NFATEC L11b Design of composite structures for fire (25/05/2003)

Transcript

1 NFATEC L11b Design of composite structures for fire (25/05/2003) {LASTEDIT} CLE 20/5/03 {/LASTEDIT} {LECTURE} {LTITLE} EC4 Σχεδιασµός σύµµικτων κατασκευών έναντι φωτιάς {/LTITLE} {AUTHOR} Bruno {/AUTHOR} { } {/ } {OVERVIEW} Η συνήθης προστασία µεταλλικών κατασκευών έναντι φωτιάς επιτυγχάνεται µε κάλυψη των µελών της µε ένα µονωτικό υλικό κατά την κατασκευή. Παρόλα αυτά είναι δυνατόν κατά τον {ECLINK}EC4{/ECLINK} να χρησιµοποιηθούν διάφορες στρατηγικές σε συνδυασµό ώστε να διασφαλισθεί η αντοχή σε φωτιά. Κατά τον υπολογισµό του EC4 της αντοχής σε φωτιά λαµβάνεται υπόψιν το επίπεδο φορτίων στο στοιχείο. Οι εφαρµοζόµενοι όµως συντελεστές ασφαλείας είναι χαµηλότεροι από αυτούς που εφαρµόζονται στο σχεδιασµό αντοχής. Ο EC4 παρέχει απλούς υπολογισµούς για την αντοχή σε φορτία υπό συνθήκες φωτιάς σε συνήθεις τύπους στοιχείων. Στην περίπτωση των συµµίκτων δοκών αγνοείται ο στρεπτοκαµπτικός λυγισµός, και σε στύλους ή αντοχή σε λυγισµό υπό συνθήκες φωτιάς µπορεί να εκτιµηθεί σύµφωνα µε τις διατάξεις του κώδικα µόνο σε πλαίσια µε συνδέσµους ακαµψίας. Η αντοχή σε φωτιά συµµίκτων δοκών από χάλυβα και σκυρόδεµα ή συµµίκτων πλακών µπορεί να υπολογισθεί ως προς τον χρόνο, σαν φέρουσα αντοχή σε φορτία κατά συγκεκριµένη χρονική στιγµή, ή ως ένα µέλος σε κρίσιµη για το επίπεδο φορτίων θερµοκρασία και απαιτούµενο χρόνο έκθεσης. Άλλα µέλη (σύµµικτες πλάκες, σύµµικτες δοκοί από χάλυβα µερικώς ενσωµατωµένες σε σκυρόδεµα, σύµµικτοι στύλοι µε µερικώς ενσωµατωµένες χαλύβδινες διατοµές, και

2 κοίλες διατοµές πληρωµένες µε σκυρόδεµα) εξετάζονται ανάλογα µε τον απαιτούµενο χρόνο αντοχής σε φωτιά. Ο EC4 παρέχει πινακοποιηµένα δεδοµένα για τον σχεδιασµό ορισµένων τύπων µελών που δεν µπορούν να αντιµετωπισθούν µε απλοποιηµένες µεθόδους υπολογισµού. Για την διασφάλιση της σύµµικτης δράσης κατά την διάρκεια έκθεσης σε φωτιά και την µεταφορά των εσωτερικών δράσεων και ροπών στις συνδέσεις δοκών-στύλων πρέπει να ικανοποιούνται ορισµένες κατασκευαστικές απαιτήσεις. {/OVERVIEW} {PREREQUISITES} Σχεδιασµός απλών στοιχείων σε αντοχή και λειτουργικότητα κατά τους EC3 και EC4. Συστήµατα πλαισίων που χρησιµοποιούνται σήµερα στις µεταλλικές κατασκευές περιλαµβανοµένων και συµµίκτων συστηµάτων. Την επίδραση της θερµοκρασίας επί των ιδιοτήτων χάλυβος και σκυροδέµατος. {/PREREQUISITES} {OBJECTIVES} Για την επιτυχή ολοκλήρωση της διάλεξης αυτής, ο σπουδαστής θα πρέπει να: Κατανοήσει ότι ορισµένοι τύποι συµµίκτων µελών παρέχουν σε σηµαντικό βαθµό αντοχή σε φωτιά που µπορεί να ελαττώσει ή να εξαλείψει την ανάγκη πρόσθετων υλικών παθητικής πυροπροστασίας. Κατανοήσει ότι µπορούν να χρησιµοποιηθούν ένα πλήθος στρατηγικές σχεδιασµού έναντι φωτιάς που παρέχουν την απαιτούµενη αντοχή σε φωτιά, όπως υπερσχεδιασµός, επιλογή συστηµάτων πλαισίων, και χρήση καταιονηστήρων. Κατανοήσει τις αρχές των απλών υπολογισµών σχεδιασµού αντοχής σε συνθήκες φωτιάς για σύµµικτες πλάκες, δοκούς και στύλους, και την αρχή της κρίσιµης θερµοκρασίας. Γνωρίζει πως υπολογίζεται η αντοχή σε θετικές και αρνητικές ροπές κάµψεως στις σύµµικτες πλάκες. Γνωρίζει πως χρησιµοποιείται η µέθοδος αντοχής σε ροπή κάµψεως για τον υπολογισµό της αντοχής σε φωτιά συµµίκτων δοκών. Γνωρίζει πως υπολογίζεται η φέρουσα ικανότητα σύµµικτων στύλων διαφόρων τύπων σε φωτιά, περιλαµβανοµένης της χρήσης πινακοποιηµένων δεδοµένων στον EC4. {/OBJECTIVES} {SECTION} {STITLE}

3 Εισαγωγή {/STITLE} {SUMMARY} Ο EC4 Μέρος 1.2 αφορά στην παθητική, ή ενυπάρχουσα, πυροπροστασία σύµµικτων κατασκευών και µελών (δοκοί, στύλοι και πλάκες) που σχεδιάζονται σε συνθήκες φωτιάς κατά τον EC4 Μέρος 1.1. Τα δοµικά µέλη πρέπει να φέρουν τα φορτία σχεδιασµού σε συνθήκες φωτιάς, και αυτά που χωρίζουν τα πυροδιαµερίσµατα πρέπει επίσης να διατηρούν τη συνοχή τους και να παρέχουν επαρκή µόνωση ώστε να εµποδίζεται η διάδοση φωτιάς. Παρέχονται διάφορες µέθοδοι για την επιβεβαίωση των κριτηρίων αυτών. {PPT} Lecture11bIntro.pps {/PPT} {DETAIL} {IMAGE}L11bImage1.gif{/IMAGE} Ο EC 4 Μέρος 1.2 αφορά στην αρχή παθητικής πυροστασίας και την εφαρµογή της σε σύµµικτες κατασκευές χάλυβα-σκυροδέµατος. Οι µέθοδοι σχεδιασµού που παρουσιάζονται εδώ ισχύουν µόνο για κατασκευές που πραγµατεύεται ο {ECLINK}EC4 Μέρος 1.1 (Σχ. 1){/ECLINK}. {IMAGE}Composite_Slabs.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 1. Τύποι σύµµικτων πλακών.{/timage} {IMAGE}Composite_Beams.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 2. Τύποι σύµµικτων δοκών.{/timage} {IMAGE}Composite_Columns.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 3. Τύποι σύµµικτων στύλων.{/timage} {FIGURE} Τυπικά παραδείγµατα διαφόρων τύπων σύµµικτων διατοµών από χάλυβα και σκυρόδεµα {/FIGURE} {/DETAIL} {/SUMMARY}

4 {/SECTION} {SECTION} {STITLE} Σχεδιασµός έναντι φωτιάς {/STITLE} {SUMMARY} Ο EC4 Μέρος 1.2 αφορά στην παθητική, ή ενυπάρχουσα, πυροπροστασία σύµµικτων κατασκευών και µελών (δοκοί, στύλοι και πλάκες) που σχεδιάζονται σε συνθήκες φωτιάς κατά τον EC4 Μέρος 1.1. {PPT} Lecture11bGeneral.pps {/PPT} {DETAIL} Είναι απαραίτητο να διασφαλισθεί ότι τα στοιχεία µιας κατασκευής ικανοποιούν τα ακόλουθα τρία κριτήρια σε περίπτωση φωτιάς: Κριτήριο συνοχής ( E ) ρωγµές ή ανοίγµατα που µπορούν να προκαλέσουν διείσδυση φωτιάς µέσω καπνού ή φλόγας δεν πρέπει να συµβαίνουν, {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} Κριτήριο µόνωσης ( I ) οι θερµοκρασίες στην µη εκτεθειµένη επιφάνεια διαχωρισµού των στοιχείων δεν πρέπει να υπερβαίνει τις θερµοκρασίες ανάφλεξης, Κριτήριο φέρουσας ικανότητας ( R ) τα στατικά µέλη πρέπει να διατηρούν τη λειτουργία φέρουσας ικανότητάς τους καθ όλη την διάρκεια του απαιτούµενου χρόνου σε φωτιά. Η ENV καλύπτει κυρίως το κριτήριο φέρουσας ικανότητας "R", αν και σε απλούστερο επίπεδο καλύπτει τη συνοχή διαµερισµάτων "E" και τη µόνωση "I". Επιτρέπει τρεις µεθοδολογίες εκτίµησης της στατικής συµπεριφοράς για σχεδιασµό έναντι φωτιάς: Απλά Μοντέλα Υπολογισµού για ειδικούς τύπους στατικών µελών, {ECLINK}EC4 Part 1.2{/ECLINK} Καθιερωµένες λύσεις υπό τη µορφή πινακοποιηµένων δεδοµένων για ειδικούς τύπους στοιχείων, Προηγµένα Μοντέλα Υπολογισµού που προσοµοιώνουν την συµπεριφορά της όλης κατασκευής, τµηµάτων της κατασκευής, ή µεµονωµένων µελών.

5 Πινακοποιηµένα δεδοµένα και απλά µοντέλα υπολογισµού µπορούν να χρησιµοποιηθούν µόνο σε συγκεκριµένους τύπους µελών υπό συγκεκριµένες συνθήκες. Θεωρείται ότι τα µέλη αυτά εκτίθενται πλήρως σε φωτιά καθ όλο το µήκος τους, ώστε η κατανοµή θερµοκρασίας είναι ίδια σε όλο το µήκος τους. Και οι δύο µέθοδοι δίδουν συντηρητικά αποτελέσµατα. {/DETAIL} {/SUMMARY} {TEST} {TTITLE} Κριτήρια σχεδιασµού έναντι φωτιάς {/TTITLE} {QUESTION} {QTITLE} Κριτήρια σχεδιασµού έναντι φωτιάς για φέροντα τοιχώµατα {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Τα τοιχώµατα και τα δάπεδα (όλα φέροντα λειτουργικά φορτία) ενός πυροδιαµερίσµατος θα πρέπει να πληρούν τα ακόλουθα κριτήρια: {/QTEXT} {ANSWER}E {CHECK}Ναι δεν απαιτείται συνοχή τοιχωµάτων{/check} {UNCHECK}Επιτρέπεται οι φλόγες να περνούν µέσω των τοιχωµάτων και των δαπέδων;{/uncheck} {ANSWER}I

6 {CHECK}Ναι δεν απαιτείται µόνωση τοιχωµάτων{/check} {UNCHECK}Τι συµβαίνει σε γειτονικά πυροδιαµερίσµατα αν τα τοιχώµατα δεν έχουν επαρκή µόνωση;{/uncheck} {ANSWER}R {CHECK}Ναι δεν απαιτείται αντοχή τοιχωµάτων που φέρουν λειτουργικά φορτία{/check} {UNCHECK}Θυµηθείτε: πρόκειται για τοιχώµατα µε λειτουργικά φορτία.{/uncheck} {FEEDBACK} Στην περίπτωση πυροδιαµερισµάτων µε φέροντα τοιχώµατα και δάπεδα, δεν πρέπει να συµβούν ρωγµές και ανοίγµατα που µπορούν να προκαλέσουν διάδοση θερµών αερίων και φωτιάς (Κριτήριο συνοχής E). Οι θερµοκρασίες στις µη εκτεθειµένες επιφάνειες τοιχωµάτων και δαπέδων δεν πρέπει να υπερβαίνουν τη θερµοκρασία ανάφλεξης (Κριτήριο µόνωσης I) και τα στοιχεία πρέπει να διατηρούν τη φέρουσα ικανότητά τους καθ όλη την απαιτούµενη διάρκεια σχεδιασµού σε φωτιά (Κριτήριο φέρουσας ικανότητας R). {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Κριτήρια σχεδιασµού έναντι φωτιάς για δοκούς και στύλους {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT}

7 Τα χαλύβδινα και τα σύµµικτα φέροντα µέλη (δοκοί και στύλοι) των πυροδιαµερισµάτων θα πρέπει να πληρούν τα ακόλουθα κριτήρια: {/QTEXT} {ANSWER}E {CHECK}Οι δοκοί και οι στύλοι χωρίζουν πυροδιαµερίσµατα;{/check} {UNCHECK} Όχι δοκοί και στύλοι δεν απαιτείται να ικανοποιούν το κριτήριο συνοχής {/UNCHECK} {ANSWER}I {CHECK} Οι δοκοί και οι στύλοι κρατούν τα πυροδιαµερίσµατα χωριστά;{/check} {UNCHECK} Όχι δοκοί και στύλοι δεν απαιτείται να ικανοποιούν το κριτήριο µόνωσης {/UNCHECK} {ANSWER}R {CHECK} Ναι δοκοί και στύλοι απαιτείται να ικανοποιούν το κριτήριο φέρουσας ικανότητας {/CHECK} {UNCHECK} Σκεφθείτε: ποιά η λειτουργία δοκών και στύλων;{/uncheck} {FEEDBACK} Τα φέροντα µέλη, όπως δοκοί και στύλοι, πρέπει να διατηρούν µόνο τη φέρουσα ικανότητά τους καθ όλη την απαιτούµενη διάρκεια σχεδιασµού σε φωτιά (Κριτήριο φέρουσας ικανότητας R).

8 {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Κριτήρια σχεδιασµού έναντι φωτιάς για διαχωριστικά τοιχώµατα {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Τα διαχωριστικά τοιχώµατα που περιβάλλουν ένα πυροδιαµέρισµα και δεν φέρουν λειτουργικά φορτία πρέπει να πληρούν τα ακόλουθα κριτήρια: {/QTEXT} {ANSWER}E {CHECK}Ναι τα διαχωριστικά τοιχώµατα δεν απαιτείται να ικανοποιούν το κριτήριο συνοχής{/check} {UNCHECK} Επιτρέπεται οι φλόγες να περνούν µέσω των τοιχωµάτων και των δαπέδων;{/uncheck} {ANSWER}I {CHECK}Ναι τα διαχωριστικά τοιχώµατα δεν απαιτείται να ικανοποιούν το κριτήριο µόνωσης {/CHECK} {UNCHECK} Τι συµβαίνει σε γειτονικά πυροδιαµερίσµατα αν τα τοιχώµατα δεν έχουν επαρκή µόνωση;{/uncheck} {ANSWER}R

9 {CHECK} Πρόκειται για µη φέροντα τοιχώµατα {/CHECK} {UNCHECK} Όχι στα διαχωριστικά τοιχώµατα δεν απαιτείται φέρουσα ικανότητα {/UNCHECK} {FEEDBACK} Στην περίπτωση διαχωριστικών τοιχωµάτων που δεν φέρουν λειτουργικά φορτία, δεν πρέπει να συµβούν ρωγµές και ανοίγµατα που µπορούν να προκαλέσουν διάδοση θερµών αερίων και φωτιάς (Κριτήριο συνοχής E) και οι θερµοκρασίες στις µη εκτεθειµένες επιφάνειες τοιχωµάτων και δαπέδων δεν πρέπει να υπερβαίνουν τη θερµοκρασία ανάφλεξης (Κριτήριο µόνωσης I). {/FEEDBACK} {/QUESTION} {/TEST} {/SECTION} {SECTION} {STITLE} Σύµµικτες πλάκες {/STITLE} {SUMMARY} Είναι σηµαντικό να γίνει σχεδιασµός έναντι φωτιάς των κύριων στατικών στοιχείων στη σύµµικτη κατασκευή κατά την σειρά µε την οποία µεταφέρουν τα φορτία. Ο σχεδιασµός των πλακών επηρεάζει τις δοκούς πιο άµεσα απ ότι συµβαίνει στις µήσύµµικτες χαλύβδινες κατασκευές. {ECLINK}EC4 Part 1.2{/ECLINK} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE}

10 Μη-προστατευµένες σύµµικτες πλάκες {/SUMTITLE} Το κριτήριο συνοχής "E" ικανοποιείται αυτόµατα. Το κριτήριο µόνωσης "I" εξαρτάται από ένα ελάχιστο ενεργό πάχος της πλάκας. {DETAIL} {IMAGE}Unprotected_composit.gif{/IMAGE} Οι σύµµικτες πλάκες είναι οι πλέον συνήθεις, ειδικά στην ανέγερση χωρίς ξυλότυπο όπου η σκυροδέτηση γίνεται επί νευρωτών χαλυβδοφύλλων. Το σύστηµα αυτό είναι το πλέον πλεονεκτικό λόγω ταχύτητας και απλότητας ανέγερσης. Λειτουργεί ταυτοχρόνως ως στατικό στοιχείο και ως στοιχείο διαχωρισµού µεµονωµένων διαµερισµάτων φωτιάς, συνεπώς πρέπει να πληροί και τα τρία κριτήρια. {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} Όλες οι διατάξεις που περιέχονται στον EC4 Μέρος 1.2 για πλάκες ισχύουν και για αµφιέρειστες και για συνεχείς πλάκες. Θεωρείται ότι το µεταλλικό κατάστρωµα δεν είναι µονωµένο αλλά εκτίθεται ευθέως σε φωτιά, και επίσης ότι δεν υπάρχει µόνωση µεταξύ της πλάκας σκυροδέµατος και της επικάλυψης δαπέδου. {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Μη-προστατευµένες σύµµικτες πλάκες: Κριτήρια "E" και "I" {/SUMTITLE} Το κριτήριο συνοχής "E" ικανοποιείται αυτόµατα. Το κριτήριο µόνωσης "I" εξαρτάται από ένα ελάχιστο ενεργό πάχος της πλάκας. {PPT} Lecture11bUnprotectedSlabs.pps {/PPT} {DETAIL} Κριτήριο "E"

11 Στις σύµµικτες πλάκες που σχεδιάζονται σύµφωνα µε τον EC4 Μέρος 1.1 θεωρείται ότι το κριτήριο συνοχής ικανοποιείται αυτόµατα. Κριτήριο "Ι" Η αποτελεσµατικότητα της µόνωσης µιας σύµµικτης πλάκας εξαρτάται από το ενεργό πάχος της. {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} {IMAGE}Slab_dimensions_for_estimation_of_effective_thickness.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 4. ιαστάσεις πλάκας για την εκτίµηση του ενεργού πάχους της {/TIMAGE} Το ενεργό πάχος της πλάκας υπολογίζεται από τις ακόλουθες σχέσεις: {EQN}heff_eqn1.gif{/EQN} για {EQN}h1h2_ratio1.gif{/EQN} και {EQN}h1_40.gif{/EQN} (1) {EQN}heff_eqn2.gif{/EQN} για {EQN}h1h2_ratio2.gif{/EQN} και {EQN}h1_40.gif{/EQN} (1) Η τιµή του ενεργού πάχους που υπολογίζεται συγκρίνεται στη συνέχεια µε τις ελάχιστες τιµές κατωτέρω που είναι αναγκαίες για να επιτευχθεί ο απαιτούµενος χρόνος αντοχής σε φωτιά. Αντοχή στην πρότυπη φωτιά Ελάχιστο ενεργό πάχος R30 60 h 3 R h 3 R h 3 {FIGURE} Πίνακας: Ενεργά πάχη πλακών αναφορικά µε την αντοχή τους έναντι φωτιάς {/FIGURE} {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} Για ελαφροσκυρόδεµα µπορούν να χρησιµοποιηθούν τιµές έως και 10 % χαµηλότερες από αυτές του πίνακα. Στον υπολογισµό του ενεργού πάχους επιτρέπεται επίσης να λαµβάνεται υπόψιν η επικάλυψη έως µέγιστο πάχος 20 mm. {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE}

12 Μη-προστατευµένες σύµµικτες πλάκες: Κριτήριο "R" {/SUMTITLE} Το κριτήριο φέρουσας ικανότητας "R" εξαρτάται από την αποµειωµένη αντοχή των κυρίων δοµικών µελών στις περιοχές θετικών και αρνητικών ροπών κάµψεως συνεχών πλακών που στηρίζονται επί διαδοκίδων. Το χαλυβδόφυλλο αγνοείται επειδή αποκολλάται από το σκυρόδεµα. Για θετικές ροπές κάµψεως, η θερµοκρασία του εφελκυόµενου οπλισµού υπολογίζεται µε τη µέση απόσταση από την επιφάνεια έκθεσης, και το σκυρόδεµα σε θλίψη θεωρείται ότι διατηρεί πλήρως την αντοχή του. Για αρνητικές ροπές κάµψεως, δίδεται η θερµοκρασιακή κατανοµή στο σκυρόδεµα για ένα ενεργό ύψος πλάκας, και ο εφελκυόµενος οπλισµός θεωρείται ότι έχει την ίδια θερµοκρασία µε το σκυρόδεµα στο βάθος αυτό. Criterion_R.gif {/IMAGE} {PPT} Lecture11bCriterionR.pps {/PPT} {DETAIL} {IMAGE} Σε µια φωτιά, οι µηχανικές ιδιότητες όλων των δοµικών υλικών εξασθενούν λόγω των υψηλών θερµοκρασιών, που προκαλούν µείωση τόσο της αντοχής όσο και της ακαµψίας της πλάκας. Όταν η αντοχή στα φορτία σχεδιασµού έχει µειωθεί στο επίπεδο των δράσεων σχεδιασµού στην οριακή κατάσταση φωτιάς τότε θεωρείται ότι έχει επιτευχθεί οριακή κατάσταση. {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} Το µεταλλικό κατάστρωµα δεν λαµβάνεται υπόψιν στον υπολογισµό αντοχής έναντι φωτιάς. Στην πραγµατικότητα, λόγω της µεγάλης θερµοχωρητικότητας του σκυροδέµατος της πλάκας και της απελευθέρωσης ατµών από την επιφάνεια του σκυροδέµατος, η θερµοκρασία των χαλυβδόφυλλων είναι πολύ χαµηλότερη από την θερµοκρασία αέρος στα πρώϊµα στάδια της φωτιάς. Βάσει αυτού, µια πλάκα που έχει σχεδιαστεί για θερµοκρασίες σύµφωνα µε τον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.1{/ECLINK} θεωρείται ότι διαθέτει αντοχή σε φωτιά 30 λεπτών χωρίς πρόσθετους υπολογισµούς. Σε πολλές περιπτώσεις, όταν τα χαλυβδόφυλλα συνδέονται στις στηρίξεις (π.χ. µε ήλους κεφαλής στις δοκούς), ή τα µέρη των πλακών κοντά στις στηρίξεις είναι ψυχρότερα (στην περίπτωση µεγάλου ανοίγµατος), τότε οι αξονικές µετατοπίσεις παρεµποδίζονται και συνεπώς η πλάκα δέχεται επίπεδη ένταση. Στις περιπτώσεις αυτές αναπτύσσονται µεµβρανικές δυνάµεις και αυτό µπορεί να οδηγήσει σε αύξηση

13 της φέρουσας ικανότητας της πλάκας. Το φαινόµενο αυτό αποτελεί αντικείµενο σύγχρονης έρευνας και δεν έχει συµπεριληφθεί ακόµη στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK}. Οι διατάξεις που περιέχονται στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} για τον υπολογισµό της φέρουσας ικανότητας βασίζονται σε γενική πλαστική ανάλυση. Στην περίπτωση συνεχών πλακών συµβαίνει αναδιανοµή των ροπών ως αποτέλεσµα µεταβολής της ακαµψίας, της αντοχής και της θερµοκρασιακής καµπύλης λόγω υψηλών θερµοκρασιών και έτσι απαιτείται επαρκής στροφική ικανότητα. Αυτό οδηγεί στην τοποθέτηση εφελκυόµενου οπλισµού µε επαρκή παραµορφωσιακή ικανότητα και ελάχιστο λόγω οπλισµού. Τούτο εξασφαλίζεται εάν ο σχεδιασµός πλακών έναντι φωτιάς τηρεί τις διατάξεις του {ECLINK}EC2 Μέρος 1.2{/ECLINK}. Αντοχή σε θετικές ροπές κάµψεως Κατά τον υπολογισµό της αντοχής σε θετικές ροπές κάµψεως αγνοείται όχι µόνο το χαλυβδόφυλλο αλλά και το εφελκυόµενο σκυρόδεµα {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2 {/ECLINK}. Καθώς πρέπει να πληρούται το κριτήριο µόνωσης, η θερµοκρασία στην µη-εκτεθειµένη πλευρά θα είναι χαµηλή και συνεπώς το θλιβόµενο σκυρόδεµα µπορεί να θεωρηθεί ότι δεν έχει µειωµένη αντοχή. Από αυτά καθίσταται φανερό ότι η αντοχή σε θετικές ροπές κάµψεως εξαρτάται από τον εφελκυόµενο οπλισµό (ποσοστό οπλισµού) και την θερµοκρασία του. Η θερµοκρασία του οπλισµού εξαρτάται από την απόστασή του από τις θερµές επιφάνειες. Οι αποστάσεις αυτές φαίνονται ως {EQN}u1.gif{/EQN}, {EQN}u2.gif{/EQN} και {EQN}u3.gif{/EQN} στο παρακάτω σχήµα, και η θερµοκρασία του οπλισµού εκφράζεται συναρτήσει της θέσης {EQN}z.gif{/EQN} {EQN}z_eqn.gif{/EQN} (3) Τα όρια των αποστάσεων του οπλισµού από τα άκρα είναι {EQN}u1.gif{/EQN} και {EQN}u2.gif{/EQN} 50mm, {EQN}u3.gif{/EQN} 35mm. {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} Geometrical_position.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 5. Γεωµετρική θέση ράβδων οπλισµού, υπολογισµός του {EQN}z.gif{/EQN} µε κάθετες αποστάσεις από τις θερµαινόµενες επιφάνειες.{/timage} Ένα παράδειγµα θερµοκρασιακών συναρτήσεων οπλισµού για διάφορούς χρόνους διάρκειας φωτιάς φαίνεται στον Πίνακα που ακολουθεί.

14 Αντοχή σε πρότυπη φωτιά R60 R120 R240 Θερµοκρασία του οπλισµού [ C] {EQN}thetac_eq1.gif{/EQN} για {EQN}thetac_for1.gif{/EQN} {EQN}thetac_eq2.gif{/EQN} για {EQN}thetac_for2.gif{/EQN} {EQN}thetac_eq3.gif{/EQN} για {EQN}thetac_for3.gif{/EQN} {FIGURE}Πίνακας: Θερµοκρασιακές συναρτήσεις οπλισµού για διάφορους χρόνους αντοχής σε πρότυπη φωτιά.{/figure} Αντοχή σε αρνητικές ροπές κάµψεως Το θλιβόµενο σκυρόδεµα είναι επί της εκτεθειµένης πλευράς της πλάκας, συνεπώς πρέπει να θεωρηθεί µειωµένη αντοχή {ECLINK}EC4 Μέρος {/ECLINK}. Αυτό µπορεί να γίνει µε δύο τρόπους: µε ολοκλήρωση στο ύψος των νευρώσεων ή µε αντικατάσταση των νευρώσεων µε µια ισοδύναµη πλάκα οµοιόµορφου πάχους h eff σύµφωνα µε την 2.1.2, που είναι µια πιο συντηρητική µέθοδος. Θερµοκρασίες για πλάκες οµοιόµορφου πάχους δίδονται στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK}. Η θερµοκρασία του εφελκυόµενου ολισµού µπορεί να ληφθεί ίση µε την θερµοκρασία σκυροδέµατος στη θέση των ράβδων. Καθώς συνήθως τοποθετείται σε µια ελάχιστη απόσταση επικάλυψης εντός της εκτεθειµένης επιφάνειας η επίδραση της θερµοκρασίας είναι στις περισσότερες περιπτώσεις αµελητέα. Ακολούθως φαίνεται η θερµοκρασία µιας πλάκας ενεργού πάχους h=100 mm για µια πρότυπη φωτιά διάρκειας 60 λεπτών. Heating_of_a_100mm_f.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 6. Θερµοκρασία µιας οµοιόµορφου πάχους 100mm σύµµικτης πλάκας σε 60 λεπτά {/TIMAGE} {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Προστατευµένες σύµµικτες πλάκες

15 {/SUMTITLE} Εάν µια πλάκα είναι µονωµένη µε κατάλληλο προστατευτικό υλικό τότε θα πρέπει να χρησιµοποιηθούν δεδοµένα από τον κατασκευαστή βασισµένα σε πειράµατα κλιβάνου. Εάν η θερµοκρασία του χαλυβδόφυλλου τηρείται κάτω των 350 C τότε το κριτήριο φέρουσας ικανότητας "R" ικανοποιείται. Protected_composite.gif {/IMAGE} {PPT} Lecture11bProtectedSlabs.pps {/PPT} {DETAIL} {IMAGE} Οι σύµµικτες µπορούν να προστατευθούν µε τη χρήση υλικών πυροπροστασίας ή µε ψευδοροφή. {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} Fire_protection_of_the_slab.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 7. Πυροπροστασία πλάκας {/TIMAGE} Τα σχετικά δεδοµένα για τα απαραίτητα υλικά πυροπροστασίας περιέχονται στις οδηγίες του κατασκευαστή, ενώ για βασικά υλικά παρέχονται τυπικά σχήµατα στους σχετικούς κώδικες. Η ικανοποίηση του κριτηρίου µόνωσης I διασφαλίζεται µέσω της χρήσης των διατάξεων EC4 για το κριτήριο φέρουσας ικανότητας "R", εάν το υλικό πυροπροστασίας λαµβάνεται υπόψη στο ισοδύναµο πάχος σκυροδέµατος σύµφωνα µε τις κατάλληλες διατάξεις. Θεωρείται ότι το κριτήριο φέρουσας ικανότητας R ικανοποιείται αυτοµάτως πριν η θερµοκρασία στο χαλυβδόφυλλο φτάσει τους 350 C. {/DETAIL} {/SUMMARY} {TEST} {TTITLE}

16 Σύµµικτες πλάκες {/TTITLE} {QUESTION} {QTITLE} Κριτήρια σχεδιασµού έναντι φωτιάς για διαχωριστικά δάπεδα {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Τα διαχωριστικά δάπεδα ενός πυροδιαµερίσµατος πρέπει να ικανοποιούν µόνο τα κριτήρια συνοχής (E) και µόνωσης (I). Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Όχι τα δάπεδα πρέπει επίσης να ικανοποιούν το κριτήριο φέρουσας ικανότητας R{/CHECK} {UNCHECK}Σωστό τα δάπεδα πρέπει επίσης να ικανοποιούν το κριτήριο φέρουσας ικανότητας R{/UNCHECK} {ANSWER}Λάθος {CHECK}Σωστό τα δάπεδα πρέπει επίσης να ικανοποιούν το κριτήριο φέρουσας ικανότητας R{/CHECK} {UNCHECK} Όχι τα δάπεδα πρέπει επίσης να ικανοποιούν το κριτήριο φέρουσας ικανότητας R{/UNCHECK} {FEEDBACK}

17 Τα διαχωριστικά δάπεδα ενός πυροδιαµερίσµατος πρέπει πάντα να ικανοποιούν και το κριτήριο φέρουσας ικανότητας R, αντίθετα µε τα µη φέροντα φορτία διαχωριστικά τοιχώµατα. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Κριτήρια σχεδιασµού έναντι φωτιάς για διαχωριστικά δάπεδα {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Στην περίπτωση µη προστατευµένων σύµµικτων πλακών το κριτήριο µόνωσης "I" ικανοποιείται αυτόµατα σύµφωνα µε τον EC4 Μέρος 1.2. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Όχι εξαρτάται από το πάχος της πλάκας {/CHECK} {UNCHECK}Εξαρτάται από το πάχος της πλάκας {/UNCHECK} {ANSWER}Λάθος {CHECK}Σωστό εξαρτάται από το πάχος της πλάκας {/CHECK} {UNCHECK}Όχι εξαρτάται από το πάχος της πλάκας {/UNCHECK} {FEEDBACK}

18 Το κριτήριο µόνωσης µιας µη προστατευµένης σύµµικτης πλάκας εξαρτάται από το πάχος της, και δεν ικανοποιείται αυτόµατα. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Οριακή κατάσταση σχεδιασµού έναντι φωτιάς {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Μια οριακή κατάσταση επιτυγχάνεται όταν η αντοχή σε οριακή κατάσταση φωτιάς µειώνεται στο επίπεδο δράσεων σχεδιασµού. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Όχι οι δράσεις (φορτία) παραµένουν σταθερές {/CHECK} {UNCHECK} Οι δράσεις (φορτία) παραµένουν σταθερές {/UNCHECK} {ANSWER}False {CHECK}Ναι - οι δράσεις (φορτία) παραµένουν σταθερές {/CHECK} {UNCHECK} Οι δράσεις (φορτία) παραµένουν σταθερές {/UNCHECK} {FEEDBACK}

19 Σε συνθήκες φωτιάς οι ιδιότητες όλων των υλικών µειώνονται λόγω των υψηλών θερµοκρασιών, συνεπώς µειώνεται η αντοχή ενώ παραµένουν σταθερή η επίδραση των φορτίων. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Αντοχή σε φωτιά συµµίκτων πλακών {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Λόγω των µεµβρανικών επιδράσεων, µια σύµµικτη πλάκα θεωρείται ότι διαθέτει αντοχή σε φωτιά για 30 λεπτά χωρίς περαιτέρω έλεγχο. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Όχι η θεωρούµενη αντοχή σε φωτιά δεν οφείλεται στις µεµβρανικές επιδράσεις{/check} {UNCHECK} Η θεωρούµενη αντοχή σε φωτιά δεν οφείλεται στις µεµβρανικές επιδράσεις {/UNCHECK} {ANSWER}False {CHECK}Σωστό η θεωρούµενη αντοχή σε φωτιά δεν οφείλεται στις µεµβρανικές επιδράσεις {/CHECK} {UNCHECK} Η θεωρούµενη αντοχή σε φωτιά δεν οφείλεται στις µεµβρανικές επιδράσεις {/UNCHECK}

20 {FEEDBACK} Μια σύµµικτη πλάκα που σχεδιάζεται για θερµοκρασίες σύµφωνα µε τις διατάξεις του {ECLINK}EC4 Μέρος 1.1{/ECLINK} θεωρείται ότι διαθέτει αντοχή σε φωτιά για 30 λεπτά χωρίς πρόσθετους υπολογισµούς, αλλά αυτό δεν οφείλεται στη επίδραση των µεµβρανικών δράσεων. Τούτο συµβαίνει επειδή, λόγω της µεγάλης θερµοχωρητικότητας του σκυροδέµατος και της απελευθέρωσης ατµών από την επιφάνειά του, το χαλυβδόφυλλο παραµένει σε πολύ χαµηλότερες θερµοκρασίες στα πρώτα στάδια της φωτιάς. Μεµβρανικές δράσεις αναπτύσσονται µόνοι σε ειδικές περιπτώσεις, όταν παρεµποδίζονται οι αξονικές παραµορφώσεις (π.χ. όταν το χαλυβδόφυλλο πακτώνεται στις στηρίξεις ή τα τµήµατα των πλακών κοντά στις στηρίξεις είναι ψυχρότερα). {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Αντοχή σε φωτιά συνεχών πλακών {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Οι διατάξεις στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} για τον υπολογισµό της φέρουσας ικανότητας σε φωτιά βασίζονται σε πλαστική γενική ανάλυση, συνεπώς στην περίπτωση των συνεχών πλακών υποθέτουµε αυτόµατα ότι οι ροπές αναδιανέµονται. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Όχι απαιτείται επαρκής στροφική ικανότητα στις στηρίξεις {/CHECK} {UNCHECK} Απαιτείται επαρκής στροφική ικανότητα στις στηρίξεις {/UNCHECK}

21 {ANSWER}Λάθος {CHECK}Σωστό απαιτείται επαρκής στροφική ικανότητα στις στηρίξεις {/CHECK} {UNCHECK} Απαιτείται επαρκής στροφική ικανότητα στις στηρίξεις {/UNCHECK} {FEEDBACK} Για την αναδιανοµή των ροπών σε συνεχείς πλάκες απαιτείται επαρκής στροφική ικανότητα. Τούτο σηµαίνει ότι πρέπει να διασφαλίζεται επαρκές ποσοστό οπλισµού και ικανότητα παραµόρφωσης του εφελκυόµενου οπλισµού στις περιοχές αρνητικών ροπών κάµψεως. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Παράµετροι σχετικές µε τον υπολογισµό αντοχής πλάκας {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Επιλέξτε τα τµήµατα της διατοµής που λαµβάνονται υπόψη στον υπολογισµό αντοχής σε θετικές ροπές κάµψεως σύµφωνα µε τον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK}. (Μπορεί να είναι σωστές περισσότερες από µία απαντήσεις) compo_slab_sag.gif {/IMAGE} {/QTEXT} {IMAGE} {ANSWER} α) Μέρος 1 µε µειωµένη αντοχή

22 {CHECK}Όχι το κατάστρωµα αποκτά γρήγορα υψηλές θερµοκρασίες{/check} {UNCHECK}Το κατάστρωµα αποκτά γρήγορα υψηλές θερµοκρασίες {/UNCHECK} {ANSWER} β) Μέρος 2 µε πλήρη αντοχή {CHECK}Όχι η αντοχή του εφελκυόµενου οπλισµού µειώνεται µε τη θερµοκρασία{/check} {UNCHECK}Η αντοχή του εφελκυόµενου οπλισµού µειώνεται µε τη θερµοκρασία {/UNCHECK} {ANSWER} γ) Μέρος 2 µε µειωµένη αντοχή ανάλογα µε το ενεργό ύψος {CHECK}Όχι η µείωση της αντοχής του οπλισµού εξαρτάται από την απόσταση από τις θερµές επιφάνειες σαν συνάρτηση του {EQN}z.gif{/EQN}.{/CHECK} {UNCHECK}Η µείωση της αντοχής του οπλισµού εξαρτάται από την απόσταση από τις θερµές επιφάνειες σαν συνάρτηση του {EQN}z.gif{/EQN}.{/UNCHECK} {ANSWER} δ) Μέρος 2 µε µειωµένη αντοχή ανάλογα µε τη θέση {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK} {/UNCHECK}

23 {ANSWER} ε) Μέρος 3 µε µειωµένη αντοχή {CHECK}Όχι το εφελκυόµενο σκυρόδεµα αγνοείται{/check} {UNCHECK} Το εφελκυόµενο σκυρόδεµα αγνοείται {/UNCHECK} {ANSWER} στ) Μέρος 4 µε µειωµένη αντοχή {CHECK}Όχι το θλιβόµενο σκυρόδεµα θεωρείται ότι παραµένει ψυχρό και η αντοχή του δεν επηρεάζεται.{/check} {UNCHECK} Το θλιβόµενο σκυρόδεµα θεωρείται ότι παραµένει ψυχρό και η αντοχή του δεν επηρεάζεται.{/uncheck} {ANSWER} ζ) Μέρος 4 µε πλήρη αντοχή {CHECK}Ναι το θλιβόµενο σκυρόδεµα θεωρείται ότι παραµένει ψυχρό και η αντοχή του δεν επηρεάζεται.{/check} {UNCHECK} Το θλιβόµενο σκυρόδεµα θεωρείται ότι παραµένει ψυχρό και η αντοχή του δεν επηρεάζεται.{/uncheck} {FEEDBACK} Το Μέρος 1 είναι το χαλυβδόφυλλο, η θερµοκρασία του οποίου γίνεται πολύ υψηλή µετά από µακρό χρόνο και η αντοχή του µειώνεται σηµαντικά, συνεπώς αγνοείται. Το Μέρος 2 είναι ο εφελκυόµενος οπλισµός, η θερµοκρασία του οποίου εξαρτάται από την απόστασή του από τις θερµαινόµενες επιφάνειες. Πρόκειται για τις αποστάσεις {EQN}u1.gif{/EQN}, {EQN}u2.gif{/EQN} και {EQN}u3.gif{/EQN} οπότε η θερµοκρασία του οπλισµού εκφράζεται συναρτήσει του {EQN}z.gif{/EQN} ανάλογα µε τη θέση: {EQN}z_eqn.gif{/EQN}.

24 Το Μέρος 3 είναι το εφελκυόµενο σκυρόδεµα, συνεπώς αγνοείται. Το Μέρος 4 είναι το θλιβόµενο σκυρόδεµα. Καθώς το κριτήριο µόνωσης πρέπει να ικανοποιείται, η θερµοκρασία στην προστατευµένη παρειά θα είναι χαµηλή, συνεπώς το θλιβόµενο σκυρόδεµα µπορεί να θεωρηθεί ότι δεν έχει απώλεια αντοχής. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Παράµετροι σχετικές µε τον υπολογισµό αντοχής πλάκας σε αρνητικές ροπές {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Επιλέξτε τα τµήµατα της διατοµής που λαµβάνονται υπόψη στον υπολογισµό αντοχής σε αρνητικές ροπές κάµψεως σύµφωνα µε τον EC4 Μέρος 1.2. compo_slab_hog.gif {/IMAGE} {/QTEXT} {IMAGE} {ANSWER} α) Μέρος 1 µε µειωµένη αντοχή {CHECK}Όχι το κατάστρωµα αποκτά γρήγορα υψηλές θερµοκρασίες {/CHECK} {UNCHECK}Το κατάστρωµα αποκτά γρήγορα υψηλές θερµοκρασίες {/UNCHECK} {ANSWER} β) Μέρος 2 µε πλήρη αντοχή

25 {CHECK}Όχι ο θλιβόµενος οπλισµός κανονικά δεν λαµβάνεται υπόψη στο σχεδιασµό πλακών{/check} {UNCHECK} Ο θλιβόµενος οπλισµός κανονικά δεν λαµβάνεται υπόψη στο σχεδιασµό πλακών {/UNCHECK} {ANSWER} γ) Μέρος 2 µε µειωµένη αντοχή ανάλογα µε τη θέση: {EQN}z_qu_eqn.gif{/EQN} {CHECK}Όχι ο θλιβόµενος οπλισµός κανονικά δεν λαµβάνεται υπόψη στο σχεδιασµό πλακών {/CHECK} {UNCHECK} Ο θλιβόµενος οπλισµός κανονικά δεν λαµβάνεται υπόψη στο σχεδιασµό πλακών {/UNCHECK} {ANSWER} δ) Μέρος 2 µε µειωµένη αντοχή ανάλογα µε τη θέση: {EQN}z_eqn.gif{/EQN} {CHECK}Όχι ο θλιβόµενος οπλισµός κανονικά δεν λαµβάνεται υπόψη στο σχεδιασµό πλακών {/CHECK} {UNCHECK} Ο θλιβόµενος οπλισµός κανονικά δεν λαµβάνεται υπόψη στο σχεδιασµό πλακών {/UNCHECK} {ANSWER} ε) Μέρος 3 µε µειωµένη αντοχή {CHECK}Ναι η αντοχή του εφελκυόµενου οπλισµού µειώνεται µε τη θερµοκρασία {/CHECK}

26 {UNCHECK} Η αντοχή του εφελκυόµενου οπλισµού µειώνεται µε τη θερµοκρασία {/UNCHECK} {ANSWER} στ) Μέρος 3 µε πλήρη αντοχή {CHECK}Όχι η αντοχή του εφελκυόµενου οπλισµού µειώνεται µε τη θερµοκρασία.{/check} {UNCHECK} Η αντοχή του εφελκυόµενου οπλισµού µειώνεται µε τη θερµοκρασία.{/uncheck} {ANSWER} ζ) Μέρος 4 µε πλήρη αντοχή {CHECK}Όχι το εφελκυόµενο σκυρόδεµα αγνοείται{/check} {UNCHECK} Το εφελκυόµενο σκυρόδεµα αγνοείται {/UNCHECK} {ANSWER} η) Μέρος 5 µε µειωµένη αντοχή ανάλογα µε τη απόσταση από την προστατευµένη παρειά {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER} θ) Μέρος 5 µε πλήρη αντοχή {CHECK}Ναι{/CHECK}

27 {UNCHECK}{/UNCHECK} {FEEDBACK} Το Μέρος 1 είναι το χαλυβδόφυλλο, η θερµοκρασία του οποίου γίνεται πολύ υψηλή µετά από µακρό χρόνο και η αντοχή του µειώνεται σηµαντικά, συνεπώς αγνοείται. Το Μέρος 2 είναι ο οπλισµός στην θλιβόµενη περιοχή. Το Μέρος 3 είναι το θλιβόµενο σκυρόδεµα. Το σκυρόδεµα είναι στην εκτεθειµένη παρειά της πλάκας, συνεπώς πρέπει να θεωρηθεί µε µειωµένη αντοχή. Το Μέρος 4 είναι το εφελκυόµενο σκυρόδεµα, συνεπώς αγνοείται. Το Μέρος 5 είναι ο εφελκυόµενος οπλισµός. Η θερµοκρασία του µπορεί να ληφθεί ίση µε αυτήν του σκυροδέµατος στη θέση των ράβδων. Καθώς υπάρχει και µια ελάχιστη επικάλυψη, η επίδραση της θερµοκρασίας είναι αµελητέα στις περισσότερες περιπτώσεις, άρα και οι δύο απαντήσεις η και θ είναι σωστές. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {/TEST} {/SECTION} {SECTION} {STITLE} Σύµµικτες δοκοί µε χαλύβδινες διατοµές µη ενσωµατωµένες σε σκυρόδεµα {/STITLE} {SUMMARY} Η ανάλυση µιας σύµµικτης δοκού περιλαµβανοµένης της χαλύβδινης δοκού µη ενσωµατωµένης σε σκυρόδεµα γίνεται µε δύο βήµατα: θερµοκρασιακή ανάλυση για την εκτίµηση της θερµοκρασιακής κατανοµής εντός της διατοµής, µηχανική ανάλυση για τον υπολογισµό της αντοχής του µέλους σε φορτία υπό συνθήκες φωτιάς.

28 {PPT} Lecture11bCritcalTemp.pps {/PPT} {IMAGE} Composite_beam_downstand.gif {/IMAGE} {DETAIL} Η ανάλυση µιας σύµµικτης δοκού περιλαµβανοµένης της χαλύβδινης δοκού µη ενσωµατωµένης σε σκυρόδεµα γίνεται µε δύο βήµατα: θερµοκρασιακή ανάλυση για την εκτίµηση της θερµοκρασιακής κατανοµής εντός της διατοµής, µηχανική ανάλυση για τον υπολογισµό της αντοχής του µέλους σε φορτία υπό συνθήκες φωτιάς. Θερµοκρασιακή ανάλυση Στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} ισχύουν οι ίδιες διατάξεις υπολογισµού των θερµοκρασιών προστατευµένων και µη χαλύβδινων δοκών που δίδονται στον EC3 Μέρος 1.2, και οι οποίες περιγράφονται στην διάλεξη µε τίτλο: Εισαγωγή στην Ανάλυση Κατασκευών υπό συνθήκες φωτιάς του πακέτου αυτού {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK}. Μπορεί να υπάρχουν σηµαντικές διαφορές στις θερµοκρασίες του άνω και κάτω πέλµατος, συνεπώς είναι σηµαντικό αυτές να υπολογιστούν κατάλληλα ώστε να επιτευχθεί ακριβής τιµή της ροπής αντοχής της σύµµικτης διατοµής. Μηχανική ανάλυση Στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} δίδονται δύο µέθοδοι υπολογισµού της αντοχής δοκών σε θετικές ροπές κάµψεως µη ενσωµατωµένων σε σκυρόδεµα. Η Μέθοδος Κρίσιµης Θερµοκρασίας Η Μέθοδος Κρίσιµης Θερµοκρασίας {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} είναι µια απλουστευµένη µέθοδος που µπορεί να χρησιµοποιηθεί στην περίπτωση αµφιερείστων συµµίκτων δοκών µε χαλύβδινες διατοµές θερµής ελάσεως ύψους έως 500 mm και πλάκα σκυροδέµατος πάχους τουλάχιστον 120 mm. Σε τέτοια συστήµατα θεωρείται οµοιόµορφη κατανοµή θερµοκρασίας καθ ύψος της χαλύβδινης διατοµής της δοκού. Το πλεονέκτηµα της µεθόδου αυτής είναι ότι δεν είναι απαραίτητος ο καθ ευθείαν υπολογισµός της αντοχής σε ροπές κάµψεως υπό συνθήκες φωτιάς. Η κρίσιµη

29 θερµοκρασία είναι µια συνάρτηση των φορτίων στην οριακή κατάσταση υπό συνθήκες φωτιάς, {EQN}etafit.gif{/EQN}: {EQN}etafit_eqn.gif{/EQN} (4) όπου {EQN}efidt.gif{/EQN} είναι η επίδραση σχεδιασµού των δράσεων υπό συνθήκες φωτιάς, {EQN}rd.gif{/EQN} είναι η αντοχή σχεδιασµού σε φορτία για σχεδιασµό υπό κανονικές συνθήκες, {EQN}ed.gif{/EQN} είναι η επίδραση σχεδιασµού των δράσεων υπό κανονικές συνθήκες, και {EQN}etafi_eqn.gif{/EQN} (5) Υπό συνθήκες φωτιάς, η οριακή κατάσταση αστοχίας απαντάται όταν η αντοχή σε φορτία {EQN}rfidt.gif{/EQN} µειώνεται στο επίπεδο της επίδρασης σχεδιασµού των δράσεων υπό συνθήκες φωτιάς {EQN}efidt.gif{/EQN} ώστε να µπορεί να γραφεί ως {EQN}etafit_eqn2.gif{/EQN} (6) Έχει αποδειχθεί πειραµατικά ότι η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος δεν έχει σηµαντική επιρροή στην αντοχή συµµίκτων δοκών σε ροπές κάµψεως υπό συνθήκες φωτιάς. Ο κύριος λόγος είναι ότι ο συνολικός εφελκυσµός στην χαλύβδινη διατοµή είναι αρκετά µικρός λόγω των υψηλών θερµοκρασιών. Η θέση του ουδέτερου άξονα είναι συνεπώς ψηλά εντός της πλάκας σκυροδέµατος και µόνον ένα µικρό τµήµα της πλάκας είναι υπό εφελκυσµό. Με βάση αυτά είναι φανερό ότι η ροπή αντοχής σε συνθήκες φωτιάς επηρεάζεται κυρίως από την αντοχή του χάλυβος, έτσι {EQN}etafit_eqn3.gif{/EQN} (7) Η κρίσιµη θερµοκρασία του χαλύβδινου µέρους προσδιορίζεται από τη σχέση {EQN}etafit09_eqn.gif{/EQN} (8) και η τιµή κρίσιµης θερµοκρασίας που προκύπτει συγκρίνεται µε την θερµοκρασία της χαλύβδινης διατοµής µετά την απαιτούµενη διάρκειας φωτιά, όπως υπολογίζεται από τις σχέσεις για προστατευµένες και µη διατοµές που δίδονται στην Ο όρος {EQN}etafit09.gif{/EQN} είναι σχεδόν ισοδύναµος µε τον "συντελεστή χρησιµότητας" που χρησιµοποιείται καθ όµοιο τρόπο στον {ECLINK}EC3 Μέρος 1.2{/ECLINK} για µη-σύµµικτες χαλύβδινες κατασκευές. {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Η Μέθοδος Αντοχής σε Ροπή Κάµψεως {/SUMTITLE}

30 Bending_moment_resistance_method.gif {/IMAGE} {PPT} Lecture11bMR.pps {/PPT} {DETAIL} {IMAGE} Εάν η χαλύβδινη διατοµή είναι υψηλότερη των 500 mm ή το πάχος της πλάκας είναι µικρότερο των 120 mm, τότε πρέπει να χρησιµοποιηθεί ή µέθοδος αντοχής σε ροπή κάµψεως. Η αντοχή σε ροπή κάµψεως υπολογίζεται µέσω απλής πλαστικής ανάλυσης, συνεπώς η διατοµή πρέπει να είναι κατηγορίας 1 η 2. Η πλάκα σκυροδέµατος πρέπει να διαθέτει επαρκή στροφική ικανότητα που διασφαλίζεται µε την τήρηση των απαιτήσεων του EC2 Μέρος 1.2. Στον απαιτούµενο χρόνο αντοχής σε φωτιά η θέση του ουδέτερου άξονα προσδιορίζεται ως συνήθως µε ισορροπία της εφελκυστικής δράσης {EQN}t.gif{/EQN} στο χαµηλότερο τµήµα και της θλιπτικής δράσης {EQN}f.gif{/EQN} στο ανώτερο τµήµα. Temperature_stress.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE} Σχήµα 8. Κατανοµές θερµοκρασιών και τάσεων σε σύµµικτη δοκό αποτελούµενη από πλάκα σκυροδέµατος και χαλύβδινη διατοµή {/TIMAGE} Κατανοµές θερµοκρασιών και τάσεων σε σύµµικτη δοκό αποτελούµενη από πλάκα σκυροδέµατος και χαλύβδινη διατοµή Θεωρώντας ότι ο ουδέτερος άξονας βρίσκεται εντός της πλάκας σκυροδέµατος, η εφελκυστική δράση στην χαλύβδινη διατοµή δίδεται από: {EQN}t_eqn.gif{/EQN} (9) και το ύψος του θλιβόµενου σκυροδέµατος προκύπτει από τη σχέση:

31 {EQN}f_eqn.gif{/EQN} (10) Η αντοχή σε θετικές ροπές κάµψεως προσδιορίζεται από: {EQN}mfird_eqn.gif{/EQN} (11) Η διαδικασία αυτή µπορεί να χρησιµοποιηθεί επίσης για µια σύµµικτη πλάκα µε χαλυβδόφυλλα εάν το πάχος της αντικατασταθεί µε {EQN}heff.gif{/EQN} (Παρ ). Είναι σηµαντικό επίσης να ελεγχθεί εάν η θερµοκρασία στην θλιβόµενη ζώνη του σκυροδέµατος {EQN}hu.gif{/EQN} είναι µικρότερη από 250 C (βάσει της διαδικασίας που φαίνεται στο ), αλλιώς θα πρέπει να χρησιµοποιηθεί η ακόλουθη πολύπλοκη σχέση για τον υπολογισµό του {EQN}hu.gif{/EQN}: {EQN}f_eq_t_eqn.gif{/EQN} (12) που µπορεί να λυθεί επαναληπτικά, υποθέτοντας κλιµακωτή διανοµή θερµοκρασίας βάσει των µέσων θερµοκρασιών σε βήµατα 10mm: {EQN}t_eq_f_eqn.gif{/EQN} (13) {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Αντοχή σε διάτµηση {/SUMTITLE} Στις σύµµικτες δοκούς είναι ακόµα απαραίτητο να ελεγχθεί η διατµητική αντοχή των συνδέσµων ώστε να διασφαλιστεί πως η πλάκα και η χαλύβδινη διατοµή δρουν ως ενιαίο στατικό στοιχείο. Πρέπει να διαθέτουν επαρκή αντοχή και ακαµψία έναντι της διατµητικής δύναµης στη διεπιφάνεια χάλυβα και πλάκας σκυροδέµατος, που αυξάνονται σε συνθήκες φωτιάς λόγω των διαφορετικών θερµοκρασιακών µεταβολών της πλάκας και της χαλύβδινης διατοµής. {PPT} Lecture11bShear.pps {/PPT} {DETAIL} Στις σύµµικτες δοκούς είναι ακόµα απαραίτητο να ελεγχθεί η διατµητική αντοχή των συνδέσµων ώστε να διασφαλιστεί πως η πλάκα και η χαλύβδινη διατοµή δρουν ως ενιαίο στατικό στοιχείο. Πρέπει να διαθέτουν επαρκή αντοχή και ακαµψία έναντι της

32 διατµητικής δύναµης στη διεπιφάνεια χάλυβα και πλάκας σκυροδέµατος, που αυξάνονται σε συνθήκες φωτιάς λόγω των διαφορετικών θερµοκρασιακών µεταβολών της πλάκας και της χαλύβδινης διατοµής. Η διατµητική αντοχή υπολογίζεται σύµφωνα µε τις διατάξεις του EC4 Μέρος 1.1 {EQN}gammav.gif{/EQN} αντικαθίσταται µε {EQN}gammamfiv.gif{/EQN}) και ισούται µε το µικρότερο εκ των: {EQN}pfird_eqn.gif{/EQN} (14) {EQN}pfird_eqn2.gif{/EQN} (15) όπου {EQN}theta.gif{/EQN} είναι η θερµοκρασία των συνδέσµων και του πέριξ αυτών σκυροδέµατος, {EQN}fck.gif{/EQN} και {EQN}ecm.gif{/EQN} είναι οι χαρακτηριστικές τιµές της αντοχής κυλίνδρου και του τέµνοντος µέτρου του σκυροδέµατος, {EQN}fu.gif{/EQN} είναι η τιµή της οριακής αντοχής σε εφελκυσµό των συνδέσµων αλλά όχι µεγαλύτερη από 500 N/mm 2, {EQN}kmaxtheta.gif{/EQN} και {EQN}kctheta.gif{/EQN} είναι οι µειωτικοί συντελεστές αντοχής συνδέσµου και σκυροδέµατος. Οι σχέσεις ισχύουν για ήλους κεφαλής µε διάµετρο έως 25mm. Για µεγαλύτερες διαµέτρους θα πρέπει να γίνει πειραµατική επαλήθευση. Οι θερµοκρασίες των συνδέσµων ({EQN}thetav.gif{/EQN}) και του σκυροδέµατος ({EQN}thetac.gif{/EQN}) µπορούν να ληφθούν ως 80% και 40% αντίστοιχα της θερµοκρασίας του άνω πέλµατος της χαλύβδινης διατοµής. Για την ενεργοποίηση της πλήρους πλαστικής αντοχής σε ροπή, η διατµητική αντοχή θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη από την εφελκυστική δράση, αλλιώς θα πρέπει να χρησιµοποιηθεί η τιµή {EQN}npfird.gif{/EQN} (όπου {EQN}n.gif{/EQN} είναι ο αριθµός των διατµητικών συνδέσµων στο µισό του ανοίγµατος της αµφιερείστου δοκού) αντί της {EQN}t.gif{/EQN} για τον υπολογισµό της αντοχής σε ροπή. {/DETAIL} {/SUMMARY} {TEST} {TTITLE} Σύµµικτες δοκοί µε χαλύβδινες διατοµές µη ενσωµατωµένες στο σκυρόδεµα {/TTITLE} {QUESTION}

33 {QTITLE}Πεδίο εφαρµογής της µεθόδου Κρίσιµης Θερµοκρασίας {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Στην ακόλουθη ερώτηση επιλέξτε τις σωστές απαντήσεις (µπορεί να είναι περισσότερες της µιας). Η µέθοδος Κρίσιµης Θερµοκρασίας µπορεί να χρησιµοποιηθεί στις εξής περιπτώσεις: {/QTEXT} {ANSWER} α) σε όλες τις χαλύβδινες διατοµές θερµής ελάσεως {ANSWER} β) σε όλες τις συγκολλητές χαλύβδινες διατοµές {ANSWER} γ) σε χαλύβδινες διατοµές θερµής ελάσεως ύψους έως 500 mm {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK}

34 {ANSWER} δ) σε συγκολλητές χαλύβδινες διατοµές ύψους έως 500 mm {ANSWER} ε) σε όλες τις χαλύβδινες διατοµές {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER} στ) στις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες {ANSWER} ζ) σε όλες τις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες µε {EQN}hc.gif{/EQN} ή {EQN}heff.gif{/EQN} όχι µικρότερο από 120 mm {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK}

35 {ANSWER} η) σε όλες τις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες µε {EQN}hc.gif{/EQN} ή {EQN}heff.gif{/EQN} όχι µεγαλύτερο από 120 mm {ANSWER} θ) στις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες µε οµοιόµορφο πάχος (χωρίς νεύρα) όχι µεγαλύτερο από 120 mm {ANSWER} ι) µόνο σε αµφιερείστους δοκούς {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER} ια) µόνο σε συνεχείς δοκούς

36 {ANSWER} ιβ) σε όλους τους ισοστατικούς φορείς {FEEDBACK} Η απλουστευµένη αυτή µέθοδος µπορεί να χρησιµοποιηθεί στην περίπτωση αµφιερείστων συµµίκτων δοκών µε χαλύβδινες διατοµές θερµής ελάσεως ύψους έως 500 mm και πλάκα σκυροδέµατος πάχους τουλάχιστον 120 mm, όπου µπορεί να θεωρηθεί οµοιόµορφη κατανοµή θερµοκρασίας καθ ύψος της χαλύβδινης διατοµής της δοκού. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Παράµετροι στη µέθοδο Κρίσιµης Θερµοκρασίας {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Στην ακόλουθη ερώτηση επιλέξτε τις σωστές απαντήσεις (µπορεί να είναι περισσότερες της µιας). Η Κρίσιµη Θερµοκρασία ενός χαλύβδινου µέλους είναι συνάρτηση: {/QTEXT} {ANSWER} α) της απαιτούµενης διάρκειας αντοχής σε φωτιά 30, 60,... min

37 {ANSWER} β) του επίπεδου φόρτισης για την οριακή κατάσταση σε φωτιά {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER} γ) του συντελεστή διατοµής {EQN}secfactor_unprot.gif{/EQN} {ANSWER} δ) της καµπύλης χρόνου-θερµοκρασίας {ANSWER} ε) των συνοριακών συνθηκών

38 {FEEDBACK} Η κρίσιµη θερµοκρασία είναι αυτή στην οποία η αντοχή του µέλους σε φορτία υπό συνθήκες φωτιάς µειώνεται σο επίπεδο των φορτίων σχεδιασµού και λαµβάνει χώρα αστοχία. Τούτο εξαρτάται µόνο από το επίπεδο φορτίων σε συνθήκες φωτιάς όσο υψηλότερα τα φορτία, τόσο πιο χαµηλή είναι η κρίσιµη θερµοκρασία. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Επίπεδο φορτίων {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Το επίπεδο φορτίων στην οριακή κατάσταση φωτιάς {EQN}etafit_eqn.gif{/EQN} µπορεί στην περίπτωση σύµµικτων δοκών µε µη προστατευµένη χαλύβδινη διατοµή να εκφραστεί επίσης ως {EQN}etafit_eqn4.gif{/EQN}. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER}Λάθος

39 {FEEDBACK} Υπό συνθήκες φωτιάς, ο συνολικός εφελκυσµός στην χαλύβδινη διατοµή είναι αρκετά µικρός λόγω των υψηλών θερµοκρασιών, έτσι η θέση του ουδέτερου άξονα είναι ψηλά εντός της πλάκας σκυροδέµατος και µόνον ένα µικρό τµήµα της πλάκας είναι υπό εφελκυσµό. Με βάση αυτά είναι φανερό η θλιπτική αντοχή του σκυροδέµατος δεν επηρεάζει σηµαντικά την ροπή αντοχής σε συνθήκες φωτιάς, η οποία επηρεάζεται κυρίως από την αντοχή του χάλυβος. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Η Μέθοδος της Ροπής Αντοχής {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Στην ακόλουθη ερώτηση επιλέξτε τις σωστές απαντήσεις (µπορεί να είναι περισσότερες της µιας). Η Μέθοδος της Ροπής Αντοχής µπορεί να χρησιµοποιηθεί στις εξής περιπτώσεις: {/QTEXT} {ANSWER} α) σε όλες τις µη προστατευµένες χαλύβδινες δοκούς θερµής ελάσεως µόνον {UNCHECK} οχι{/uncheck} {ANSWER} β) σε όλες τις µη προστατευµένες συγκολλητές χαλύβδινες δοκούς µόνον

40 {ANSWER} γ) στις µη προστατευµένες χαλύβδινες δοκούς θερµής ελάσεως µε ύψος µεγαλύτερο από 500 mm {ANSWER} δ) στις µη προστατευµένες συγκολλητές χαλύβδινες δοκούς µε ύψος µεγαλύτερο από 500 mm {ANSWER} ε) σε όλες τις χαλύβδινες δοκούς {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER} στ) σε όλες τις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες

41 {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER} ζ) σε όλες τις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες µε {EQN}hc.gif{/EQN} ή {EQN}heff.gif{/EQN} όχι µικρότερο από 120 mm {CHECK}No{/CHECK} {UNCHECK}No{/UNCHECK} {ANSWER} η) σε όλες τις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες µε {EQN}hc.gif{/EQN} ή {EQN}heff.gif{/EQN} όχι µεγαλύτερο από 120 mm {CHECK}No{/CHECK} {ANSWER} θ) στις πλάκες από σκυρόδεµα και τις σύµµικτες πλάκες µε οµοιόµορφο πάχος (χωρίς νεύρα) όχι µικρότερο από 120 mm {FEEDBACK}

42 Η Μέθοδος της Ροπής Αντοχής µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε όλες τις χαλύβδινες διατοµές και πλάκες από σκυρόδεµα (στην περίπτωση σύµµικτης πλάκας µε χαλυβδόφυλλο το πάχος αντικαθίσταται µε {EQN}heff.gif{/EQN}) σαν εναλλακτική της Μεθόδου Κρίσιµης Θερµοκρασίας ή σε περιπτώσεις όπου η απλουστευµένη µέθοδος δεν εφαρµόζεται. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Αντοχή σκυροδέµατος {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Υπό συνθήκες φωτιάς, ο ουδέτερος άξονας είναι ψηλά εντός της πλάκας σκυροδέµατος (λόγω των υψηλών θερµοκρασιών στην χαλύβδινη διατοµή), έτσι η θλιβόµενη ζώνη του σκυροδέµατος δεν επηρεάζεται από τη θερµοκρασία και στους υπολογισµούς θεωρείται ότι έχει πλήρη αντοχή. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {ANSWER}Λάθος {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK}

43 {FEEDBACK} Η θλιβόµενη ζώνη του σκυροδέµατος θεωρείται στους υπολογισµούς ότι έχει πλήρη αντοχή µόνο όταν η θερµοκρασία της είναι µικρότερη από 250 C. Σε αντίθετη περίπτωση πρέπει να χρησιµοποιηθούν πολύπλοκες σχέσεις που λαµβάνουν υπόψη τη µείωση της αντοχής µε τη θερµοκρασία. Η θλιβόµενη ζώνη της πλάκας σκυροδέµατος µπορεί να χωριστεί σε ζώνες πάχους έως και 10mm εκάστη. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} ιατµητικοί σύνδεσµοι {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Εάν οι διατµητικοί σύνδεσµοι υπολογίζονται σύµφωνα µε τον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.1{/ECLINK} δεν απαιτείται έλεγχος της αντοχής τους σε συνθήκες φωτιάς επειδή προστατεύονται από το σκυρόδεµα και η θερµοκρασία τους παραµένει χαµηλή. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {ANSWER}Λάθος {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK}

44 {FEEDBACK} Οι θερµοκρασίες των συνδέσµων ({EQN}thetav.gif{/EQN}) και του πέριξ αυτών σκυροδέµατος ({EQN}thetac.gif{/EQN}) µπορούν να ληφθούν ως 80% και 40% αντίστοιχα της θερµοκρασίας του άνω πέλµατος της χαλύβδινης διατοµής, και συνεπώς η διατµητική αντοχή των συνδέσµων επηρεάζεται από τη θερµοκρασία και πρέπει να ελεγχθεί σε συνθήκες φωτιάς. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Shear resistance {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Ακόµη κι αν χρησιµοποιηθεί πλαστική ανάλυση δεν είναι απαραίτητο η διατµητική αντοχή να είναι µεγαλύτερη από τη συνιστώσα εφελκυστική δράση στο χαλύβδινο µέρος. Σωστό ή λάθος; {/QTEXT} {ANSWER}Σωστό {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECK}Ναι{/UNCHECK} {ANSWER}Λάθος

45 {FEEDBACK} Είναι σωστό στην περίπτωση που η διατµητική αντοχή είναι µικρότερη από τη συνιστώσα εφελκυστική δράση στο χαλύβδινο µέρος. Αυτή η τιµή της διατµητικής αντοχής θα πρέπει να χρησιµοποιείται αντί της εφελκυστικής δράσης στον υπολογισµό αντοχής σε κάµψη. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {/TEST} {/SECTION} {SECTION} {STITLE} Σύµµικτες δοκοί µε χαλύβδινες διατοµές µερικώς ενσωµατωµένες σε σκυρόδεµα {/STITLE} {SUMMARY} {SUMTITLE} Σύµµικτες δοκοί µε χαλύβδινες διατοµές µερικώς ενσωµατωµένες σε σκυρόδεµα {/SUMTITLE} Μια µέθοδος ροπής αντοχής παρουσιάζεται για σύµµικτες δοκούς µε χαλύβδινες διατοµές µερικώς ενσωµατωµένες σε σκυρόδεµα ανάµεσα στα πέλµατα της διατοµής Ι. Επειδή η κατανοµή θερµοκρασίας µεταβάλλεται τόσο κατά την οριζόντια όσο και την κατακόρυφη έννοια κάνοντας πολύπλοκους τους υπολογισµούς, χρησιµοποιούνται διάφορες τεχνικές για τον υπολογισµό της αποµειωµένης αντοχής στα διάφορα τµήµατα της σύµµικτης διατοµής. reduced_section_partial_encase.gif {/IMAGE} {DETAIL} {IMAGE}

46 Ο τύπος αυτός σύµµικτης δοκού συνίσταται από µια πλάκα σκυροδέµατος (επίπεδη ή µε νευρώσεις), µια χαλύβδινη διατοµή και σκυρόδεµα τοποθετηµένο µεταξύ των πελµάτων της χαλύβδινης διατοµής. Οι διατάξεις που δίδονται στον {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2{/ECLINK} ισχύουν τόσο στις αµφιέρειστες όσο και στις συνεχείς δοκούς καθώς και τους προβόλους. Αυτό έρχεται σε αντίθεση µε δοκούς χωρίς ενσωµάτωση στο σκυρόδεµα που µπορούν να θεωρηθούν µόνο ως αµφιέρειστες λόγω της δυνατότητας τοπικού λυγισµού στις συνδέσεις. Για τους υπολογισµούς χρησιµοποιείται πλαστική θεωρία και θεωρείται έκθεση σε τρεις πλευρές. Για να ισχύει η παραδοχή αυτή στην περίπτωση πλακών µε νευρώσεις και τραπεζοειδούς µορφής χαλυβδόφυλλα θα πρέπει να καλύπτεται µε σκυρόδεµα τουλάχιστον το 90% του άνω πέλµατος. Η ισχύς των διαδικασιών υπολογισµού που δίδονται στον κώδικα περιορίζεται από το ελάχιστο απαιτούµενο πάχος πλάκας και τις διαστάσεις της χαλύβδινης διατοµής, και τα δύο εκ των οποίων εξαρτώνται από την απαιτούµενη κατηγορία ασφαλείας έναντι φωτιάς του κτιρίου. Παραδείγµατα για τους περιορισµούς διαστάσεων φαίνονται στον ακόλουθο Πίνακα: Περιορισµοί διαστάσεων Κατηγορία αντοχής σε φωτιά R30 Ελάχιστο πάχος πλάκας {EQN}hc.gif{/EQN} [mm] Ελάχιστο ύψος h και πλάτος {EQN}bc.gif{/EQN} [mm] διατοµής R Ελάχιστη διατοµή {EQN}h_dot_bc.gif{/EQN} [mm 2 ] Πρόσθετοι περιορισµοί στους υπολογισµούς είναι: {EQN}ew_ineq.gif{/EQN} {EQN}ef_ineq.gif{/EQN}({EQN}ew.gif{/EQN}, {EQN}bc.gif{/EQN}, {EQN}ef.gif{/EQN} και {EQN}h.gif{/EQN} όπως ορίζονται παρακάτω) L11Image30.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE} Αποµείωση διατοµής για υπολογισµό αντοχής σε θετικές ροπές {/TIMAGE} Θερµοκρασιακή ανάλυση

47 Η θέρµανση της διατοµής είναι πιο περίπλοκη για µερικώς ενσωµατωµένες δοκούς απ ότι για απλές χαλύβδινες δοκούς (Παρ ). Το κάτω πέλµα της χαλύβδινης δοκού θερµαίνεται ευθέως, ενώ τα λοιπά τµήµατα προστατεύονται από το σκυρόδεµα που υπάρχει µεταξύ των πελµάτων. Το εγκιβωτισµένο αυτό σκυρόδεµα καθώς και ο οπλισµός µεταξύ των πελµάτων συνεισφέρουν επίσης στην αντοχή. Λόγω αυτών δεν είναι δυνατή η εκτίµηση των θερµοκρασιών των µεµονωµένων τµηµάτων της διατοµής µε απλό υπολογισµό και η σύγκρισή τους µε µια γενική κρίσιµη θερµοκρασία. Ο κώδικας δίδει οδηγίες για τον υπολογισµό της αντοχής σε ροπή για διάφορες κατηγορίες αντοχής σε φωτιά. Για τον υπολογισµό της αντοχής σε ροπή, τα µεµονωµένα τµήµατα της διατοµής (χαλύβδινο κάτω πέλµα και κορµός, οπλισµός µεταξύ των πελµάτων), στα οποία η κατανοµή θερµοκρασιών είναι οµοιόµορφη ή γραµµικά µεταβαλλόµενη, θεωρούνται ότι έχουν την πλήρη διατοµή τους αλλά µειωµένη αντοχή. Οριζόντιες επιφάνειες που θερµαίνονται ανοµοιόµορφα θεωρούνται ότι έχουν την πλήρη αντοχή τους, αλλά τα τµήµατα που επηρεάζονται από την θερµοκρασία αποκλείονται από τον υπολογισµό (πλήρωση σκυροδέµατος, τα χαµηλότερα τµήµατα {EQN}hcfi.gif{/EQN} της πλάκας σκυροδέµατος, τα άκρα {EQN}bfi.gif{/EQN} του άνω χαλύβδινου πέλµατος). {PPT} Lecture11bPartEncase.pps {/PPT} {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Συνέχεια {/SUMTITLE} Σε συνθήκες φωτιάς οι δοκοί, που θεωρούνται αµφιέρειστες στο σχεδιασµό σε συνήθεις θερµοκρασίες, µπορούν να θεωρηθούν συνεχείς. Τούτο λόγω του µοχλοβραχίονα του οπλισµού, δεδοµένου ότι είναι συνεχής στον στύλο, και της µεταλλικής σύνδεσης. ίδονται προϋποθέσεις για την ασφαλή µεταφορά θλιπτικών δράσεων µέσω της µεταλλικής σύνδεσης. {PPT} Lecture11bContinuity.pps {/PPT} {IMAGE}continuous_bmd.gif{/IMAGE} {IMAGE}continuous_beam_col.gif{/IMAGE}

48 {DETAIL} Στις αµφιερείστους δοκούς, η αντοχή σε θετικές ροπές συγκρίνεται µε την µέγιστη θετική ροπή της δοκού, αλλά σε συνεχείς δοκούς η αντοχή σε θετικές ροπές συγκρίνεται µε την µέγιστη θετική ροπή σε συνθήκες φωτιάς και η αντοχή σε αρνητικές ροπές συγκρίνεται µε την µέγιστη ροπή στήριξης σε συνθήκες φωτιάς. L11Image31.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 9. Συνθήκες για µέγιστη θετική και αρνητική ροπή{/timage} Σε µερικές περιπτώσεις, δοκοί που συµπεριφέρονται ως αµφιέρειστες στον σχεδιασµό υπό κανονικές συνθήκες µπορούν να θεωρηθούν ως συνεχείς σε περίπτωση φωτιάς. Τούτο µπορεί να συµβεί όταν η πλάκα σκυροδέµατος είναι οπλισµένη επαρκώς στις στηρίξεις ώστε να εξασφαλίζεται η συνέχεια, και υπό την προϋπόθεση ότι γίνεται ενεργός µεταφορά της θλιπτικής δράσης µέσω της χαλύβδινης σύνδεσης. L11Image32.gif {/IMAGE} {IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 10. Λεπτοµέρεια σύνδεσης δοκού σε στύλο όπου εξασφαλίζεται συνέχεια υπό συνθήκες φωτιάς {/TIMAGE} Για την ανάπτυξη αρνητικής ροπής στη στήριξη το κενό θα πρέπει να είναι της τάξεως των 10mm έως 15mm για κατηγορίες φωτιάς R30 έως R180 και άνοιγµα δοκού πλέον των 5m. Σε κάθε άλλη περίπτωση το κενό θα πρέπει να είναι λιγότερο από 10 mm. {/DETAIL} {/SUMMARY} {TEST} {TTITLE} Σύµµικτες δοκοί µε µερική ενσωµάτωση{/ttitle} {QUESTION} {QTITLE}Περιοχή εφαρµογής {/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE}