On mechanical properties of reinforcing steel in RC beams subjected to high temperature

• Autorzy: Kowalski R. , Kisielewski R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper considers the reinforcement elongation of RC elements subjected to fire in conformity with Eurocode (EN 1992-1-2). The stress-strain relationships for bars tensioned in elevated temperatures given in Eurocode, refer to 100°C temperature intervals. These dependencies pertain to only a part of total reinforcement elongation – the part that occurs due to load action. The free steel thermal strain and creep elongations are not included. From the practical view point, when predicting the behaviour of RC elements once subjected to fire, it is important to estimate the total elongation of the reinforcement. It is the most convenient when these elongations are considered in correspondence with temperature, while the stress level is kept at constant. Such circumstances present the surroundings in which the reinforcement of structural elements is subjected during the real fire. In order to adequately predict the behaviour of heated reinforcement, free thermal strain should be added to the strain occurred due to load action. This paper presents appropriate relationships based on recommendations given in Eurocode, developed in the system of three coordinates: stress strain temperature.

PL

W artykule, bazując na wymaganiach Eurokodu (EN 1992-1-2), przeanalizowano odkształcalność zbrojenia elementów żelbetowych narażonych na działanie pożaru. Podane w Eurokodzie zależności naprężenie odkształcenie odnoszą się do rozciągania prętów w wysokich temperaturach, będących wielokrotnością 100°C. Zależności te uwzględniają jedynie część całkowitego odkształcenia zbrojenia powstającą na skutek działania obciążenia. Swobodne odkształcenia termiczne stali oraz odkształcenia pełzania są natomiast pominięte. Z praktycznego punktu widzenia prognozowania zachowania się elementów żelbetowych narażonych na działanie pożaru istotne jest oszacowanie całkowitych wydłużeń ogrzewanego zbrojenia. Wydłużenia te najwygodniej jest rozpatrywać w zależności od temperatury, przy ustalonych naprężeniach. W takich właśnie warunkach znajduje się zbrojenie elementów podczas rzeczywistego pożaru. W celu adekwatnego przewidywania zachowania się ogrzewanego zbrojenia, do odkształceń pochodzących od obciążenia należy dodać swobodne odkształcenia termiczne stali. W artykule przedstawiono stosowne zależności opracowane w układzie trzech współrzędnych naprężenie-odkształcenie- temperatura, na bazie zaleceń podanych w Eurokodzie.

Słowa kluczowe

EN

fire; mechanical properties; reinforcing steel; high temperature

PL

ogień; konstrukcja żelbetowa; właściwości mechaniczne; temperatura wysoka

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 4, no. 2
• Strony: 49--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Kowalski R.

autor

Kisielewski R.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Civil Engineering; Al. Armii Ludowej 16, 00-637 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] EN 1992-1-2: 2004: Eurocode 2: Design of concrete structures – Part 1-2: General rules – Structural fire design
• [2] EN 1990: 2002: Eurocode: Basis of structural design
• [3] EN 1991-1-2: 2002: Eurocode 1: Actions on structures – Part 1-2: General actions – Actions on structures exposed to fire
• [4] Buchanan A.H.; Structural Design for Fire Safety. John Wiley and Sons Ltd., 2002
• [5] fib Bulletin 46/2008. Fire design of concrete structures – structural behaviour and assessment
• [6] Kowalski R.; Calculation of RC structures fire resistance. Architecture Civil Engineering Environment. The Silesian University of Technology. Vol.2, No. 4/2009; p.61-69
• [7] Abramowicz M., Kowalski R.; Stress-strain relationship of reinforcing steel subjected to tension and high temperature. International Conference: Applications of Structural Fire Engineering, Prague 2009; Conf. Proc. p.134-139
• [8] Kowalski R.; Deformation and Load Bearing Capacity of RC Flexural Cross-Section Subjected to Fire. 7th International Congress Concrete: Construction’s Sustainable Options. Dundee, Scotland, 2008; Conf. Proc. Concrete for Fire Engineering, p.35-46
• [9] Hertz K.D.; Reinforcement data for fire safety design. Magazine of Concrete Research, Vol.56, No. 8, 2004; p.453-459
• [10] Twilt, L.; Strenght and deformation properties of steel at elevated temperatures: some practical implications. Fire Safety Journal, 13, 1988; p.9-15
• [11] Elghazouli A.Y., Cashell K.A., Izzuddin B.A.; Experimental evaluation of the mechanical properties of steel reinforcement at elevated temperature. Fire Safety Journal, 44, 2009; p.909-919
• [12] Elghazouli A.Y., Cashell K.A., Izzuddin B.A.; Influence of Reinforcement Properties on the Failure of Composite Slabs in Fire. 6th International Conference: Structures in Fire. Michigan State University 2010; Conf. Proc., p.374-381
• [13] Schneider R., Lange J.; Constitutive Equations and Empirical Creep Law of Structural Steel S460 at High Temperatures. 6th International Conference: Structures in Fire. Michigan State University 2010; Conf. Proc., p.703-710
• [14] Bednarek, Z., Kamocka-Bronisz, R.; Analysis of Fire Temperature Distribution Influence on Strength Parameters of Steel Structures. 10th International Conference: Modern Building Materials, Structures and Techniques. Vilnius Gediminas Technical University 2010; Conf. Proc., p.1199-1202
• [15] Hertz K.D.; Quenched reinforcement exposed to fire. Magazine of Concrete Research, Vol.58, No. 1, 2006; p.43-48
• [16] Anderberg, Y.; Modelling Steel Behaviour. Fire Safety Journal, 13, 1988; p.17-26
• [17] EN 1993-1-2: 2005: Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1-2: General rules – Structural fire design
• [18] Skowroński W.; Fire Safety ofMetal Structures. PWN, Warsaw, Poland 2004