On behaviour of steel beams with restrained ability of thermal elongation during fire

• Autorzy: Maślak, M.

Warianty tytułu

PL

O zachowaniu się w pożarze belek z ograniczoną możliwością termicznego wydłużenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fire resistance of structural element strongly depends on the degree of its constrainment, because under the influence of high temperature additional internal forces and moments are generated. The approach, presented in this paper, allows a designer to assess this value when beam with restrained ability of thermal elongation is taken into account. It is subject to bending in persistent design analysis: whereas, in accidental fire situation, additional axial force occurs. However, large deflection which is the result of reduction of beam flexural stiffness gives significant compensation of thermally induced compression stresses.

PL

Pod pojęciem odporności ogniowej elementu konstrukcyjnego rozumie się zwykle okres czasu liczony od chwili rozgorzenia pożaru, przez który poddany działaniu wysokiej temperatury jest w stanie przenosić przyłożone do niego obciążenia sumowane według reguł wyjątkowej sytuacji projektowej. Jej wiarygodne oszacowanie jest konieczne dla odpowiedniego doboru potrzebnych środków ochrony. Jedynym sposobem pozwalającym na uzyskanie realnych wartości poszukiwanej odporności jest przeprowadzenie odrębnej analizy statycznej. Takie postępowanie jest szczególnie ważne w odniesieniu do tych części ustroju nośnego, które nie mają możliwości swobodnych odkształceń termicznych. W sytuacji pożaru generują się w nich bowiem dodatkowe, na ogół niekorzystne z punktu widzenia bezpieczeństwa, siły wewnętrzne. Badanie zachowania się tego typu elementów w warunkach pożaru rozwiniętego musi uwzględniać duże odkształcenia będące wynikiem redukcji sztywności na skutek wzrostu temperatury. W pracy zaproponowano przykładową metodykę postępowania odniesioną do swobodnie podpartej belki stalowej, której podpory mają ograniczoną możliwość poziomego przemieszczenia. Wartość termicznie indukowanej siły ściskającej jest w znacznym stopniu kompensowana dzięki równoczesnemu przyrostowi ugięcia belki. Z tego względu przy monotonicznym wzroście temperatury elementu może ona rosnąć jedynie do określonej wartości maksymalnej. Po jej osiągnięciu wartość siły maleje, pomimo że temperatura stali nadal rośnie. Jeżeli duże ugięcia belki są akceptowalne przez użytkownika budowli, to w końcu parametrem decydującym o odporności staje się termicznie indukowana, osiowa siła rozciągająca.

Słowa kluczowe

PL

pożar; temperatura; odporność ogniowa; belka stalowa; odkształcenie termiczne

EN

fire; temperature; fire resistance; steel beam; thermal deformation

• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 54, nr 4
• Strony: 769-792
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Maślak, M.

• University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Kraków, Poland,

Bibliografia

• 1. A. M. ALLAM, I. W. BURGESS, R. J. PLANK, Performance-based simplified model for a steel beam at large deflection in fire, Proc. 4th Int. Conf. "Performance-based Codes and Fire Safety Design Methods", Melbourne, Australia, 2002.
• 2. M. MAŚLAK, Fire resistance of steel beam-columns, Proc. 11th Int. Conf. on Metal Structures "Progress in Steel, Composite and Aluminium Structures", Rzeszów, Poland, 2006.
• 3. M. MAŚLAK, Simplified approach to evaluation of steel beam-column fire resistance, Advanced Steel Construction, 3, l, 512-529, 2007.
• 4. Y. Z. YIN, Y. C. WANG, Analysis of catenary action in steel beams using a simplified hand calculation method, Part 1: Theory and validation for uniform temperature distribution, Journal of Constructional Steel Research, 61, 183-211, 2005.
• 5. Y. Z. YIN, Y. C. WANG, Analysis of catenary action in steel beams using a simplified hand calculation method, Part 2: Validation for non-uniform temperature distribution, Journal of Constructional Steel Research, 61, 213-234, 2005.
• 6. PN-EN 1993-1-2, Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-2: Reguły ogólne - Obliczanie konstrukcji na wypadek pożaru.
• 7. Z. LASKOWSKA, M. KOSIOREK, Pola temperatury w stalowych belkach stropowych, Mat. XLIV Konf. KILiW PAN i KN PZITB, Krynica, Vol. VI, 151-158, 1998.
• 8. R. BECKER, Effects of heat sinks on evolution of longitudinal temperature distributions in steel structures, Fire Safety Journal, 37, 1-20, 2002.
• 9. R. BECKER, Structural behaviour of simple steel structures with non-uniform longitudinal temperature distributions under fire conditions, Fire Safety Journal, 37, 495-515, 2002.
• 10. PN-90/B-03200, Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
• 11. J. MURZEWSKI, T. DOMAŃSKI, Sprężysto-plastyczne własności stali konstrukcyjnych w podwyższonych temperaturach, Mat. VIII Międzynarodowej Konf. Nauk.-Techn. „Konstrukcje Metalowe", Gdańsk, Vol. l, 1989.
• 12. A. BUCHANAN, P. Moss, J. SEPTURO, R. WELSH, The effect of stress - strain relationships on the fire performance of steel beams, Engineering Structures, 26, 1505-1515, 2004.