NFATEC L11c Design of steel structures for fire (07/11/2003) Σχεδιασµός κατασκευών από χάλυβα σε συνθήκες φωτιάς κατά τον EC-3

Transcript

1 NFATEC L11c Design of steel structures for fire (07/11/2003) {LECTURE} {LTITLE} Σχεδιασµός κατασκευών από χάλυβα σε συνθήκες φωτιάς κατά τον EC-3 {/LTITLE} {AUTHOR} Roger {/AUTHOR} { } {/ } {LASTEDIT} Richard 07/11/03 {/LASTEDIT} {OBJECTIVES} Για την επιτυχή ολοκλήρωση της διάλεξης αυτής, ο σπουδαστής θα πρέπει: Να κατανοήσει ότι ο χάλυβας χάνει προοδευτικά την αντοχή και τη δυσκαµψία του σε υψηλές θερµοκρασίες. Να κατανοήσει µε ποιόν τρόπο συµβάλλει η παθητική πυροπροστασία στην αύξηση της αντοχής φωτιά χαλύβδινων µελών. Να κατανοήσει ότι µπορούν να χρησιµοποιηθούν διαφορετικές στρατηγικές κατά τον σχεδιασµό έναντι φωτιάς ώστε να εξασφαλιστεί η απαιτούµενη αντοχή, περιλαµβανοµένων της υπερδιαστασιολόγησης, της επιλογής πλαισιωτών φορέων, και της χρησιµοποίησης καταιονιστήρων. Να κατανοήσει τις αρχές των απλών υπολογιστικών µοντέλων για τον προσδιορισµό της αντοχής σε συνθήκες φωτιάς δοκών και υποστυλωµάτων και τον όρο της κρίσιµης θερµοκρασίας. Να κατανοήσει τις µεθόδους προσδιορισµού της θερµικής απόκρισης προστατευµένων και µη προστατευµένων µελών στην αύξηση της θερµοκρασίας του περιβάλλοντος σε περίπτωση φωτιάς. {/OBJECTIVES}

2 {OVERVIEW} Ο χάλυβας υφίσταται προοδευτική µείωση της αντοχής και της δυσκαµψίας του καθώς η θερµοκρασία του αυξάνεται σε συνθήκες φωτιάς. Ο EC-3 παρέχει τυπικές καµπύλες τάσεων-παραµορφώσεων και για το υλικό για µία ευρεία περιοχή θερµοκρασιών. Η αντοχή σε συνθήκες φωτιάς των δοµικών στοιχείων εκφράζεται ως ο χρόνος στον οποίο τα στοιχεία αυτά αναπτύσσουν µία προκαθορισµένη παραµόρφωση όταν υποβάλλονται σε δοκιµασία θέρµανσης σε φούρνο σύµφωνα µε την πρότυπη καµπύλη θερµοκρασίας-χρόνου ISO834. Ο παραδοσιακός τρόπος προστασίας των χαλύβδινων κατασκευών είναι η κάλυψη µε µονωτικό υλικό κατά τη διάρκεια της κατασκευής. Εν τούτοις, µπορούµε, στο πλαίσιο του ΕC-3, να χρησιµοποιήσουµε ένα συνδυασµό παθητικών και ενεργητικών στρατηγικών προστασίας ώστε να εξασφαλίσουµε την αντοχή σε συνθήκες φωτιάς. Ο υπολογισµός της αντοχής σε συνθήκες φωτιάς κατά τον ΕC-3 λαµβάνει υπόψη τη στάθµη φορτίσεως του στοιχείου. Εν τούτοις, οι συντελεστές ασφαλείας που εφαρµόζονται είναι µικρότεροι από εκείνους που χρησιµοποιούνται στον υπολογισµό της αντοχής σε συνήθεις συνθήκες. Η αντοχή σε συνθήκες φωτιάς µπορεί να υπολογιστεί σε όρους χρόνου, ως η φέρουσα ικανότητα σε δεδοµένη χρονική στιγµή, ή ως η κρίσιµη θερµοκρασία του στοιχείου σε συνδυασµό µε το επίπεδο φόρτισης και τον απαιτούµενο χρόνο έκθεσης. Η κρίσιµη θερµοκρασία υπολογίζεται για όλα τα µέλη µε διατοµές κατηγορίας 1, 2 ή 3 από µία απλή εξίσωση συναρτήσει της στάθµης φόρτισης σε συνθήκες πυρκαγιάς. Οι διατοµές κατηγορίας 4 θεωρούνται γενικώς ότι έχουν ως κρίσιµη θερµοκρασία τους 350 C. Ο EC-3 δίνει µε απλούς υπολογισµούς την αντοχή σε συνθήκες φωτιάς για όλους τους τύπους στοιχείων. Σε περιπτώσεις που η αντοχή καθορίζεται από το λυγισµό, χρησιµοποιείται ένας εµπειρικός διορθωτικός συντελεστής 1,2 για να λάβει υπόψη του έναν αριθµό επιρροών. Είναι δυνατόν να υπολογιστεί η αύξηση της θερµοκρασίας προστατευµένων ή µη προστατευµένων µελών σε µικρά χρονικά διαστήµατα, µε τρόπο που µπορεί εύκολα να προγραµµατιστεί σε ένα φύλλο εργασίας. {/OVERVIEW} {PREREQUISITES} Μια βασική γνώση του απλού σχεδιασµού στοιχείου, βάσει της αντοχής και της λειτουργικότητάς του, σύµφωνα µε τους EC3 και EC4. των συνήθων δοµικών συστηµάτων που χρησιµοποιούνται στις χαλύβδινες κατασκευές.. των βασικών αρχών σχετικά µε τη συµπεριφορά κατασκευών σε συνθήκες φωτιάς, αντοχή σε φωτιά και µεθόδους του EC για απλοποιηµένη θερµοκρασιακή ανάλυση. {/PREREQUISITES}

3 {SECTION} {STITLE} Βασικές αρχές σχεδιασµού µελών έναντι αντοχής σε φωτιά {/STITLE} {SUMMARY} Λεπτοµέρειες υπολογισµού µελών για αντοχή σε φωτιά κατά τον Ευρωκώδικα δίνονται στις ανάλογες παραγράφους των EC-3 και EC-4, µαζί µε τη χρησιµοποίηση απλών υπολογιστικών µοντέλων, και έτσι το τµήµα αυτό επικεντρώνεται περισσότερο στις αρχές αυτών των µεθόδων παρά στις λεπτοµέρειές τους. {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2 {/ECLINK} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Συµβολισµοί {/SUMTITLE} Ο συµβολισµός των Ευρωκωδίκων είναι πολύ συστηµατικός, και τα διάφορα σύµβολα που χρησιµοποιούνται σε σχεδιασµό έναντι φωτιάς δίδονται παρακάτω. {PPT}eurocodes_general.pps{/PPT} {DETAIL} Οι Ευρωκώδικες χρησιµοποιούν πολύ συστηµατικό συµβολισµό, κατά τον οποίο τα διάφορα σύµβολα χρησιµοποιούνται για γενικές και ειδικές εκδοχές των παραµέτρων. Επί παραδείγµατι, το αποτέλεσµα δράσεως συµβολίζεται γενικά ως E, σε ένα µέλος αυτό µπορεί να είναι η αξονική δύναµη N ή η εσωτερική καµπτική ροπή M. είκτες που συµβολίζουν διαφορετικές ιδιότητες µιας παραµέτρου οµαδοποιούνται, µε τη χρησιµοποίηση τελειών προς διαχωρισµό, όπως στο E fi.d.t, που συµβολίζει την τιµή σχεδιασµού του αποτελέσµατος µιας δράσεως σε συνθήκες φωτιάς κατά τον απαιτούµενο χρόνο αντοχής. Τρέχοντες συµβολισµοί για τα µέρη σχεδιασµού σε συνθήκες φωτιάς των Ευρωκωδίκων 1, 3 και 4 είναι: {EQN}e.gif{/EQN} {EQN}g.gif{/EQN} {EQN}q.gif{/EQN} {EQN}rfi.gif{/EQN} Αποτέλεσµα δράσεων Μόνιµη δράση Μεταβλητή δράση Φέρουσα ικανότητα

4 {EQN}tfi.gif{/EQN} {EQN}tfirequ.gif{/EQN} {EQN}theta.gif{/EQN} είκτης πυραντίστασης µέλους Απαιτούµενος δείκτης πυραντίστασης Θερµοκρασία {EQN}thetacr.gif{/EQN} Κρίσιµη θερµοκρασία µέλους {EQN}gamma.gif{/EQN} Επιµέρους συντελεστής ασφαλείας {EQN}psi.gif{/EQN} Συντελεστής συνδυασµού φορτίων {FIGURE}Πίνακας: Συµβολισµοί Ευρωκωδίκων για σχεδιασµό έναντι φωτιάς{/figure} και οι ακόλουθοι δείκτες µπορούν να χρησιµοποιούνται µόνοι ή σε συνδυασµό: {EQN}a.gif{/EQN} {EQN}cr.gif{/EQN} {EQN}fi.gif{/EQN} {EQN}d.gif{/EQN} {EQN}theta.gif{/EQN} {EQN}k.gif{/EQN} {EQN}t.gif{/EQN} {EQN}rank.gif{/EQN} Τυχηµατική κατάσταση σχεδιασµού Κρίσιµη τιµή Αναφερόµενος στο σχεδιασµό σε φωτιά Τιµή σχεδιασµού Συνδεόµενο µε κάποια θερµοκρασία (συνήθως αντικαθίσταται µε µία τιµή) Χαρακτηριστική τιµή Αναφερόµενος σε ορισµένη χρονική στιγµή της έκθεσης σε φωτιά (συνήθως αντικαθίσταται µε µία τιµή) Σειρά κατατάξεως των µεταβλητών δράσεων {FIGURE}Πίνακας: είκτες χρησιµοποιούµενοι για σχεδιασµό έναντι φωτιάς {/FIGURE} {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Φορτίσεις {/SUMTITLE} Οι φορτίσεις για τις οποίες σχεδιάζονται οι κατασκευές σε Οριακές Καταστάσεις Φωτιάς είναι χαµηλότερες από αυτές που χρησιµοποιούνται για συνήθεις

5 θερµοκρασίες, επειδή είναι γενικά παραδεκτό ότι η πιθανότητα συνύπαρξης σοβαρής φωτιάς και υψηλών φορτίων στην κατασκευή είναι πολύ χαµηλή. {PPT}actions.pps{/PPT} {DETAIL} Ο Ευρωκώδικας 1 Μέρος 2-2 παρουσιάζει κανόνες για τον υπολογισµό των δράσεων σχεδιασµού (φορτίσεις) σε συνθήκες πυρκαγιάς, οι οποίοι αναγνωρίζουν τη χαµηλή πιθανότητα συνύπαρξης µεγάλης φωτιάς µε υψηλές τιµές των φορτίων. Η συνήθης κατάταξη των φορτίων κατά τον Ευρωκώδικα είναι σε µόνιµα και µεταβλητά. Σε συνθήκες πυρκαγιάς, οι χαρακτηριστικές µόνιµες δράσεις (νεκρά φορτία) χρησιµοποιούνται χωρίς προσαύξηση ({EQN}gammaga.gif{/EQN}=1,0) ενώ η κύρια χαρακτηριστική µεταβλητή δράση (επιβεβληµένο φορτίο) υποβαθµίζεται µέσω ενός συντελεστή συνδυασµού {EQN}psi11.gif{/EQN} η τιµή του οποίου είναι µεταξύ 0,5 και 0,9 ανάλογα µε τη χρήση του κτιρίου. Ο µειωτικός συντελεστής ή επίπεδο φόρτισης µπορεί να οριστεί είτε ως {EQN}etafit1.gif{/EQN} (φόρτιση σε συνθήκες φωτιάς ως αναλογία της αντοχής σχεδιασµού σε κανονικές συνθήκες), ο οποίος ταιριάζει όταν χρησιµοποιείται συνολική στατική ανάλυση, ή {ECLINK}EC4 Μέρος 1.2 {/ECLINK} {EQN}etafit2.gif{/EQN} (φόρτιση σε συνθήκες φωτιάς ως αναλογία του φορτίου σχεδιασµού σε κανονικές συνθήκες), το οποίο είναι πιο συντηρητικό και χρησιµοποιείται σε απλοποιηµένους σχεδιασµούς µεµονωµένων µελών, όταν µόνο η κύρια µεταβλητή δράση χρησιµοποιείται σε συνδυασµό µε τις µόνιµες δράσεις. Αυτό µπορεί να εκφραστεί µε όρους των χαρακτηριστικών φορτίων και των συντελεστών τους, ως {EQN}etafit_eqn.gif{/EQN} (1) Τυπικές τιµές των συντελεστών ασφαλείας που καθορίζονται στον ΕC-1 είναι: {EQN}gammaga.gif{/EQN} =1,0 {EQN}psi11.gif{/EQN} =0,5 {EQN}gammag.gif{/EQN} =1,35 {EQN}gammaq1.gif{/EQN} =1,5 Μόνιµα φορτία: τυχηµατικές καταστάσεις σχεδιασµού Συντελεστής συνδυασµού: µεταβλητά φορτία, κτίρια γραφείων Μόνιµα φορτία: αντοχή σχεδιασµού Μεταβλητά φορτία: αντοχή σχεδιασµού

6 {FIGURE}Πίνακας: Γενικοί συντελεστές ασφαλείας Ευρωκωδίκων για σχεδιασµό αντοχής σε φωτιά {/FIGURE} {PPT}principles.pps{/PPT} {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Βασικές αρχές σχεδιασµού αντοχής σε φωτιά {/SUMTITLE} Η αντοχή σχεδιασµού σε φωτιά ενός µέλους µπορεί να εκφραστεί µε τρεις τρόπους: χρόνο, φέρουσα ικανότητα ή θερµοκρασία. Για µέλη που ο λυγισµός δεν αποτελεί τρόπο αστοχίας, η µέθοδος της κρίσιµης θερµοκρασίας είναι η απλούστερη διαδικασία σχεδιασµού. Σε θλιβόµενα µέλη και δοκούς που υφίστανται στρεπτοκαµπτικό λυγισµό πρέπει να γίνει σχεδιασµός για την αποµειωµένη αντοχή τους έναντι φωτιάς. {DETAIL} Ο δοµικός σχεδιασµός έναντι πυρκαγιάς ενός µέλους αφορά την απόδειξη ότι ικανοποιούνται οι απαιτήσεις του εθνικού Κτιριοδοµικού Κανονισµού κατά την καθορισµένη χρονική περίοδο όταν υπόκειται στην κατάλληλη ονοµαστική καµπύλη φωτιάς. Αυτό µπορεί να εκφραστεί µε τρεις εναλλακτικούς τρόπους: {ECLINK}EC1 Μέρος 1.2{/ECLINK} Ο διατιθέµενος δείκτης πυραντίστασης πρέπει να υπερβαίνει τον απαιτούµενο ανάλογα µε τη χρήση και τον τύπο του κτιρίου όταν αυτό φορτίζεται στη στάθµη σχεδιασµού και υπόκειται σε ονοµαστική καµπύλη φωτιάς: {EQN}tfid_ineq.gif{/EQN} Η φέρουσα ικανότητα του µέλους πρέπει να υπερβαίνει τη φόρτιση σχεδιασµού, όταν το µέλος θερµαίνεται κατά τον απαιτούµενο χρόνο από την ονοµαστική φωτιά: {EQN}rfidt_ineq.gif{/EQN} Αυτές είναι µέθοδοι αντοχής και µπορούν να εφαρµοστούν σε όλους τους τύπους µονωµένων δοµικών µελών.

7 Η κρίσιµη θερµοκρασία ενός στοιχείου που φορτίζεται στη στάθµη σχεδιασµού πρέπει να υπερβαίνει τη θερµοκρασία του που αντιστοιχεί στον απαιτούµενο χρόνο έκθεσης (κρίσιµο) και την ονοµαστική φωτιά: {/DETAIL} {EQN}thetacrd_ineq.gif{/EQN} Εφαρµόζεται µόνο σε µέλη που η αντοχή τους δεν εξαρτάται από το λυγισµό. {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE}Η µέθοδος κρίσιµης θερµοκρασίας{/sumtitle} Είναι η απλούστερη µέθοδος υπολογισµού αντοχής σε φωτιά ενός µονωµένου µέλους που φέρει φορτία σε συνθήκες φωτιάς. Η µέθοδος εφαρµόζεται µόνο σε τύπους µελών στα οποία κριτήρια παραµορφωσιµότητας ή ευστάθειας δεν απαιτούνται να ληφθούν υπόψη κατά τον υπολογισµό σε συνήθη σχεδιασµό σύµφωνα µε τον EC-3. Τούτο επιτρέπει την χρήση της µεθόδου σε εφελκυόµενα µέλη ή εξασφαλισµένες δοκούς, αλλά όχι σε στύλους και δοκούς χωρίς πλευρική προστασία. {PPT}crit_temp.pps{/PPT} {DETAIL} Η κρίσιµη θερµοκρασία ενός µέλους, είναι η θερµοκρασία στην οποία το µέλος υπολογίζεται ότι θα αστοχήσει υπό δεδοµένο φορτίο. Αυτή µπορεί να προσδιοριστεί για όλους τους τύπους µελών όταν χρησιµοποιείται από τον Ευρωκώδικα 3 ο βαθµός αξιοποίησης{eqn}mu0.gif{/eqn} του µέλους, κατά το σχεδιασµό σε συνθήκες φωτιάς. {IMAGE}critical_temp_fig.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 1. Κρίσιµη θερµοκρασία, συνδεόµενη µε το βαθµό αξιοποίησης.{/timage} Η κρίσιµη θερµοκρασία, που παρουσιάζεται γραφικά στο ανωτέρω σχήµα, προσδιορίζεται από την ακόλουθη εµπειρική σχέση {EQN}critical_temp_eqn.gif{/EQN}(3) Η σχέση αυτή χρησιµοποιείται για όλες τις διατοµές, πλην εκείνων της Κατηγορίας 4, για τις οποίες προδιαγράφεται µοναδική συντηρητική κρίσιµη θερµοκρασία 350 C. Ο βαθµός αξιοποίησης {EQN}mu0.gif{/EQN} είναι βασικά ο λόγος του φορτίου σε συνθήκες φωτιάς προς την αντοχή σχεδιασµού του µέλους σε συνήθεις θερµοκρασίες (ή σε χρόνο {EQN}t_eq_0.gif{/EQN}) αλλά µε τη χρησιµοποίηση του συντελεστή

8 ασφαλείας του υλικού που αντιστοιχεί στο σχεδιασµό σε συνθήκες φωτιάς παρά στον συνήθη σχεδιασµό: {EQN}mu0_eqn1.gif{/EQN}(4) Μία απλή συντηρητική παραλλαγή είναι {EQN}mu0_eqn2.gif{/EQN}(5) στην οποία ο µειωτικός συντελεστής {EQN}etafi.gif{/EQN} µπορεί ήδη να είναι συντηρητικός. {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Κατάταξη διατοµών {/SUMTITLE} {PPT}classification.pps{/PPT} {DETAIL} Είναι ουσιώδες για το σχεδιασµό, τόσο σε κανονικές συνθήκες όσο και σε συνθήκες πυρκαγιάς, όλα τα µέλη τα οποία καταπονούνται σε κάµψη να κατατάσσονται σε κατηγορίες ώστε να χρησιµοποιούνται οι κατάλληλες µέθοδοι υπολογισµού. Αυτό αποτελεί στην ουσία έλεγχο της λυγηρότητας των τµηµάτων της διατοµής που βρίσκονται υπό θλίψη, ώστε να εκτιµηθεί η ευαισθησία τους έναντι τοπικού λυγισµού. Ο έλεγχος αυτός εφαρµόζεται πολύ περισσότερο στο σχεδιασµό σε συνθήκες φωτιάς παρά σε κανονικές συνθήκες, επειδή οι στάθµες παραµορφώσεων κατά τη φωτιά µπορεί να γίνουν πολύ µεγάλες και επειδή οι αντοχές µειώνονται στις υψηλές θερµοκρασίες, οπότε οι ιδιότητες του υλικού πρέπει να χρησιµοποιούνται σε συνδυασµό µε την κατάταξη της διατοµής. Αξίζει να επανατοποθετήσουµε σύντοµα τους ορισµούς των τεσσάρων δυνατών κατηγοριών των µελών: Κατηγορία 1. Κοντές και χονδρές διατοµές που µπορούν αξιόπιστα να χρησιµοποιηθούν σε πλαστικούς υπολογισµούς αντοχών. Κατηγορία 2. Ενώ η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί µε βάση την πλαστική της αντοχή, δεν υπάρχει επαρκής ικανότητα στροφής της διατοµής χωρίς την πρόκληση τοπικού λυγισµού, ώστε να υπάρχει δυνατότητα σχηµατισµού άλλων πλαστικών αρθρώσεων ως µέρος ενός πλήρους µηχανισµού καταρρεύσεως. Ως εκ τούτου, το πλαίσιο πρέπει να αναλυθεί ελαστικά. Κατηγορία 3. Η αντοχή του µέλους πρέπει να υπολογιστεί ελαστικά, µέχρι του ορίου της πρώτης διαρροής.

9 Κατηγορία 4. ιατοµές µε λυγηρά στοιχεία, των οποίων η αντοχή καθορίζεται από ελαστικό τοπικό λυγισµό, και βρίσκεται κάτω από την καταπόνηση που προκαλεί πρώτη διαρροή. Κατά το σχεδιασµό σε συνθήκες φωτιάς όταν χρησιµοποιείται το απλό µοντέλο υπολογισµού η κατάταξη όλων των διατοµών γίνεται όπως και κατά τον σχεδιασµό σε συνήθεις θερµοκρασίες. {/DETAIL} {/SUMMARY} {TEST} {TTITLE} Αντοχή σχεδιασµού σε φωτιά {/TTITLE} {QUESTION} {QTITLE} Κύριοι συµβολισµοί {/QTITLE} {QTEXT} Κατωτέρω φαίνεται ένας κατάλογος των κύριων συµβολισµών που χρησιµοποιούνται στο σχεδιασµό έναντι φωτιάς και η σηµασία τους. Ταιριάξτε τα γενικά σύµβολα µε τις αντίστοιχες έννοιες. {/QTEXT} {QTYPE} M {/QTYPE} {FEEDBACK} Ανατρέξτε στο αντίστοιχο πρόγραµµα του EC-3 για αντοχή µελών σε φωτιά εάν χρειάζεστε περισσότερες πληροφορίες για τον χρησιµοποιούµενο συµβολισµό. {/FEEDBACK}

10 E {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} αποτέλεσµα δράσεων {/MATCH} G {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} µόνιµη δράση {/MATCH} Q {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} µεταβλητή δράση {/MATCH}

11 R {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} φέρουσα ικανότητα {/MATCH} t {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} δείκτης πυραντίστασης µέλους {/MATCH} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} είκτες {/QTITLE} {QTEXT}

12 Κατωτέρω φαίνεται ένας κατάλογος των δεικτών που συνήθως χρησιµοποιούνται και η σηµασία τους. Ταιριάξτε τα ειδικά σύµβολα µε τις αντίστοιχες έννοιες. {/QTEXT} {QTYPE} M {/QTYPE} {FEEDBACK} Η κατανόηση των συµβολισµών των Ευρωκωδίκων είναι σηµαντική ώστε να προχωρήσει κανείς στους υπολογισµούς αντοχής σχεδιασµού σε φωτιά για δοκούς και στύλους. Για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στο σχετικό Μέρος για βασικό σχεδιασµό δοµικών µελών έναντι αντοχής σε φωτιά. {/FEEDBACK} A {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} τυχηµατική κατάσταση σχεδιασµού {/MATCH} cr {MARK} 1 {/MARK} {MATCH}

13 κρίσιµη τιµή {/MATCH} fi {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} αναφερόµενο στο σχεδιασµό σε φωτιά {/MATCH} d {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} τιµή σχεδιασµού {/MATCH} k {MARK} 1

14 {/MARK} {MATCH} χαρακτηριστική τιµή {/MATCH} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Εναλλακτικές εκφράσεις της αντοχής σε φωτιά {/QTITLE} {QTEXT} Σύµφωνα µε τους Ευρωκώδικες υπάρχουν τρεις εναλλακτικοί τρόποι έκφρασης της αντοχής σε φωτιά ενός µέλους ώστε να πληροί τους εθνικούς κτιριοδοµικούς κανονισµούς επάρκειας χρόνου σχεδιασµού όταν υποβάλλεται σε ονοµαστική φωτιά. Αυτοί φαίνονται κατωτέρω. Ταιριάξτε τη συχνότητα µε την οποία αυτοί χρησιµοποιούνται στο σχεδιασµό έναντι φωτιάς. {/QTEXT} {QTYPE} M {/QTYPE} {FEEDBACK} Η µέθοδος της κρίσιµης θερµοκρασίας χρησιµοποιείται όπου το όριο λειτουργικής συµπεριφοράς εξαρτάται από την αντοχή του υλικού και όχι από τον λυγισµό. Χρησιµοποιείται σε πλευρικά εξασφαλισµένες δοκούς και σε εφελκυόµενα µέλη. Σε στύλους και δοκούς χωρίς πλευρική εξασφάλιση πρέπει να χρησιµοποιούνται οι µέθοδοι αντοχής. Απ ευθείας χρονική ανάλυση γίνεται µόνο µε προηγµένες υπολογιστικές µεθόδους. {/FEEDBACK} Πλέον χρησιµοποιούµενη

15 {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} Μέθοδος κρίσιµης θερµοκρασίας {/MATCH} Αρκετά συχνά χρησιµοποιούµενη {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} Μέθοδοι αντοχής {/MATCH} Ειδικές περιπτώσεις {MARK} 1 {/MARK} {MATCH} Απ ευθείας χρονική ανάλυση {/MATCH}

16 {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Μέθοδος κρίσιµης θερµοκρασίας{/qtitle} {QTYPE}MC {/QTYPE} {QTEXT} Η θερµοκρασία σχεδιασµού ενός µέλους που φορτίζεται στο επίπεδο σχεδιασµού πρέπει να υπερβαίνει την κρίσιµη θερµοκρασία. Σωστό ή λάθος; Επιλέξτε µόνο µία απάντηση. {/QTEXT} Σωστό {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}Όχι{/CHECK} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}Σωστό{/UNCHECK} Λάθος {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Ναι{/CHECK} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}Όχι{/UNCHECK} {FEEDBACK}

17 Η κρίσιµη θερµοκρασία ενός µέλους είναι αυτή για την οποία αστοχεί. Η θερµοκρασία σχεδιασµού είναι αυτή για την οποία το µέλος φθάνει την απαιτούµενη διάρκεια σχεδιασµού σε φωτιά, συνεπώς πρέπει να είναι µικρότερη από την τιµή αυτή. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Μέλη κατηγορίας 1{/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT}Για διατοµές κατηγορίας 1 στη οριακή κατάσταση φωτιάς:{/qtext} Η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί ελαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Το µέλος θα είναι ενεργό σε όλη την ελαστική περιοχή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Το µέλος θα είναι ενεργό σε όλη την ελαστική περιοχή.{/uncheck} Η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί πλαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Το µέλος µπορεί να αναπτύξει την πλήρη πλαστική ροπή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Το µέλος µπορεί να αναπτύξει την πλήρη πλαστική ροπή.{/uncheck} Το πλαίσιο µπορεί να σχεδιαστεί ελαστικά

18 {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Τα µέλη είναι όλα ενεργά σε όλη την ελαστική περιοχή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα µέλη είναι όλα ενεργά σε όλη την ελαστική περιοχή.{/uncheck} Το πλαίσιο µπορεί να σχεδιαστεί πλαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Τα µέλη µπορούν όλα να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή και να τη διατηρήσουν για µεγάλες στροφές.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα µέλη µπορούν όλα να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή και να τη διατηρήσουν για µεγάλες στροφές.{/uncheck} {FEEDBACK} Οι διατοµές Κατηγορίας 1 είναι κοντές και χονδρές διατοµές ώστε να µπορούν να χρησιµοποιηθούν πλαστικοί υπολογισµοί αντοχής. Οι διατοµές αυτές έχουν επίσης επαρκή στροφική ικανότητα που επιτρέπει το σχηµατισµό πλαστικής άρθρωσης και συνεπώς µπορεί να χρησιµοποιηθεί πλαστική θεωρία κατά το σχεδιασµό του πλαισίου. Τόσο η αντοχή µελών όσο και ο σχεδιασµός πλαισίων µε διατοµές κατηγορίας 1, 2 και 3 µπορεί να γίνει ελαστικά.{/feedback} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Μέλη κατηγορίας 2{/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Για διατοµές κατηγορίας 2 στη οριακή κατάσταση φωτιάς:{/qtext} Η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί ελαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Το µέλος θα είναι ενεργό σε όλη την ελαστική περιοχή.{/check}

19 {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Το µέλος θα είναι ενεργό σε όλη την ελαστική περιοχή.{/uncheck} Η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί πλαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Το µέλος µπορεί να αναπτύξει την πλήρη πλαστική ροπή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Το µέλος µπορεί να αναπτύξει την πλήρη πλαστική ροπή.{/uncheck} Το πλαίσιο µπορεί να σχεδιαστεί ελαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Τα µέλη είναι όλα ενεργά σε όλη την ελαστική περιοχή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα µέλη είναι όλα ενεργά σε όλη την ελαστική περιοχή.{/uncheck} Το πλαίσιο µπορεί να σχεδιαστεί πλαστικά {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK} Τα µέλη µπορούν όλα να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή αλλά όχι να τη διατηρήσουν για µεγάλες στροφές.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα µέλη µπορούν όλα να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή αλλά όχι να τη διατηρήσουν για µεγάλες στροφές.{/uncheck}

20 {FEEDBACK}Η αντοχή µελών από διατοµές Κατηγορίας 2 µπορεί να υπολογιστεί πλαστικά. Οι διατοµές αυτές δεν έχουν επαρκή στροφική ικανότητα που να επιτρέπει πλαστικό σχεδιασµό του πλαισίου επειδή µπορεί να προηγηθεί τοπικός λυγισµός πριν σχηµατισθεί µηχανισµός µε πλαστικές αρθρώσεις, έτσι ο σχεδιασµός πλαισίων µπορεί να γίνει µόνο ελαστικά. Η αντοχή των µελών µπορεί επίσης να υπολογιστεί ελαστικά.{/feedback} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Μέλη κατηγορίας 3{/QTITLE} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Για διατοµές κατηγορίας 3 στη οριακή κατάσταση φωτιάς:{/qtext} Η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί ελαστικά {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Το µέλος θα είναι ενεργό σε όλη την ελαστική περιοχή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Το µέλος θα είναι ενεργό σε όλη την ελαστική περιοχή.{/uncheck} Η αντοχή του µέλους µπορεί να υπολογιστεί πλαστικά {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK} Το µέλος δεν µπορεί να αναπτύξει την πλήρη πλαστική ροπή.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Το µέλος δεν µπορεί να αναπτύξει την πλήρη πλαστική ροπή.{/uncheck} Το πλαίσιο µπορεί να σχεδιαστεί ελαστικά

21 {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Τα µέλη είναι όλα ενεργά σε όλη την ελαστική περιοχή.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα µέλη είναι όλα ενεργά σε όλη την ελαστική περιοχή.{/uncheck} Το πλαίσιο µπορεί να σχεδιαστεί πλαστικά {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK} Τα µέλη δεν µπορούν να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα µέλη δεν µπορούν να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή.{/uncheck} {FEEDBACK}Η αντοχή µελών κατηγορίας 3 µπορεί να υπολογιστεί µόνο ελαστικά. Οι διατοµές δεν µπορούν να αναπτύξουν την πλήρη πλαστική ροπή επειδή θα συµβεί τοπικός λυγισµός αµέσως µετά την αρχική διαρροή. Για σχεδιασµό πλαισίων µπορεί να χρησιµοποιηθεί µόνο ελαστική θεωρία.{/feedback} {/QUESTION} {/TEST} {/SECTION} {SECTION} {STITLE}Αντοχή µελών σε φωτιά{/stitle} {SUMMARY} Μια αποµειωµένη αντοχή σε οριακές συνθήκες φωτιάς και οι βασικές αρχές υπολογισµού αντοχής σε συνήθεις θερµοκρασίες µπορούν να εφαρµοστούν σε όλους τους τύπους µελών µε υψηλές θερµοκρασίες. Οι υπολογισµοί που δίνονται εδώ ισχύουν για µέλη κατηγορίας 1, 2 και 3. Σε µέλη κατηγορίας 4 οι έλεγχοι αντοχής πρέπει να γίνουν µε τις ιδιότητες της ενεργού διατοµής για 20 C όπως στους EC3 Μέρη 1-3 και 1-5, αλλά χρησιµοποιώντας το 0,2% της πειραµατικής αντοχής ως αντοχή σχεδιασµού.

22 Η µέθοδος κρίσιµης θερµοκρασίας ακολουθεί το παρακάτω διάγραµµα. Αντοχή σε Φωτιά: ράση στην οριακή κατάσταση φωτιάς {EQN}efidt.gif{/EQN} Κατάταξη µέλους Αντοχή σε συνήθη θερµοκρασία σύµφωνα µε τις διατάξεις πυροπροστασίας {EQN}rfid20.gif{/EQN} Βαθµός αξιοποίησης {EQN}mu0.gif{/EQN} Θερµοκρασία Χάλυβα: Κτιριοδοµικοί Κανονισµοί {EQN}tfirequ.gif{/EQN} Εύρεση συντελεστή διατοµής και της τυποποιηµένης τιµής του {EQN}section_factor.gif{/EQN} {EQN}section_factor_box.gif{/EQN} Επαναληπτική διαδικασία θερµοκρασίας/χρόνου έως {EQN}t_gt_tfirequ.gif{/EQN} Κρίσιµη θερµοκρασία {EQN}thetacrd.gif{/EQN} Ισχύει {EQN}thetacrd_gt_thetad.gif{/EQN}???? {TIMAGE}Σχήµα 2. ιάγραµµα της µεθόδου κρίσιµης θερµοκρασίας.{/timage} Η µέθοδος αντοχής ακολουθεί το παρακάτω διάγραµµα. Αντοχή σε Φωτιά: ράση στην οριακή κατάσταση φωτιάς {EQN}efidt.gif{/EQN} Θερµοκρασία Χάλυβα: Κτιριοδοµικοί Κανονισµοί {EQN}tfirequ.gif{/EQN} Κατάταξη µέλους Αντοχή σε συνήθη θερµοκρασία σύµφωνα µε τις διατάξεις πυροπροστασίας {EQN}rfid20.gif{/EQN} Εύρεση συντελεστή διατοµής και της τυποποιηµένης τιµής του {EQN}section_factor.gif{/EQN} {EQN}section_factor_box.gif{/EQN} Επαναληπτική διαδικασία

23 θερµοκρασίας/χρόνου έως {EQN}t_gt_tfirequ.gif{/EQN} δώσει θερµοκρασία σχεδιασµού {EQN}thetad.gif{/EQN} Αντοχή στη θερµοκρασία σχεδιασµού {EQN}rfidt.gif{/EQN} Ισχύει {EQN}rfidt_gt_efidt.gif{/EQN}???? {TIMAGE}Σχήµα 3. ιάγραµµα υπολογισµού αποµειωµένης αντοχής.{/timage} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Εφελκυόµενα µέλη {/SUMTITLE} Tension members can be designed for fire resistance using either the critical temperature or load resistance methods. {DETAIL} Για ένα εφελκυόµενο µέλος υπό οµοιόµορφη θερµοκρασία διατοµής θ η αντοχή σχεδιασµού σε συνθήκες φωτιάς υπολογίζεται απλά µε τη χρησιµοποίηση του µειωτικού συντελεστή k y.θ της τάσεως διαρροής σε υψηλές θερµοκρασίες, µε µία προσαρµογή του συντελεστή ασφαλείας του υλικού σε κανονικές και συνθήκες πυρκαγιάς: {EQN}nfithetard_eqn.gif{/EQN} (6) οπότε ο βαθµός αξιοποίησης είναι {EQN}mu0_n_eqn.gif{/EQN} (7) {/DETAIL} {/SUMMARY}

24 {SUMMARY} {SUMTITLE} Εξασφαλισµένες δοκοί {/SUMTITLE} Απλά στηριζόµενες δοκοί εξασφαλισµένες έναντι στρεπτοκαµπτικού λυγισµού (αλλά µη δεσµευµένες σε διαµήκη διαστολή ή συστολή) µπορούν να σχεδιαστούν για αντοχή σε φωτιά είτε µε τη µέθοδο κρίσιµης θερµοκρασίας ή µε µεθόδους αντοχής. {DETAIL} Η αντοχή σε κάµψη σε συνθήκες φωτιάς για διατοµές Κατηγορίας 1 ή 2 µε οµοιόµορφη θερµοκρασία θ στη διατοµή τους, υπολογίζεται πάλι µε βάση την πλαστική αντοχή σχεδιασµού, µε τη χρησιµοποίηση του µειωτικού συντελεστή k y.θ της τάσεως διαρροής σε υψηλές θερµοκρασίες µε προσαρµογή του συντελεστή ασφαλείας του υλικού: {EQN}mfithetard_eqn.gif{/EQN} (8) Ένα παράδειγµα αποµείωσης της ροπής αντοχής λόγω υψηλής θερµοκρασίας για µιά διατοµή IPE600, που θερµαίνεται οµοιόµορφα, φαίνεται στο κατωτέρω σχήµα. Σε βαθµό αξιοποίησης 0,6 η κρίσιµη θερµοκρασία σύµφωνα µε τη µέθοδο αυτή είναι 558 C, συγκρινόµενη µε 554 C που δίνει η γενική σχέση (3) για τη µέθοδο κρίσιµης θερµοκρασίας. {IMAGE}beam_example_fig.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 4. Παράδειγµα αποµείωσης της αντοχής και κρίσιµη θερµοκρασία για µια δοκό IPE 600{/TIMAGE} Σε διατοµές κατηγορίας 3 εφαρµόζεται ο ίδιος τύπος, αλλά χρησιµοποιείται η ελαστική ροπή αντοχής για την {EQN}mrd.gif{/EQN}. Στην περίπτωση δοκών που υποβαστάζουν πλάκες από σκυρόδεµα στο άνω πέλµα τους, οι ανοµοιόµορφες κατανοµές της θερµοκρασίας µπορούν να ληφθούν υπόψη κατά τον υπολογισµό της ροπής αντοχής, διαιρώντας τη διατοµή σε τµήµατα οµοιόµορφης θερµοκρασίας, µειώνοντας την αντοχή καθενός σύµφωνα µε τη θερµοκρασία του και βρίσκοντας τη ροπή αντοχής µε άθροιση στο εµβαδόν της διατοµής. Εναλλακτικά, µπορεί να υπολογιστεί συντηρητικά µε τη χρησιµοποίηση δύο εµπειρικών συντελεστών προσαρµογής {EQN}kappa1.gif{/EQN} και {EQN}kappa2.gif{/EQN} για να προσδιοριστεί η ροπή αντοχής στο χρόνο {EQN}t.gif{/EQN} ως: {EQN}mfitrd.gif{/EQN} (9) όπου {EQN}kappa1.gif{/EQN} είναι ο συντελεστής ανοµοιόµορφης κατανοµής της θερµοκρασίας επί της διατοµής και {EQN}kappa2.gif{/EQN} ο συντελεστής µείωσης

25 της θερµοκρασίας πλησίον των στηρίξεων µιας στατικά αόριστης δοκού. Οι τιµές των {EQN}kappa1.gif{/EQN} και {EQN}kappa2.gif{/EQN} καθορίζονται στα Εθνικά Κείµενα Εφαρµογής. Στη Μεγάλη Βρετανία το {EQN}kappa1.gif{/EQN} είναι 0,7 για πλάκα στηριζόµενη στο άνω πέλµα και το {EQN}kappa2.gif{/EQN} είναι 0,85 για στατικά αόριστες δοκούς, ενώ στις άλλες περιπτώσεις, έχουν τιµή τη µονάδα. Η αντοχή σε τέµνουσα προσδιορίζεται µε τη χρησιµοποίηση της ίδιας γενικής διαδικασίας, όπως για κάµψη και εφελκυσµό, µε τους ίδιους συντελεστές προσαρµογής όπως προηγουµένως, σε περιπτώσεις ανοµοιόµορφης κατανοµής της θερµοκρασίας. Ο γενικός τύπος που καλύπτει οµοιόµορφες και ανοµοιόµορφες περιπτώσεις θερµοκρασίας είναι: {EQN}vfitrd.gif{/EQN} (10) {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Μη εξασφαλισµένες δοκοί: Στρεπτοκαµπτικός λυγισµός {/SUMTITLE} Σε περιπτώσεις όπου το θλιβόµενο πέλµα δεν είναι πλευρικά συνεχώς στηριγµένο, η αντοχή σχεδιασµού σε κάµψη έναντι στρεπτοκαµπτικού λυγισµού για διατοµές Κατηγορίας 1 ή 2 υπολογίζεται µε τη χρησιµοποίηση του τύπου από τον ΕC3 Μέρος 1-1, µε µικρή τροποποίηση για συνθήκες φωτιάς. Υπολογισµός για συνήθεις θερµοκρασίες {DETAIL} Ο υπολογισµός κατά EC-3 της ροπής αντοχής σε στρεπτοκαµπτικό λυγισµό γίνεται µε αποµείωση της πλήρους πλαστικής ροπής της διατοµής ως εξής: {EQN}mbrd_ambient.gif{/EQN} Ο µειωτικός συντελεστής {EQN}chilt.gif{/EQN} εξαρτάται από διάφορες παραµέτρους, και είναι {EQN}chilt_eqn.gif{/EQN} Ο όρος {EQN}philt.gif{/EQN} είναι {EQN}philt_eqn.gif{/EQN} όπου η αδιάστατη λυγηρότητα {EQN}lamdalt.gif{/EQN} δίδεται από

26 {EQN}lamdalt_eqn.gif{/EQN} και ο συντελεστής ατελειών {EQN}alphalt.gif{/EQN} παίρνει µια από τις ακόλουθες τιµές 0,21; 0,34; 0,49 ή 0,76 για διάφορους τύπους διατοµών και άξονες λυγισµού. Η κρίσιµη ελαστική ροπή {EQN}mcr.gif{/EQN} εξαρτάται από τη φόρτιση και τις συνθήκες στήριξης στην εξεταζόµενη περίπτωση. {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} Υπολογισµός για υψηλές θερµοκρασίες Ο υπολογισµός αντοχής σε στρεπτοκαµπτικό λυγισµό µη εξασφαλισµένων δοκών βασίζεται στην εξίσωση αντοχής για συνήθεις θερµοκρασίες που δίνεται παραπάνω. {DETAIL} {IMAGE}ltb_fig.gif{/IMAGE} Η εξίσωση αυτή περιλαµβάνει την αντοχή διαρροής και το µέτρο ελαστικότητας, που και τα δύο υπολογίζονται µε µειωτικούς συντελεστές λόγω υψηλών θερµοκρασιών. {EQN}mbfitrd_eqn.gif{/EQN} (11) όπου: {EQN}chiltfi_equals.gif{/EQN} µειωτικός συντελεστής στρεπτοκαµπτικού λυγισµού σε συνθήκες φωτιάς {EQN}kythetacom_equals.gif{/EQN} µειωτικός συντελεστής της τάσεως διαρροής για τη µέγιστη θερµοκρασία του θλιβόµενου πέλµατος κατά τη χρονική στιγµή {EQN}t.gif{/EQN} Ο µειωτικός συντελεστής στρεπτοκαµπτικού λυγισµού υπολογίζεται όπως και στις συνήθεις θερµοκρασίες, µε εξαίρεση την ανηγµένη λυγηρότητα που χρησιµοποιείται για ιδιότητες χάλυβα σε υψηλές θερµοκρασίες: {EQN}lamdabar_lt.gif{/EQN} (12) όπου: {EQN}kethetacom_equals.gif{/EQN} µειωτικός συντελεστής του µέτρου ελαστικότητας στη µέγιστη θερµοκρασία του θλιβόµενου πέλµατος κατά τη χρονική στιγµή {EQN}t.gif{/EQN}. Ο συντελεστής ατελειών για συνθήκες φωτιάς προσδιορίζεται από

27 {EQN}alpha_equals.gif{/EQN} (13) Χρησιµοποιείται µια τιµή 0,65 για τη βασική περίπτωση συνήθους θερµοκρασίας αντί για τέσσερις διαφορετικές τιµές που χρησιµοποιούνται για τον υπολογισµό αντοχής σε στρεπτοκαµπτικό λυγισµό υπό συνήθεις θερµοκρασίες. {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Αντοχή θλιβόµενων µελών {/SUMTITLE} Η αντοχή σχεδιασµού σε λυγισµό θλιβοµένων µελών σε συνθήκες φωτιάς ακολουθεί τις ίδιες αρχές όπως σε στρεπτοκαµπτικό λυγισµό, εκτός ορισµένων ιδιαίτερων σηµείων που αφορούν το µήκος λυγισµού. {DETAIL} Η αντοχή σχεδιασµού έναντι λυγισµού υποστυλωµάτων µε διατοµές κατηγορίας 1,2 ή 3 υπολογίζεται ως ακολούθως, λαµβάνοντας υπόψη µείωση της αντοχής και αύξηση της ανηγµένης λυγηρότητας σε υψηλές θερµοκρασίες. {EQN} nfithetard_eqn.gif{/eqn} (14) Ο µειωτικός συντελεστής καµπτικού λυγισµού είναι ο µικρότερος από τις τιµές του ως προς τους άξονες yy και zz και προσδιορίζεται όπως στο σχεδιασµό σε κανονικές συνθήκες, εκτός του ότι η χρησιµοποιούµενη λυγηρότητα προσαρµόζεται στις συνθήκες φωτιάς ως εξής: Το µήκος λυγισµού {EQN}lfi.gif{/EQN} προσδιορίζεται όπως φαίνεται στο Σχ. 14, υπό την προϋπόθεση ότι κάθε όροφος του κτιρίου αποτελεί ένα χωριστό πυροδιαµέρισµα και ότι η αντοχή σε φωτιά των ορίων του πυροδιαµερίσµατος δεν είναι µικρότερη από την αντοχή των υποστυλωµάτων. {IMAGE}buckling_lengths.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 5. Μήκη λυγισµού στύλων σε αµετάθετα πολυόροφα κτίρια σε φωτιά{/timage} Επειδή τα συνεχή υποστυλώµατα είναι πολύ πιο δύσκαµπτα από τα υποστυλώµατα εντός του πυροδιαµερίσµατος, υποτίθεται ότι προκαλούν στα άκρα του

28 θερµαινόµενου υποστυλώµατος µία δέσµευση, έτσι ο συντελεστής ενεργού µήκους λαµβάνεται ίσος προς 0,5 για τους ενδιάµεσους ορόφους και 0,7 για τον ανώτερο. Η ανηγµένη λυγηρότητα του υποστυλώµατος για τη µέγιστη θερµοκρασία δίδεται από τη σχέση: {EQN}lamdathetamax.gif{/EQN} (15) Ο συντελεστής ατελειών {EQN}alpha.gif{/EQN} είναι για συνθήκες φωτιάς {EQN}alpha_eqn.gif{/EQN} {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} Μέλη υπό συνδυασµένη κάµψη και αξονική θλίψη {/SUMTITLE} Η διαδικασία υπολογισµού αντοχής σε υψηλές θερµοκρασίες µελών κατηγορίας 1, 2 ή 3, υπό συνδυασµένη µονοαξονική ή διαξονική κάµψη και αξονική θλίψη είναι παρόµοια µε αυτήν για συνήθεις θερµοκρασίες. {DETAIL} ύο περιπτώσεις χρειάζεται να εξεταστούν: Καµπτικός λυγισµός σε συνδυασµό µε κάµψη, αλλά όχι στρεπτοκαµπτικός λυγισµός, Καµπτικός λυγισµός σε συνδυασµό µε κάµψη, που όµως επιτρέπεται η πιθανότητα και στρεπτοκαµπτικού λυγισµού. Στην πρώτη περίπτωση το µέλος πρέπει να ικανοποιεί την σχέση αλληλεπίδρασης: {EQN}interaction_eqn1.gif{/EQN} (16) Ο λαµβανόµενος µειωτικός συντελεστής καµπτικού λυγισµού {EQN}chiminfi.gif{/EQN} είναι ο µικρότερος για λυγισµό περί τους άξονες yy και zz. Σηµειώνεται ότι οι συντελεστές {EQN}kytheta.gif{/EQN} και {EQN}kztheta.gif{/EQN} είναι συντελεστές προσαύξησης που εκφράζουν την αύξηση των εσωτερικών ροπών κάµψης λόγω αξονικής θλίψης και καµπτικού λυγισµού (δεν πρέπει να συγχέονται µε τους συντελεστές αποµείωσης της αντοχής και του µέτρου ελαστικότητας),και υπολογίζονται µε όµοιο τρόπο όπως και για συνήθεις θερµοκρασίες όπως καθορίζεται στην ENV µε κάποιες µικρές αλλαγές.

29 Όταν λαµβάνεται υπόψη επίσης ο στρεπτοκαµπτικός λυγισµός στην κάµψη, το µέλος πρέπει να ικανοποιεί τη σχέση: {EQN}interaction_eqn2.gif{/EQN} (17) Στην περίπτωση αυτή ο καµπτικός λυγισµός θεωρείται ότι συµβαίνει στην ίδια διεύθυνση µε τον στρεπτοκαµπτικό, συνεπώς χρησιµοποιείται ο µειωτικός συντελεστής του καµπτικού λυγισµού {EQN}chizfi.gif{/EQN}. Ο συντελεστής {EQN}klttheta.gif{/EQN} πρέπει να είναι µικρότερος ή ίσος µε 1,0 και υπολογίζεται όπως και στο σχεδιασµό για συνήθεις θερµοκρασίες. Για δοκούς µε διατοµή κατηγορίας 1 ή 2 χρησιµοποιείται η {EQN}wpl.gif{/EQN}, ενώ για διατοµές κατηγορίας 3 χρησιµοποιείται η {EQN}wel.gif{/EQN}. Οι συντελεστές ισοδύναµης οµοιόµορφης ροπής {EQN}betamy.gif{/EQN}, {EQN}betamz.gif{/EQN} και {EQN}betamlt.gif{/EQN} προσδιορίζονται από το σχήµα 4.2 του EC-3. {/DETAIL} {TEST} {TTITLE}Αντοχή µελών σε φωτιά{/ttitle} {QUESTION} {QTITLE}Υπολογισµός κρίσιµης θερµοκρασίας{/qtitle} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Κατά τον υπολογισµό της κρίσιµης θερµοκρασίας ενός µέλους πρέπει να γνωρίζουµε: {/QTEXT} Συνοριακές συνθήκες του µέλους {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Οι συνοριακές συνθήκες επηρεάζουν τις εσωτερικές δυνάµεις.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Οι συνοριακές συνθήκες επηρεάζουν τις εσωτερικές δυνάµεις.{/uncheck}

30 Χαρακτηριστικά της διατοµής {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Τα χαρακτηριστικά της διατοµής επηρεάζουν τη φέρουσα ικανότητα.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Τα χαρακτηριστικά της διατοµής επηρεάζουν τη φέρουσα ικανότητα.{/uncheck} Ποιότητα του χάλυβα {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Η ποιότητα του χάλυβα επηρεάζει την αντοχή του µέλους.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Η ποιότητα του χάλυβα επηρεάζει την αντοχή του µέλους.{/uncheck} είκτης πυραντίστασης ενός µέλους {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Ο δείκτης πυραντίστασης επηρεάζει τη θερµοκρασία σχεδιασµού.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Ο δείκτης πυραντίστασης επηρεάζει τη θερµοκρασία σχεδιασµού.{/uncheck} Καµπύλη φωτιάς {CHECKMARK}1{/CHECKMARK}

31 {CHECK}Συνήθως η ISO834, αλλά διαφορετικές καµπύλες φωτιάς αλλάζουν την θερµοκρασία σχεδιασµού.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Συνήθως η ISO834, αλλά διαφορετικές καµπύλες φωτιάς αλλάζουν την θερµοκρασία σχεδιασµού.{/uncheck} Θερµοκρασιακή διαφορά εγκάρσια στο µέλος {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}Η θερµοκρασιακή διαφορά δεν υπολογίζεται αναλυτικά, αλλά χρησιµοποιείται ο συντελεστής {EQN}kappa1.gif{/EQN} για να ληφθεί υπόψη η επιρροή της πλάκας σκυροδέµατος.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Η θερµοκρασιακή διαφορά δεν υπολογίζεται αναλυτικά, αλλά χρησιµοποιείται ο συντελεστής {EQN}kappa1.gif{/EQN} για να ληφθεί υπόψη η επιρροή της πλάκας σκυροδέµατος.{/uncheck} Θερµοκρασιακή διαφορά κατά µήκος του µέλους {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK} εν απαιτείται αναλυτικά, αλλά χρησιµοποιείται ο συντελεστής {EQN}kappa2.gif{/EQN} για να ληφθεί υπόψη η επιρροή των ψυχρότερων άκρων των συνεχών δοκών.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} εν απαιτείται αναλυτικά, αλλά χρησιµοποιείται ο συντελεστής {EQN}kappa2.gif{/EQN} για να ληφθεί υπόψη η επιρροή των ψυχρότερων άκρων των συνεχών δοκών.{/uncheck} Φορτία σχεδιασµού οριακής αντοχής για συνήθεις θερµοκρασίες

32 {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}Οι επιµέρους συντελεστές ασφαλείας των φορτίων είναι διαφορετικοί για την οριακή κατάσταση φωτιάς.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Οι επιµέρους συντελεστές ασφαλείας των φορτίων είναι διαφορετικοί για την οριακή κατάσταση φωτιάς.{/uncheck} Φορτία οριακής κατάστασης φωτιάς {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Ο βαθµός αξιοποίησης είναι ο λόγος των φορτίων σε οριακή κατάσταση φωτιάς προς την αντοχή σε συνήθεις θερµοκρασίες.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Ο βαθµός αξιοποίησης είναι ο λόγος των φορτίων σε οριακή κατάσταση φωτιάς προς την αντοχή σε συνήθεις θερµοκρασίες.{/uncheck} {FEEDBACK}Η κρίσιµη θερµοκρασία είναι συνάρτηση του βαθµού αξιοποίησης, που είναι ο λόγος των δράσεων σχεδιασµού σε φωτιά (οι δράσεις σε συνθήκες φωτιάς και οι συνοριακές συνθήκες πρέπει να είναι γνωστές) και της αντοχής σχεδιασµού σε φωτιά για χρόνο {EQN}t_eq_0.gif{/EQN}. Για τον υπολογισµό της αντοχής σχεδιασµού σε φωτιά χρειάζεται να γνωρίζουµε τα χαρακτηριστικά της διατοµής και την ποιότητα του χάλυβα. Η τιµή κρίσιµης θερµοκρασίας συγκρίνεται κατόπιν µε τη θερµοκρασία του µέλους στην απαιτούµενη διάρκεια αντοχής σε φωτιά. Για αυτό πρέπει να γνωρίζουµε και την καµπύλη φωτιάς. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Βαθµός αξιοποίησης{/qtitle} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Ο βαθµός αξιοποίησης είναι ο λόγος των δράσεων σχεδιασµού για συνθήκες φωτιάς προς τις δράσεις σχεδιασµού σε συνήθεις θερµοκρασίες.

33 {/QTEXT} Σωστό {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK} εν είναι ακριβές να θεωρούµε τα φορτία των οριακών καταστάσεων είναι ίδια µε αυτά της αντοχής του µέλους.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} εν είναι ακριβές να θεωρούµε τα φορτία των οριακών καταστάσεων είναι ίδια µε αυτά της αντοχής του µέλους.{/uncheck} Λάθος {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} εν είναι ακριβές να θεωρούµε τα φορτία των οριακών καταστάσεων είναι ίδια µε αυτά της αντοχής του µέλους.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} εν είναι ακριβές να θεωρούµε τα φορτία των οριακών καταστάσεων είναι ίδια µε αυτά της αντοχής του µέλους.{/uncheck} {FEEDBACK} Ο βαθµός αξιοποίησης {EQN}mu0.gif{/EQN} είναι ο λόγος των δράσεων σχεδιασµού σε φωτιά προς την αντοχή σχεδιασµού σε συνήθεις θερµοκρασίες (ή σε χρόνο {EQN}t_eq_0.gif{/EQN}) αλλά χρησιµοποιώντας τους επιµέρους συντελεστές ασφαλείας του υλικού που ισχύουν στο σχεδιασµό για συνθήκες φωτιάς. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Ροπή αντοχής σε φωτιά (i){/qtitle} {QTYPE}MC{/QTYPE}

34 {QTEXT}Η ροπή αντοχής σε φωτιά {EQN}mfithetard.gif{/EQN} για κατηγορίες διατοµών 1, 2 και 3 υπολογίζεται από την πλαστική ροπή αντοχής για συνήθεις θερµοκρασίες χρησιµοποιώντας το µειωτικό συντελεστή {EQN}kytheta.gif{/EQN}.{/QTEXT} Σωστό {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}Η πλαστική αντοχή εφαρµόζεται µόνο σε κοντές και χοντρές διατοµές.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Η πλαστική αντοχή εφαρµόζεται µόνο σε κοντές και χοντρές διατοµές.{/uncheck} Λάθος {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Η πλαστική αντοχή εφαρµόζεται µόνο σε κοντές και χοντρές διατοµές.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Η πλαστική αντοχή εφαρµόζεται µόνο σε κοντές και χοντρές διατοµές.{/uncheck} {FEEDBACK} Ισχύει µόνο για τις κατηγορίες 1 και 2, για την κατηγορία 3 πρέπει να χρησιµοποιηθεί η ελαστική ροπή αντοχής. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE} Ροπή αντοχής σε φωτιά (ii){/qtitle}

35 {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT}Η ροπή αντοχής σε φωτιά {EQN}mfithetard.gif{/EQN} µπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση {EQN}mfithetard_eqn.gif{/EQN} µόνο στην περίπτωση οµοιόµορφης θερµοκρασίας στη διατοµή.{/qtext} Σωστό {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}Η υψηλότερη θερµοκρασία της διατοµής θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί συντηρητικά.{/check} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Η υψηλότερη θερµοκρασία της διατοµής θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί συντηρητικά.{/uncheck} Λάθος {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK} Η υψηλότερη θερµοκρασία της διατοµής θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί συντηρητικά.{/check} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK} Η υψηλότερη θερµοκρασία της διατοµής θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί συντηρητικά.{/uncheck} {FEEDBACK} Η ροπή αντοχής σε φωτιά {EQN}mfithetard.gif{/EQN} µπορεί να υπολογιστεί από την σχέση αυτή επίσης για µη-οµοιόµορφη θερµοκρασία, λαµβάνοντας συντηρητικά ως θερµοκρασία µέλους την υψηλότερη της διατοµής. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION}

36 {QTITLE}Συντελεστές "κ"{/qtitle} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT}Όταν λαµβάνεται υπόψη µη-οµοιόµορφη κατανοµή θερµοκρασίας στη διατοµή µε χρήση του εµπειρικού συντελεστή {EQN}kappa1.gif{/EQN} σηµειώστε την µοναδική σωστή φράση σχετικά µε την ροπή αντοχής που υπολογίζεται µε τον τρόπο αυτό. {/QTEXT} 70% της {EQN}mfithetard.gif{/EQN} {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}{/CHECK} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}{/UNCHECK} Ίδια µε την {EQN}mfithetard.gif{/EQN} {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}{/CHECK} {UNCHECKMARK}{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}{/UNCHECK} 143% της {EQN}mfithetard.gif{/EQN} {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Σωστό{/CHECK} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}Όχι{/UNCHECK}

37 {FEEDBACK}Η βασική σχέση είναι {EQN}mfitrd_eqn.gif{/EQN}. Εάν {EQN}kappa1eq07.gif{/EQN} και {EQN}kappa2eq10.gif{/EQN} τότε {EQN}mfitrdeq14.gif{/EQN}.{/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Αντοχή σε στρεπτοκαµπτικό λυγισµό{/qtitle} {QTYPE}MC{/QTYPE} {QTEXT} Στην περίπτωση στρεπτοκαµπτικού λυγισµού, όταν υπολογίζεται η ροπή αντοχής σε φωτιά {EQN}mbfitrd.gif{/EQN} πρέπει να υπολογιστούν και οι δύο συντελεστές {EQN}kythetacom.gif{/EQN} και {EQN}kethetacom.gif{/EQN}. Σωστό ή λάθος; Επιλέξτε µόνο µια απάντηση {/QTEXT} Σωστό {CHECKMARK}1{/CHECKMARK} {CHECK}Σωστό{/CHECK} {UNCHECKMARK}0{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}Όχι{/UNCHECK} Λάθος {CHECKMARK}0{/CHECKMARK} {CHECK}{/CHECK} {UNCHECKMARK}1{/UNCHECKMARK} {UNCHECK}{/UNCHECK}

38 {FEEDBACK} Οι µειωτικοί συντελεστές {EQN}kytheta.gif{/EQN} και {EQN}ketheta.gif{/EQN} χρειάζονται για τον υπολογισµό της ανηγµένης λυγηρότητας στην οριακή κατάσταση φωτιάς. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {QUESTION} {QTITLE}Λυγισµός στύλων{/qtitle} {QTYPE}M{/QTYPE} {QTEXT} Θεωρήστε ένα στύλο σε ένα πολυόροφο αµετάθετο πλαίσιο κτιρίου. Κάθε όροφος αποτελεί ένα πυροδιαµέρισµα, και οι πλάκες ορόφου έχουν την αυτή απαίτηση αντοχής σε φωτιά µε τα στοιχεία της κατασκευής. Ταιριάξτε τα ακόλουθα µήκη λυγισµού µε τις κατάλληλες περιπτώσεις για οριακή κατάσταση φωτιάς. {/QTEXT} Συνεχής στύλος ενδιαµέσου ορόφου {MARK}1{/MARK} {MATCH}Το µισό του πραγµατικού µήκους {/MATCH} Συνεχής στύλος ανωτάτου ορόφου {MARK}1{/MARK} {MATCH}Το 70% του πραγµατικού µήκους {/MATCH} Μη-συνεχής στύλος

39 {MARK}1{/MARK} {MATCH} Το ίδιο µε το πραγµατικό µήκος {/MATCH} {FEEDBACK} Κατά την εκτίµηση του κρίσιµου µήκους χρησιµοποιούνται οι διατάξεις που ισχύουν για συνήθεις θερµοκρασίες. Στην περίπτωση αµετάθετων πλαισίων και όταν κάθε όροφος αποτελεί ξεχωριστό πυροδιαµέρισµα και η αντοχή των ορίων του σε φωτιά δεν είναι µικρότερη από αυτή των στύλων, τα µήκη λυγισµού των συνεχών στύλων µπορούν να προσδιοριστούν µε την παραδοχή ότι ο θερµαινόµενος στύλος είναι εξασφαλισµένος στα άκρα. {/FEEDBACK} {/QUESTION} {/TEST} {/SUMMARY} {/SECTION} {SECTION} {STITLE} Θερµοκρασιακή ανάλυση {/STITLE} {SUMMARY} {SUMTITLE} Γραµµικοποιηµένες εξισώσεις διαφορών {/SUMTITLE} Οι αυτές διατάξεις υπολογισµού θερµοκρασιών δίνονται τόσο στον EC3 Μέρος 1.2 όσο και στον EC4 Μέρος 1.2 για µη-προστατευµένες και προστατευµένες χαλύβδινες δοκούς. Οι θερµοκρασίες του κάτω και του άνω πέλµατος µπορεί να διαφέρουν σηµαντικά, συνεπώς είναι σηµαντικό να υπολογίζονται κατάλληλα ώστε να έχουµε ακριβή εκτίµηση της ροπής αντοχής της σύµµικτης διατοµής. Η µεταφορά θερµότητας προς το µέλος κυριαρχείται από δύο µηχανισµούς: ακτινοβολία και επαφή. Επειδή ο ρυθµός θέρµανσης εξαρτάται σε κάθε χρονική στιγµή από τη θερµοκρασία τόσο του περιβάλλοντος το µέλος αέρα, κατά τη διάρκεια

40 της φωτιάς, όσο και του µέλους, η θερµοκρασία του µέλους συναρτήσει του χρόνου εκφράζεται από µία σύνθετη διαφορική εξίσωση. Η δυσκολία αυτή αντιµετωπίζεται στον Ευρωκώδικα 3 γραµµικοποιώντας τις αυξήσεις της θερµοκρασίας σε µικρά χρονικά διαστήµατα, πράγµα που δεν είναι πρακτικό για υπολογισµούς στο χέρι, αλλά είναι ιδανικό για επαναληπτική διαδικασία µέσω ηλεκτρονικού υπολογιστή. {ECLINK}EC3 Μέρος 1.2{/ECLINK} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} είκτης πυραντίστασης µη προστατευµένων µελών από χάλυβα {/SUMTITLE} {DETAIL} {IMAGE}steel_heating.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 6. Θέρµανση µη-προστατευµένου χάλυβα.{/timage} Σε µια µη-προστατευµένη χαλύβδινη διατοµή η αύξηση της θερµοκρασίας {EQN}deltatheta1.gif{/EQN} σε ένα µικρό χρονικό διάστηµα {EQN}deltat.gif{/EQN} (έως 5 δευτερόλεπτα) δίδεται µέσω της καθαρής ποσότητας θερµότητας που απορροφά η διατοµή κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου: {EQN}unprotected_heating_equation.gif{/EQN} (2) στην οποία {EQN}ca_equals.gif{/EQN} ειδική θερµότητα του χάλυβα {EQN}rhoa_equals.gif{/EQN} πυκνότητα του χάλυβα EQN}section_factor_unprot_equals.gif{/EQN} Συντελεστής ιατοµής αποτελούµενος από {EQN}am_equals.gif{/EQN} εκτεθειµένη επιφάνεια του µέλους ανά µονάδα µήκους του {EQN}v_equals.gif{/EQN} όγκος του µέλους ανά µονάδα µήκους του {EQN}hnetd_equals.gif{/EQN} τιµή σχεδιασµού της καθαρής θερµικής ροής ανά µονάδα επιφανείας {EQN}ksh_equals.gif{/EQN} διορθωτικός συντελεστής για την επίδραση σκίασης των πελµάτων που ορίζεται {EQN}ksh_equation09.gif{/EQN} Για I- διατοµή υπό συνήθεις συνθήκες φωτιάς

41 {EQN}ksh_equation10.gif{/EQN} Η καθαρή θερµική ροή αποτελείται από συνιστώσες ακτινοβολίας και συναγωγής, εκ των οποίων η συνιστώσα ακτινοβολίας είναι: {EQN}hnet.gif{/EQN} (3) στην οποία, πέραν της σταθεράς των Stefan-Boltzmann 5,67x10-8, Για όλες τις άλλες περιπτώσεις, αλλά 1,0 για κοίλες επιφάνειες {EQN}phi_equals.gif{/EQN} {EQN}eres_equals.gif{/EQN} {EQN}thetar_thetam_equals.gif{/EQN} συντελεστής διατάξεως (µπορεί να τίθεται ίσος µε 1.0 εν απουσία δεδοµένων) συνισταµένη αναδοτικότητα = αναδοτικότητα του πυροδιαµερίσµατος x αναδοτικότητα της επιφάνειας του µέλους (0,8. 0,625=0,5 εάν δεν υπάρχουν ειδικά δεδοµένα) θερµοκρασίες αέρα και επιφάνειας µέλους Η εκ συναγωγής συνιστώσα της θερµικής ροής είναι: {EQN}hnetc.gif{/EQN} (4) στην οποία {EQN}alphac_equals.gif{/EQN} συντελεστής µεταφοράς θερµότητας δια συναγωγής (τιµές καθοριζόµενες από τα Εθνικά Κείµενα Εφαρµογής, αλλά 25W/m 2 K για

42 {EQN}thetag_thetam_equals.gif{/EQN} καµπύλες φωτιάς υδρογονανθράκων) θερµοκρασία περιβάλλοντος (αέρα) και επιφάνειας µέλους Όταν σχηµατίζουµε τη συνολική καθαρή θερµική ροή κάθε µία συνιστώσα πρέπει να πολλαπλασιάζεται επί κατάλληλο συντελεστή για να ληφθούν υπόψη οι διαφορετικές εθνικές πρακτικές κατά τα πειράµατα, αλλά συνήθως οι συνιστώσες απλώς προστίθενται. Ο Συντελεστής ιατοµής {EQN}secfactor_unprot.gif{/EQN} χρησιµοποιεί την εκτεθειµένη περίµετρο για να υπολογίσει µία κατάλληλη τιµή του {EQN}am.gif{/EQN} και αυτό ευνοεί την πραγµατική επιφάνεια που είναι εκτεθειµένη σε ακτινοβολία και συναγωγή. Κατά τον προσδιορισµό του συντελεστή διατοµής για την περίπτωση µιας σύµµικτης πλάκας µε τυποποιηµένα χαλυβδόφυλλα µπορεί να θεωρηθεί η έκθεση από τρεις παρειές υπό την προϋπόθεση ότι τουλάχιστον το 90% του άνω πέλµατος καλύπτεται από το χαλυβδόφυλλο. Αν δεν ισχύει αυτό τότε πρέπει να χρησιµοποιηθούν ειδικές σφραγίδες από κατάλληλο µονωτικό υλικό. Ο διορθωτικός συντελεστής {EQN}ksh.gif{/EQN} χρησιµοποιείται για να µειώσει την αύξηση θερµοκρασίας σε διατοµές των οποίων τα πέλµατα προκαλούν το "φαινόµενο σκίασης" στις εσωτερικές της περιµέτρου περιοχές και να πετύχει σύγκλιση µε πειραµατικά δεδοµένα. Τούτο αντικαθιστά αποτελεσµατικά την ορθογωνική διατοµή στο συντελεστή διατοµής {EQN}secfactor_box.gif{/EQN} µε την αληθή περίµετρο (όπως φαίνεται παρακάτω), καθώς και τον εµπειρικό συντελεστή 0,9 που εφαρµόζεται ειδικά σε διατοµές I ή H. Για κάθε άλλη διατοµή η επιπλέον αυτή διόρθωση δεν ισχύει, και στην περίπτωση κοίλων διατοµών (πλέον συνήθης η κυκλική) η τιµή του {EQN}ksh.gif{/EQN} τίθεται 1,0. Σε κάθε περίπτωση, η παράλειψη του {EQN}ksh.gif{/EQN} οδηγεί σε συντηρητική (υψηλότερη) εκτίµηση της θερµοκρασίας της διατοµής στο σχεδιασµό. {IMAGE}section_factors_unprotected.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 7. Παραδείγµατα υπολογισµού του συντελεστή διατοµής για µηπροστατευµένες διατοµές.{/timage} {/DETAIL} {/SUMMARY} {SUMMARY} {SUMTITLE} είκτης πυραντίστασης παθητικά προστατευµένων µελών από χάλυβα {/SUMTITLE}

43 Σε προστατευµένες διατοµές η διαδικασία υπολογισµού θερµοκρασιών κατά τον EC3 θεωρεί ότι η θερµαινόµενη επιφάνεια έχει τη θερµοκρασία της φωτιάς, και άρα η θερµοκρασία του χάλυβα εξαρτάται απλά από το βαθµό διάδοσης θερµότητας µέσω της µονωτικής στρώσης και του συντελεστή διατοµής για το χάλυβα. {DETAIL} Για µέλη µε παθητική πυροπροστασία, οι βασικοί µηχανισµοί µεταφοράς θερµότητας είναι οι ίδιοι όπως για τα µη-προστατευµένα µέλη, αλλά η κάλυψη της επιφάνειας µε υλικό πολύ χαµηλής αγωγιµότητας επιφέρει σηµαντική µείωση στο ρυθµό θέρµανσης της χαλύβδινης διατοµής. Επίσης, το µονωτικό περίβληµα έχει το ίδιο την ικανότητα να αποθηκεύει µία ορισµένη, αν και µικρή, ποσότητα θερµότητας. Είναι αποδεκτό να υποτεθεί ότι η εκτεθειµένη επιφάνεια του µονωτικού υλικού βρίσκεται στη θερµοκρασία της ατµόσφαιρας (επειδή η µεταβίβαση θερµότητας µακριά από την επιφάνεια είναι χαµηλή και µικρό µέρος από την προσαγόµενη θερµότητα χρησιµεύει για να αυξήσει τη θερµοκρασία της επιφάνειας του µονωτικού υλικού). {IMAGE}section_factors_protected.gif{/IMAGE} {TIMAGE}Σχήµα 8. Παραδείγµατα υπολογισµού του συντελεστή διατοµής για προστατευµένες διατοµές.{/timage} Ο υπολογισµός της αύξησης της θερµοκρασίας του χάλυβα {EQN}deltatheta1.gif{/EQN} σε ένα µικρό χρονικό διάστηµα {EQN}deltat.gif{/EQN} (έως 30 s) αφορά τώρα τη µεταβίβαση θερµότητας από την εκτεθειµένη επιφάνεια για µονώσης (σέ συνδυασµό µέ την αποθηκευµένη ποσότητα θερµότητας στο µονωτικό περίβληµα) προς τη διατοµή από χάλυβα: {EQN}protected_heating_equation.gif{/EQN} αλλά {EQN}protected_heating_condition.gif{/EQN} (5) όπου η σχετική αποθηκευµένη θερµότητα στο µονωτικό υλικό δίδεται από τον όρο {EQN}phi_equation.gif{/EQN} (6) στην οποία {EQN}section_factor_prot_equals.gif{/EQN} {EQN}ca_cp_equals.gif{/EQN} συντελεστής διατοµής του προστατευµένου χαλύβδινου µέλους, όπου {EQN}ap.gif{/EQN} είναι γενικά η εσωτερική περίµετρος του µονωτικού υλικού (βλ. Σχήµα) ειδικές θερµότητες του χάλυβα και του µονωτικού υλικού {EQN}dp_equals.gif{/EQN} πάχος του υλικού προστασίας {EQN}thetaat_thetagt_equals.gif{/EQN} θερµοκρασίες του χάλυβα και του αέρα τη χρονική στιγµή