Conductivitatea ridicata a otelului face absolut necesara protejarea elementelor din otel la actiunea focului.
Grosimea acestor protectii depinde de criteriul de performanta capacitate portanta (R) impus, de factorul de sectiune, dar si de temperatura critica a elementului.
Temperatura critica se determina prin iteratii succesive si este un proces laborios.
Articolul abordeaza, ca alternativa a laborioaselor calcule pentru evaluarea temperaturii critice si a rezistentei la foc a elementelor metalice, utilizarea modulului specializat implementat in programul de calcul structural SCIA Engineer.
Multiplele avantaje ale constructiilor metalice vin cu un dezavantaj dat de conductivitatea ridicata a otelului.
Astfel, in situatia de incendiu, are loc o rapida degradare a proprietatilor de deformatie.
Aceasta sensibilitate a materialului la temperaturi inalte este corectata prin protectii aplicate elementelor structurale.
Aceste protectii trebuie stabilite asa incat sa asigure capacitatea portanta a constructiei pentru o anumita perioada de timp, in functie de tipul de element structural si de nivelul de stabilitate la incendiu impus cladirii respective.
Paleta de materiale si solutii de protectie este foarte larga si optiunea pentru o categorie sau alta depinde de considerente de ordin estetic, de categoria mediului de utilizare (interior, semiexpus, expus, umiditate ridicata), de costuri.
Relatia prin care se determina cresterea de temperatura pentru sectiuni protejate, pentru o anumita grosime a stratului de protectie, se bazeaza pe proprietati termice ale materialului de protectie, si anume densitate, caldura specifica si conductivitatea termica.
Acestea trebuie determinate in conformitate cu ENV 13381-4 si furnizate de producator.
In ghidul GP 055 exista cateva recomandari pentru calculul protectiei la foc necesare: se dau proprietati termice necesare pentru calculul grosimii stratului de protectie pentru mai multe tipuri de protectii, aplicate prin sprayere sau sub forma de carcase; pentru stalpi si grinzi se prezinta solutii constructive iar tabelul 3.1 da cateva recomandari pentru alegerea grosimii placilor de ipsos pentru temperaturi critice de 550°C si factori de sectiune cuprinsi intre 150 si 250 m-1.
Producatorii pun la dispozitie fise de produs care usureaza foarte mult etapa de proiectare a protectiei.
Simplificarile permit ca pentru unele elemente metalice sa se determine temperatura critica pe baza unui coeficient de utilizare al sectiunii, µ0.
In mod acoperitor, conform articolelor 2.4.3. si 4.2.4 (4) din SR EN 1993-1-2, se poate considera ca acest grad de utilizare este egal cu 0,65 sau 0,7, ceea ce conduce la temperaturi critice cu valoarea de 550°C.
Sectiunea 4.2.4. din SR EN 1993-1-2 da o relatie de calcul a temperaturii critice in functie de gradul de utilizare µ0 la momentul initial; gradul de utilizare pentru elementele intinse si pentru elementele de clasa 1, 2 sau 3 se obtine ca raport dintre efortul de calcul in situatia de incendiu si efortul capabil al elementului in situatia de incendiu, dar la timpul t0, adica la temperatura normala.
Pentru celelalte situatii, care implica fenomene de pierdere a stabilitatii, temperatura critica se determina printr-un proces iterativ laborios, asa cum este exemplificat si in GP 055: se propune o temperatura initiala; in functie de tipul de solicitare al elementului, pe baza relatiilor din sectiunea 4.2.3.
Exista preocupari pentru depasirea inconvenientul reprezentat de calculul interativ.
O discutie se poate face si in legatura cu modul in care se determina efectele incarcarilor in situatia de incendiu.
Pentru situatia la incendiu, combinarea actiunilor se poate face fie folosind valoarea frecventa (a) fie valoarea cvasipermanenta (b) pentru actiunea variabila predominanta [5].
Optiunea pentru o varianta sau alta este in functie de precizarile din anexele nationale ale Eurocodurilor.
In mod conservator, temperatura sectiunii, intru-un timp cerut de criteriul R, pentru un factor de sectiune corectat, poate fi determinata pe baza nomogramelor si tabelelor [6] doar pentru curba ISO 834.
In acest context, consider ca este importanta evidentierea unui modul (functionalitati) al programului SCIA Engineer ‒ soft de analiza si proiectare a diferitelor tipuri de structuri realizate din diverse materiale ‒ care furnizeaza facil temperatura critica.
Este important sa folosim aceasta functionalitate, avand in vedere cel putin doua cerinte: obligatia inginerului structurist de a furniza temperatura critica si stabilirea protectiei potrivite in functie de temperatura critica.
„SCIA Engineer determina evolutia temperaturii gazului din compartimentul de incendiu precum si a materialului elementelor expuse la curba de incendiu pe baza regulilor de cod, a curbei de foc selectate, a caracteristicilor elementului si expunerii acestuia (pe 3 laturi, pe toate laturile) precum si a protectiei la foc daca este definita una.
Functionalitatea FRC determina eforturile capabile modificate in functie de temperatura atinsa de element si o procedura iterativa este aplicata pentru a obtine temperatura critica daca se opteaza pentru analiza in domeniul temperatura.
Pentru inceput algoritmul propune o temperatura critica si se trece la verificarea unitara dupa EN 1993-1-2.
Daca verificarea este mai mica decat unitatea, va fi aleasa o temperatura mai mare, si invers.
Aceasta verificare este recalculata pana cand valoarea este cuprinsa intre 0,99 si 1 si astfel este furnizata valoarea temperaturii critice.
In studiul intreprins s-au modelat cele doua cadres spatiale, considerand incarcarile preluate integral de elementele liniare, si s-au comparat temperaturile critice determinate utilizand modulul de calcul Fire resistence checks implementat in SCIA Engineer (numit in continuare FRC).
Modulul FRC permite analiza atat in domeniul timp cat si in domeniul rezistenta sau al temperaturii.
Doar daca analiza efectuata este in domeniul temperatura, modulul FRC poate furniza ca rezultat valoarea temperaturii critice.
Pentru determinarea acesteia se poate considera efortul de calcul folosind o combinatie infasuratoare realizata de program dupa modelul (a) sau (b) din fig.
In fig. In fig.
Pentru structurile modelate s-au analizat diferite sisteme de protectie la foc pentru stalpi si pentru grinzi.
[1] Normativ privind securitatea la incendiu a constructiilor, P 118-1/2013, pp.
[2] Eurocode 3: Proiectarea structurilor din otel, Partea 1-2, Reguli generale.
[3] Ghid pentru verificarea la foc a elementelor structurale ale constructiilor din otel, GP 055-2000, pp.
[4] Teemu TIAINEN, Jolanta BACZKIEWICZ, Timo JOKINEN, Mikko SALMINEN, Direct method for critical temperature of a steel member susceptible to stability los.
[5] Raul ZAHARIA, Dan PINTEA, Fire after earthquake analysis of steel moment resisting frames. International Journal of Steel Structures, vol. 9, no. 4, pp.
[6] Paulo VILA REAL, Eurocodes ‒ Design of steel buildings with worked examples, pp.
[7] Zsolt NAGY, Csaba ZAJZON, Efectul actiunii focului asupra unei structuri metalice si reabilitarea acesteia. Revista Constructiilor, nr. 193 ‒ Iulie 2022, pp. [9] Dominiq JAKAB, Ioan MARGINEAN, Dan DUBINA, Robustness capacity of multistory steel structures in case of fire after earthquake events. Proceedings of the Romanian Academy, Series A, Volume 24, Number 1/2023, pp. s. l. dr. ing. …citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 223 - aprilie 2025, pag.
tags: #evaluarea #sarcinii #critice #si #factorul #de