Eenvoudige methode voor onbeklede geïntegreerde liggers
Geïntegreerde liggers worden eenzijdig verhit, waardoor de temperatuurverdeling in de doorsnede niet gelijkmatig is. Hierdoor wordt niet voldaan aan één van de uitgangspunten van de berekeningsmethode in NEN-EN 1993-1-2.
Bij driezijdige verhitte constructiedelen (bijvoorbeeld liggers onder de vloer) is evenmin sprake van een uniforme temperatuurverdeling: de bovenflens is 100—200 °C koeler. Toch is voor deze constructiedelen de berekeningsmethode volgens NEN-EN 1993-1-2 wél toepasbaar door een correctiefactor in te voeren. Het gunstige effect van de gekoelde bovenflens wordt namelijk in rekening gebracht door de belastinggraad te reduceren met een factor κ1 = 0,7. Deze factor is bepaald via proeven.
Voor éénzijdig verhitte constructiedelen is een dergelijke correctiefactor niet bekend, maar kan (conservatief) ook van κ1 = 0,7 worden uitgegaan.
Een tweede vereenvoudigde en conservatieve aanname is dat de kritieke temperatuur wordt bepaald, uitgaande van de temperatuur van het warmste onderdeel, namelijk de onderflens. De profielfactor van een onderflens met breedte b en dikte t bedraagt:
Voor de gangbare liggers volgt hieruit een profielfactor P = Am/V = 45–80 m–1. Dit is weliswaar laag, vergeleken met de profielfactor van gewalste liggers die onder de vloer uitsteken, maar niet in alle gevallen laag genoeg om met onbeklede geïntegreerde liggers een brandwerendheid van 30 minuten te halen. De staaltemperatuur na 30 minuten is volgens deze methode 650 à 750 °C (zie ook de grafiek hieronder).
Verband tussen de profielfactor P en de staaltemperatuur θa van een onbeschermd profiel na 20, 30 en 60 minuten brand.
Het hangt er dus van af of de kritieke staaltemperatuur voldoende hoog is of met deze eenvoudige methode 30 minuten brandwerendheid is aan te tonen.
De reden is dat de methode met profielfactoren geen rekening houdt met het warmte-accumulerend vermogen van het beton en met de relatief lage temperaturen in het lijf en in de bovenflens van de ligger. Dit leidt tot een onderschatting van de brandwerendheid en daarmee tot een niet-optimaal ontwerp.
Uit TNO-proeven is gebleken dat zonder een bescherming een brandwerendheid van 30 minuten eenvoudig haalbaar is. De resultaten van dit onderzoek zijn vastgelegd in een artikel in ‘Bouwen met Staal’ 169 (2002).
