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001496

Dipl.-Ing. Stefan Frenzel（FH）

2017-12-05

钢结构抗火设计按照欧洲钢结构规范 DIN EN 1993-1-2 (材料温度属性)

Mit RF‑/STAHL EC3 können in RFEM beziehungsweise RSTAB nominelle Temperaturzeitkurven verwendet werden. Dabei sind die ETK, die Außenbrandkurve und die Hydrocarbon-Brandkurve im Programm implementiert. Das Modul kann aus diesen Temperaturverläufen die Temperatur im Stahlquerschnitt berechnen und im Anschluss die Brandbemessung mit den ermittelten Temperaturen durchführen. Nachfolgend soll das thermische Verhalten des Werkstoffes Stahl erläutert werden, da dieses direkt in die Berechnung der Bauteiltemperaturen in RF‑/STAHL EC3 eingeht.

Die thermischen Werkstoffeigenschaften von Stahl sind in EN 1993‑1‑2 [2] mithilfe von Funktionen beschrieben, um bei jeder Temperatur auch einen genauen Wert für die jeweilige Eigenschaft zu haben.

热膨胀

Die thermische Dehnung Δl/l ist die Änderung der geometrischen Abmessungen, hervorgerufen durch eine Veränderung der Temperatur.

Bei 20° C ≤ Θ_a < 750° C:

\frac{∆ l}{l} = 1, 2 \cdot 10^{- 5} \cdot Θ_{a} 0, 4 \cdot 10^{- 8} \cdot Θ_{a}^{2} - 2, 416 \cdot 10^{- 4}

公式 1

Bei 750° C ≤ Θ_a ≤ 860° C:

\frac{∆ l}{l} = 1, 1 \cdot 10^{- 2}

公式 2

Bei 860° C < Θ_a ≤ 1.200° C:

\frac{∆ l}{l} = 2 \cdot 10^{- 5} \cdot Θ_{a} - 6, 2 \cdot 10^{- 3}

公式3

钢材的热膨胀

比热容

Die spezifische Wärmekapazität c_a in J/(kgK) ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um ein Kilogramm des Materials um ein Kelvin zu erwärmen.

Bei 20° C ≤ Θ_a < 600° C:

c_{a} = 425 7, 73 \cdot 10^{- 1} \cdot Θ_{a} - 1, 69 \cdot 10^{- 3} \cdot Θ_{a}^{2} 2, 22 \cdot 10^{- 6} \cdot Θ_{a}^{3}

公式 4

Bei 600° C ≤ Θ_a < 735° C:

c_{a} = 666 \frac{13.002}{738 - Θ_{a}}

公式 5

Bei 735° C ≤ Θ_a < 900° C:

c_{a} = 545 \frac{17.820}{Θ_{a} - 731}

公式 6

Bei 900° C ≤ Θ_a ≤ 1.200° C:

c_{a} = 650

公式 7

钢的比热

热传导率

Die Wärmeleitfähigkeit λ_a in W/(mK) beschreibt das Vermögen, Wärmeenergie mittels Wärmetransport zu übertragen.

Bei 20° C ≤ Θ_a < 800° C:

λ_{a} = 54 - 3, 3 \cdot 10^{- 2} \cdot Θ_{a}

公式 8

Bei 800° C ≤ Θ_a ≤ 1.200° C:

λ_{a} = 27, 3

公式 9

钢的热传导率

使用的文献材料

[1]	Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[2]	Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall; EN 1993-1-2:2005 + AC:2009

作者

Frenzel 先生负责动力分析产品的开发。他还为 Dlubal Software 的客户提供技术支持。

链接

钢结构设计和计算软件

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