 600 700 800 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Kihasználtság m0 Kritikus hőmérséklet (°C) A szabványos melegítési vizsgálat alapján, csak egyszerű szerkezeti elemekre 1., 2., 3. oszt. kereszt-metszetek Az 1., 2., 3. osztályú keresztmetszetek kezelése egységes 4. o. keresztmetszetek A 4. osztályú keresztmetszetekre biztonságos közelítés (350 °C)

32 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Keresztmetszeti tényező Am/V Szerkezeti elem osztálya Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ Kritikus hőmérséklet qcr.d

33 Am/V keresztmetszeti tényező: védelem nélküli acél szerkezeti elemek
b kerület km. terület tűznek kitett kerület km. terület h 2(b+h) km. terület

34 Am/V keresztmetszeti tényező: önmagukban védett acélelemek
tűznek kitett kerület Teljes km. terület Tűznek kitett lemez Tűznek kitett övlemez Teljes km. terület Teljes km. terület

35 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Keresztmetszeti tényező Am/V Szerkezeti elem osztálya Iteráció, amíg qd > qcr.d  tfi.d Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ Kritikus hőmérséklet qcr.d

36 A hőmérséklet növekedése a védelem nélküli acélban
A hőmérséklet nővekménye Dt idő alatt: Acél hő-mérséklete Acél Hőmérséklet a tűzben A hnet.d hőáram 2 részből áll: Sugárzás: Konvekció:

37 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Keresztmetszeti tényező Am/V Szerkezeti elem osztálya Iteráció, amíg qd > qcr.d  tfi.d Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ tfi.d > tfi.requ fennáll ?? Kritikus hőmérséklet qcr.d

38 Am/V keresztmetszeti tényező: védelemmel ellátott acélelemek
b tábla belső kerülete acél km. területe h Acél kerülete 2(b+h) acél km. területe km. terület

39 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer (védett acél)
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Keresztmetszeti tényező Am/V Szerkezeti elem osztálya Iteráció, amíg qd > qcr.d  tfi.d Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ Kritikus hőmérséklet qcr.d

40 A hőmérséklet növekedése a védelem nélküli acélban
Acél hő-mérséklete Acél Védelem Tűz hőmérséklete Bizonyos mennyiségű hő elraktározódik a védőrétegben. Az acélban és a védőrétegben elraktározódott hő aránya: dp A hőmérséklet növekménye Dt idő alatt:

41 A tűzállóság megállapítása: a legegyszerűbb módszer (védett acél)
AZ ACÉL HŐMÉRSÉKLETE Hatás a tűz esetén: Efi.d.t Keresztmetszeti tényező Am/V Szerkezeti elem osztálya Iteráció, amíg qd > qcr.d  tfi.d Ellenűállás 20°C-on, tűz szerint Rfi.d.20 Kihasználtság m0 Építési szabvány tfi.requ tfi.d > tfi.requ fennáll ?? Kritikus hőmérséklet qcr.d

42 Adaptációs tényezők: felső övén betonfödémet megtámasztó gerenda
Az egyenlőtlen hőmérséklet-eloszlás tényezői: Nyomatéki ellenállásra: Nyírási ellenállásra: Hőmérséklet k1= 1,0 egyenletes hőmérséklet-eloszlásra; 0,7 a felső övön lévő födémlemezre k2= 0,85 statikailag határozatlan gerenda alátámasztásaira, 1,0 egyébként (hőmérséklet hossz mentén változik)

43 Oldalirányban nem megtámasztott gerendák
Teher/ellenállás viszonylatban a kifordulási ellenállás, ha a nyo- mott övlemez legnagyobb hőmér-séklete: qa.com a nyomott övlemez csökkentett folyáshatára = ky.q.com fy qa.com hőmérsékleten cLT.fi kifordulási csökkentő tényező a viszonyított karcsúság alapján: A kifordulást csak akkor kell vizsgálni, ha Az 1,2-es korrekciós tényező egyszerűen a bizonytalanságokat kompenzálja

44 Nyomott elemek 1., 2., vagy 3. osztályú keresztmetszettel
Teher/ellenállás viszonylatban a kihajlási ellenállás, ha a legnagyobb hőmérséklet: qa.com csökkentett folyáshatár = ky.q.max fy qa.max hőmérsékleten cfi kihajlási csökkentő tényező: „c” kihajlási görbe és az ábra szerinti kihajlási hosszok alapján Merevítő rendszer lfi=0,7L lfi=0,5L Az 1,2-es korrekciós tényező a bizonytalanságok kompenzálására A viszonyított karcsúság:

45 Mintapélda G = [1,35] ésQ.1 = [1,50] értékekkel: Anyagok:
Acélminőség S275 Könnyűbeton (födém) C40 Keretállások 6,0 m Elsődleges gerenda (acél) G +Q k K.1 Felkötőrúd Fiókgerenda (acél) Oszlop (acél vagy együtt-dolgozó) A B C D E F G 5m H 3,5m Karakterisztikus terhek (kN/m2): Állandó Gk = 1,9 Kiemelt esetleges Qk,1= 3,8 Gerendák tervezési terhei (kN/m): G = [1,35] ésQ.1 = [1,50] értékekkel: Állandó Gd= 15,39 Esetleges Qd= 34,2

46 Húzott elem tervezése üzemi körülményekre
Tervezési teher: NSd= 247,95 kN IPE 100 3,5m Alkalmazott: IPE 100 (100x55x8kg/m) Tervezési ellenállás: Npl.Rd = Anetfy / M0 EC rész ( szakasz) = 1030 x 0,275 / [1,1] = 257,5 kN > 247,95 ... tehát megfelel 247,95 kN

47 Húzott elem kritikus hőmérséklete
Tervezési teher tűz esetén: Nfi.d = fi NSd ( szakasz) Kombinációs tényező: 1.1 = 0,5 Gk.1 / Qk = 2,0 (2.1. ábra) Tehercsökkentő tényező: fi = 0,46 Nfi.d = 0,46 x 247,95 = 114 kN Tervezési ellenállás 20°C-on, tűzhöz tartozó bizt.tényezőkkel: ( szakasz) Nfi.20.Rd = ky.20 NRd (M.1 / M.fi) (3.1. táblázat) Ellenállás-csökkentő tényező ky.20 = 1,0 Nfi.20.Rd =1,0 x 257,5 x ( [1,1] / [1,0] ) = 283,25 kN Kritikus hőmérséklet: Kihasználtság: 0 = Nfi.d / Nfi.20.Rd ( szakasz) = 114/283,25 = 0,40 (4.1. táblázat) Kritikus hőmérséklet: c = 619°C 114 kN

48 Húzott elem tűzállósági ideje
Az acél hőmérsékletének növekménye t idő alatt : (EC rész) (2.5.1.) a.t = 1 / (ca a ) Am/V hnet.d t Keresztmetszeti tényező: Am/V = 388,1 m-1 Acél fajhője: ca = 600 J/kg°K Acél sűrűsége: a = 7850 kg/m3 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 1500 ISO834 Hőm. (°C) Idő (másodperc) Acélelem Teljes hőáram/felület hnet.d az ISO834 szerinti szabványos túzre: Legyen f = 0,8 és m = 0,625. Táblázatkezelővel számolva:t = 5 sec …. A védelem nélküli acélelem 9 perc 40 mp. alatt éri el kritikus hőmérsékletét.

49 Húzott elem tűzvédelme
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000 3000 4000 ISO834 Csak acél Temp (°C) Idő (mp.) Előírt tűzállóság: 60 perc Vegyük körbe 20 mm gipszkarton lemezzel: Sűrűség rp = 800 kg/m3 Fajhő: cp = 1700 J/kg°K Hőv. képesség: lp = 0,2 W/m°K Km. tényező: Ap/V = 300,97 m-1 20 mm lemezzel Hőmérséklet-növekmény az acélban t idő alatt szabványos tűzre:  = (cppdp/caa) Ap/V =1,738 a.t = p/(dpcaa) Ap/V [1/(1+/3)] (g.t-a.t)t - (e/10-1) g.t 60 perc után az acél hőmérséklete: a=613°C (< 619°C krit. hőmérséklet). … Tehát a 20 mm gipszkarton burkolat 60 perc tűzállóságot nyújt.

50 Acélgerenda tervezése üzemi körülményekre
Működő hajlítónyomaték: MSd = 49.59x52/8 = 154,97 kNm 49,59 kN/m IPE 300 5m Legyen IPE 300: (300x150x42kg/m) A keresztmetszet osztálya: EC r.  = (235/fy)0,5 = 0,92 tábl. d/tw = 248,6/7,1 = 37,5 < 72x0,92 c/tf = 7,0 < 10x0, A keresztmetszet 1. osztályú. Nyomatéki ellenállás: A födémlemez megtámasztja a felső övet, ezért nincs kifordulás. Nyomatéki ellenállás Mpl.Rd = Wpl.x fy/M.0 = 157 kNm > … OK Nyírási ellenállás: Nyíróerő: VSd = 123,97 kN Nyírt km. terület Av= 2567 mm2 Ellenállás: Vpl.Rd = 2567x0,275/(1.732x[1,1]) = 370 kN > 123, OK

51 Acélgerenda tervezési ellenállása 20°C-on
Tervezési teher tűz esetén: 2.4.3., Mfi.d = fi MSd; 2.1. ábra Gk,1 / Qk = 2,0 Csökk. tényező: fi = 0,46 Mfi.d = 0,46x154,97 = 71,25 kNm Kombinációs tényező: 1.1 = 0,5 71,25 kN/m Tervezési ellenállás 20°C-on, tűzhöz tartozó biztonsági tényezőkkel: 1. osztályú, gerendára egyenletes hőmérséklet-eloszlás esetén: Nyomatéki ellenállás  hőmérsékleten: Mfi..Rd = ky. (M.1/M.fi) MRd Ellenállás-csökkentő tényező 20°C-ra: ky.20 = 1,0 M.1 = [1,1] és M.fi = [1,0] Nyomatéki ellenállás 20°C-on MRd = 157 kNm Mfi.20.Rd = 1,0x([1,1] / [1,0])x157 = 172.7kNm

52 Acélgerenda kritikus hőmérséklete
Felső övén beton födémlemezt alátámasztó gerendára: Mfi.t.Rd = Mfi..Rd/12 1 = [0,7] 2 = 1,0 Mfi.t.Rd = 172,7/([0,7]x1,0) = 246,7 kNm 71,25 kN/m A gerenda kritikus hőmérséklete: Kihasználtság 0 = 71,25/246,7 = 0,289 4.1. táblázat Gerenda kritikus hőmérséklete: cr = °C

53 Acélgerenda tűzállósági ideje
Az acél hőmérsékletének növekménye t idő alatt (EC rész, ) a.t = 1 / (ca a ) Am/V hnet.d t A tűz 3 oldalról működik: Km. tényező: Am/V = 187,7 m-1 Acél fajhője: ca = 600 J/kg°K Acél sűrűsége: a = 7850 kg/m3 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000 3000 4000 Idő (mp.) Hőm. (°C) ISO834 Acélgerenda Teljes hőáram/felület hnet.d az ISO834 szerinti szabványos túzre: Legyen f = 0,8 és m = 0,625. Táblázatkezelővel számolva: t = 5 sec …. A védelem nélküli gerenda 15 perc 25 mp. alatt éri el kritikus hőmérsékletét

54 Acélgerenda tűzvédelme
Előírt tűzállóság: 60 perc Vegyük körbe 15 mm gipszkarton lemezzel: Sűrűség: rp = 800 kg/m3 Fajhő: cp = 1700 J/kg°K Hőv. képesség lp = 0,2 W/m°K Km. tényező Ap/V = 139,4 m-1 Time (sec) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Temp (°C) 2000 3000 4000 ISO834 Bare steel member With 15mm board Hőmérséklet-növekmény az acélban t idő alatt szabványos tűzre:  = (cppdp/caa) Ap/V = 0,604 a.t = p/(dpcaa) Ap/V [1/(1+/3)] (g.t-a.t)t - (e/10-1) g.t 60 perc után az acél hőmérséklete: a=570°C (< 669,5°C krit. hőmérséklet). … Tehát a 15 mm gipszkarton burkolat 60 perc tűzállóságot nyújt.

55 Acéloszlop tervezése üzemi körülményekre
Működő normálerő: NSd= 991,8 kN 3,5m HEB 180 991,8 kN Legyen HEB 180: (180x180x51kg/m) A keresztmetszet osztálya:  = (235/fy)0,5 = 0,92 EC rész d/tw = 122/8,5 = 14,4 < 33x0,92 táblázat c/tf = 90/14 = 6,4 < 10x0,92 – 1. osztály Nyomási ellenállás: Karcsúság  = 3,5 / 0,046 = 76,6 1 = 86,8 Viszonyított karcsúság = /1 = 0,88 t. Csökkentő tényező  = 0,61 A = 1 az 1. o. km,-re Nyomási ellenállás Nb.Rd = AAfy/M.1 = 0,61 x 1 x 6530 x 0,275 / 1,1 = 997 kN > 991,8 ... OK

56 Acéloszlop tervezési ellenállása 20°C-on
Tervezési teher tűz esetén: Nfi.d = fi NSd Kombinációs tényező: 1.1 = 0,5 Gk.1/Qk = 2,0 2.1. ábra Csökknető tényező: fi = 0,46 Nfi.d = 0,46x991,8 = 456 kN 456 kN Tervezési ellenállás, 20°C, tűzhöz tartozó bizt.tény.kkel: Nb.fi.t.Rd = (fi/1,2) Aky..max (fy/M.fi) Kihajlásihossz-tényező: = 0,7 (alul csuklós) 1.1. r.: Karcsúság  = 53,6 1 = 86,8 Viszonyított karcsúság  = /1 = 0,62 20 = 0,62 (ky.20.max / kE.20.max) ha  = 20°C, ky.20.max = kE.20.max = 1,0 1.2. r. Csökkentő tényező fi = 0,77 Nb.fi.t.Rd = (0,77/1,2)x6530x1x0,275/1 = 1159,6 kN

57 Acélgerenda kritikus hőmérséklete és tűzállósági ideje
Az oszlop kritikus hőmérséklete: Kihaszn.. 0 = 456/1160 = 0,39 4.1. t. Krit. hőmérséklet cr = 622,4°C 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000 3000 4000 Idő (mp.) Hőm. (°C) ISO834 Tűzállóság: Az acél hőmérsékletének növekménye t idő alatt EC r ) a.t = 1/(caa) Am/V hnet.d t Km. tényező: Am/V = 158,8 m-1 Gajhő: ca = 600 J/kg°K Acél sűrűsége: a = 7850 kg/m3 Táblázatkezelővel számolva: t = 5 sec … Acélelem A védelem nélküli oszlop 14 perc 55 mp. alatt éri el kritikus hőmérsékletét

58 Acéloszlop tűzvédelme
Előírt tűzállóság: 60 perc Vegyük körbe 10 mm gipszkarton lemezzel: Sűrűség rp = 800 kg/m3 Fajhő cp = 1700 J/kg°K Hőv. képesség: lp = 0,2 W/m°K Km. tényező: Ap/V = 110,3 m-1 Idő (mp.) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Hőm. (°C) 2000 3000 4000 ISO834 Acélelem 10mm védelem 15mm védelem Hőmérséklet-növekmény az acélban t idő alatt szabványos tűzre:  = (cppdp/caa) Ap/V = 0,604 a.t = p/(dpcaa) Ap/V [1/(1+/3)] (g.t-a.t)t - (e/10-1) g.t 60 perc után az acél hőmérséklete: a=660°C (> 622°C krit. hőmérséklet). Ha a védőfedés 15mm, a hőmérséklet 60 perc alatt 508 °C-ra nő