Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Betongpelare och brand: En utvärdering av 500 °C isotermmetoden
Mälardalen University, School of Business, Society and Engineering.
2013 (Swedish)Independent thesis Basic level (university diploma), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

At the beginning of 2011, Sweden started using the European rules for structural design, the Eurocodes, instead of the previous national rules. In both the previous rules and the Eurocodes, it is possible to dimension concrete columns using tabled values. However, the required cross section measurements have increased considerably. Moreover, it is possible to dimension concrete columns using calculations, however, this is unusual.

The development of a fire in a fire cell can be divided into the growth stage, the fully developed fire and the cooling phase. The duration of each phase, as well as the temperature, is dependent on a number of factors, e.g. the fire load, the size of openings and the geometry of the fire cell. In the Eurocodes there are standardized temperature-time curves that can be used in the dimensioning of a structural design, one of which is the standard temperature-time curve. The tabled values are based on this time-heat regime.

When exposed to fire the strength of both concrete and reinforcements decreases. Regarding the reinforcement steel, the decrease is well documented. Concrete, however, is not a homogeneous material which makes the strength at elevated temperatures complex to determine.

The dimensioning of concrete columns can be executed using tabled values. However, the objective of this report is a method called the 500 °C isotherm method. Using this method, concrete at temperatures above 500 °C is assumed not to contribute to the load bearing capacity. The residual cross-section retains its initial value of strength and modulus of elasticity. This results in a reduced cross-section. Subsequently, a reduced load bearing capacity is determined for the reinforcement steel due to the temperature. Thereafter, conventional calculation methods are used.

The process of describing how the isotherm method should be implicated has been obstructed by the lack of explicit information in the Eurocodes. Furthermore, few people have knowledge about how the method should be used in practice. This has resulted in some assumptions based on logical arguments.

A concrete column was evaluated for 60 and 90 minutes standard fire exposure to enable a comparison with the tabled values. The result showed that concrete columns can meet the requirements with a considerably smaller cross section. The calculated cross section measurements resulted in a value between the tabled values in the Eurocodes and those in the previous rules.

Although the 500 °C isotherm method is the most simple of the simplified calculation methods, and the model in this report is limited to a circular, centrically loaded column, the method is complicated and time-consuming. It is therefore likely that it only will be used in special cases when the tabled values are inapplicable.

Abstract [sv]

Vid årsskiftet 2010-2011 övergick Sverige från nationell standard till de europeiska standarderna för konstruktion, Eurokoderna. I den europeiska standarden, precis som i den gamla, kan betongpelare förenklat branddimensioneras med hjälp av tabellvärden. Kraven på minsta tvärsnitt har dock blivit avsevärt större. Detta har varit blivit svårt att förena med önskemål från arkitekter. Det är även möjligt att branddimensionera betongpelare med beräkningar. Detta är dock ovanligt.

Brandförloppet i en brandcell kan förenklat delas in i uppvärmning, fullt utvecklad brand och avsvalning. Tiden för de olika faserna, liksom temperaturen, påverkas av en mängd faktorer. Några av dessa är mängden brännbart material, hur stora öppningar som finns och brandcellens geometri. I Eurokoderna finns standardiserade brandförlopp som kan användas vid dimensionering. En av dessa kallas standardbrandkurvan. Tabellvärdena är baserade på standardbrandpåverkan.

Vid branddimensionering används en annan lastkombination än vid normaltemperaturdimensionering. Denna lastkombination ger en lägre last än vid brottgränsdimensionering.

Både betong och armeringsstål förlorar bärförmåga vid förhöjda temperaturer. För armeringsstål är denna reducering väl dokumenterad. För betong, som inte är ett homogent material, är hållfastheten svårare att beräkna.

Betongpelare kan dimensioneras enligt tre metoder:

  • Vedertagna och beprövade detaljlösningar (Tabellerade värden)
  • Förenklade beräkningsmetoder
  • Avancerade beräkningsmetoder

Fokus i denna rapport ligger på en av de förenklade beräkningsmetoderna, 500 °C isotermmetoden. Den utgår från att betong som har en temperatur över 500 °C försummas, emedan betong med en temperatur under 500 °C antas ha sin fulla bärförmåga. Därefter beräknas en reducerad hållfasthet för armeringsstängerna utifrån den temperatur de uppnår. Dimensionering sker sedan enligt traditionella metoder.

Arbetet med att beskriva hur isotermmetoden ska användas har försvårats av bristande information i Eurokoderna. Dessutom finns det få personer som känner till hur metoden ska användas i praktiken. Detta har resulterat i vissa antaganden som underbyggts av logiska resonemang.

För att kunna jämföra isotermmetoden med tabellerade värden kontrollerades en pelare för 60 och 90 minuters standardbrandpåverkan (se Bilaga A). Resultatet visade att pelare kan klara kraven med mindre tvärsnitt än i tabellen. Vid dimensioneringen erhölls ett tvärsnitt som låg mellan de nya och de gamla kraven.

500 °C isotermmetoden är den enklaste av de förenklade beräkningsmetoderna för betongpelare. Detta innebär dock inte att den är enkel. Trots att modellen i denna rapport har avgränsats till centriskt belastade, cirkulära pelare är metoden tidskrävande. Troligt är därför att den bara kommer att användas vid speciella fall då tabellmetoden inte är tillämpbar.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 39 p.
Keyword [en]
500 °C isotherm method, Eurocode, concrete, column, load, fire
Keyword [sv]
isotermmetod, 500 °C, Eurokod, branddimensionering
National Category
Building Technologies
Identifiers
URN: urn:nbn:se:mdh:diva-25428OAI: oai:DiVA.org:mdh-25428DiVA: diva2:730743
External cooperation
Stomkonstruktioner i Västerås AB
Subject / course
Building Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-07-01 Created: 2014-06-30 Last updated: 2014-07-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2151 kB)823 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2151 kBChecksum SHA-512
52be1eb4b2163f355b151c74a1058a4a52938c8ec2e005e5ecd563ada10fc44638a7e16a9bcb7720131aeeb2c3d48f62f4631eab0201f58228341a421160a2ad
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Santesson, Li
By organisation
School of Business, Society and Engineering
Building Technologies

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 823 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 624 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf