Factorul de secțiune Am/V și grosimea protecției la foc

Factorul de secțiune A_m/V

Factorul de secțiune este raportul dintre suprafața expusă la foc A_m și volumul V al elementului, pe unitatea de lungime, în m⁻¹. Un profil subțire, cu suprafață mare față de masă, se încălzește repede; un profil masiv, încet.

Secțiune	A_m/V
Profil I/H expus pe toate fețele	perimetru / arie
Profil I/H expus pe 3 laturi (sub planșeu)	(perimetru − lățimea tălpii superioare) / arie
Profil tubular expus pe tot conturul	perimetru exterior / arie ≈ 1 / t

SR EN 1993-1-2 (cl. 4.2.5, Tabelul 4.2) dă expresiile pentru fiecare caz. Valoarea nu se ia mai mică de 10 m⁻¹.

Factorul de umbră k_sh

La profilele I/H, zonele dintre tălpi primesc mai puțină radiație. Efectul se ia în calcul prin factorul de umbră (cl. 4.2.5.1):

k_sh = 0,9 · [A_m/V]_b / [A_m/V] profile I/H expuse la curba nominală de incendiu, ec. (4.26a); [A_m/V]_b este factorul de secțiune al casetei care înconjoară profilul

Pentru profilele tubulare expuse pe tot conturul, k_sh = 1. A lua k_sh = 1 este oricând acoperitor.

Încălzirea oțelului neprotejat

Creșterea de temperatură a oțelului într-un interval Δt (cl. 4.2.5.1):

Δθ_a,t = k_sh · (A_m/V) / (c_a · ρ_a) · ḣ_net · Δt ec. (4.25); Δt ≤ 5 s

ḣ_net este fluxul termic net, prin convecție și radiație, din SR EN 1991-1-2 (cl. 3.1), cu emisivitatea oțelului ε_m = 0,7.
c_a este căldura specifică a oțelului, dependentă de temperatură, cu un vârf pronunțat în jurul valorii de 735 °C (transformarea structurală a oțelului).
ρ_a este densitatea oțelului, 7850 kg/m³.

Încălzirea oțelului protejat

Pentru un element cu protecție la foc (cl. 4.2.5.2):

Δθ_a,t = (λ_p · A_p/V) / (d_p · c_a · ρ_a) · (θ_g,t − θ_a,t) / (1 + φ/3) · Δt − (e^φ/10 − 1) · Δθ_g,t ec. (4.27); Δθ_a,t ≥ 0 dacă Δθ_g,t > 0; Δt ≤ 30 s

φ = (c_p · ρ_p) / (c_a · ρ_a) · d_p · A_p/V capacitatea termică a stratului de protecție

A_p/V este factorul de secțiune al elementului protejat: pe contur (vopsea, tencuială aplicată pe profil) sau pe casetă (plăci).
λ_p, c_p și ρ_p sunt conductivitatea, căldura specifică și densitatea materialului de protecție.
d_p este grosimea protecției, în metri.

Cum se determină grosimea protecției

Se calculează temperatura critică θ_a,cr a elementului.
Se alege durata cerută din clasa de rezistență la foc (de exemplu 90 min pentru R 90).
Grosimea necesară este cea mai mică grosime d_p pentru care temperatura oțelului, la sfârșitul duratei cerute, rămâne sub θ_a,cr.

Proprietățile termice ale produselor de protecție provin din încercările lor (seria SR EN 13381), declarate de producător. Pentru vopselele intumescente, producătorii dau de regulă direct tabele de grosimi pe factor de secțiune și temperatură critică.

Material informativ, care rezumă prevederile SR EN 1993-1-2 și SR EN 1991-1-2. Nu înlocuiește textul standardelor, documentația producătorului de protecție sau verificarea de către un inginer calificat.

Factorul de secțiune și grosimea protecției la foc