Projektowanie na warunki pożarowe

Temperatura

W IDEA StatiCa Member użytkownik ustawia temperaturę dla całego modelu. Wszystkie elementy modelu mają przypisaną temperaturę.

W IDEA StatiCa Connection użytkownik może ustawić temperaturę dla każdego elementu lub blachy oddzielnie. Temperatura elementów łączących – śrub i spoin – jest przyjmowana zgodnie z temperaturą najcieplejszej łączonej blachy.

Temperaturę elementów i blach w połączeniach można wyznaczać zgodnie z EN 1993-1-2 – pkt 4.2.5 Rozwój temperatury stali oraz D.3 Temperatura węzłów w warunkach pożaru. Właściwości cieplne elementów stalowych przyjmowane są z EN 1993-1-2:

• Ciepło właściwe – pkt 3.4.1.2
• Przewodność cieplna – pkt 3.4.1.3

Należy zauważyć, że wydłużenie termiczne nie jest uwzględniane w IDEA StatiCa Steel, ponieważ wprowadzałoby siły silnie zależne od warunków brzegowych. Użytkownicy są zachęcani do samodzielnego uwzględniania sił wynikających z rozszerzalności termicznej w efektach obciążeń.

Degradacja materiału

Degradacja materiału blach stalowych jest dostępna zgodnie z trzema normami:

• EN 1993-1-2 – Tabela 3.1
• AISC 360-16 – Tabela A-4.2.1
• CSA S16-14 – Tabela K.1

Dla blach stalowych stosowany jest wieloliniowy diagram materiałowy z sześcioma punktami zgodnie z EN 1993-1-2 – Rysunek 3.1. Przykład przedstawiono dla gatunku stali S355, degradacji materiału według EN 1993-1-2 – Tabela 3.1 oraz temperatury $\theta = 560^{\circ}\textrm{C}$. Nachylenie gałęzi plastycznej po granicy plastyczności $f_y$ wynosi $E_{a,\theta}/1000$. Współczynniki redukcyjne modułu sprężystości $k_{E,\theta}$, granicy proporcjonalności $k_{p,\theta}$ oraz granicy plastyczności $k_{y,\theta}$ wynoszą odpowiednio 0,426, 0,252 i 0,594. Przyjmuje się, że odkształcenie plastyczne narasta od granicy proporcjonalności.

Degradacja materiału śrub jest dostępna zgodnie z trzema normami:

• EN 1993-1-2 – Tabela D.1
• AISC 360-16 – Tabela A-4.2.3
• CSA S16-14 – Tabela K.3

Degradacja materiału spoin jest dostępna zgodnie z jedną normą:

• EN 1993-1-2 – Tabela D.1

Redukowana jest wyłącznie nośność śrub i spoin. Ich sztywność pozostaje taka sama jak w temperaturze otoczenia.

Rozszerzalność termiczna jest pomijana i nie jest uwzględniana w żadnych modelach. W razie potrzeby efekty rozszerzalności termicznej należy symulować poprzez dodanie obciążeń.

Sprawdzenia normowe

Blachy stalowe są domyślnie sprawdzane na odkształcenie plastyczne wynoszące 5%. 

W Eurokodzie do sprawdzeń śrub i spoin stosowany jest dedykowany częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla projektowania na warunki pożarowe $\gamma_{M,fi}$. We wszystkich pozostałych normach stosowane są standardowe współczynniki nośności lub bezpieczeństwa. Krzywe obciążenie-odkształcenie oraz sprawdzenia śrub i spoin są redukowane współczynnikami $k_b$ i $k_f$ w zależności od zadanej temperatury.

Przyjmuje się, że śruby sprężone ulegają poślizgowi i są sprawdzane jak zwykłe śruby dokręcone.

Temperatura bloku betonowego i kotew jest nieznana, a odpowiadające im komponenty nie są sprawdzane w projektowaniu na warunki pożarowe.

Sztywność

Analiza sztywności nie jest obecnie dostępna dla projektowania na warunki pożarowe. Zaleca się przeprowadzenie analizy sztywności dla temperatury otoczenia i pomnożenie sztywności przez współczynnik redukcyjny modułu sprężystości $k_{E,\theta}$.