Calculations of reinforced concrete structures fire resistance

• Autorzy: Kowalski R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents steps necessary to perform a calculation of the fire resistance of a RC structure. A simple tool for evaluating this parameter are tabulated data which provide minimum requirements in terms of cross-section dimensions and distance of the reinforcement to the surface of the cross-section exposed to fire, depending on the type of the element and required fire resistance. More precise prediction of fire safety of a structure (or its elements) can be obtained when the fire is considered as an accidental design situation for which ultimate limit states of the structure are analyzed. The paper presents the essence of considering the fire as an accidental design situation. The design effect of actions adopted in accidental design situation of fire is usually lower than the one adopted in a persistent design situation. In transition from the persistent to the accidental fire situation, an increase of the design load bearing capacity occurs. Afterwards, as the fire progresses, the load bearing capacity decreases in the result of worsening strength properties of concrete and steel caused by high temperature. After the critical duration of fire the ultimate limit state occurs. In order to perform an analysis of such state, it is necessary to determine direct actions occurring in fire situation, adopt a design fire model, calculate temperature fields at selected parts of the structure, take into account the reduction in strength of concrete and reinforcing steel and calculate the load bearing capacity of the structure.

PL

W pracy scharakteryzowano czynności, które należy przeprowadzić w celu obliczeniowego sprawdzenia odporności ogniowej konstrukcji żelbetowej. Prostym narzędziem służącym do oceny tego parametru są tablice, w których, w zależności od rodzaju elementu i wymaganej odporności ogniowej, są podane minimalne wymiary przekroju elementu i minimalna odległość środka ciężkości przekroju zbrojenia od krawędzi przekroju elementu. Dokładniejszą prognozę odporności ogniowej konstrukcji (lub jej elementów) można uzyskać rozpatrując pożar jako wyjątkową sytuację obliczeniową, w której są sprawdzane stany graniczne nośności. W pracy scharakteryzowano istotę rozpatrywania pożaru jako wyjątkowej sytuacji obliczeniowej. Obliczeniowy efekt oddziaływań występujących w sytuacji pożaru jest najczęściej mniejszy od efektu rozpatrywanego w trwałej sytuacji obliczeniowej. Przy "przejściu" z sytuacji trwałej do wyjątkowej pożaru obliczeniowa nośność konstrukcji zwiększa się. Następnie, w miarę upływu czasu trwania pożaru, nośność obliczeniowa konstrukcji maleje w wyniku pogarszania się cech wytrzymałościowych betonu i stali zbrojeniowej pod wpływem wysokiej temperatury. Po pewnym krytycznym czasie trwania pożaru w konstrukcji występuje obliczeniowy stan graniczny nośności. W celu przeprowadzenia analizy obliczeniowej tego stanu należy: określić oddziaływania bezpośrednie występujące w sytuacji pożaru, przyjąć obliczeniowy model przebiegu pożaru, obliczyć temperatury w wybranych miejscach konstrukcji, uwzględnić zmniejszenie wytrzymałości betonu i stali zbrojeniowej oraz obliczyć nośność konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

reinforced concrete structure; fire resistance; model of fire

PL

konstrukcja żelbetowa; odporność ogniowa; model pożaru

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 2, no. 4
• Strony: 61--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Kowalski R.

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

Bibliografia

• [1] Council Directive 89/106/EEC of 21 December 1988 on the approximation of laws, regulations and administrative provisions of the Member States relating to construction products
• [2] Interpretative Document (to Council Directive 89/106/EEC), Essential Requirement No 2 „Safety in Case of Fire”
• [3] EN 1992-1-2: 2004: Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design
• [4] EN 1990: 2002: Eurocode: Basis of structural design
• [5] EN 1991-1-2: 2002: Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-2: General actions - Actions on structures exposed to fire
• [6] EN 1992-1-1: 2004: Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings
• [7] Buchanan A. H.; Structural Design for Fire Safety. John Wiley and Sons Ltd., 2002
• [8] fib Bulletin 46/2008. Fire design of concrete structures - structural behaviour and assessment. State-of-art report. International Federation for Structural Concrete (fib), July 2008; p.209
• [9] Ellingwood B. R.; Load Combination Requirements for Fire-restraint Structural Design. Journal of Fire Protection Engineering, Vol. 15, Feb. 2005, p.43-61
• [10] Abramowicz M., Kowalski R., Wróbel R; Ventilation-controlled fire determining on the basis of parametric temperature-time curves (in Polish). Theoretical Foundations of Civil Engineering. 17th Polish-Ukrainian-Lithuanian Transactions. Warsaw University of Technology Publishing House, 2009; p.343-350 (ISBN 978-83-7207-683-00)
• [11] fib Bulletin 38/2007. Fire design for concrete structures - materials, structures and modelling. State-of-art report. International Federation for Structural Concrete (fib), April 2007; p.97
• [12] Khoury G.A., Majorana C. E., Pesavento F., Schrefler B. A.; Modelling of heated concrete. Magazine of Concrete Research, Vol. 54, No. 2, 2002; p.77-101
• [13] Bamonte R, Gambarova R G., Meda A.; Today's concretes exposed to fire - test results and sectional analysis. Structural Concrete. Journal of the fib. 2008, Vol. 9, No 1, p.19-29
• [14] Hertz K D.; Reinforcement data for fire safety design. Magazine of Concrete Research, Vol.56, No. 8, 2004; p.453-459
• [15] 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 (ISBN 978-80-01-04266-3)
• [16] 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
• [17] Kowalski R.; Deformation and Load Bearing Capacity of RC Flexural Cross-Section Subjected to Fire. 7th International Congress Concrete: Construction's Sustainable Options. Dundee, Conf. Proc. Concrete for Fire Engineering, 2008; p.35-46
• [18] Desai S.B.; Design of reinforced concrete beams under fire exposure conditions. Magazine of Concrete Research, Vol. 50, No. 1, 1998; p.75-83
• [19] Riva R, Franssen J. M.; Non-linear and plastic analysis of RC beams subjected to fire. Structural Concrete. Journal of the fib. 2008, Vol. 9, No 1, p.31-43
• [20] Kodur V. K. R., Dwaikat M.; Flexural response of reinforced concrete beams exposed to fire. Structural Concrete. Journal of the fib. 2008, Vol.9, No l, p.45-54