Hliníkové konstrukce požární návrh

Transkript

1 Hliníkové konstrukce požární návrh František Wald Zdeněk Sokol,

2 2 Obsah prezentace Úvod Teplotní vlastnosti Mechanické vlastnosti Přestup tepla do konstrukce Analýza prvků Kritická teplota Tlačené pruty Pomůcky Graf pro referenční tloušťku požárně ochranného materiálu Graf ECCS Shrnutí Úvod Teplotní vlastnosti Mechanické vlastnosti Přestup tepla Analýza prvků Pomůcky Shrnutí

3 3 Úvod Za pokojové teploty Malá tažnost konstrukčních slitin hliníku (2 až 14 %), Třetinový modul pružnosti (vůči referenčnímu materiálu - oceli) Mechanické vlastnosti podle tepelného zpracovávání slitin Nepřítomnost meze kluzu Malé tolerance při výrobě profilů protlačováním Tepelné ovlivnění materiálu při svařování Za požáru Teplota tání slitin 59 C až 65 C Emisivita povrchu εm =,3 Úvod Teplotní vlastnosti Mechanické vlastnosti Přestup tepla Analýza prvků Pomůcky Shrnutí

4 4 Předběžná norma ENV : 1992 První normou na návrh hliníkových konstrukcí za požáru V roce 24 vypracován návrh normy (pren) Schválení normy (EN) se očekává v roce 25 Úvod Teplotní vlastnosti Mechanické vlastnosti Přestup tepla Analýza prvků Pomůcky Shrnutí

5 5 Teplotní roztažnost Teplotní roztažnost l/l se uvažuje se stejnou změnou pro všechny slitiny Poměrná teplotní roztažnost, l / l x 1-3,14,12,1,8,6,4, Teplota,, C θ al

6 6 Měrné teplo Měrné teplo ca se uvažuje se stejnou změnou pro všechny slitiny 14 Měrné teplo, J/ (kg K) 12 pren Tavenina Teplota, C

7 7 Tepelná vodivost Tepelná vodivost λal se uvažuje se změnou podle třídy slitiny -1-1 Tepelná vodivost, W m K 25 2 Řada 1, 3 a Řada 2, 4, 5 a Teplota, C

8 8 Redukce meze úměrnosti Redukce meze úměrnosti a modulu pružnosti podle pren Redukční součinitel, 1,9 k i, θ k,θ EN AW-586, H112,8,7,6,5,4,3 k,θ EN AW-33, O k,θ EN AW-775, T6 k E, θ Modul pružnosti,2,1 k,θ EN AW-5454, H32 θ al, C Teplota, C

9 9 Redukce v čase Pokles meze úměrnosti f v čase (pren při ohřevu 3 min.) Mez úměrnosti, MPa 16 C 2 C 25 C pren : C Doba vystavení prvku zvýšené teplotě, log min

10 1 Přestup tepla do konstrukce Výpočet přírůstkovou metodou (jako u ocelových konstrukcí) Drážka v povrchu profilu se do 2 mm neuvažuje a 2 a více mm se započítává < 2 mm > 2 mm Úvod Teplotní vlastnosti Mechanické vlastnosti Přestup tepla Analýza prvků Pomůcky Shrnutí

11 11 Emisivita povrchu Vliv emisivity povrchu na teplotu prvků nenatřené konstrukce povrch s nátěrem ε m =,3 ε m =,7 Teplota prvku, C Součinitel průřezu A / V = 25 m 4 A m / V = ε m =,3 ε m =, Čas, min.

12 12 Kritická teplota Konzervativně 17 C pro všechny prvky (i pro tlačené) 8 Kritická teplota prvku, C Stupeň využití průřezu, µ 7,8 6 Ocel,7,6,5,4,3,2,1 EN AW Slitiny hliníku EN AW-5454 EN AW-586 EN AW-583 EN AW-682 EN AW-33 Kritická teplota prvku, C θ 1 = C ln 1 D A µ al, cr + B 1,1,2,3,4,5,6,7,8 Stupeň využití průřezu, µ

13 13 Tlačené pruty Únosnost za pokojové teploty se redukuje 1,2 χ 1,,9 Součinitel vzpěrnosti α,2 - tepelně upravené,32 - tepelně neupravené,2 - tepelně upravené hliník,8,7,6 Za požáru redukce 1,2,32 - tepelně neupravené,21 - křivka a,76 - křivka d ocel,5,4,3,2,1 Poměrná štíhlost,,,5 1, 1,5 2, λ

14 14 Příklad Redukce vzpěrné únosnosti hranaté trubky 6 x 6 x 4 Únosnost, kn 2, 6 x 6 x 4 18, 16, 14, 12, 1, 8, Slitina EN AW C T6, tepelně upravená; 2 C Ocel S235 f = 25 MPa, α =,2; λ = f y = 235 MPa ; α =,21 (křivka a) 6, 4, 2,, 3 C λ Štíhlost

15 Graf pro referenční tloušťku požárně ochranného materiálu 5 Teplota, C 2 3 dp = k dp,ref (k podle materiálu od,4 po 1,4) Požární odolnost R Požární odolnost R 3 A p V = A p V = 25 m m Tloušťka pož. ochr., dp,mm

16 16 Graf pro kritickou teplotu a požární odolnost 5 Kritická teplota, θ al,cr, C Součinitel průřezu, Am / V m EN AW -586 EN AW -33 EN AW -583 EN AW -661 EN AW EN AW -682 EN AW (A p / V ) /(λ p / d p ) -1 W K m -3 Stupeň využití průřezu, µ,8,7,6,5,4,3,2,1, Čas, min.

17 17 Shrnutí ENV první normou na požární odolnost hliníkových konstrukcí Vychází se z poznatků o chování ocelových konstrukcí za požáru Nízká požární odolnost je dána nízkou teplotou tání slitin hliníku (59 až 65 C) 1 Redukční součinitel,8,6,4 Smluvní meze kluzu oceli Mez úměrnosti hliníkových slitin, Teplota, C Úvod Teplotní vlastnosti Mechanické vlastnosti Přestup tepla Analýza prvků Pomůcky Shrnutí

18 Děkuji za pozornost,