Kantoren
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Hallen
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Woningen
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Hoogbouw
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS
Parkeergarages
Draagconstructies
Gevels
Wanden
Tools BmS

4a-3: Kolommen volgens NEN-EN 1993-1-2

De bepaling van de brandwerendheid van centrisch belaste kolommen verloopt anders dan bij niet-kipgevoelige liggers en trekstaven.
Het is niet mogelijk de draagkracht bij brand rechtstreeks te bepalen uit de sterkte-afname als functie van de temperatuur.
De de knikfactor is niet alleen afhankelijk van de slankheid, maar ook van de temperatuur. De elasticteitsmodulus van staal neemt namelijk sneller af dan de sterkte. Zie Gedrag van staalconstructies bij brand. Om de kritieke staaltemperatuur te bepalen, is daarom een iteratieve berekening nodig. De iteraties kunnen omzeild worden door gebruik te maken van tabellen. Zie 4a1. Bepaling van kritieke staaltemperatuur van kolommen bij verhitting volgens standaardbrandkromme – hand-methode

NEN-EN 1993-1-2 geeft een specifieke knikkromme voor brand, geldig voor profielen van klasse 1, 2 of 3. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een dimensieloze slankheid waarin het effect van versnelde afname van de stijfheid is meegenomen:

Met twee hulpparameters α en φθ wordt de knikfactor χfi bij brand bepaald en vervolgens de opneembare normaalkracht :

De relatieve slankheid is evenals bij de knikberekening bij 20 °C gelijk aan:

met λ de slankheid voor de beschouwde richting (y of z) en
λ1 de grensslankheid voor de toegepaste staalsoort.

De slankheid λ is gelijk aan:

met Lcr de kniklengte gedeeld door de traagheidsstraal iy of iz.

Voor de grensslankheid λ1 geldt:

In 4a.1 handmethode is de kritieke temperatuur voor kolommen af te lezen uit een tabel.

Onder bepaalde voorwaarden mag in geval van brand de kniklengte van kolommen Lcr in geschoorde raamwerken worden gereduceerd. Zie kolommen – reductie kniklengte.

Voorbeeld
• gegeven
Een kantoorgebouw met vier bouwlagen met elk een verdiepinghoogte van 3,6 m. De draagconstructie is een geschoord raamwerk. De gevelkolommen zijn vrijstaande vierkante buizen 120x120x10 mm in de staalsoort S275 en dragen een vloerveld van 3,6x3,6 m2. De kolomafstand in de gevel bedraagt 3,6 m.
De permanente vloerbelasting Grep = 5,0 kN/m2 en de veranderlijke vloerbelasting Qrep = 4,0 kN/m2 met ψ = 0,3. Het eigen gewicht van de gevel is 2,5 kN/m2. De excentriciteit van de vloerbelasting bedraagt 0 mm; op de gevelkolommen werkt geen dwarsbelasting.
De verlangde brandwerendheid bedraagt 60 minuten. Dit is tevens de eis voor de vloer.

• gevraagd
De benodigde dikte van een brandwerende bekleding voor een gevelkolom.

• uitwerking
De optredende vloerbelasting op de kolom bij brand bedraagt per verdieping (5,0 + 0,3·4,0)·3,62 = 80,4 kN en van het dak 5,0·3,62 = 64,8 kN. De gevelbelasting bedraagt 2,5·3,62 = 32,4 kN per verdieping.
Maatgevend zijn de kolommen op de begane grond. De totale vloerbelasting op deze kolommen bedraagt Efi;vloer = 3·80,4 + 64,8 = 305,9 kN en de totale gevelbelasting Efi;gevel = 4·32,4 = 129,6 kN. De totale centrische normaalkracht bij brand is dan Efi = 305,9 + 129,6 = 435,5 kN.

De rekenmethode mag worden toegepast als het profiel doorsnedeklasse 1, 2 of 3 heeft:
c/t = (b – 2t – 2r)/t = (120 – 2·10 – 2·25)/10 = 50/10 = 5, hetgeen ≤ 33ε = 33·0,79 = 26 is (voorwaarde voor klasse 1).

De gereduceerde kniklengte die behoort bij de bezwijkvorm bij brand en de daaruit volgende slankheid:

Lcr = 0,5 · 3600 = 1800 mm


De plastische benuttingsgraad μpl bedraagt:

Uit de tabel voor S275 volgt voor μpl = 0,39 en = 0,47 door interpolatie een kritieke temperatuur θa;cr = 570 ˚C.

Als alternatief kan de kritieke temperatuur θa;cr = 570 ˚C waarvoor de maximaal opneembare centrische belasting gelijk wordt aan de optredende belasting bij brand Efi na enkele iteraties (550 °C: 489 kN; 600 °C: 360 kN; 575 °C: 425 kN; 562,5 °C: 457 kN) bepaald worden met de formules:


De profielfactor voor een vierzijdig verhitte buiskolom 120x120x10 mm bedraagt: P = A/V = 1/t = 100 m–1.


Verband tussen de profielfactor P en de kritieke staaltemperatuur θa;cr afhankelijk van de warmteweerstand Ref van de isolerende bekleding voor een geëiste brandwerendheid van 30, 60, 90 en 120 minuten.

De benodigde warmteweerstand van het bekledingsmateriaal voor een brandwerendheid van 60 minuten en θa;cr = 570 ˚C volgt uit de afbeelding hierboven: Ref = dii = 0,058. Dit is bijvoorbeeld te bereiken met een 9 mm dikke gips- of silicaatplaat (λi = 0,15).

Toepassing met de hierboven afgebeelde ECCS-Nomogrammen gaat als volgt.
Neem als θa;cr = 570˚C (op de y-as). Lees horizontaal naar rechts het snijpunt voor t=60 minuten af: maximale Pmod = 1450 m-1. Hieruit volgt als benadering voor de benodigde bekledingsdikte:

m = 10 mm.
Deze met de nomogram bepaalde dikte mag nog iets gereduceerd worden, maar dat heeft in dit voorbeeld nauwelijks effect
(mede gelet op de minimaal verkrijgbare plaatdikte van 12 of 15 mm):
Reductiefactor = met

(index i voor isolatie en index a voor staal):

Louis Braillelaan 80      2719 EK  Zoetermeer      Tel: +31(0)88 353 12 12      Contact      Disclaimer      Sitemap
Bouwen met Staal  © 2017      Uitvoering: Bruikman Reclame  +  LinkmasterMonkey