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

5a3: Achtergronden handmethode bepalen kritieke staaltemparatuur van liggers:
liggers volgens NEN-EN 1993-1-2

De bepaling van de brandwerendheid van op buiging belaste (niet-kipgevoelige) vloerliggers is eenvoudig, omdat de draagkracht bij brand   rechtstreeks te bepalen is uit de sterkte-afname als functie van de temperatuur:

 met  de draagkracht bij 20°C.

Dit geldt als de temperatuur over de doorsnede en lengte van een staalprofiel gelijkmatig verdeeld is. Voor vierzijdig verhitte profielen is dit het geval. Voor driezijdig verhitte liggers onder vloeren niet: de bovenflens heeft een lagere temperatuur dan de onderflens. Dit heeft een gunstig effect op de draagkracht. Hetzelfde geldt voor doorgaande liggers met lagere temperaturen bij dev tussensteunpunten. Dit gunstige effect wordt in rekening gebracht met de correctiefactoren κ1 (temperatuur ongelijkmatig over de doorsnede) en κ2 (temperatuur ongelijkmatig in lengterichting):

• κ1 = 0,7 voor driezijdig verhitte, onbeschermde liggers onder een staalplaat-betonvloer of betonvloer;
• κ1 = 0,85 voor driezijdig verhitte, beschermde liggers onder een staalplaat-betonvloer of betonvloer;
• κ2 = 0,85 voor statisch onbepaald opgelegde liggers geldt;
• in alle overige situaties geldt κ1, respectievelijk κ2 = 1,0.

Met de correctiefactoren wordt de formule voor de draagkracht bij brand:

 

De kritieke staaltemperatuur θa;cr volgt nu rechtstreeks uit de (gecorrigeerde) benuttingsgraad η, dat wil zeggen die temperatuur waarbij de sterkte-afname   een draagkracht oplevert waarbij de bij brand aanwezige krachten nog (net) kunnen worden opgenomen.

De bepaling van de kritieke staaltemperatuur is onderdeel van de toets van de brandwerendheid in acht stappen:
– berekening van de kritieke temperatuur θa;cr als functie van de (gecorrigeerde) belastinggraad (stap 1-5);
– berekening van de staaltemperatuur θa na 30, 60, 90 of 120 minuten (stap 6-7);
– toetsing van de brandwerendheid: θa ≤ θa;cr (stap 8).

• Stap 1. Bepaal de belasting op de constructie bij brand qθ;d.


• Stap 2. Bepaal de maximaal opneembare belasting bij kamertemperatuur qd.

Wanneer stappen 1 en/of 2 niet te maken zijn, is een veilige benadering voor de benuttingsgraad mogelijk.


• Stap 3. Bepaal de belastinggraad: .


• Stap 4. Bepaal de correctiefactoren κ1 en κ2, afhankelijk van de wijze van verhitten.

• Stap 5. Bepaal de kritieke staaltemperatuur θa;cr: .

• Stap 6. Bepaal de profielfactor p = Am/V


• Stap 7. Bepaal, uitgaande van de standaardbrandkromme, de staaltemperatuur θa na een brandduur die overeenkomt met de brandwerendheidseis. Bij onbeklede profielen hangt de staaltemperatuur af van de profielfactor p = Am/V. Bij beklede profielen spelen bovendien de dikte en de materiaaleigenschappen van het bekledingsmateriaal een rol. De staaltemperatuur bij een zekere bekleding is grafisch te bepalen. Of: de benodigde bekleding om bij een gegeven kritieke staaltemperatuur en profielfactor de vereiste brandwerendheid te halen.


• Stap 8. Controleer of θa ≤ θa;cr.

Voorbeeld
• gegeven
zeslaags kantoorgebouw;
liggers HEA 400 in de staalsoort S 235 onder een betonvloer;
statisch bepaald opgelegd; overspanning 8 m; 5,6 m hart op hart
afstand.
permanente vloerbelasting Grep = 4,0 kN/m2.
veranderlijke vloerbelasting Qrep = 4,0 kN/m2 met ψ2 = 0,3.

• gevraagd
benodigde dikte voor een gespoten, profielvolgende bekleding voor 60 minuten brandwerendheid?

• oplossing
1. belasting op de ligger bij brand qθ;d = (4 + 4·0,3 )·5,6 = 29,1 kN/m.
2. maximaal opneembare belasting bij kamertemperatuur 
(Wpl omdat HEA 400 in S 235 bij buiging doorsnedeklasse 1 heeft bij brand).
3. benuttingsgraad
4. de correctiefactor κ1 = 0,85 voor beklede liggers en κ2 = 1,0 voor statisch bepaalde liggers.
5. Bepaal de kritieke temperatuur θa;cr:
.
6. profielfactor p = Am/V = 101 m–1 voor een driezijdig verhitte HEA 400 met profielvolgende bekleding
7. de bekledingsdikte kan benaderd worden met A of B:


Verband tussen de profielfactor p = Am/V 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.

A: uit de afbeelding hierboven volgt de benodigde warmteweerstand van de bekleding voor een brandwerendheid van 60 minuten
en θa;cr = 650 ˚C: Ref = di/λ = 0,04. Dit betekent 5 mm gespoten vermiculiet of mineraalvezels (λi = 0,12);


B: uit de afbeelding hierboven volgt bij een benuttingsgraad 0,39 en voor κ = κ1 · κ2 = 0,85:
θa;cr = ± 650 ˚C (op de y-as). Lees horizontaal naar rechts het snijpunt voor t=60 minuten af: maximale Pmod = 2000 m-1.
Hieruit volgt als benadering voor de benodigde bekledingsdikte: 
m = 6 mm.

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