Calcolatore della resistenza al fuoco del calcestruzzo

Il calcestruzzo è generalmente considerato un materiale resistente al fuoco. Per questo motivo le strutture in calcestruzzo si comportano bene in caso di incendio rispetto alle strutture che utilizzano altri materiali da costruzione. Tuttavia, se esposto al fuoco per un periodo di tempo inizia a perdere resistenza e può diventare strutturalmente difettoso. A causa di ciò, è generalmente richiesto che gli ingegneri progettino le strutture in calcestruzzo e cemento armato secondo un periodo minimo di resistenza al fuoco per garantire la robustezza complessiva di questi materiali in una struttura.

Quando sottoposto al fuoco, il cemento armato può reagire in diversi modi che ne riducono l'integrità strutturale:

• Fessure e scheggiature del calcestruzzo sulle facce dell'elemento.
• Distacco del calcestruzzo dalle armature, riducendo l’azione composita (e forza complessiva).
• Riduzione del carico di snervamento e della rigidezza dell'armatura.

La resistenza al fuoco è la capacità di un elemento strutturale di mantenere la propria integrità quando sottoposto al fuoco. Questo è tipicamente descritto usando a Periodo di resistenza al fuoco (FRP), misurato in minuti. I regolamenti edilizi impongono valori FRP minimi per gli elementi strutturali a seconda della classificazione dell'edificio. I requisiti FRP possono variare da 30-240 minuti. Alcuni codici suddividono i requisiti FRP in categorie distinte relative ai metodi di soppressione degli incendi. Queste categorie includono:

• Adeguatezza strutturale: Capacità di mantenere la capacità strutturale.
• Integrità: Capacità di prevenire il trasferimento del fuoco attraverso l'elemento.
• Isolamento: Capacità di prevenire il trasferimento di calore attraverso l'elemento.

A seconda della classificazione, alcuni codici potrebbero richiedere valori FRP diversi per ciascuna categoria.

Il Periodo di Resistenza al Fuoco di una sezione di calcestruzzo è influenzato dai seguenti fattori:

• Dimensione: Le sezioni di calcestruzzo più grandi hanno in genere un FRP più elevato.
• Coperchio: Una maggiore copertura dell'armatura può ridurre il potenziale di scheggiatura/distacco del calcestruzzo.
• ACI-Verifica-Libri-Anteprima: Maggiori resistenze del calcestruzzo hanno aumentato la resistenza al fuoco.
• Livello di carico: Le sezioni in calcestruzzo pesantemente caricate hanno tipicamente un FRP inferiore.
• Rapporto di rinforzo: L’aumento del rinforzo della sezione può aumentare la FRP.
• Esposizione: Gli elementi esposti su tutti i lati avranno un FRP inferiore rispetto alle sezioni protette su un lato.

È anche possibile aumentare il FRP degli elementi in calcestruzzo attraverso l'applicazione di rivestimenti protettivi come vermiculite o vernici intumescenti.

Esistono un paio di strategie che puoi adottare per migliorare la resistenza al fuoco del calcestruzzo. Queste strategie includono:

• Diminuire la densità del calcestruzzo poiché il calcestruzzo con una densità inferiore si comporta meglio.
• Utilizzare l'aggregato di calcestruzzo corretto e scegliere aggregati con resistenza al calore naturale e bassa conduttività termica.
• Rinforzare il calcestruzzo con materiali resistenti al fuoco come l'acciaio.
• Ottimizza il rapporto acqua-cemento e il tipo di aggregato per miscele di calcestruzzo dense per creare un cemento più resistente al fuoco.
• Se possibile, applicare rivestimenti ignifughi per aggiungere ulteriore protezione.

Il FRP viene calcolato in modo diverso a seconda del codice di progettazione adottato. Quando si usa NEL 1992-1-2, viene seguito il processo seguente:

1. Determinare l'isoterma di 500°C per l'esposizione al fuoco specificata, fuoco standard o fuoco parametrico.
2. Calcolo delle nuove dimensioni della sezione trasversale escludendo il calcestruzzo all'esterno 500 tu. isoterma.
3. Determinare la temperatura delle barre d'armatura nelle zone tese e compresse.
4. Determinare la resistenza ridotta del rinforzo.
5. Calcolare la capacità portante ultima ridotta.

Quando si utilizza AS 3600:2018, il processo è il seguente:

1. Determinare la lunghezza effettiva e la snellezza.
2. Calcolare l'eccentricità del carico in base al momento di progetto/forza assiale.
3. Calcolare il livello di carico e il rapporto di rinforzo meccanico.
4. Utilizzare i valori tabulati per determinare la larghezza minima della sezione e la copertura dell'armatura.

Il calcolatore della resistenza al fuoco SkyCiv RC calcola la dispersione della temperatura sviluppata durante l'incendio all'interno dell'armatura e del calcestruzzo di un membro. Quindi calcola la sezione trasversale ridotta delle aste, ovvero. la sezione trasversale ottenuta rimuovendo parti della sezione trasversale con resistenza e rigidezza pari a zero. Quindi stima la capacità di carico della forza assiale e di flessione nella sua forma combinata e infine confronta la capacità con le forze effettive a cui è sottoposto l'elemento.

Per eseguire il modulo sono necessari i seguenti input:

• Tipo di sezione (circolare o rettangolare).
• Dimensioni della sezione.
• Durata della resistenza al fuoco in ore.
• Disposizione dei rinforzi (diametro della barra e spaziatura della barra) per i lati laterali e longitudinali.
• Carichi di progettazione (flessione sull'asse maggiore e sull'asse minore e forza assiale).
• Coperchio laterale.
• Proprietà dei materiali per calcestruzzo e acciaio per cemento armato.

Il calcestruzzo è generalmente considerato un materiale resistente al fuoco. Nel BS EN 13501-1:2018 Classificazione al fuoco dei prodotti da costruzione e degli elementi da costruzione Classificazione utilizzando i dati delle prove di reazione al fuoco il calcestruzzo standard ha la migliore classificazione possibile di resistenza al fuoco con una valutazione di A1. I materiali classificati A1 sono non combustibili, il che significa che non possono essere incendiati come materiali come legno e legname.

SkyCiv offre strumenti per calcolare FRP concreto in conformità con i seguenti codici:

• NEL 1992.1.2.2004 - Progettazione di strutture in calcestruzzo
• AS 3600:2018 Strutture in cemento