Mechanical properties of concrete subjected to high temperature

• Autorzy: Kowalski R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses key processes and phenomena occurring in concrete subjected to elevated temperatures. It refers to main pre-requisites of the Eurocode model (EN 1992-1-2) discussing mechanical properties of heated concrete and it discusses the behaviour of concrete in reinforced concrete structures exposed to fire, which does not necessarily have to be fully compliant with expectations based on standard guidelines. The compression stress, although not excessively high, inhibits the reduction of the strength of concrete when heated. The strength of concrete heated to high temperature and subsequently cooled down is lower than its strength in high temperature. In the result of concrete transient creep, the internal forces of a concrete structure or the stresses in the cross-section of an element may be redistributed. Ignoring transient creep in concrete while performing advanced computational analyses may generate inadequate results. Thermal spalling of heated concrete may result in sudden disclosure of reinforcing bars of elements or sudden reduction of their cross-section.

PL

W artykule omówiono najważniejsze procesy i zjawiska występujące w betonie podczas działania na niego wysokiej temperatury. Przytoczono najważniejsze założenia Eurokodowskiego (EN 1992-1-2) modelu opisującego cechy mechaniczne ogrzewanego betonu, a następnie zwrócono uwagę, że zachowanie się betonu w konstrukcjach żelbetowych narażonych na działanie pożaru nie zawsze musi być w pełni zgodne z tym, co można przewidywać na podstawie wytycznych normowych. Występowanie w betonie niezbyt dużych naprężeń ściskających powoduje powstrzymanie pogarszania się wytrzymałości betonu podczas ogrzewania. Wytrzymałość betonu rozgrzanego do wysokiej temperatury, jest po jego ochłodzeniu niższa od występującej w wysokiej temperaturze. Na skutek pełzania termicznego betonu może wystąpić redystrybucja sił wewnętrznych w konstrukcji lub redystrybucja naprężeń w przekroju elementu. Nieuwzględnienie zjawiska pełzania termicznego betonu w zaawansowanych analizach obliczeniowych może być przyczyną uzyskania nieadekwatnych wyników obliczeń. Odpryskiwanie betonu podczas ogrzewania może prowadzić do gwałtownego odsłonięcia zbrojenia elementów żelbetowych lub do gwałtownego zmniejszenia ich przekroju.

Słowa kluczowe

EN

high temperature; concrete; mechanical properties

PL

temperatura wysoka; beton; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 3, no. 2
• Strony: 61--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Kowalski R.

• Civil Engineering Faculty, Warsaw University of Technology, 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] Khoury G.A., Majorana C.E., Pesavento E., Schrefler B.A.; Modelling of heated concrete. Magazine of Concrete Research, 2002; Vol. 54, No. 2, p.77-101
• [8] Hertz. K.D.; Concrete Strength for fire safety design. Magazine of Concrete Research, 2005; Vol. 57, No.8, p.445-453
• [9] fib Bulletin 38/2007. Fire design for concrete structures - materials, structures and modelling
• [10] Bamonte P., Gambarova P.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
• [11] Malhotra H.L.; The effect of temperature on the compressive strength of concrete. Magazine of Concrete Research, Vol.8, No.23,1956; p.85-94
• [12] Zoldners N.G.; Effect of High Temperatures on Concretes Incorporating Different Aggregates. American Society of Testing Materials, 60/1960, p.1087-1108, Sixty-third Annual Meeting of the Society 1960
• [13] Abrams M.S.; Compressive Strength of Concrete at Temperatures to 1600 F. ACI Publication SP25, paper SP25-2, Detroit 1971
• [14] Schneider U.; Concrete at High Temperatures - A General Review. Fire Safety Journal, 13/1988, p.55-68
• [15] Bazant Z.P., Kaplan M.F.; Concrete at High Temperatures. Material Properties and Mathematical Models. Longman Group Ltd. 1996
• [16] Clark L.A., Church J.G.; Thermal Curvatures and Strains in Cracked Reinforced Concrete Beams. Proc. of The Institution of Civil Engineers, Vol.83, Part 2, 1987
• [17] Khoury G.A., Grainger B.N., Sullivan P.J.E.; Transient thermal strain of concrete: literature review, conditions within specimen and behaviour of individual constituents. Magazine of Concrete Research, Vol.37, No.132,1985; p.131-144
• [18] Khoury G.A., Grainger B.N., Sullivan P.J.E.; Strain of concrete during first heating to 600 C under load. Magazine of Concrete Research, Vol.37, No.133, 1985; p.195-215
• [19] Kowalski R.; The effects of the cooling rate on the residual properties of heated-up concrete. Structural Concrete. Journal of the fib. Vol.8, No.l, 2007; Thomas Telford and fib, p.11-15