Verifica di resistenza al fuoco secondo DIN EN 1993-1-2

La verifica della resistenza al fuoco sarà mostrata con un esempio da [31].

Esempio

L'esempio include una trave secondaria di un controsoffitto. Per evitare instabilità laterale-torsionale, si può presumere che il corrente superiore abbia vincoli laterali. La classe di resistenza al fuoco richiesta è R30. Il sistema strutturale è mostrato nell'immagine 01.

1 Sistema e carichi

• Sezione
  • HEM 280, S235, W_pl,y = 2,966 cm³
• CC/ CO
  • g_k = 16,25 kN/m (carico permanente)
  • q_k = 45,0 kN/m (categoria di sovraccarico G)

Verifica con condizioni di temperatura normali

L'azione determinante è il momento a metà campata.

Classificazione della sezione

La classificazione della sezione trasversale si basa su [4], Tabella 5.2.

• corrente

• anima

La sezione trasversale può essere assegnata alla Classe 1.

valori di progetto della resistenza ai momenti flettenti

Secondo [4] (6.13):

progettazione

Verifica secondo [4] (6.12):

Determinazione della temperatura dell'acciaio

Aumento della temperatura nel componente in acciaio non protetto

Secondo [1] (4.25):

Coefficiente di sezione del componente in acciaio non protetto

Il coefficiente di sezione rappresenta il rapporto tra l'area della superficie esposta e il volume. In questo caso, il coefficiente di sezione è uguale alla circonferenza della sezione trasversale in acciaio meno la larghezza dell'ala superiore, che è ombreggiata dal soffitto, in relazione all'area della sezione trasversale.

Coefficiente di sezione per la sezione che racchiude il box

Coefficiente di correzione per considerare l'effetto di ombreggiamento della sezione a I

Secondo [1] (4.26a):

curva temperatura-tempo standard

Secondo [2] (3.4):

Capacità calore specifico

• Per 20°C ≤ θ_a < 600°C secondo [1] (3.2a):

• Per 600°C ≤ θ_a < 735°C secondo [1] (3.2b):

• Per 735°C ≤ θ_a < 900 °C secondo [1] (3.2c):

• Per 900°C ≤ θ_a ≤ 1.200°C secondo [1] (3.2d):

L'intervallo Δt per il metodo del time step è selezionato come 5 s. La densità dell'acciaio è ρ_a = 7,850 kg/m³ secondo [1], Sezione 3.2.2 (1).

flusso termico netto

• [2] (3.1)

• [2] (3.2)

• [2] (3.3)

Per la temperatura dell'acciaio θ_a e la temperatura del gas di incendio θ_g, si presume che la temperatura iniziale sia una temperatura ambiente di 20 °C. L'aumento della temperatura per l'acciaio Δθ_a può essere calcolato passo dopo passo per ogni intervallo di tempo Δt. La temperatura dell'acciaio per la fase temporale successiva è ottenuta dalla somma della temperatura dell'acciaio della fase precedente e del riscaldamento Δθ_a. L'immagine 02 mostra una vista parziale dell'andamento della temperatura dell'acciaio.

2 Sviluppo della temperatura dell'acciaio

Pertanto, la temperatura determinante dell'acciaio nel momento t = 30 min è θ_a = 591°C.

Verifica per situazioni di incendio

Azione determinante

La situazione di progetto accidentale deve essere utilizzata per la verifica della resistenza al fuoco. L'azione determinante è il momento a metà campata.

Classificazione della sezione

Ai fini di queste regole semplificate, le sezioni trasversali possono essere classificate come per il progetto a temperatura normale con un valore ridotto per ε come indicato in [1], equazione (4.2).

• Flangia:
  $$\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{t}} = \frac{110.8}{33} = 3.36 < 9 · \mathrm{\epsilon } = 9 · 0.85 = 7.65$$

  Classificazione delle sezioni trasversali - Flangia
• Web:
  $$\frac{\mathrm{c}}{\mathrm{t}} = \frac{196}{18.5} = 10.59 < 72 · \mathrm{\epsilon } = 72 · 0.85 = 61.2$$

  Classificazione delle sezioni - Web

La sezione trasversale può essere assegnata alla Classe 1.

valori di progetto della resistenza ai momenti flettenti

Quando si determina il valore di progetto della resistenza al momento, è necessario ridurre la tensione di snervamento a causa della temperatura aumentata. Per la temperatura dell'acciaio θ_a = 591 °C, il coefficiente di riduzione per la tensione di snervamento interpolato da [1], Tabella 3.1 risulta in:

Per la trave non protetta con una soletta in cemento armato su un lato ed esposizione al fuoco sugli altri tre lati, il coefficiente di adattamento κ₁ secondo [1], 4.2.3.3 (7) risulta in :
κ₁ = 0.7

La temperatura è distribuita uniformemente su tutta la lunghezza. Il coefficiente di correzione κ₂ secondo [1], 4.2.3.3 (8) risulta in:
κ₂ = 1.0

Il valore di progetto del momento resistente con distribuzione della temperatura uniforme secondo [1], 4.2.3.3 (4.8) risulta in:

Il valore di progetto del momento resistente con distribuzione della temperatura non uniforme secondo [1], 4.2.3.3 (4.10) risulta in:

progettazione

Verifica secondo [1] (4.1):

RF-STEEL EC3

L'esempio è calcolato in RF-/STEEL EC3. È possibile scaricare i file del modello corrispondenti per RFEM e RSTAB alla fine di questo articolo.

Dati generali

Verifichiamo l'asta 1. Per il progetto a temperatura normale, selezionare le combinazioni di carico per la situazione di progetto permanente/transitorio secondo l'equazione 6.10 nella scheda "Stato limite ultimo" e le combinazioni di carico per la situazione di progetto accidentale secondo l'equazione 6.11c per il progetto di resistenza al fuoco nella scheda "Resistenza al fuoco" (Figura 03).

3 Finestra 1.1 Dati generali

Lunghezze libere d'inflessione - Aste

L'instabilità flesso-torsionale e flesso-torsionale è prevenuta in modo che la casella di controllo corrispondente sia deselezionata nella finestra "1.5 Lunghezze libere d'inflessione - Aste" (Figura 04).

4 Finestra 1.5 Lunghezze libere d'inflessione - Aste

Dettagli per la generazione di carico

Il tempo di resistenza al fuoco richiesto, la curva di temperatura e i coefficienti per determinare il flusso di calore netto sono definiti nella scheda "Resistenza al fuoco" della finestra di dialogo "Dettagli" (Figura 05).

5 Finestra di dialogo Dettagli, scheda Resistenza al fuoco: Impostazioni progetto antincendio

Resistenza al fuoco - Aste

Definisci i parametri di resistenza al fuoco come l'esposizione al fuoco e le misure di protezione antincendio nella finestra "1.10 Resistenza al fuoco - Aste" (Figura 06). La trave non protetta è esposta al fuoco su tre lati.

6 Finestra 1.10 Resistenza al fuoco - Aste

Risultati

I risultati vengono visualizzati dopo il calcolo (Figura 07). I valori intermedi rilevanti per la verifica della resistenza al fuoco, come la temperatura dell'acciaio, sono visualizzati anche nella tabella "Dettagli".

7 Risultati