Υπολογιστής πυραντοχής σκυροδέματος

Το σκυρόδεμα θεωρείται γενικά ως πυρίμαχο υλικό. Λόγω αυτού, οι κατασκευές από σκυρόδεμα έχουν καλή απόδοση σε μια πυρκαγιά σε σύγκριση με κατασκευές που χρησιμοποιούν άλλα δομικά υλικά. Ωστόσο, όταν εκτίθεται στη φωτιά για κάποιο χρονικό διάστημα αρχίζει να χάνει τη δύναμή του και μπορεί να γίνει δομικά αβλαβής. Εξαιτίας αυτού, γενικά απαιτείται οι μηχανικοί να σχεδιάζουν κατασκευές από σκυρόδεμα και οπλισμένο σκυρόδεμα σε μια ελάχιστη περίοδο αντοχής στη φωτιά για να διασφαλιστεί η συνολική στιβαρότητα αυτών των υλικών σε μια κατασκευή.

Όταν υποβάλλεται σε φωτιά, Το οπλισμένο σκυρόδεμα μπορεί να αντιδράσει με διάφορους τρόπους που μειώνουν τη δομική του ακεραιότητα:

• Ράγισμα και θρυμματισμός σκυροδέματος στις όψεις του στοιχείου.
• Αποκόλληση σκυροδέματος από οπλισμό, μείωση της σύνθετης δράσης (και τη συνολική δύναμη).
• Μείωση της τάσης διαρροής και της ακαμψίας του οπλισμού.

Η αντίσταση στη φωτιά είναι η ικανότητα ενός δομικού στοιχείου να διατηρεί την ακεραιότητά του όταν υποβάλλεται σε φωτιά. Αυτό περιγράφεται τυπικά χρησιμοποιώντας α Περίοδος πυραντίστασης (FRP), μετριέται σε λεπτά. Οι οικοδομικοί κώδικες ορίζουν ελάχιστες τιμές FRP για δομικά στοιχεία ανάλογα με την ταξινόμηση του κτιρίου. Οι απαιτήσεις FRP μπορεί να κυμαίνονται από 30-240 λεπτά. Ορισμένοι κώδικες χωρίζουν τις απαιτήσεις FRP σε διακριτές κατηγορίες που σχετίζονται με μεθόδους καταστολής πυρκαγιάς. Αυτές οι κατηγορίες περιλαμβάνουν:

• Δομική Επάρκεια: Ικανότητα διατήρησης δομικής ικανότητας.
• Ακεραιότητα: Δυνατότητα αποτροπής μεταφοράς φωτιάς μέσω του στοιχείου.
• Μόνωση: Δυνατότητα αποτροπής μεταφοράς θερμότητας μέσω του στοιχείου.

Ανάλογα με την ταξινόμηση, ορισμένοι κωδικοί μπορεί να απαιτούν διαφορετικές τιμές FRP για κάθε κατηγορία.

Η περίοδος πυραντίστασης ενός τμήματος από σκυρόδεμα επηρεάζεται από τους ακόλουθους παράγοντες:

• Μέγεθος: Τα μεγαλύτερα τμήματα σκυροδέματος έχουν συνήθως υψηλότερο FRP.
• Κάλυμμα: Η αυξημένη κάλυψη του οπλισμού μπορεί να μειώσει την πιθανότητα θραύσης/αποκόλλησης σκυροδέματος.
• Αντοχή σκυροδέματος: Οι υψηλότερες αντοχές σκυροδέματος έχουν αυξημένη αντοχή στη φωτιά.
• Επίπεδο Φορτίου: Τα τμήματα σκυροδέματος με μεγάλο φορτίο έχουν συνήθως χαμηλότερο FRP.
• Αναλογία Ενίσχυσης: Η αύξηση του οπλισμού τμήματος μπορεί να αυξήσει το FRP.
• Εκθεση: Τα στοιχεία που εκτίθενται από όλες τις πλευρές θα έχουν χαμηλότερο FRP από τα τμήματα που προστατεύονται στη μία πλευρά.

Είναι επίσης δυνατό να αυξηθεί το FRP στοιχείων από σκυρόδεμα μέσω της εφαρμογής προστατευτικών επικαλύψεων όπως βερμικουλίτης ή διογκωμένης βαφής.

Υπάρχουν μερικές στρατηγικές που μπορείτε να ακολουθήσετε για να βελτιώσετε την αντοχή του σκυροδέματος στη φωτιά. Αυτές οι στρατηγικές περιλαμβάνουν:

• Μείωση της πυκνότητας σκυροδέματος καθώς το σκυρόδεμα με χαμηλότερη πυκνότητα συμπεριφέρεται καλύτερα.
• Χρησιμοποιήστε τα σωστά αδρανή σκυροδέματος και επιλέξτε αδρανή με φυσική αντοχή στη θερμότητα και χαμηλή θερμική αγωγιμότητα.
• Ενισχύστε το σκυρόδεμα με πυρίμαχα υλικά όπως ο χάλυβας.
• Βελτιστοποιήστε την αναλογία νερού προς τσιμέντο και τον τύπο αδρανών για πυκνά μείγματα σκυροδέματος για να δημιουργήσετε ένα πιο ανθεκτικό στη φωτιά τσιμέντο.
• Εάν είναι δυνατόν, εφαρμόστε πυρίμαχες επιστρώσεις για να προσθέσετε πρόσθετη προστασία.

Το FRP υπολογίζεται διαφορετικά ανάλογα με τον κώδικα σχεδιασμού που υιοθετείται. Οταν χρησιμοποιείτε ΣΕ 1992-1-2, ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία:

1. Προσδιορίστε την ισόθερμη των 500°C για την καθορισμένη έκθεση στη φωτιά, τυπική πυρκαγιά ή παραμετρική φωτιά.
2. Υπολογισμός νέων διαστάσεων διατομής εξαιρουμένου του σκυροδέματος εκτός του 500 εσείς. ισόθερμος γραμμή.
3. Προσδιορίστε τη θερμοκρασία των ράβδων οπλισμού στις ζώνες τάνυσης και συμπίεσης.
4. Προσδιορίστε τη μειωμένη αντοχή του οπλισμού.
5. Υπολογίστε τη μειωμένη τελική φέρουσα ικανότητα.

Όταν χρησιμοποιείτε το AS 3600:2018, η διαδικασία είναι η εξής:

1. Προσδιορίστε αποτελεσματικό μήκος και λεπτότητα.
2. Υπολογίστε την εκκεντρότητα φόρτισης με βάση τη σχεδιαστική ροπή/αξονική δύναμη.
3. Υπολογίστε το επίπεδο φορτίου και την αναλογία μηχανικής ενίσχυσης.
4. Χρησιμοποιήστε τιμές σε πίνακα για να προσδιορίσετε το ελάχιστο πλάτος διατομής και το κάλυμμα οπλισμού.

Το SkyCiv RC Fire Resistance Calculator υπολογίζει τη διασπορά της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια της πυρκαγιάς εντός του οπλισμού και του σκυροδέματος ενός μέλους. Στη συνέχεια υπολογίζει τη μειωμένη διατομή των μελών δηλ. η διατομή που προκύπτει με την αφαίρεση τμημάτων της διατομής με υποτιθέμενη μηδενική αντοχή και ακαμψία. Στη συνέχεια υπολογίζει την ικανότητα μεταφοράς αξονικής και καμπτικής δύναμης στη συνδυασμένη της μορφή και τέλος συγκρίνει την ικανότητα με τις πραγματικές δυνάμεις στις οποίες υποβάλλεται το μέλος.

Απαιτούνται οι ακόλουθες είσοδοι για την εκτέλεση της μονάδας:

• Τύπος τομής (κυκλικό ή ορθογώνιο).
• Διαστάσεις τομής.
• Διάρκεια πυραντίστασης σε ώρες.
• Σχέδιο ενίσχυσης (διάμετρος ράβδου και απόσταση ράβδων) για πλευρικές και διαμήκεις πλευρές.
• Φορτία σχεδιασμού (κάμψη στον κύριο άξονα και στον δευτερεύοντα άξονα και στην αξονική δύναμη).
• Πλαϊνό κάλυμμα.
• Ιδιότητες υλικού για σκυρόδεμα και χάλυβα οπλισμού.

Το σκυρόδεμα θεωρείται γενικά ως πυρίμαχο υλικό. Στο BS EN 13501-1:2018 Ταξινόμηση πυρκαγιάς δομικών προϊόντων και δομικών στοιχείων Ταξινόμηση με χρήση δεδομένων από δοκιμές αντίδρασης σε πυρκαγιά Το τυπικό σκυρόδεμα έχει την καλύτερη δυνατή ταξινόμηση πυραντίστασης με βαθμολογία Α1. Τα υλικά με βαθμολογία Α1 είναι άκαυστα που σημαίνει ότι δεν μπορούν να πυρποληθούν όπως υλικά όπως το ξύλο και η ξυλεία.

Το SkyCiv προσφέρει εργαλεία για τον υπολογισμό του FRP σκυροδέματος σύμφωνα με τους ακόλουθους κωδικούς:

• ΣΕ 1992.1.2.2004 - Σχεδιασμός Κατασκευών Σκυροδέματος
• ΟΠΩΣ ΚΑΙ 3600:2018 Κατασκευές από σκυρόδεμα