Brandontwerp voor wapeningsbetonnen doorsneden volgens de 2e generatie van EC2

Het berekent de temperatuurverdeling, past de materiaaleigenschappen aan en gebruikt de geavanceerde methode van Eurocode 2 om een realistische benuttingsgraad te geven in plaats van conservatieve voldoet/voldoet-niet-resultaten. Hierdoor zijn slankere nieuwe ontwerpen mogelijk en kunnen bestaande staven de toetsing doorstaan zonder versterking.

Brandontwerp uitvoeren

Brandontwerp wordt alleen berekend wanneer het is ingeschakeld – ofwel door het aan te vinken in de wizard bij het aanmaken van een project, ofwel door het later te activeren in de Projectinstellingen. Projecten die het niet nodig hebben, blijven ongewijzigd. Na activering past de applicatie zich aan: er verschijnen aanvullende staafgegevens en projectinstellingen, doorsneden krijgen een nieuw tabblad Brandblootstelling, belastingseffecten worden in twee groepen verdeeld en het tabblad Toetsing krijgt resultaten van de thermische analyse en een apart blok Brandontwerp in de Totale toetsing.

Invoer

• Brandwerendheidsklasse – R30 tot R240, die de duur van de analyse bepaalt.
• Brandkromme – de nominale standaard-, externe en koolwaterstofkrommen van EN 1991-1-2, plus de standaard temperatuur-tijdkromme van ASTM E119.
• Initieel vochtgehalte van het beton en initiële staaftemperatuur – de toestand van de staaf vóór de brand.
• Warmteoverdrachtsparameters – convectiecoëfficiënt en de emissiviteit van de staaf en van de brand, per brandkromme vooraf ingesteld, zodat de standaardwaarden al de normwaarden zijn.
• Aan brand blootgestelde zijden – per doorsnede gedefinieerd in het nieuwe tabblad Brandblootstelling met vier eenvoudige opties (boven, onder, links, rechts). Een algoritme bepaalt welke randen van de doorsnede dit betekent, ook voor vormen met inspringende hoeken, en de blootgestelde randen worden in de weergave rood getekend.

Belastingseffecten bij brand

Snedekrachten voor de brandsituatie zijn niet gelijk aan die voor UGT en BGT, daarom worden de belastingseffecten gesplitst. Een nieuwe eigenschap Combinatietype wijst elk effect toe aan ofwel UGT + BGT ofwel Brandontwerp, en de boomstructuur groepeert ze dienovereenkomstig. Bulkinvoer van de snedekrachten bij brand is beschikbaar op de groep, op dezelfde manier als voor de gewone effecten.

Materiaaleigenschappen

De doorsnede wordt gemeshed en het temperatuurveld wordt berekend in tijdstappen tot de vereiste brandwerendheidsklasse, met eigen meshinstellingen die fijner zijn dan die voor de doorsnedeanalyse. Uit de temperatuur van elk betonelement en elke afzonderlijke wapeningsstaaf leidt de applicatie de gereduceerde materiaaleigenschappen af – betonsterkte, vloeigrens en proportionaliteitsgrens van de wapening, en de elasticiteitsmodulus – met de reductiefactoren van EN 1992-1-2. De tabellen met reductiefactoren maken deel uit van de Projectinstellingen, afzonderlijk voor beton met kiezelhoudende en kalkhoudende toeslagmaterialen en voor warmgewalste en koudvervormde wapening. Ze zijn vooraf ingevuld met de normwaarden en blijven bewerkbaar, waarbij de regels voor volgorde en bereik worden afgedwongen, zodat een aangepaste tabel fysisch zinvol blijft.

Resultaattypen voor het temperatuurveld

• Temperatuur – de temperatuurverdeling over de doorsnede als heatmap met bijbehorend kleurenpalet.
• Reductiefactoren – dezelfde weergave voor de resulterende sterktereductie, die in feite maatgevend is voor de toetsing.

Beide worden getoond voor een selecteerbare tijdstap, waarbij standaard de laatste wordt weergegeven. Naast de weergave toont de gegevensweergave de temperatuur en reductiefactoren voor de betonelementen en, afzonderlijk, voor elke wapeningsstaaf – zodat de ingenieur de waarde kan aflezen voor de specifieke staaf die van belang is.

Normtoetsingen in de brandsituatie

De brandontwerpsituatie wordt getoetst met dezelfde toetsingstypen die gebruikers kennen uit het gebruikelijke ontwerp: Samenvatting, Respons N-M-M, Afschuiving, Torsie en Interactie. De resultaten verschijnen in een apart blok Brandontwerp van de Totale toetsing, naast het blok UGT + BGT, zodat beide situaties naast elkaar zichtbaar zijn. Afschuiving volgt de specifieke aanpak die de norm voor brand voorschrijft: de toetsing wordt uitgevoerd op een gereduceerde doorsnede, met de betonsterkte bepaald uit de referentietemperatuur in het zwaartepunt, en de sterkte van de beugels uit de referentietemperatuur op de doorsnede halverwege de hoogte van het lijf – waarbij wordt erkend dat een beugel door zones met verschillende temperatuur loopt en de warmte over zijn lengte egaliseert. 

Net als in de rest van Section kunnen de gedetailleerde resultaattabellen worden uitgevouwen om de vergelijkingen met de bijbehorende tussenwaarden te tonen, en alles kan worden afgedrukt in het rapport.

Uitgebracht in IDEA StatiCa versie 26.1.