Zaproponowano i przedyskutowano odniesiony do warunków pożaru rozwiniętego sposób szacowania nośności na ścinanie środnika belki stalowej wykonanego z blachy profilowanej. Porównano dwa alternatywne podejścia obliczeniowe: pierwsze – polegające na odpowiednim uogólnieniu tradycyjnego algorytmu normowego stosowanego w rozważaniach dotyczących podstawowej sytuacji projektowej, i drugie, rekomendowane przez autorów, uwzględniające potencjalną interakcję lokalnej i globalnej postaci utraty stateczności miejscowej ścianki środnika. Zdefiniowano i wykalibrowano współczynniki niestateczności skojarzone z prezentowanymi schematami obliczeń.
EN
The methodology helpful in the evaluation of shear resistance of corrugated web for steel beam exposed to fire was proposed and discussed in detail. Two alternative design approaches were compared one to the other: the first one – basing on the suitable generalization of traditional standard algorithm, commonly used for safety analysis related to persistent design situation, without any fire influence, and the second, recommended by the authors, according to which the potential interaction between local and global web panel instability modes is considered. Adequate instability coefficients, accurate for presented design assessments, were specified and calibrated.
Zaprezentowano algorytm szacowania nośności na zginanie stalowej belki z profilowanym środnikiem uogólniony na przypadek pożaru rozwiniętego. Proponuje się aby stan graniczny nośności ogniowej determinował interakcyjny warunek dwukierunkowego zginania, w którym zginanie względem osi słabej wynika z oddziaływania tak zwanego strumienia ścinania. Wpływ ten, zwykle pomijany w tradycyjnych modelach obliczeniowych odnoszonych do podstawowej sytuacji projektowej, w przypadku pożaru może nabierać znaczenia na skutek postępującej wraz z narastaniem temperatury pasów redukcji granicy plastyczności stali, z której je wykonano. Uwzględnia się przy tym zależność od temperatury materiału odpowiednich współczynników globalnej niestateczności, w szczególności współczynnika zwichrzenia i współczynnika wyboczenia pasa ściskanego z płaszczyzny dźwigara.
EN
More accurate design algorithm helpful in bending resistance evaluation of steel beams with corrugated web exposed to fully developed fire is presented and discussed in detail. The condition of fire resistance limit state is proposed to be determined by the interactive formula based on the consideration of biaxial bending in which the transverse out-of-plane bending phenomenon is the spatial effect of in-plane shear. Such an influence, usually neglected in formal models dealing with the persistent design situation, can become more significant under fire conditions, when the steel yield point decreases as a consequence of the flanges temperature growth. Dependence between the material temperature and the global instability factors is considered in the methodology proposed by the authors, especially with relation to the assessment of the adequate values of lateral – torsional buckling coefficient as well as of flexural transverse buckling coefficient specified for the compressed flange. The conclusive safety condition should be supplemented by the additional interactive component in which the influence of the axial compression force is expressed, in the case when such internal force is induced in a considered beam as a result of thermal strains constrainment.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy podjęto próbę oceny stopnia redukcji nośności stalowych belek typu SIN (ze środnikiem z blachy fałdowej) w warunkach pożaru rozwiniętego. Szczegółowej analizie poddano nośność belki na czyste zginanie z możliwością globalnej utraty stateczności (zwichrzenia) oraz nośność środnika na czyste ścinanie. W rozważaniach wykorzystano prosty model teoretyczny oparty na uogólnieniu tradycyjnego podejścia obliczeniowego rekomendowanego w PN-EN 1993-1-5 i powiązano go z zaleceniami PN-EN 1993-1-2. Uwzględniono redukcję podstawowych właściwości mechanicznych stali, w tym w szczególności granicy plastyczności i modułu sprężystości podłużnej, ze wzrostem temperatury materiału. Oszacowano również wpływ temperatury pożarowej na efektywną wartość odpowiednich współczynników niestateczności. Wykazano przy tym niedostatki podejścia normowego i zwrócono uwagę na potrzebę stosowania bardziej złożonych modeli obliczeniowych. Praca ma charakter studialny i stanowi wstęp do dalszych badań.
EN
A simple calculation technique, helpful in the evaluation of fire resistance of steel I-beams with sinusoidally corrugated web, is shown in detail and widely discussed. It is based on the PN-EN 1993-1-5 standard recommendations and, moreover, it is fully compatible with the design approach given in PN-EN 1993-1-2. Both bending carrying capacity with the imminence of the occurrence of lateral-torsional buckling and shear resistance of corrugated web are estimated for fully developed fIre conditions. Not only the values of basic material properties, particularly of steel yield point and elasticity modulus, are reduced when high temperature is taken into account, but also the corresponding instability factors, quantifying the influence of local and global buckling phenomena. The proposed methodoIogy is applicable for the assessment in such analysis only if the beam cross-section belongs to class 1 and, conclusively, the plastic deformations of the member are acceptable.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW