Zwiększanie odporności ogniowej słupów z rur stalowych przez wypełnienie betonem

• Autorzy: Szymkuć W. , Glema A. , Malendowski M.

Warianty tytułu

EN

Increasing fire resistance of steel pipe columns through concrete filling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zawarto wyniki analiz dotyczących nośności elementów konstrukcji w warunkach pożarowych. Pokazano, że słupy zespolone z rur wypełnionych betonem mogą być alternatywą dla elementów stalowych, biorąc pod uwagę ich nośność w warunkach pożarowych. Wyniki pracy i przedstawiona metodologia mogą mieć zastosowanie praktyczne, z uwagi na wykazaną możliwość zwiększenia odporności ogniowej słupów bez stosowania standardowych zabezpieczeń ogniochronnych w postaci mas natryskowych lub farb pęczniejących. Rozpatrując klasę R30, wypełnienie betonem może pozwolić na sześciokrotne zwiększenie siły osiowej w porównaniu z niezabezpieczoną rurą stalową o takiej samej geometrii zewnętrznej. Samo uwzględnienie betonu jako elementu przejmującego ciepło, co za tym idzie, obniżającego temperaturę rury stalowej, pozwoliłoby w niektórych przypadkach na osiągnięcie wyższej klasy odporności ogniowej bez stosowania obliczeń wykraczających poza Eurokod 3.

EN

The paper contains the results of analyses regarding the load-bearing capacity of construction elements in fire conditions. It shows that columns made out of pipes filled with concrete may constitute an alternative for steel elements, taking into account their load-bearing capacity in fire conditions. The results of the work and the presented methodology may be applied in practice, due to the revealed possibility to increase fire resistance of columns without the use of standard fire protection measures in the form of spray masses or intumescent paints. Considering the R30 class, the concret filling may increase six times the axial force in comparison to unprotected steel pipe with the same external geometry. Just considering the concrete as an element intercepting the heat, thus decreasing the temperature of the steel pipe, would in some cases make it possible to achieve higher class of fire resistance without the use of calculations extending beyond the Eurokod 3.

Słowa kluczowe

PL

rura stalowa; słup; wypełnienie betonem; odporność ogniowa; analiza numeryczna

EN

steel pipe; column; concrete filling; fire resistance; numerical analysis

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Przegląd Budowlany
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 89, nr 5
• Strony: 28--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Szymkuć W.

• Politechnika Poznańska

autor

Glema A.

• Politechnika Poznańska

autor

Malendowski M.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] PN-EN 1991–1-2:2006 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1–2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru, PKN, Warszawa, 2006
• [2] PN-EN 1992–1-2:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1–2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe, PKN, Warszawa, 2008
• [3] PN-EN 1993–1-1:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1–1: Reguły ogólne i reguły dla budynków, PKN, Warszawa, 2006
• [4] PN-EN 1993–1-2:2007 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1–2: Reguły ogólne. Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe, PKN, Warszawa, 2007
• [5] PN-EN 1994–1-2:2008 Eurokod 4: Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych. Część 1–2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe, PKN, Warszawa, 2008
• [6] Aribert J. M., Renaud Ch., Zhao B., Simplified fire design for composite hollow-section columns. Structures & Buildings 161, str. 325–336, 2008
• [7] Dumont F., Boström L., Łukomski M., van den Berg G., Summary report of the EGOLF round-robin nr. TC2 14–1 in fire resistance testing, EGOLF, 2015
• [8] European Comission.2014. Membrane action in fire design of composite slab with solid and cellular steel beams – valorisation (MACS+). DOI: 10.2777/76136
• [9] Lie T. T., Chabot M., Experimental Studies on the Fire Resistance of Hollow Steel Columns Filled with Plain Concrete. Internal report No. 611, Institute for Research in Construction, National Research Council of Canada, Ottawa, 1992
• [10] Łukomski M., Turkowski P., Roszkowski P., Papis B., Fire Resistance of Unprotected Steel Beams – Comparison between Fire Tests and Calculation Models. Procedia Engineering, 2017, tom 172, str. 665–672
• [11] Malendowski M., Glema A., Szymkuć W., Performance based coupled CFD-FEM analysis of 3-bay high industrial hall under natural fire. Proceedings of the International Conference in Dubrovnik, 15–16 October 2015 in edition of Applications of Structural Engineering, 2015, str. 98–103
• [12] Piestrzyński P., Zespół CT BETOTECH zwycięzcą konkursu Power Concrete 2016, Budownictwo, Technologie, Architektura 76, str. 14-16, 2016
• [13] Rodrigues J. P. C., Laím L., Fire resistance of restrained composite columns made of concrete filled hollow sections, Journal of Constructional Steel Research, 133, str. 65–76, 2017
• [14] Rush D., Bisby L., Gillie M., Jowsey A., Lane B., Design of intumescent fire protection for concrete filled structural hollow sections, Fire Safety Journal 67, str. 13–23, 2014
• [15] Szymkuć W., Glema A., Malendowski M., Fire performance of steel tubular columns filled with normal strength concrete. Response of Structures Under Extreme Loading. Proceedings of 5th International Workshop on Performance, Protection & Strengthening of Structures under Extreme Loading (PROTECT 2015), East Lansing, USA. DEStech Publications, str. 865–872, 2015
• [16] Szymkuć W., Glema A., Malendowski M., Wpływ wybranych parametrów na zachowanie i czas odporności ogniowej słupów zespolonych z rur okrągłych wypełnionych betonem. Innowacyjność, kreatywność i rozwój: budownictwo a środowisko, Wydawnictwo Zarządu Oddziału PZITB w Poznaniu, str. 77–91, 2015
• [17] Szymkuć W., Glema A., Malendowski M., Mielcarek A., Smardz P., Poteralski A., Numerical investigation of fire and post-fire performance of CFT columns in an open car park fire. Proceedings of 10th International Conference on Structures in Fire, Ulster University, Belfast, UK, June 6–8, 2018
• [18] Szymkuć W., Odporność ogniowa słupów zespolonych stalowo-betonowych z rur wypełnionych betonem – dostępne metody obliczeń, Przegląd Budowlany 12/2016, str. 43–48, 2016
• [19] Szymkuć W., Replication Data for: XI Konferencja Naukowa Konstrukcje Zespolone, doi: 10.7910/DVN/X9HAJA, Harvard Dataverse, 2017
• [20] Turkowski P., Sulik P., Fire Protection of CFRP-strengthened RC Structures. Response of Structures Under Extreme Loading. Proceedings of 5th International Workshop on Performance, Protection & Strengthening of Structures under Extreme Loading (PROTECT 2015), East Lansing, USA. DEStech Publications, str. 789–796, 2015

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).