Opwarming geïntegreerde liggers
Bij geïntegreerde liggers wordt onderscheid gemaakt tussen gesloten en open profielen.
Gesloten profielen
Bij gesloten profielen (hoed- en petprofielen) vindt in de holle ruimten straling en convectie plaats naar de bovenflens en naar het lijf. Hierdoor zijn de temperaturen in deze delen hoger dan bij open profielen. Bij open profielen zijn de bovenflens en het lijf namelijk volledig door beton omsloten.
Computerberekeningen1 laten echter zien dat de temperaturen in een gesloten profiel na 30 minuten brand laag zijn: in de onderflens ongeveer 500 °C, in de bovenflens 50 °C en in het midden van het lijf 100 °C. De sterkte van het staal en de momentcapaciteit zijn dan nog nauwelijks teruggelopen.
Reductie van de vloeigrens van staal bij oplopende staaltemperatuur.
Als de ligger onder de vloer uitsteekt, is de temperatuur van de onderflens dankzij de beschermende werking van het beton aanzienlijk lager dan 800 °C.
Verband tussen de profielfactor en de staaltemperatuur van een onbeschermde ligger na 20, 30 en 60 minuten brand.
Geïntegreerde liggers zonder bescherming bezitten derhalve in elk geval een brandwerendheid van 30 minuten.
Na 60 minuten brand is de invloed van de warmte-overdracht in de holle ruimte aanzienlijk toegenomen. Hierdoor loopt de temperatuur van de bovenflens op tot bijna 300 °C en die van het lijf tot 500 °C. De onderflens komt tot meer dan 800 °C. De momentcapaciteit reduceert daardoor tot minder dan 20% van die bij kamertemperatuur.
In de meeste gevallen is voor onbeklede gesloten profielen een brandwerendheid van 60 minuten niet haalbaar; de onderflens moet dan worden bekleed.
De brandwerendheid van de gesloten geïntegreerde ligger is verhoogd via een isolerende bekleding op de onderflens.
1 Deze computerberekeningen maken deel uit van onderzoek door TNO Bouw (2002) naar de brandwerendheid van gangbare typen geïntegreerde liggers (IFB, SFB en THQ). Download het onderzoeksrapport.
Een samenvatting is gepubliceerd in Bouwen met Staal 169 (dec. 2002).
|
Open profielen
Bij open profielen (zoals IFB en SFB) treden geen interne straling en convectie op. Hierdoor blijft de temperatuur van het lijf en van de bovenflens laag. In bepaalde gevallen is bij deze profielen een brandwerendheid van 60 minuten haalbaar. De brandwerendheid is te verhogen door wapening toe te voegen of de onderflens te bekleden.
De open geïntegreerde ligger verkrijgt een hogere brandwerendheid door toevoeging van wapening of door een isolerende bekleding op de onderflens.
Bij het toevoegen van wapening moeten bijvoorbeeld beugels zorgen voor de overdracht van schuifkrachten tussen de wapening en het staalprofiel.
Voor het bepalen van de invloed van aanvullende wapening op de brandwerendheid zijn nog geen normatieve rekenregels beschikbaar. Alternatieven zijn de rekenmethode in het boek Verdiepingbouw in staal en beton. Staalskelet met geïntegreerde liggers en kanaalplaten, hoofdstuk 11.5 (1995) of de rekenmethode voor staal-betonliggers in NEN-EN 1994-1-2.
