CC BY
114
DOI: 10.12845/bitp.43.3.2016.9
mgr inz. Wojciech Szymkuc1 dr hab. inz. Adam Glema, prof. PUT1 mgr inz. Michal Malendowski1
Przyjfty/Accepted/Принята: 17.05.2016; Zrecenzowany/Reviewed/Рецензирована: 05.09.2016; Opublikowany/Published/Опубликована: 30.09.2016;
Odpornosc ogniowa slupow stalowych i zelbetowych nagrzewanych
z mniej niz czterech stron2
Fire Resistance of Steel and Reinforced Concrete Columns Exposed to
Fire on Less Than Four Sides
Огнестойкость стальных и железобетонных колонн, обогреваемых
с менее четырех сторон
ABSTRAKT
Wprowadzenie: W artykule przedstawiono problemy zwiqzane z odpornosci^ ogniow^ slupów stalowych i zelbetowych nagrzewanych z mniej niz czterech stron, z uwzgl^dnieniem elementów wbudowanych w sciany oddzielenia przeciwpozarowego. Jednostronne nagrzewanie slupa sprawia, ze na jego przeciwleglych stronach wyst^puj^ rózne temperatury. Prowadzi to do powstawania przemieszczen poziomych, które wywoluj^ dodatkowe sily wewn^trzne w samym slupie, jego zamocowaniu oraz w przylegaj^cej konstrukcji.
Metody: W odniesieniu do slupów stalowych wskazano, ze w normie PN-EN 1993-1-2 brakuje metod uproszczonych pozwalaj^cych na obliczenie nosnosci slupów stalowych poddanych oddzialywaniu wysokiej temperatury tylko z jednej strony. Opisano najwazniejsze wnioski z prac badawczych przeprowadzanych w tym obszarze w ostatnich latach i wskazano mozliw^ do zastosowania metody obliczania nosnosci tego typu elementów, uwzgl^dniaj^c^ nierównomierny przebieg temperatury w elemencie. Tego typu nagrzewanie i zwi^zana z nim nierównomierna temperatura w obr^bie przekroju sprawiajq, ze stal, w zaleznosci od jej polozenia w przekroju, wykazuje rózne wartosci parametrów takich jak granica plastycznosci i modul spr^zystosci. Uwzgl^dnienie w obliczeniach rzeczywistej temperatury stalowego slupa pozwala na oszacowanie jego przemieszczen, wywolanych wplywem nierównomiernej temperatury, od których zalez§ wielkosci sil wewn^trznych i jego nosnosc. W odniesieniu do slupów zelbetowych opisano podstawowy podzial metod obliczania nosnosci zawartych w PN-EN 1992-1-2, ze szczególnym zwróceniem uwagi na ich ograniczony zakres stosowania z uwagi na: typ konstrukcji, dlugosc elementu, smuklosc oraz wielkosc mimosrodu obciqzenia. Dokonano przegl^du metod pod k^tem stosowania ich przy narazeniu na dzialanie ognia z mniej niz czterech stron. Przyblizono metody zawart^ w niemieckim zal^czniku krajowym do DIN-EN 1992-1-2, która pozwala na obliczenie nosnosci slupów wspornikowych poddanych dzialaniu ognia z jednej, trzech lub czterech stron. Przywolano pozycje literaturowe podaj^ce uproszczone metody obliczen wraz z wnioskami. Dyskusja i Podsumowanie: Sposród potencjalnych rozwi^zan omawianego problemu mozna wyróznic: umieszczenie slupów poza sciany oddzielenia pozarowego, zaprojektowanie pol^czenia pozwalaj^cego na zawalenie si^ konstrukcji dachu do wn^trza hali, bez wywolywania nadmiernych sil poziomych oddzialuj^cych na glowic^ slupa lub wykorzystanie usztywnienia przylegaj^cej konstrukcji do przeniesienia sil poziomych. Z uwagi na poziom skomplikowania bardziej zaawansowanych metod obliczania nosnosci, wskazane jest opracowanie metod uwzgl^dniaj^cych nierównomierne nagrzewanie w sposób uproszczony, na bazie faktycznych przypadków pozarów budynków.
Slowa kluczowe: odpornosc ogniowa, slup poddany dzialaniu ognia, sciana oddzielenia przeciwpozarowego, pozar, temperatura Typ artykulu: artykul przegl^dowy
ABSTRACT
Introduction: The paper describes problems associated with fire resistance of steel and reinforced concrete columns exposed to fire on less than four sides (such as embedded in firewalls). One-sided exposure is associated with varying temperatures on both sides of the column, which leads to the formation of lateral displacement, causing additional forces in the column, its fixing and in the adjacent structure. Methods: Steel columns: It is emphasised that in PN-EN 1993-1-2 there are no simplified methods which allow to calculate the load-bearing capacity of columns exposed to fire on one side. The article describes the most important conclusions of research work carried out in recent years with an indication of a potential method for calculating load-bearing capacity of such elements, which allows to take into consideration the uneven temperature in a given element. This type of heating and uneven temperature within the cross-section resulting from it, is associated with the variation of material parameters such as yield strength and elasticity modulus depending on location in the cross-section.
1 Politechnika Poznanska / Poznan University of Technology; wojciech.szymkuc@put.poznan.pl;
2 Procentowy wklad merytoryczny w opracowanie artykulu / Percentage contribution: W. Szymkuc - 70%, A. Glema - 15%, M. Malendowski - 15%;
D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
Reinforced concrete columns: Basic division of methods provided by PN-EN 1992-1-2 is described with special emphasis on scope of its application limited by: the type of construction, the length of the element, its slenderness and the load eccentricity. A review of methods was performed in terms of their application when exposed to fire on less than four sides. A method in the German National Annex to DIN EN 19921-2 is described in detail; it allows to calculate the capacity of the load-bearing capacity of cantilever columns exposed to fire from one, three or four sides. Simplified additional methods from literature are briefly described along with their conclusions.
Discussion and Conclusions: The following can be distinguished among potential solutions to the problem: placing the columns outside the firewall, designing a special connection which allows the roof structure to collapse into the warehouse without causing excessive horizontal forces acting on the column or using bracing of the adjacent structure to transfer horizontal forces. However, due to the complexity of more sophisticated methods, it would be advisable to develop methods taking into account uneven exposure in a simplified manner, based on actual cases of fires in buildings.
Keywords: fire resistance, column exposed to fire, fire wall, fire, temperature Type of article: review article
АННОТАЦИЯ
Введение: В статье представлены проблемы, связанные с огнестойкостью стальных и железобетонных колонн, обогреваемых с менее четырех сторон, в том также их элементов, встроенных в противопожарные стены. Односторонний нагрев, связанный с присутствием разных температур по обеих сторонах колонны, приводит к образованию горизонтального перемещения, в результате чего возникают дополнительные внутренние силы относительно эксцентриситета как в самой в колонне, так и в ее креплении (изгибающий момент) и прилегающей к ней конструкции.
Методы: Стальные колонны. Показано, что в стандарте PN-EN 1993-1-2 отсутствуют упрощенные методы расчета, которые позволяли бы определять несущую способность стальных колонн, подвергаемых воздействию высокой температуры с одной стороны. В статье описываются важнейшие заключения из исследовательских работ, проводимых за последние годы, и указан потенциальный метод расчета несущей способности колонн, учитывающий неравномерное распределение температуры в этой конструкции. Этот тип нагрева и возникающая вследствие этого неравномерная температура в сечении влияют на изменение параметров материала, таких как предел пластичности и модуль упругости в зависимости от положения в поперечном сечении. Учет фактической температуры в стальном элементе позволяет оценить перемещение колонны, возникающее под действием неравномерной температуры, которое в свою очередь влияет на величину внутренних сил и его несущую способность.
Железобетонные колонны. Описана основная классификация методов, которые содержатся в PN-EN 1992-1-2, с особым акцентом на их ограниченную область использования из-за: типа конструкции, длины элемента, толщины и величины нагрузки эксцентриситета. Проведен обзор методов, которые необходимо использовать при воздействии огня с менее чем четырех сторон. Был приближен метод, содержащийся в немецком приложении к DIN EN 1992-1-2, который позволяет рассчитать мощность консольных колонн, подвергаемых воздействию огня с одной, трех или четырех сторон. Приведена литература, которая указывает упрощенную методику расчета. Заключение: Среди возможных решений этой проблемы можно выделить: размещение колонн вне противопожарной стены, проект соединения, позволяющего рухнуть конструкции крыши в глубь зала, не вызывая при этом чрезмерных горизонтальных сил, действующих на верхушку колонны или использование укрепления соседней конструкции для передачи горизонтальных сил. Однако из-за сложности более продвинутых методов, рекомендуется разработка методов, учитывающих неравномерность воздействия температуры в упрощенном порядке, на основе реальных случаев пожаров одноэтажных зданий.
Ключевые слова: огнестойкость, колонна подверженная воздействию огня, противопожарная стена, пожар, температура Вид статьи: обзорная статья
1. Wprowadzenie
Opisywana w artykule problematyka dotyczy odpornosci ogniowej stalowych i betonowych slupów (w tym takze slu-pów wbudowanych w sciany oddzielenia przeciwpozarowe-go), które podczas pozaru nagrzewane s^ z mniej niz czterech stron. Takie warunki nagrzewania wi^z^ si§ z niejednakowy-mi temperaturami po róznych stronach slupa, prowadz^cymi do powstawania przemieszczen poziomych spowodowanych róznym wydluzeniem termicznym wlókien po przeciwnych stronach tych konstrukcji (ang. thermal bowing).
Slupy wbudowane w sciany oddzielenia przeciwpozaro-wego musz^ spelniac okreslone wymagania, które przedsta-wiono w tabeli 1. W odróznieniu od elementów konstrukcji nosnej, musz^ one dodatkowo spelniac kryteria szczelnosci (E) oraz izolacyjnosci (I).
W rozdziale 2 poddano analizie slupy stalowe. Wskazano na prost^ zaleznosc, która pozwala osoacowac przemi eszcze-nia w slupie (bez uwzglçdnienia efektów drugiego rzçdu) wy-wolane róznicíj temperatur pao obu jego stronach - nagrzewa-nej i nienagrzewanej. Przytoczono mozliwe do zastosowania normowe procedury obliczeniowe [2-3]. Powolano siç takze na przedstawione w literaturze wwyniki badan pomiarów tem-peratury oraz przemieszczen dwuteowników wbudowanych w sciany.
W rozdziale 3 doWonano przekOWu norm oraz literatury pod k^tem slupów zelbetowych poddanych oddzialywaniu wysokiej temperatury z mniej niz czterech stro .
W odniesieniu do nagrzewania wedlug warunków stan-dardowych (ISO) zmianç temperatury w czasie nalezy rozu-miec jako zgodn^ z krzyw^ standardow^, wnyrazonz wzorem:
Tabela 1. Wymagane klasy odpornosci ogniowej elementow budynku [1]
Table 1. Required fire resistance classes of selected building elements [1]
klasa odpornosci pozarowej fire resistance class A B C D E
konstrukcja nosna /load-bearing structure R 240 R 120 R 60 R 30 (-)
sciana oddzielenia pozarowego / fire wall REI 240 REI 240 REI 120 REI 120 REI 60
konstrukcja dachu / roof structure R 30 R 30 R 15 (-) (-)
вд = 20 + 345 ■ log10(8 ■ t + 1)
Gdzie: 9g to temperatura gazów w stopniach Celsjusza, a t to czas oddzia lywania w minutach.
2. Slupy stalowe
W slupach wbudowanych w sciany oddzieleniz przeciw-pozarowego pod wpiywem pozaru dochodzi do nierówno-miernego przebiegu temperatury w przekroju poprzecznym, który prowadzi do zjawiska wvygiçcia elementu. Schemztycz-
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ
D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
nie przedstawiono je na ryc. 1. W prostych przypadkach przemieszczenia podiome wywolane tym zjawiskiem mozra opisac za pomoc^ wzoru:
D =
^th-i2 n^d
(2)
Gdzie:
A£th to röznica wydluzenia wlökien od temperatury po obu stronach slupa stalowego, l to dlugosc slupa,
d odleglosc miçdzy skrajnymi wlöknami (nagrzewanymi i nienagrzewanymi)
n to wspölczynnik przyjmuj^cy wartosc 2 dla slupöw wspor-nikowych lub 8 dla s lupöw podpartycli obustronnie przegu-bowo.
Wydluzenie stali wedlug Eurokodöwmoze byc wyznacza-ne ze wzoröw:
• dla temperatur od 20do 750°C:
£th0Ю = -2,416 • 10"4 + 1,2 • 10"s • в + 0,4 • 10 "8 • в2
• dla tenrperatur ocZ 750 do 860°C
£rh(<s) = 11 • 10-0
. dla temperatur od 860 do 1200°C: £t-(0) o -o6,2 • 10"° + 2 • Ю-5 • в
Przemieszczenie poziome na ryc. 1. obliczono przy zalo-zeniu braku obci^zenia (brak efektöw II rzçdu) oraz liniowe-go przebiegu temperatury w przekroju. W przypadku slupöw podpartych obustronnie przegubowo przemieszczenie doty-czy srodka wysokosci (l/2) slupa, natomiast w przypadku ele-mentöw wspornikowych - jego wolnego konca (l).
2.1. Aktualny stan normalizacji
Proste modeleobliczeniowe zawarte w Eurokodzie 3 [2] pozwalaj;) na oblicrenie wartosci aemperatury elementow stalowych przy zalozeniu röwnomiernej temperatury w calym przakroju. Przykladowe wyniki obliczen temperatury ksztal-towaika HEA200 о röznej alczj:)ze"yc;ji zestrwiono naryc. Г. O ile w prrypadku nagrzewpniz ekmeniu ze wczystkich stron wyniki s^ zblizonc dy rzeczywistycW, to w przypadku trzech
о. >
4M ООО BOO
Srednia temperatura (°C) Mean temperature (°C)
1201
£ £ T3 и
stron zalozenie jednorodnej temperatury w calym przekroju niejest precyzyjne. Eerokod З pozwala ra uwzglçdnienie tego efektu w przypadku elementów zginanych poprzez zwiçksze-nie obliczeniowejuosnosci przy zgiraniu MstRd przez zasto-sowarie wspólczyrrika 1/к1 Dla belki rieosloniçtej materialami izolacji ogniochronnej, przylegaj^cej do plyty stropowej (ryc. 2), M/tRd mozra zwiçkszyc o blisko 433%%>. (к1 = 0,7). Eurokod 4 [3] pozwala ra obliczeniezróznicowanej tempera-turyw elemencie przylegaj^cym do stropu lub sciany wzdluz jednej z krawçdzi, co za tym idzie, takze ra dokladniejsze obliczenie nosnosci elemertu. W efekcie obliczen zgodnych z [3] otrzymuje siç razre temperatury pólki przylegaj^cej do przegrody, srodrika i pólki od strony p omieszczenia.
Wzrost temperatury przedstawiony ra ryc. 2 obliczono przy zalazeniu, ze wskazrik ekcs^jsozycii przekroju (А /V) wy-
j w przypadku nagrzewania z 4 stron,
L-b
— w przypadku ragrzewaria z 3 stron,
b + 2tf
b.t w przypadku naigrzewania z 1 strony. Gdzie:
L to obwód ksztaltownika, A - pole,
b - szerokosc stopki, f - grubosc stopki.
Jednoczesnie dla ragrzewaria z czterech lub trzech stron przyjçto wspólczynnik poprawkowy zwi^zary z efektem za-cierieria kh = 0,9, podczas gdy w przypadku ragrzewaria z jednej strony przyjçto kh = 1,0. Wlasciwosci stali przyjçto zgodnie z [2], natomiast emisyjnosc stali przyjçto jako 0,8.
Model sluz^cy do obliczania temperatur elementów stalowych w normie Eurokod 3 [2] rie uwzglçdria przeplywu ciepla z elemertu stalowego do przylegaj^cej sciany lub stropu. Na-lezy szczególnie mocno zaznaczyc, ze wyniki dla jednostron-nego ragrzewaria bçd^ prawidlowe jedynie dla odizolowanej z jednej strony pólki ksztaltownika (lub dla odizolowanego z je dnej strony plaskownika) - co efektywnie sprowadzi siç do nagrzewania prostok^tnego przekroju (pólka ksztaltownika) z 3 stron. W zwi^zku z tym, ze Eurokod rie uwzglçdria przeplywu ciepla ani do wrçtrza sciany, ani do wbudowanej w scia-rç czçsci elemertu, oparcie obliczen temperatury calego ksztaltownika o obliczon^ temperaturç pólki prowadzi do znacznego przeszacowania temperatury (por. ryc. 2 i ryc. 3).
0.018 0.016 0.014 0.012 0.010 o.oos 0.006 0.004 0.0Û3
o.oao
2ÛO 400 boo eoo
Temperatura (°C) Temperature (°C)
1000 1200
R°c. 1. Przemiesrczenie poziome slupa stalowrgo (zamocowanie obustronnie przegubowe, d = 168.3 mm, l = 3000 mm), pod wplywem roznicy temperatur z obu stron rownej 200°C oraz funkcja wydluzenia termicznego stali [2]. Pocz^tek wykresu po lewej stronie wynika
z zalozonego poczijtkowego jednostronnego zwjkszania temperatury z 20 do 220°C Fig. 1. Horizontal displacement of steel column (simply supported, d = 168.3 mm, l = 3000 mm), caused by temperature difference on opposite sides equal to 200°C and function of thermal elongation of steel [2]. The beginning of the figure on the left is a result of assumed
initial increase of temperature on one side only from 20 to 220°C Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.
D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
u u
Cti OJ !-
3 a
tí tä ¡H i-
^ oj
sp a
700 600 500 400
s e j
-i H
200 100 0
* ** """
T 1 • war
_J— t
-HEA300-4
---HEA200-3
.........HEA20Ü-1
6 9
Czas (min) Time (min)
12
15
Rye. 2. Wzrost temperatury przy zalozeniu nagrzewania wedlug krzywej (1) ksztaltownika HEA 200 z czterech, trzech lub jednej strony,
obliczenia wedlug 2
Fig. 2. Temperature increase assuming HEB 200 profile is exposed to standard fire (1) on four, three or one side, calculations according to [2]
Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.
2.2. Wyniki hadan z literatury
Wsród proponowanych w ostatnim czasie zmian warto podkreslic prac^ doktorsk^ i seri^ artykulów, które opracowal A.M. Correia [4]. Badal on slupy stalowe wbudowane w scia-ny w róznych konfiguracjach (m.in. z pasami równolegle lub prostopadle do lica sciany). Jedn^ z istotniejszych prac w tym zakresie jest [5], w której autorzy przedstawiaj^ wniosek, ze okreslanie temperatury calego elementu na podstawie temperatury cz^sci nieosloni^tej prowadzi do nieekonomicznych rezultatów, natomiast przyjmowanie temperatury sredniej jest niebezpieczne ze wzgl^du na pomini^cie efektu wygi^cia wywolanego temperatura (ryc. 1.). Autorzy opracowali seri§ interakcji momentu zginaj^cego i sily normalnej, a zapropo-nowana procedura ma szanse na uznanie jej jako obowi^zuj^-c^ przez Europejski Komitet Normalizacyjny i jej implemen-taj w kolejnej generacji Eurokodów. Rycina 3 przedstawia wyniki pomiarów temperatury w przekroju poprzecznym ksztaltownika HEA 200 ze sciany wbudowan^ mi^dzy pól-ki, przy nagrzewaniu wedlug krzywej standardowej. Róznica temperatur po obu stronach sciany po 60 minutach nagrzewania wynosi 600°C. W przypadku obliczen dotycz^cych sciany oddzielenia pozarowego, nalezaloby uwzgl^dnic takze kryteria zwi^zane z izolacyjnosci^ przegrody z wbudowanym w ni^ elementem stalowym. Potencjalnym problemem moze byc prawidlowe wypelnienie przestrzeni mi^dzy murem a ksztaltownikiem.
Do istotnych wniosków z pracy [4] nalez^:
• Eurokod bazuje na jednorodnej temperaturze w przekroju, a temperatura ta jest inna niz zaobserwowana w rze-czywistosci,
• rzeczywisty rozklad temperatury jest nieliniowy, a co naj-wazniejsze, wyst^puje duza róznica mi^dzy temperatura pólki narazonej bezposrednio na dzialanie pozaru a pólki po drugiej stronie sciany, któr^ przedstawiono na ryc. 3. W pracach [4-5] rozpatrywano dwuteowniki o róznym
usytuowaniu wzgl^dem lica sciany. Przedstawiono tam prak-tyczne zalecenia dotycz^ce ustalania temperatury poszczegól-nych cz^sci przekroju oraz temperatury „zast^pczej", na pod-stawie której mozna okreslic przyblizone diagramy interakcji M/N, pozwalaj^ce na okreslenie odpornosci ogniowej.
Zjawiska zachodz^ce w elementach poddanych nierówno-miernemu nagrzewaniu, takie jak zmiana polozenia efektyw-nego srodka przekroju, czy tez osi obrotu plastycznego opisano m.in. w [6] oraz [7]. W pracy [7] analizowany jest przypadek, w którym temperatura jest niejednorodna zarówno w przekroju slupa, jak i wzgl^dem jego wysokosci. W przypadku nierów-nomiernego nagrzewania parametry te zmieniaj^ si§ wraz ze zmian^ temperatury, z uwagi na zróznicowan^ w obr^bie przekroju degradaj parametrów materialowych, takich jak grani-ca plastycznosci, czy modul Younga [8].
Dodatkowe informacje mozna znalezc w raporcie RFCS [9]. Podano tam uproszczone procedury szacowania prze-mieszczen i sil wewn^trznych w konstrukcji, gdy w jednej z naw ramy wielonawowej wyst^pi pozar. Problem podzielo-no tam na dwa etapy:
-P1 -P2 -P3
30
Czas (min) Time (min)
Ryc. 3. Temperatury zmierzone w trzech punktach przekroju poprzecznego ksztaltownika stalowego wbudowanego w sciany.
Wyniki badan [4]
Fig. 3. Temperatures measured at three points of the steel cross-section embedded in wall. Test results [4]
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
• etap I: zmiana sil wewn^trznych i przemieszczenia spo-wodowane wydluzalnosci^ termiczn^,
• etap II: wyczerpanie nosnosci dzwigara: wyznaczenie sil poziomych oddzialuj^cych na slupy na podstawie roz-wi^zania krzywej lancuchowej.
3. Slupy zelbetowe
3.1. Przegl^d metod sprawdzania odpornosci ogniowej w Eurokodzie 2
Norma PN-EN 1992-1-2 [10] zawiera szereg metod po-zwalaj^cych na okreslenie, czy slup zelbetowy pod zadanym obci^zeniem spelni wymagania okreslonej klasy odpornosci ogniowej. Metody zawarte w normie dziel^ si§ na 3 kategorie:
1. metody tabelaryczne:
a) metoda A,
b) metoda B,
c) metoda z zal^cznika C.
2. metody uproszczone:
a) metoda z zal^cznika B.1 - izotermy 500°C,
b) metoda z zal^cznika B.2 - strefowa,
c) metoda z zal^cznika B.3 - oparta na oszacowaniu
krzywizny.
3. metody zaawansowane - do ktorych podano ogolne za-lozenia, takie jak parametry materialowe betonu i stali zbrojeniowej w podwyzszonych temperaturach. Metoda z zal^cznika C powstala na bazie B.3, natomiast
metoda B - to jej uproszczona wersja. W tabeli 2 przedsta-wiono przegl^d ograniczen wymienionych wyzej metod tabe-
larycznych i uproszczonych.
3.1.1. Metody tabelaryczne
Uzywanie metod tabelarycznych wymaga minimalnego wysilku projektanta, gdyz w zalozeniu same wyniki obliczen nosnosci konstrukcji w trwalych i przejsciowych sytuacjach
Tabela 2. Ograniczenia stosowania metod obliczania slupow w Eurokodzie 2 [10] Table 2. Limitations of using the calculation methods of columns in Eurocode 2 [10]
Limit: Metody tabelaryczne Tabular methods Metody uproszczone Simplified methods
A B Annex C B.1 izotermy 500°C / isotherm 500°C B.2 strefowa / zone B.3 oszacowania krzywizny / estimation of curvature
max З m (tabela/table) б m (wzór/ formula) - - - - -
- 30 8O - - -
e (PN/NA) max (O,25b; 2OO mm) max (O,5b; 2OO mm) - - -
Krzywa/ Curve ISO ISO ISO ISO lub PRM jezeli dowolna krzywa pozaru rozwiniçtego (zmiana) ISO, PRM
Oznaczenia: ISO - krzywa standardowa / standard temperature-time curve (1), PRM - krzywa parametryczna / parametric curve, l0 ^ -efektywna dlugosc slupa w warunkach pozarowych / effective length of the column under fire conditions, X^ = l,^/i - smuklosc slupa w warunkach pozarowych / slenderness of the column under fire conditions, e - mimosrod pierwszego rzçdu w warunkach pozarowych / first order eccentricity under fire conditions, b i h - wymiary poprzeczne przekroju / dimensions of cross-section, O - wspolczynnik otworow okreslony przez EN 1991-1-2, zal^cznik A / opening factor according to EN 1991-1-2, Annex A.
obliczeniowych (STR i EQU) powinny pozwolic na okreslenie, czy dany element konstrukcji spelnia wymagania zalozo-nej standardowej odpornosci ogniowej (R). Zazwyczaj spro-wadza si§ to do sprawdzenia, czy wymiary przekroju i odle-glosci osiowe glównych pr^tów zbrojenia s^ nie mniejsze niz wymagane.
Podczas stosowania metod tabelarycznych dotycz^cych
slupów zelbetowych, nalezy miec na uwadze szereg ograni-
czen (tabela 2). Przede wszystkim ich stosowanie jest dopusz-czalne tylko w przypadku pozarów standardowych. Ponadto w punkcie 5.3.1 normy [10]: w uwadze znajduje si§ zapis „Dane tabelaryczne dotycz^ jedynie konstrukcji usztywnio-nych. Dane tabelaryczne przeznaczone dla konstrukcji nie-usztywnionych mozna podac w Zal^czniku krajowym". Jest to bardzo istotny i zbyt cz^sto pomijany wymóg. We wszystkich metodach, poza B.1 i B.2, podano wprost, ze mozna je stoso-wac tylko w przypadku konstrukcji usztywnionych [ang. braced]. W normie PN-EN 1994-1-2 podano nast^puj^c^ defini-j ramy st^zonej: „rama wykazuj^ca odpornosc na przechyl dzi^ki systemowi st^zen, który jest wystarczaj^co sztywny, aby z wystarczaj^c^ dokladnosci^ móc zalozyc, ze wszystkie sily poziome zostan^ przeniesione przez system st^zen".
W przypadku wykorzystywania metod tabelarycznych, zawieraj^cych ograniczenie mimosrodu pierwszego rz^du e, nalezy pami^tac, ze efekty pierwszego rz^du s^ obliczane z uwzgl^dnieniem imperfekcji geometrycznych. Z kolei na korzysc projektanta mog^ dzialac wspólczynniki ty, wyko-rzystywane do obliczania kombinacji oddzialywan. Na war-to sci obliczeniowe oddzialywan w wyj^tkowych sytuacjach obliczeniowych (m.in. pozar), wedlug [12] skladaj^ si§: od-dzialywania stale, wiod^ce oddzialywanie wyj^tkowe oraz towarzysz^ce oddzialywania zmienne: jedno glówne i pozo-stale. W wyj^tkowych sytuacjach obliczeniowych obci^ze-niem wiod^cym jest temperatura, sposród towarzysz^cych glówne oblicza si§ ze wspólczynnikiem ¡ (wartosc cz^sta), natomiast pozostale ze wspólczynnikiem y2¡ (wartosc qu-
asi-stala). W przypadku obci^zenia wiatrem wartosci tych wspólczynników wynosz^ odpowiednio 0,2 oraz 0, co wi^ze si§ z istotn^ redukj obci^zeñ poziomych oddzialuj^cych na konstrukj w porównaniu do trwalej i przejsciowej sytuacji obliczeniowej. Wartosci te bazuj^ na cz^stosci wyst^powania danych obci^zeñ. Wyniki badan w postaci histogramów pr^d-kosci wiatru i ci^zaru pokrywy snieznej na terenie Polski moz-na znalezc w pracy [11]. Autor tej pracy podaje, ze w latach 1976-80 pr^dkosc wiatru w 95% pomiarów nie przekraczala 8 m/s (obecnie w strefie 2, na wi^kszosci terenu Polski, przyj-muje si§ wartosc podstawowej bazowej pr^dkosci wiatru rów-n^ 26 m/s). Z kolei w przypadku obci^zenia sniegiem ci^zar pokrywy w 93% pomiarów nie przekraczal 0,1 kN/m2, pod-czas gdy obecnie na terenie kraju, poza obszarem Tatr wartosc charakterystyczna obci^zenia sniegiem gruntu wynosi od 0,7 do 1,6 kN/m2. Na podstawie tego typu danych okreslono wartosci wspólczynników y oraz f2 w normie [12]. Zasady ich wyznaczania mozna znalezc m.in. w pracy [13].
3.1.2. Metody uproszczone
Metody uproszczone mozna stosowac w przypadku na-grzewania z mniej niz czterech stron, ale wymaga to uwzgl^d-nienia przemieszczen od temperatury (thermal bowing). Sto-sowanie metod uproszczonych sprowadza si§ do obliczenia temperatur wewn^trz przekroju i stosowania „konwencjo-nalnych metod obliczeniowych" do wyznaczania nosnosci, uwzgl^dniaj^c np. wielkosc przekroju zredukowanego i obni-zone parametry materialowe stali zbrojeniowej. Dotychczas w polski ej literaturze brakuje niestety istotnych odniesien do metod, które pozwolilyby na przeprowadzanie obliczen w prosty sposób. W przypadku metody B.2 (strefowej) w normie pojawia si§ pewna niescislosc, mianowicie w punkcie 4.2.1 Uwaga 1 podano: „Metody B.1 mozna stosowac zarów-no do warunków pozaru standardowego, jak i parametrycz-nego. Metody B.2 zaleca si§ stosowac w odniesieniu do ma-lych przekrojów i smuklych slupów, przy czym obowi^zuje ona tylko dla pozarów standardowych". Natomiast w zal^cz-niku informacyjnym B, w punkcie B.2(1) podano „Metody strefow^ mozna stosowac dla dowolnej krzywej pozaru roz-wini^tego, jakkolwiek dane w niniejszej normie odnosz^ si§ tylko do pozaru standardowego" (zmiana na mocy PN-EN 1992-1-2:2008/AC).
D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9 3.2. Nagrzewanie z mniej niz czterech stron
3.2.1. Eurokod 1992-1-2
Sposrod metod tabelarycznych tylko w metodzie A zawar-te s^ wymogi dla slupow poddanych dzialaniu ognia z jednej strony, przy czym zakres jej stosowania (tabela 2) w wielu przy-padkach nie pozwala na jej efektywne stosowanie. W metodzie A (tabela 3) podano minimalne szerokosci slupa i odleglosci osiowej zbrojenia dla warunkow nagrzewania:
• z jednej strony, przy |fi = 0,7,
• z wi^cej niz jednej strony, przy |fi = 0,2; 0,5 lub 0,7.
Gdzie: |fi jest stosunkiem obliczeniowego obci^zenia
osiowego w sytuacji normalnej do obliczeniowej nosnosci slupa w warunkach temperatury normalnej.
Warto w tym miejscu zaznaczyc, ze tabela 3 pojawila si§ w innej wersji w prenormie ENV 1992-1-2. Jej centralna cz^sc opisana jako „Slupy nagrzewane z wi^cej niz jednej strony" zostala zmieniona m.in. po krytyce ze strony Franssena [14], ktory podnosi tez problem niedost^pnosci uzasadnien niekto-rych metod przyj^tych w Eurokodach (tak bylo w przypadku pierwotnej wersji metody A w ENV). Autorom nie udalo si§ dotrzec do zrodla cz^sci zatytulowanej „Nagrzewane z jednej strony", w ktorym zaprezentowane bylyby wyniki porowna-nia zaproponowanej metody i testow laboratoryjnych lub obliczen. Metoda A zostala opracowana na podstawie wynikow 88 testow odpornosci ogniowej slupow zelbetowych, prze-prowadzonych w Brunszwiku, Ottawie, Gandawie oraz Liege w latach osiemdziesi^tych i dziewi^cdziesi^tych ubieglego wieku. Ma ona charakter best fit equation - rownania b^d^ce-go najlepszym dopasowaniem, st^d ograniczenie do domeny walidacyjnej z testow laboratoryjnych, m.in. w postaci mak-symalnego mimosrodu obci^zenia. We wzorze wchodz^cym w sklad metody A nie podano sposobu uwzgl^dnienia jedno-stronnego nagrzewania.
Metoda B nie rozroznia mi^dzy nagrzewaniem z jednej lub wi^cej stron, z kolei dane zawarte w zal^czniku C przewidziane s^ tylko dla slupow nagrzewanych z wi^cej niz jednej strony.
Temperatury w przykladowym przekroju betonowym o wymiarach 60 x 40 cm, poddanym dzialaniu wysokiej temperatury przez 120 minut, podano na ryc. 4. Do obliczen przej^to wlasciwosci materialowe zgodne z [10]: cieplo wlasciwe, g^stosc i przewodnosc ciepln^. Wzrost tempera-
Tabela 3. Minimalne wymiary i odleglosci osiowe dla slupow prostok^tnych, metoda A [10] Table 3. Minimum column dimensions and axis distances for rectangular columns, method A [10]
Standardowa odpornosc Minimalne wymiary (mm) Szerokosc slupa b / odleglosc osiowa a glownych pr^tow / Minimum dimensions (mm) Column width b . / axis distance a of the main bars
ogniowa / Standard fire resistance Slupy nagrzewane z wi^cej niz jednej strony / Column exposed on more than one side Nagrzewane z jednej strony / Exposed on one side
fi °.2 fi °-5 fi °-7 1« = °.7
R30 200/25 200/25 200/32 300/27 155/25
R60 200/25 200/36 300/31 250/46 350/40 155/25
R90 200/31 300/45 350/53 155/25
300/25 400/38 450/40**
R120 250/40 350/45** 350/57** 175/35
350/35 450/40** 450/51**
R180 350/45** 350/63** 450/70** 230/55
R240 350/61** 450/75** - 295/70
**Minimum 8 pr^tów / Minimum 8 bars
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
Ryc. 4. Temperatury w przekroju slupa po dwoch godzinach nagrzewania wedlug krzywej standardowej (1). Slup poddany dzialaniu ognia
z czterech, trzech oraz jednej strony Fig. 4. Temperatures inside column cross-section after 2 hours of heating according to standard curve (1). Column exposed to fire on four,
three and one side Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.
tury przyjçto zgodny z krzyw^ standardow^ (1), przy czym w pierwszym przypadku jest to oddzialywanie ze wszystkich stron, a w kolejnych odpowiednio z trzech (boki i döl na ryc. 4) oraz jednego (döl na ryc. 4). Powierzchnie nienagrzewane przyjçto jako idealnie zaizolowane.
3.2.2. Niemiecki zal^cznik krajowy DIN EN 1992-1-2/NA
W kontekscie smuklych slupöw poddanych nieröwnomier-nemu nagrzewaniu, interesuj^c^ metody jest zawarta w nie-mieckim zal^czniku krajowym DIN-EN 1992-1-2/NA:2010-12 Vereinfachtes Verfahren zum Nachweis der Feuerwiderstandsklasse R 90 von Stahlbeton-Kragstuetzen aus Normalbeton -uproszczona metoda sprawdzenia klasy odpornosci ogniowej R90 zelbetowych slupöw wspornikowych z betonöw normalnej wytrzymalosci. Umieszczono tam seriç nomogramöw, na pod-stawie ktörych mozna oszacowac m. in. maksymaln^ silç nor-maln^, ktör^ przeniesie slup po 90 minutach. Metoda zostala opracowana z mysl^ o obliczaniu zelbetowych slupöw wspor-nikowych. Dopuszcza ona röwniez obliczenia dla slupöw o in-nych schematach statycznych, nagrzewanych z czterech, trzech lub z jednej strony. Jej istotn^ wad^, z perspektywy polskich przepisöw, jest jej ograniczenie do klasy R 90. Opisywana metoda podaje dwa warunki:
• Sila oddzialywania w warunkach pozaru musi byc nie wiçksza niz nosnosc slupa ;
• Moment zginaj^cy powstaj^cy w warunkach pozaru w przekroju utwierdzenia musi byc mozliwy do przenie-sienia przez fundament.
Norma [15] zawiera nomogramy sluz^ce do odczytania nosnosci oraz momentu zginaj^cego w slupach o wysoko-sciach przekroju h = {300 mm, 450 mm, 600 mm, 800 mm}. Kazdy z nomogramöw zostal opracowany przy zalozeniu:
• czterostronnego nagrzewania,
• stosunku odleglosci osiowej zbrojenia do wysokosci przekroju a/h=0,10,
• betonu klasy C30/37,
• stali zbrojeniowej B500, przy geometrycznym stopniu zbrojenia .
Po wyznaczeniu poz^danych wartosci z nomogramöw, mozna je modyfikowac za pomoc^ odpowiednich wspölczyn-niköw. Dziçki temu uzyskuje siç zakres stosowania podany w tabeli 4, wykraczaj^cy poza wymienione wyzej zalozenia.
W poröwnaniu do metod opisanych w [10] ograniczenia s^ znacznie mniej restrykcyjne, przede wszystkim dotyczy to smuklosci slupöw, mimosrodu obci^zenia oraz mozliwosci stosowania w konstrukcjach nieusztywnionych. Na ryc. 5 przedstawiono mnoznik kfi obliczony wedlug [15], zmienia-j^cy nosnosc przekroju w zaleznosci od warunköw nagrzewania (1 lub 3 strony), wysokosci przekroju oraz mimosrodu obci^zenia odniesionego do wysokosci przekroju. Bazowa nosnosc odczytana z nomogramu dla nagrzewania z czterech stron, moze byc przemnozona przez wspölczynnik kfi w celu okreslenia nosnosci dla innych warunköw nagrzewania. Jak widac, wedlug tej metody w przypadku jednostronnego nagrzewania, przy wysokosci przekroju do 450 mm, nosnosc elementu nagrzewanego z jednej strony jest wiçksza niz na-grzewanego ze wszystkich stron. Z kolei w przypadku nagrze-wania z trzech stron, nosnosc jest zredukowana od 20 do 40 % (kfi = 0,6-0,8), zaleznie od mimosrodu.
3.2.3. Wyniki badan z literatury
Prawdopodobnie jedyn^ prac^ traktuj^c^ o slupach zelbetowych nagrzewanych z trzech stron jest [16]. W pracy zaprezentowano wyniki badan eksperymentalnych slupöw o wymiarach 20 x 20 x 200 cm, nagrzewanych z trzech stron.
Sposröd prac poswiçconych obliczaniu czasu odpornosci ogniowej slupöw mozna wyröznic [17-18]. W pracy [17] autorzy uzyli oprogramowania SAFIR, celem opracowania uproszczonej metody obliczeniowej. Z kolei autorzy pracy [18] bazowali na wlasnym oprogramowaniu, a w podsumowaniu stwierdzaj^, ze czas odpornosci ogniowej typowych slupöw zelbetowych jest mniejszy o 15, 40 i 10% w poröwnaniu do ele-mentöw nagrzewanych ze wszystkich stron, odpowiednio dla nagrzewania z trzech, dwöch (s^siednich) lub jednej strony. S^ to wnioski rözni^ce siç od tych, ktöre opisano w rozdziale 3.2.2, co dowodzi, ze temat jest wci^z nierozpoznany.
Przytoczone prace zawieraj^ odniesienia do wyniköw badan slupöw nagrzewanych ze wszystkich stron, ale brak w nich walidacji opracowanych modeli na podstawie testöw elementöw nagrzewanych z mniej niz czterech stron, np. po-danych przez [16]. Korzystne mogloby byc odniesienie do wyniköw badan zelbetowych scian, np. [19]. Na uwagç za-sluguje praca [20], ktöra podaje poröwnanie zaproponowa-nej metody obliczen slupöw zelbetowych z wynikami testöw slupöw nagrzewanych z trzech stron w [16].
D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
Tabela 4. Zakres stosowania metody w DIN/NA [15]
Table 4. Application range of the method provided by DIN/NA [15]
Beton / Concrete na kruszywie krzemianowym klasy C20/25 do C50/60 / siliceous, C20/25 - C50/60
Zbrojenie / Reinforcement j ednowarstwowe walcowane na gor^co B500, klasa N / single layer, B500, class N
Dlugosc wyboczeniowa odniesiona do wysokosci przekroju / Buckling length to h ratio warunek odpowiada smuklosci w zakresie / slenderness between:
Mimosröd obci^zenia odniesiony do wysokosci przekroju / Load eccentricity to h ratio gdzie / where
Minimalny wymiar przekroju [mm] / minimum cross-section dimension [mm]
Stopien zbrojenia / Geometrical reinforcement ratio (As/Ac) [%]
Polozenie zbrojenia odniesione do wysokosci przekroju / Axis distance to h ratio
Oznaczenia: 10^ - efektywna dlugosc slupa w warunkach pozarowych / effective length of the column under fire conditions, h - wysokosc przekroju slupa / height of the cross-section, e0 - mimosröd obci^zenia / load eccentricity, e. - mimosröd odzwierciedlaj^cy imperfekcjç wedlug punktu 5.2 normy [10] / eccentricity according to 5.2 [10], a - odleglosc osiowa zbrojenia / axis distance of the main bars.
0.00
---h ."-=:::"■ ■-!--.. I -'.:': v. i XXX mm, 1 side
li : r-i 1 -:::!";i XXX mm, 1 side
XXX mm, 1 side XXX mm, 1 side
■h Ö >:lr;;"v any, 3 sides
1.50
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25
Mimosröd odniesiony do wysokosci przekroju: ej/h eccentricity divided by cross-section height
Rye. 5. Mnoznik zmieniaj^cy nosnosc przekroju w zaleznosci od warunkow nagrzewania ( 1 lub 3 strony), obliczony wedlug [15] Fig. 5. Coefficient for determining load-bearing capacity under different fire exposures: three- or one-sided, calculated according to [15]
Zrodlo: Opracowanie wlasne. Source: Own elaboration.
4. Dyskusja
Istnieje wiele prac dotycz^cych nieröwnomiernie nagrze-wanych elementöw stalowych - zaröwno rozpatruj^cych to zagadnienie w sposöb eksperymentalny [4], jak i teoretyczny [6,-7]. Czçsc z nich dotyczy slupöw, w ktörych nieröwnomier-ny rozklad temperatury jest wynikiem umieszczenia slupa w scianie [4], inne dotyczy przypadköw, w ktörych slupy nie s^ w calosci ogarniçte pozarem [7-8]. Niemniej oba wymie-nione kierunki prac wi^z^ siç z rozpatrywaniem podobnych efektöw w obrçbie elementu konstrukcji (przy pominiçciu za-gadnienia wspölpracy mechanicznej sciany ze slupem).
W przypadku slupöw zelbetowych wnioski plyn^ce z röz-nych prac s^ czçsto sprzeczne. Dla jednostronnego nagrzewania Eurokod 2 podaje znacz^co mniejsze wymagania, niz w przypadku nagrzewania z wiçcej niz jednej strony (tabela 3). Wedlug niemieckiego zal^cznika krajowego, w przypadku przekrojöw o wysokosci od 300 do 450 mm, nagrzewanych
z jednej strony, nosnosc bçdzie wiçksza niz w przypadku röw-nomiernego nagrzewania z czterech stron. Przy nagrzewaniu z trzech stron - redukcja nosnosci w odniesieniu do takie-go samego elementu, ale nagrzewanego ze wszystkich stron, wyniesie od 20 do 40% (ryc. 5). Z kolei wedlug pracy [18], czas odpornosci ogniowej typowych slupöw zelbetowych jest mniejszy o 15, 40 i 10 % w poröwnaniu do elementöw nagrze-wanych ze wszystkich stron, odpowiednio dla nagrzewania z trzech, dwöch (s^siednich) lub jednej strony. Bez przepro-wadzenia szczegölowych obliczen niemozliwe jest ilosciowe poröwnanie tych wartosci ze wzglçdu na uzyte w nich dwie rözne charakterystyki: nosnosc w przypadku [15] i czas odpornosci ogniowej w [18]. Brak spöjnosci nawet kierunku zmian (pogarsza/polepsza) w przypadku nagrzewania jednostronnego jest zastanawiaj^cy. Wykorzystanie licznych wyni-köw badan scian zelbetowych, m.in. [19], byloby korzystne w celu opracowania bardziej ogölnych wniosköw.
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗВИТИЕ
Sposröd potencjalnych rozwi^zan problemu mozna wy-röznic:
• umieszczenie slupöw poza sciany oddzielenia pozarowego,
• zaprojektowanie pol^czenia pozwalaj^cego na zawalenie siç konstrukcji dachu do wnçtrza hali, bez wywolywania nad-miernych sil poziomych oddzialuj^cych na glowicç slupa,
• wykorzystanie usztywnienia przylegaj^cej konstrukcji do przeniesienia sil poziomych.
Praktyczne wytyczne dotycz^ce pierwszej metody podano m.in. w pracy [21]. Drugi przypadek jest o tyle skompli-kowany, ze pol^czenie musi zapewnic przeniesienie obci^-zen w warunkach normalnych, a jednoczesnie zsuniçcie siç konstrukcji dachu do wnçtrza hali nie moze poci^gac za sob^ uszkodzen sciany oddzielenia przeciwpozarowego i przyle-gaj^cej z drugiej strony konstrukcji. Tego rodzaju pol^czenie musi byc w stanie przeniesc ewentualne obci^zenie od ssania wiatru oraz w jak najmniejszym stopniu przyczyniac siç do powstawania sil poziomych w poziomie glowicy slupa, ktöre mog^ byc spowodowane m.in. scinaniem srub lub tarciem. Zaröwno slup, jak i stopa fundamentowa powinny byc w stanie przeniesc dodatkowy moment zginaj^cy od sily pozio-mej, powstaj^cej przy zsuwaniu siç dzwigara. W przypadku trzecim nalezaloby przeprowadzic analizç wspölpracy dwöch czçsci hali i ocenic mozliwosc przeniesienia sily poziomej przez wiçksz^ liczbç elementöw. Przy projektowaniu pol^-czenia na zniszczenie w warunkach pozarowych nie nalezy uzywac charakterystycznej granicy plastycznosci, ale granicy wytrzymalosci na rozci^ganie - istot^ jest okreslenie maksy-malnej sily, jak^ moze wywolac zniszczony dzwigar.
W przypadku konstrukcji zelbetowych warto opracowac wytyczne na bazie doswiadczen z rzeczywistymi pozarami oddzialuj^cymi na konstrukcje, ktöre pozwolilyby na zwiçk-szenie zakresu stosowania najprostszych metod.
5. Podsumowanie i wnioski
W artykule przedstawiono problemy zwi^zane z odpornosci^ ogniow^ slupöw stalowych i zelbetowych nagrzewanych z mniej niz czterech stron (w tym takze slupöw wbudowanych w sciany oddzielenia przeciwpozarowego). Niesymetryczne nagrzewanie wi^ze siç ze zröznicowanymi temperaturami po obu stronach slupa, ktöre prowadz^ do powstawania prze-mieszczen poziomych, ktöre wywoluj^ dodatkowe sily we-wnçtrzne zaröwno w samym slupie (moment zginaj^cy), jak i w przylegaj^cej konstrukcji. W artykule przyblizono poten-cjalne metody obliczen slupöw stalowych i zelbetowych z norm i literatury, wraz z uwzglçdnieniem ich istotnych ograniczen.
Zgodnie z normami i [22] w projektowaniu wyröznia siç dwa glöwne nurty:
1. Reguly nakazowe (prescriptive approach) - spelnienie wy-magan opisowych, niewymagaj^cych obliczen konstrukcji: odleglosc od granicy dzialki, zachowanie odpowied-niego otulenia prçtéw zbrojeniowych, etc.
2. Ocena na podstawie wlasciwosci uzytkowych (performance -based approach). Z uwagi na ich skomplikowanie, w przypadku narzucenia powszechnego obowi^zku korzystania z nich, nalezy liczyc siç z brakiem ich respektowania - ma to miejsce obecnie w przypadku stosowania tabelarycznych metod A i B, gdzie ograniczenia zawarte w tabeli 2 s^ nader czçsto pomijane. Wynika to glöwnie z niewystarczaj^co kla-rownego opisu metod uproszczonych i zaawansowanych. Byloby wskazane opracowanie metod uwzglçdniania nie-
röwnomiernego nagrzewania w sposöb uproszczony, na ba-zie faktycznych pozaröw, m.in. hal jednokondygnacyjnych. Innym rozwi^zaniem byloby opracowanie wzorem Niemiec, metod pozwalaj^cych na obliczenie nosnosci slupöw przy wiçkszym zakresie stosowania, niz przewidziany w PN-EN 1992-1-2.
D01:10.12845/bitp.43.3.2016.9
Literatura
[1] Rozporz^dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunkow technicznych, jakim powinny od-powiadac budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. 2002 Nr 75, poz. 690, z pozn. zm.).
[2] PN-EN 1993-1-2: 2007 Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Cz^sc 1-2: Reguly ogolne - Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pozarowe.
[3] PN-EN 1994-1-2:2008 Eurokod 4. Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo-betonowych. Cz^sc 1-2: Reguly ogolne. Projektowanie z uwagi na warunki pozarowe.
[4] Correia, A.J.P.M., Fire resistance of steel and composite steel-concrete columns, PhD thesis, Coimbra 2011.
[5] Correia A.J.P.M., Rodrigues J.P.C., Vila Real P., Thermal bowing on steel columns embedded on walls under fire conditions, "Fire Safety Journal" 2014, 67, 53-69.
[6] Garlock M.E.M., Quiel S.E., Mechanics of Wide-flanged Steel Sections that Develop Thermal Gradients Due to Fire Exposure, "Steel Structures" 2007, 7, 153-162.
[7] Lange D., Sjostrom J., Mechanical response of a partially restrained column exposed to localised fires, "Fire Safety Journal" 2014, 67, 82-95.
[8] Biskupska N., Szymkuc W., Towards the simplified modelling of thermal and mechanical response of steel tubular columns exposed to localized fire, 12th International Conference "Modern Building Materials, Structures and Techniques", 2016. Artykul przyj^ty do publikacji w "Procedia Engineering".
[9] Obiala R., Vassart O., Zhao B.,. Sakji M.S, de la Quintana J., Mo-rente F., Franssen J.-M., Lansival J.-B., Fire safety of industrial halls - A valorisation project, Research Fund for Coal and Steel, Final report RFS2-CT-2007-00032, 2010.
[10] PN-EN 1992-1-2:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukqi z betonu. Cz^sc 1-2: Reguly ogolne. Projektowanie z uwagi na warunki pozarowe.
[11] Kosiorek M., Parametry materialowe i obciqzenia przy okresla-niu odpornosci ogniowej, „Prace Instytutu Techniki Budowla-nej" 1988, 4 (68), 5-13.
[12] PN-EN 1990:2004 Eurokod: Podstawy projektowania kon-strukcji.
[13] Probabilistic Model Code, 12th draft, Joint Committee on Structural Safety, 2001.
[14] Franssen J-M., Design of concrete columns based on EC2 tabulated data - a critical review, First International Workshop Structures in Fire, Copenhagen, 2000.
[15] DIN EN 1992-1-2/NA:2010-12 Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-2: Allgemeine Regeln - Tragwerksbemessung für den Brandfall.
[16] Haksaver A., Anderberg Y., Comparison between measured and computed structural response of some reinforced concrete columns in fire, "Fire Safety Journal" 1981, 4(82), 293-297.
[17] Tao K.H., Yao Y., Fire Resistance of Reinforced Concrete Columns Subjected to 1-, 2-, and 3-Face Heating, "Journal of Structural Engineering" 2004, 130, 1820-1828.
[18] Kodur V., Raut N., A simplified approach for predicting fire resistance of reinforced concrete columns under biaxial bending, Engineering Structures, 2012, 41, 428-443.
[19] Crozier D.A., Sanjayan J.G., Tests of load-bearing slender reinforced concrete walls in fire, "ACI Structural Journal" 2000, 97, 243-251.
[20] Achenbach M., Gernay T., Morgenthal G., Fire Resistance of Reinforced Concrete Columns Subjected to Standard Fire - Comparison of an Advanced and a Simplified Method, "Proceedings of the 9th International Conference on Structures in Fire (SiF 16)", 2016, Princeton University, NJ, USA
[21] NFPA 221: Standard for Fire Walls and Fire Barrier Walls. 2000 Edition, National Fire Protection Association.
[22] Kosiorek M., Wspolczesne rozwiqzania budynkow a bezpie-czehstwo pozarowe, Problemy naukowo-badawcze budownictwa 49 Konf. Nauk. Komit. Inz. L^d. i Wod. PAN i Komit. Nauki PZITB „Krynica 2003", Warszawa-Krynica, 14-19 wrzesnia 2003, Tom I: Budynki uzytecznosci publicznej, Oficyna Wy-dawnicza Politechniki Warszawskiej, 2003, s. 75-91
D0I:10.12845/bitp.43.3.2016.9
mgr inz. Wojciech Szymkuc - asystent w Instytucie Konstrukcji Budowlanych Politechniki Poznanskiej. Studia magisterskie ukonczyl w 2013 roku, broni^c pracç magistersk^ przygotowan^ podczas rocznego pobytu na Leibniz Universitaet Hannover. Odbywal staze w Zakladzie Badan Ogniowych Instytutu Techniki Budowlanej i na Michigan State University. Otwarty przewöd doktorski: „Analysis of behaviour and residual capacity of fire-exposed concrete-filled tubular columns" (Analiza zachowania i nosnosc resztkowa zespolonych slupöw z rur wypelnionych betonem poddanych dzialaniu ognia). Autor trzech poprawek do normy PN-EN 1992-1-2.
dr hab. inz. Adam Glema - profesor nadzwyczajny Politechniki Poznanskiej w Instytucie Konstrukcji Budowlanych. Absolwent Wydzialu Budownictwa L^dowego Politechniki Poznanskiej w 1985 roku. Praca doktorska na temat wzmacniania i optymali-zacji elementöw prçtowych w stanie utraty statecznosci w 1992 roku. Rozprawa habilitacyjna na temat natury falowej zjawiska lokalizacji odksztalcen plastycznych w warunkach oddzialywan impulsowych w 2004 roku. Obecny obszar edukacyjno-naukowy to inzynieria bezpieczenstwa obiektöw budowlanych, w tym glöwnie odpornosci pozarowej oraz budownictwo cyfrowe (BIM).
mgr inz. Michal Malendowski - asystent w Instytucie Konstrukcji Budowlanych Politechniki Poznanskiej. Studia magisterskie ukonczyl z wyröznieniem w 2011 roku broni^c pracç magistersk^ pisan^ przy wspölpracy z firmami Ruukki oraz Techrom. Odbywal zagraniczne staze w jednostkach naukowo badawczych: Tampere University of Technology, Technical Research Centre of Finland, University of Sheffield oraz w dziale badan i rozwoju nowojorskiej firmy Weidlinger Associates INC. Konczy przygoto-wywanie pracy doktorskiej o tytule: „Performance-based fire engineering for structural design".
