Tema:
Cálculo de la resistencia al fuego de componentes de acero con galvanizado en caliente en RFEM 6 / RSTAB 9
Por favor, tenga en cuenta:
Con el complemento Cálculo de acero, puede diseñar componentes estructurales de acero en caso de incendio utilizando los métodos de cálculo simples según el Eurocódigo 3. La temperatura del componente en el momento de la detección se puede determinar automáticamente según las curvas de tiempo-temperatura especificadas en la norma. Además de considerar el revestimiento de protección contra incendios, también es posible considerar las propiedades beneficiosas del galvanizado en caliente.
Descripción:
El galvanizado en caliente de los componentes de acero estructural se usa típicamente como una medida para la protección contra la corrosión. Además, una superficie galvanizada en caliente también tiene un efecto ventajoso en el cálculo de la resistencia al fuego. Según los hallazgos recopilados en un proyecto de investigación en la Universidad Técnica de Múnich en Alemania, la emisividad de la superficie de acero se reduce significativamente mediante la galvanización en caliente [1].
En un intervalo de temperatura de hasta 500 °C, se recomienda una emisividad de εm = 0,35 en lugar de εm = 0,7 asumido en EN 1993-1-2. Estos resultados también se han incluido en una guía alemana del acero; es decir, 027 de DASt (Comité Alemán para la Construcción de Acero). La incorporación en la próxima generación de Eurocódigos es otro objetivo.
La emisividad de la superficie del componente estructural es un parámetro de influencia esencial para la determinación de la temperatura del componente según EN 1993-1-2. Dependiendo de la exposición al fuego, la emisividad más baja da como resultado temperaturas más bajas y, por lo tanto, una mayor capacidad de carga en el momento de la verificación del diseño. Al aplicar la galvanización en caliente, a menudo es posible lograr una resistencia al fuego de R30 (exposición al fuego de 30 minutos), incluso sin medidas adicionales de protección contra incendios.
Se puede encontrar más información sobre este tema en la página web del Instituto Alemán de Galvanización en Caliente.
Determinación de la temperatura en el momento del cálculo en el cálculo del acero adicional
Defina los parámetros para el cálculo de la resistencia al fuego de una barra dentro de la configuración de la resistencia al fuego en el complemento Cálculo de acero. Para determinar la temperatura del componente relevante en el momento de la comprobación de diseño según el método analítico, se debe seleccionar la curva de temperatura-tiempo correspondiente, el tiempo requerido de resistencia al fuego y la exposición al fuego. Puede ajustar los coeficientes utilizados para determinar la temperatura en la sección "Acciones térmicas para el análisis de temperatura". Como configuración predeterminada, se dan inicialmente los valores según EN 1993-1-2. Active la casilla de verificación "Superficie galvanizada de la barra de acero al carbono" para tener en cuenta la emisividad más baja hasta la temperatura del componente de 500 °C.
Los valores intermedios para determinar la temperatura del componente se enumeran claramente en los detalles de cálculo de los cálculos de resistencia al fuego. Además, el diagrama tiempo-temperatura está disponible como resultado para cada barra.
Cálculo de la protección contra incendios en el complemento de cálculo de acero
En el cálculo de la resistencia al fuego, la combinación de casos de carga se lleva a cabo para el caso de cálculo accidental. En comparación con la combinación para el estado límite último, tanto la seguridad parcial como los factores de combinación se aplican de forma más favorable. Cree otra situación de proyecto del tipo "Accidental - psi-2.1" y actívela en el cálculo de acero.
Para esta situación de proyecto, las comprobaciones de los componentes se realizan en el complemento según EN 1993-1-2, apartado 4.2.3. El primer paso es determinar la temperatura descrita anteriormente. A esto le sigue el cálculo que considera los factores de reducción relacionados con la temperatura según la temperatura del componente en el momento de la verificación de diseño.
En el siguiente ejemplo, se analiza una viga de piso con exposición al fuego en tres lados. Debido a la situación de proyecto accidental, el valor de cálculo del momento flector se reduce aproximadamente a la mitad en comparación con el ELU. Por lo tanto, la capacidad de carga en caso de incendio se daría si la disminución de la resistencia relacionada con la temperatura en el momento de la verificación de diseño es inferior al 50%.
Una exposición al fuego de 30 minutos (R30) da como resultado una temperatura del componente de 675 °C para un perfil HEM 180 sin el uso del galvanizado en caliente. A tal temperatura, solo está disponible el 41% de la capacidad de carga para el cálculo de la sección. Por lo tanto, no se cumple el cálculo para la viga de ejemplo. Se deben proporcionar medidas de protección contra incendios o se debe seleccionar una sección más grande.
Con el galvanizado en caliente, la temperatura del componente es de solo 567 °C y el 61% de la capacidad de carga aún está disponible en el momento de la verificación de diseño. Esto significa que las verificaciones de diseño se cumplen sin ninguna otra medida de protección contra incendios. Todos los valores intermedios relevantes y las fórmulas utilizadas para el cálculo se indican en una lista en los detalles del cálculo.
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