Abstrakt
Cel: Określenie zależności między odpornością ogniową konstrukcji budowlanych z betonu, charakteryzowaną przez utratę zdolności izolacji cieplnej, i wilgotnością betonu.
Projekt i metody: Określenie granicznej wartości odporności ogniowej konstrukcji budowlanych z betonu o różnej wilgotności, która charakteryzuje się utratą jej właściwości izolacyjnych, przeprowadzono poprzez rozwiązanie zadań techniki cieplnej (bezpośrednie równanie przewodzenia ciepła), z uwzględnieniem wprowadzonych warunków jednoznaczności i właściwości termicznych materiałów zgodnie z Eurokodem 2. Rozwiązanie tego problemu przeprowadzono za pomocą metody różnic skończonych i niejawnego schematu aproksymacji pochodnych temperatury według współrzędnych i czasu w programie komputerowym Friend.
Wyniki: Określone zostały wartości graniczne odporności ogniowej konstrukcji z betonu o wilgotności 0, 1,5 i 3%, objawiające się utratą zdolności termoizolacyjnej. Przy tym rozwiązanie problemu przewodzenia ciepła uzyskane było drogą bezpośrednią z wykorzystaniem wartości współczynnika przewodzenia cieplnego betonu, otrzymanego zarówno na podstawie dolnej jak i górnej krzywej granicznej, podanym w Eurokodzie 2. Z analizy otrzymanych danych obliczeniowych wynika, że różnica między wartościami granicznymi odporności ogniowej, określonymi przy wilgotności 1,5 i 3% i wartościami otrzymanymi przy wilgotności 0% wynoszą odpowiednio 16% i 29%. Wartość tej różnicy nie zależy od grubości konstrukcji i współczynnika przewodzenia ciepła betonu. Stwierdzono przy tym, że dane na temat odporności ogniowej konstrukcji betonowej, określone w Eurokodzie 2 i dane obliczeniowe, otrzymane w drodze rozwiązania bezpośredniego problemu przewodzenia ciepła przy wilgotności betonu 1,5% z wykorzystaniem dolnej krzywej granicznej przewodzenia ciepła, są do siebie bardzo zbliżone. Maksymalna różnica temperatur wynosi 15, co wskazuje dobrą zgodność tych danych.
Wnioski: Ustalono, że wartość graniczna odporności ogniowej betonowych konstrukcji budowlanych, charakteryzowanej poprzez utratę zdolności termoizolacyjnych, w dużej mierze zależy od wilgotności betonu. Dlatego do standardów lub innych dokumentów normatywnych należy wnieść poprawki dotyczące obszaru upowszechnienia wyników badań, uwzględniając istnienie dużej zależności między odpornością ogniową a wilgotnością betonu.
Słowa kluczowe: bezpieczeństwo pożarowe, konstrukcja z betonu, graniczna odporność ogniowa, równanie przewodzenia ciepła, współczynnik przewodzenia ciepła, Eurokod
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy