Viktigheten av å begrense temperaturen på stålkonstruksjoner

Hva er en begrensningstemperatur eller kritisk temperatur for en stålkonstruksjon?

Stålets styrke ved høye temperaturer er velkjent og dokumentert. Ved en temperatur over 500 °C svekkes varmvalset konstruksjonsstål betydelig.

Stålrammekonstruksjoner kan utformes slik at maksimal belastning på stålelementer er begrenset til 60% av deres individuelle maksimale kapasitet ved romtemperatur. Denne ekstra redundansen på 40% gir stålrammen styrke i unormale situasjoner, for eksempel i tilfelle brann. Avhengig av størrelse og form kan denne ekstra kapasiteten tilsvare en estimert kollapstemperatur på 550 °C, i stedet for bare over romtemperatur. Dette betyr at over 550 ° C har den strukturelle ståldelen ikke nok styrke til å støtte strukturen den opprettholder. Dette er den begrensende eller kritiske temperaturen.

• Hvis stålet brukes mer enn 60% - senkes stålets kritiske temperatur.
• Hvis stålet brukes mindre enn 60% - øker stålets kritiske temperatur.

For å vite mer, ta en titt på infografikken nedenfor.

Fra eksemplet ovenfor, hvis 550 °C er begrensningstemperaturen før strukturen kollapser, viser diagrammet nedenfor de typiske temperaturprofilene:

• blå linje - viser en varmekurve i henhold til EN 1363-1
• grønn linje - viser en stålseksjon beskyttet med en hevelse brannhemmende maling
• rød linje - viser en ubeskyttet stålseksjon

Den svulmende brannhemmende malingen begynner egentlig ikke å beskytte merkbart før ca. 250-270 °C, som vanligvis er ca. 10 minutter etter at brannen starter. Først da kan vi se en reaksjon. Dette er forbundet med den kjemiske reaksjonen til den svulmende brannhemmende malingen, som omdannes fra et lag maling til en isolerende karbonisering.

Når det er karbonisert, isolerer det stålet, noe som forsinker oppvarming av stålkjernen. Begynnelsen av kurven (se grafen over), har samme form / utvikling uavhengig av tykkelsen på hevelsesfargen. Jo tykkere belegget er, desto mer forlenges den grønne kurven. Dette gir stålet mer tid før det når den kritiske temperaturen.

For eksempel:

• For 60 minutters beskyttelse med en begrensningstemperatur på 350 °C:
• For å legge til 50 minutter for å beskytte en ytterligere temperatur på 80 °C (basert på 270 °C fullført reaksjon) = 50/80 = 0,625

Et annet eksempel:

• For 60 minutters beskyttelse med en begrensningstemperatur på 750 °C:
• Ytterligere 50 minutter for å beskytte ytterligere 480 °C = 50/480 = 0,104

Det er viktig å forstå den kritiske temperaturen, derfor bør du huske denne informasjonen:

• 350 °C kan være temperaturen der stålet svekkes når det er under høy belastning, og nær maksimal belastning. Da er det ikke mye rom for stålet til å tåle temperaturer utover normal romtemperatur.
  
• 750 °C kan være temperaturen der stålet svekkes ved lav belastning. Da er det mer plass til at stålet tåler en temperaturøkning.

Har du spørsmål? Kontakt en produktspesialist

Bare en utdannet og kompetent person, for eksempel en strukturell og / eller branningeniør, kan bestemme den begrensende eller kritiske temperaturen til konstruksjonsstål basert på dimensjoner, lengde, styrke, belastning og orientering av stålet, etc.

Dimensjonering av malingstykkelsen for å begrense temperaturen på stålet ved 650 °C og over, uten å forstå stålets faktiske bæreevne eller lasten, kan gi dårligere beskyttelse av stålkonstruksjonen. Det er fare for at brannsikringen ikke oppfyller sikkerhetskravene.