Interpolation formulas for coefficients reducing the strength of steel and aluminum alloys in increasing temperatures

• Autorzy: Gwóźdź M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2017-0015

Warianty tytułu

PL

Formuły interpolacyjne współczynników redukcyjnych wytrzymałości stali i stopów aluminium w podwyższonej temperaturze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Heating of steel or structural aluminum alloys at a speed of 2 to 50 K/min – characterizing the fire conditions - leads to a reduction in mechanical properties of the analyzed alloys. The limit of proportionality fp, real fy and proof f02 yield limit, breaking strength fu and longitudinal limit of elasticity E decrease as the temperature increases. Quantitative evaluation of the thermal conversion in strengths of structural alloys is published in Eurocodes 3 and 9, in the form of dimensionless graphs depicting reduction coefficients and selected (tabulated) discrete values of mechanical properties. The author’s proposal for an analytical formulation of code curves describing thermal reduction of elasticity modulus and strengths of structural alloys recommended for an application in building structures is presented in this paper.

PL

W obliczeniach statycznych konstrukcji metalowych oddziaływania temperatury uwzględnia się w dwóch sytuacjach projektowych. W pierwszej, zwykle trwałej lub przejściowej sytuacji obliczeniowej, temperatura ma charakter oddziaływań technologicznych, które mogą wystąpić zarówno w konstrukcjach stalowych jak i aluminiowych. Druga sytuacja ma charakter wyjątkowy, ponieważ dotyczy temperatury pożarowej, która może wystąpić tylko w budynkach o konstrukcji stalowej (wyroby hutnicze aluminiowe oraz stalowe klasy 4 nie nadają się na konstrukcje budynków zagrożonych potencjalnym pożarem). Przywołany podział oddziaływań temperatury ma dość istotne znaczenie z uwagi na wymaganą dokładność dopasowania formuł analitycznych do wyników empirycznych zestawionych w normach. Nagrzewanie stali lub konstrukcyjnych stopów aluminium z szybkością od 2 do 50 K/min - charakteryzującą warunki technologiczne i pożarowe, prowadzi do redukcji właściwości mechanicznych analizowanych stopów.

Słowa kluczowe

EN

steel; aluminum; fire; heating temperature; alloy strength; mechanical properties; strength reduction

PL

stal; aluminium; pożar; temperatura nagrzania; wytrzymałość stopu; właściwości mechaniczne; zmniejszenie wytrzymałości

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 63, nr 2
• Strony: 39--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Gwóźdź M.

• Institute for Building Materials and Structures, Faculty of Civil Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• 1. Abramowicz M., Gabryel Adamski R.: Fire safety of buildings. Part 1, Main School of Fire Service, Warsaw, 2002 (in Polish).
• 2. Beard A. N., Fire models and design, Fire Safety Journal, 28 (1997), PP. 117- 138.
• 3. Biegus A.: Design of steel structures due to fire conditions according to Eurocodes, Izolacje, No. 2/2013, s. 20-28 (in Polish).
• 4. Bednarek Z., On determination of strains and thermal stresses in the fire conditions, Inżynieria i Budownictwo, No. 10/1994 (in Polish).
• 5. Boissonade N., Jaspart J.P., Muzeau J.P., Vilette M., New interaction formulae for beam-columns in Eurocode 3: the French-Belgian approach. Proceedings of III European Conference on Steel Structures Eurosteel 2002, Coimbra, Portugal, September 19-20, 2002.
• 6. Giżejowski M., Król P.: Design of steel members subjected to tension, compression and bending due to fire conditions according to PN-EN 1993-1-2. Inżynieria i Budownictwo, No. 9/2008, pp. 485-495 (in Polish).
• 7. Gwóźdź M., Suchodoła M.: Fire safety of metal building structures. Printing office of Cracow University of Technology, (monograph, 8 publ. sheets), Cracow 2016 (in Polish).
• 8. Gwóźdź M., Tkaczyk A., Woźniczka P.: Rebuilding of fire damaged steel industrial halls. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza, Centrum Naukowo Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej, No. 4/2016 (in Polish).
• 9. Kosiorek M., Evaluation of fire resistance of existing steel structures after fire, Materials of XXXI All Poland Conference Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, Szczyrk, 24-27.02.2016, pp. 531-576 (in Polish).
• 10. Kosiorek M., Fire safety of buildings. General Construction. Volume 2.: Building Physics, Chapter 9. Arkady, Warsaw 2005 (in Polish).
• 11. McGrattan K., Hostikka S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk C., Overholt K.: Fire Dynamics Symulator User’s Guide. NIST. Gaithersburg, Maryland, USA 2013.
• 12. Maślak M., Fire durability of steel bar structures. Printing office of Cracow University of Technology, Monograph No. 370, Cracow 2008 (in Polish).
• 13. Mazzolani F.M.: Aluminium alloy structures. Second edition E&FN SPON an imprint of Chapman & Hall, London 1994.
• 14. PN-EN 1991-1-2. Eurocode 1. Actions on structures. Part 1-2: General actions. Actions on structures in fire conditions. PWN Warsaw 2006 (in Polish).
• 15. PN-EN 1993-1-2. Eurocode 3. Design of steel structures. Part 1-2: General rules. Calculation of structures due to fire conditions. PKN Warsaw 2007 (in Polish).
• 16. PN-EN 1999-1-2. Eurocode 9. Design of aluminum structures. Part 1-2: Design of structures in the case of fire. PKN Warsaw 2007 (in Polish).
• 17. PN-EN 13381. Test methods in order to determine the influence of protective measures on the fire resistance of structural elements. Part 1-8. PKN Warsaw 2013 (in Polish).
• 18. Skowroński W., Buckling fire endurance of steel columns, Journal of Structural Engineering, Vol. 119, No 6, 1993, pp.1712-1732.
• 19. Skowroński W., Fire safety theory of metal structures, PWN, Warsaw, 2001 (in Polish).
• 20. Turowski P., Sulik P.: Design of steel structures due to fire conditions according to Eurocode 3. Wydawnictwo Instytutu Techniki Budowlanej, Monograph 7,5 publ. sheets, Warsaw 2015 (in Polish).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).