Date post: | 15-Oct-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | butucel-isabela-stefania |
View: | 46 times |
Download: | 1 times |
of 27
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Rezistenele mecanice ale oelului sunt diminuate datorit creteriitemperaturii care provoac o difuzie a atomilor de carbon. Au loctransformri ale reelei cristaline; astfel spre 700C, oelul cuconinut redus n elemente de aliere, trece din (ferit) cu sistem decristalinizare cubic centrat n (austenit) cu sistem de cristalinizarecubic cu fee centrate.
n jurul temperaturii de 1500C, oelul nu este dect o soluie lichidde carbon n fier.
Aceste transformri structurale atrag modificri ale proprietilormecanice:
creterea temperaturii are ca efect reducerea rezistenei laforfecare care antreneaz o majorare a alungirii i striciunii larupere.
n acelai timp, are loc o reducere a rezistenei la ntindere i alimitei de elasticitate.
tgE a,
Curba a oelului la
temperaturi ridicate considernd
ecruisarea
Curba a oelului la temperaturi ridicate fr ecruisare.
Modulul de elasticitate longitudinal n
domeniul elastic-liniar:
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Coeficienii de reducere raportai la mrimilecaracteristice la 20C, pentru relaia la temperaturi ridicate sunt:
Coeficientul de reducere al limitei de curgere, ca fiind raportulntre limita de curgere efectiv i limita de curgere la 20C:
Coeficientul de reducere al limitei de proporionalitate, cafiind raportul ntre limita de proporionalitate i limita de curgerela 20C:
Coeficientul de reducere al modulului de elasticitatelongitudinal, ca fiind raportul ntre modulul de elasticitatelongitudinal i modulul de elasticitate la 20C:
E,p,y, k,k,k
y,
y,
y
fk =
f
p,
p,
y
fk =
f
a,
E,
a
Ek =
E
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Factorii de reducere ai caracteristicilor mecanice ale oelului
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Oelul este un material incombustibil, dar bun conductor de cldur.
Alungirea relativ termic a
oelului funcie de temperatur
Cldura specific a oelului
funcie de temperatur
Conductivitatea termic a
oelului funcie de
temperatur
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
TEMPERATURA CRITIC
TEMPERATURA CRITIC, numit i temperatur de cedare,corespunde momentului n care capacitatea portant a structuriimetalice corespunztoare acestei temperaturi devine egal cuncrcarea aplicat structurii.
Temperatura critic este cuprins ntre 450C i 700-800C.
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
FACTORII CARE INFLUENEAZ
TEMPERATURA CRITIC
tipul de oel gradul de solicitare condiii de rezemare (sistem izostatic sau hiperstatic) forma profilului condiii de ncrcare
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Temperatura critic a elementului din oel, la timpul , pentru un efort capabil , se calculeaz cu relaia:
unde:
este gradul de utilizare, cu valori la timpul cuprinse ntre 0.01 i 1.0, determinatcu relaia:
n care:
este efortul de calcul produs de aciuni, la starea limit de incendiu, inclusiv efectele dilatrii i deformaiei termice,
este efortul capabil al seciunii, la starea limit de incendiu la timpul
a,cr t = 0
fi,d,t fi,dR = E
a,cr 3.833
0
1 = 39.19ln - 1 + 482
0.9674
0
fi,d
0
fi,d,0
E =
R
fi,dE
fi,d,0R
t = 0
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Creterea temperaturii ntr-un element structural neprotejat la foc dintr-o
structur interioar, n intervalul de timp se determin cu relaia:
unde:
este cldura specific a oelului [J/kgK],
este densitatea oelului [kg/m3],
este factorul de corecie pentru efectul de umbr, care are urmtoarele
expresii de calcul:
pentru: profile dublu te; pentru celelalte
cazuri, pentru profile nchise rectangulare sau circulare.
t
hma,t sh net,d
a a
A1 = k t
c V
ac
a
shk
m bsh
m
(A / V)k = 0.9
A V
m bsh
m
(A / V)k =
A V
1ksh
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
este factorul de seciune neprotejat [m-1] , n care: este
suprafaa expus la foc a elementului pe unitatea de lungime [m2/m],
este volumul elementului pe unitatea de lungime [m3/m],
este valoarea de contur convex a factorului de seciune i
reprezint raportul dintre suprafaa expus la foc a unui contur convex
care circumscrie seciunea i volumul elementului metalic, raportate la
unitatea de lungime,
este intervalul de timp [sec],
este valoarea de calcul a fluxului termic net pe unitatea de
suprafa [W/m2], determinat prin considerarea radiaiei termice ct i a
conveciei de la i spre focul din imediata vecintate a elementului
mA V mA
V
m b(A V )
t
net,dh
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Factorul de seciune pentru elemente de oel neprotejate, exemple:
Seciune deschis expus la foc pe toate feelemA V = perimetru / arie seciune
Seciune deschis expus la foc pe trei feelemA V =
suprafaa expus la foc / arie
seciune transversal
Platband expus la foc pe toate feele
Dac
VAm mA V = 2(b+ t) / (bt)bt
mA V 2 t
:
eav circular expus la foc pe toate feelemA V = 1 t
evi profilate fr sudur expuse la foc pe toate feele: mA V 1 t
mA V
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Creterea temperaturii ntr-un element structural protejat, n intervalul de timp
n care:
unde:
este factorul de seciune pentru elementul de oel izolat prin materialul de
protecie: este aria suprafeei interioare a materialului de protecie pe
unitatea de lungime a elementului structural, este volumul elementului pe
unitatea de lungime,
t
p p p 10
a,t g,t a,t g,t
a a
d A 1 = - t - e - 1 0
c V 1+ 3
p p p
p
a a
c A = d
c V
pA V
pA
V
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
sunt cldura specific i respectiv densitatea oelului, n [J/kgK] i
respectiv [kg/m3],
sunt cldura specific i respectiv densitatea materialului de protecie, n
[J/kgK] i respectiv [kg/m3],
este grosimea materialului de protecie [m],
este conductivitatea termic a materialului de protecie la foc corespunztoare
temperaturii medii de protecie i grosimii izolaiei [W/mK],
este temperatura gazelor fierbini la timpul [C],
este creterea temperaturii gazelor fierbini n intervalul de timp [K],
este temperatura oelului la timpul [C],
este intervalul de timp [sec]: .
a ac ,
p pc ,
pd
p
g,t t
g,t t
a,tt
t 30sect
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Factorul de seciune pentru elemente de oel protejate:pA V
Protecie pe contur de grosime uniform, expus la foc pe toate feele
= Perimetrul profilului /Aria seciunii de oel
Protecie n carcas de grosime uniform, expus la foc pe toate feele
pA V
= 2(b+h) /Aria seciunii de oelpA V
Protecie pe contur de grosime uniform, expus la foc pe trei fee
= Perimetrul profilului b/Aria seciunii de oelpA V
Protecie n carcas de grosime uniform, expus la foc pe trei fee
= 2h+b /Aria seciunii de oelpA V
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
A = mareV = redusnclzire rapid
A = redusV = marenclzire lent
Exemplu: profil IPE 100 expus pe 4 fee A/V = 389profil IPE 500 expus pe 4 fee A/V = 150.
INFLUENA FACTORULUI DE SECIUNE ASUPRA NCLZIRII OELULUI
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Creterea temperaturii pe
seciune funcie de timp
pentru seciuni
neprotejate
Creterea temperaturii pe
seciune funcie de timp
pentru seciuni protejate
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Sistemele de protecie termic pot fi aplicate pe suprafaa exterioar aprofilelor sau, n cazul profilelor nchise, se utilizeaz apa care poate circula ninteriorul acestora, rcindu-le (structuri irigate).
Soluii de protecie termic aplicat la exterior:
Produse care se aplic n straturi, prin imersie, prin pulverizare: vermiculit, fibreminerale aglomerate cu un liant, zgur, ipsos etc.
Produse sub form de plci care formeaz o cutie n jurul profilului metalic: plci din ipsos, din vermiculit, din fibre minerale sau compui silico-calcaroi. Acestea sunt fixate fie mecanic (agrafe, uruburi etc.), fie prin lipire.
Vopsele intumescente care se aplic sub form de pelicul, de la 0,5 la 4 mm grosime. nclzite la temperaturi cuprinse ntre 100C i 200C, acestea se umfl, transformndu-se ntr-o spum cu grosimi ce ating 3040 mm. Rezult astfel o izolaie termic care ntrzie nclzirea elementului metalic. Aceast soluie de protecie este apreciat deoarece conserv estetica i greutatea profilului.
Structurile mixte oel beton (profile deschise nglobate n beton, profile nchiseumplute cu beton sau planee cu table profilate) au un comportament favorabilla temperaturi ridicate.
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Majoritatea sistemelor de protecie sunt caracterizate de temperatura atins de profilul
metalic n funcie de masivitatea sa i de grosimea stratului protector
Temperatura profilului metalic protejat cu un anumit material, dup 60 min de incendiu convenional
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
MaterialDensitatea
[kg/m3]
Umiditatea
[%]
Conductivitatea
termic [W/mK]
Cldura specific
[J/KgK]
Spray-uri (materiale torcretate)
- fibre minerale 300 1 0.12 1200
- vermiculit 350 15 0.12 1200
- perlit 350 15 0.12 1200
Spray-uri grele (mortare speciale)
- vermiculit (sau perlit) i ciment 550 15 0.12 1100
- vermiculit (sau perlit) i ipsos 650 15 0.12 1100
Plci
- vermiculit (sau perlit) i ciment 800 15 0.20 1100
- fibre-siliciu
sau fibre-calciu-siliciu600 3 0.15 1200
- fibre-ciment 800 5 0.15 1200
- plci de ipsos 800 20 0.20 1700
Plci comprimate
- fibre silicate, vat mineral, vat
de sticl150 2 0.20 1200
Materiale grele
- beton 2300 4 1.6 1000
- beton uor 1600 5 0.80 840
- crmid de beton 2200 8 1.00 1200
- crmid cu goluri 1000 - 0.40 1200
- crmid plin 2000 - 1.20 1200
Proprietile termice ale materialelor de protecie
COMPORTAREA OELULUI LA TEMPERATURI RIDICATE
Protecie la foc cu produse aplicate prin vopsire, pulverizare
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Se utilizeaz dou tipuri de produse: produse cu densitate redus (< 250 kg/m3) alctuite din fibreminerale, sau produse past cu densitate ridicat (> 450 kg/m3) alctuite din vermiculit, ciment, ipsosetc. Grosimea stratului aplicat prin pulverizare depinde de factorul de seciune, de rezistena la focprevzut i de temperatura critic. Se aplic cu ajutorul unei maini pneumatice speciale,torcretndu- se direct pe suportul ce trebuie protejat. Stabilitate la foc - 4 ore.
VOPSEA TERMOSPUMANT de protecie la foc este o protecie pasiv care aplicat pesuprafaa structurilor metalice , mrete rezistena la foc a acestora prin formarea unui stratde spum izolatoare. Se aplic cu pensula sau trafaletul pe suprafee din oel protejateanticorozov cu grund alchidic. Se utlizeaz att n interiorul ct i exteriorul cldirilor , pentruelemente de oel cu factorul de masivitate de pn la max 300 m-1 i rezistena la foc demaxim 60 de minute.
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Stlp metalic
Grinzi metalice
Protecie la foc prin placare
PROTECIE CU PLCI DIN SILICAT DE MAGNEZIU
(TECBOR)
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Elemente structurale protejate la foc
prin placare
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Protecie la foc prin ecranare
Stlpi integrai Tavane suspendate Stlpi integrai n zidrii Stlpi protejain structura peretelui rezistente la foc parial de zidrie
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Structurile mixte oel beton (profile deschise nglobate n beton, profile
nchise umplute cu beton)
Stlpi i grinzi metalice: profile deschise sau nchise din oel, nglobate total sau parial n beton
nglobare
parial
nglobare
total
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Structurile mixte oel-beton (planee)
Planeu din grinzi cu seciune mixt oel-beton
Planeu din dal mixte oel-beton cu armtur suplimentar la foc
Planeu cu grinzi integrate n placa de beton
Structur de planeu uscat protejat prin placare
Planeu din dale mixte oel-beton cu protecie la foc prin placare
PROTECIA TERMIC A OELULUI
Soluii constructive pentru elemente de nchidere
Acoperi: 1.-nvelitoare de tabl cutat, 2.-pan, 3.-termoizolaie, 4.-
tavan de protecie la foc
Perei: 1.-nvelitoare de tabl cutat, 2.-termoizolaie, 3.-rigle perei, 4.- placaj
interior din panouri gips-carton
Compartimentri interioare anti-foc
PROTECIA TERMIC A OELULUI