Staaltemperatuur onbeschermde profielen
Kantoor- en onderzoeksgebouw BioPartner 5, Oegstgeest (PTSA, IMd, Vic Obdam Staalbouw).
Bij onbeschemde profielen hangt de ontwikkeling van de temperatuur in het staalprofiel af van de profielfactor P, van de thermische eigenschappen van staal (de specifieke warmte ca en de volumieke massa ρa) en van de warmte-overdrachtskarakteristieken van de brandruimte (de emissiefactor εr en de convectieve warmte-overdrachtscoëfficiënt αc).
De profielfactor is profielafhankelijk; de andere parameters zijn in de norm NEN-EN 1993-1-2 vastgelegd.
De bepaling van de staaltemperatuur θa berust op een tijdstapmethode; een berekening die met de hand niet goed mogelijk is. Met een geschikt computerprogramma is de staaltemperatuur echter eenvoudig te berekenen.
Verband tussen de profielfactor P en de staaltemperatuur θa van een onbeschermd profiel na 20, 30 en 60 minuten brand.
Computerberekeningen volgens NEN-EN 1993-1-2 tonen het gegeven verband tussen de profielfactor en de staaltemperatuur van een onbeschermd profiel na 20, 30 en 60 minuten brand.
Bij een kritieke temperatuur van 600 ˚C, behorend bij een belastinggraad η = 0,47, blijkt een profielfactor kleiner dan 35 m–1 nodig te zijn om een brandwerendheid van 30 minuten te bereiken.
Bij de gangbare wals- en kokerprofielen is de profielfactor meestal groter dan 80 en voor IPE-profielen zelfs hoger dan 180. Hierdoor is een brandwerendheid van 30 minuten doorgaans niet haalbaar.
In de meeste gevallen is een brandwerende voorziening – een isolerende bekleding of een staal-beton constructie – noodzakelijk om een brandwerendheid van 30 minuten te verkrijgen.
Het aanbrengen van bijvoorbeeld een stootvaste beplating, spuitpleister of brandwerende verf vertraagt de warmtestroom naar het staalprofiel. Het duurt dan langer voordat het staal de kritieke temperatuur bereikt.
Een eis van 30 minuten brandwerendheid is met een onbeschermde staalconstructie alleen mogelijk bij een lagere belastinggraad in combinatie met een lage profielfactor. De profielkeuze speelt hierbij een belangrijke rol.
In bovenstaande nomogrammen van ECCS (European Convention for Constructional Steelwork) geven de rode lijnen voor onbeschermde profielen het verband tussen de temperatuur en de tijd als functie van de profielfactor.
BR4UKTabel 4_6.pdf
Staaltemperaturen van onbeklede IPE- en HE-profielen na 30 minuten standaard brand.
BR4UKTabel 4_4.pdf
Staaltemperaturen van onbeklede profielen na 15, 20, 30, 60, 90 en 120 minuten standaard brand als functie van de profielfactor P (gecorrigeerd met de schaduwfactor), zowel voor niet-verzinkt als voor verzinkt staal.
