КРИТИЧЕСКАЯ ТЕМПЕРАТУРА СТАЛИ

Критическая температура стали

Причина быстрого исчерпания способности сопротивляться воздействию пожара не защищенными стальными конструкциями заключается в больших значениях теплопроводности металла. Это приводит к тому, что температура конструкции сравнительно быстро достигает критической температуры (Т_кр), при которой наступает предельное состояние по потере несущей способности - R. Строительные нормы и стандарты разных стран определяют различные критические температуры стальных конструкций в зависимости от типа структурного элемента, его конфигурации, способа монтажа и характеристик нагрузки. В  Японии значение критической температуры не превышает 400°C, в Украине и России - 500°C, вКитае, Европе и США критическая температура согласно национальным стандартам составляет 530-810 ^оC. 

 Во время пожара незащищенные от огня стальные конструкции под воздействием высоких температур и внешних нагрузок деформируются и, как следствие, - разрушаются.  

Критическая температура металлоконструкции зависит от типа используемой стали [48]. Так обычные углеродные стали при повышении температуры теряют свою твердость, переходя в более пластичное состояние, а низколегированные стали при этом упрочняются и не теряют своей прочности вплоть до 600^оC. Повышению огнестойкости сталей способствуют присадки молибдена, хрома, вольфрама, ванадия, кремния, а стали марок 12МХ, 12ХМ, 12ХМФ, 12Х2МФБ длительно сохраняют свою прочность на уровне 500 кГ/см² при температурах 500 – 600^оC. Значения Т_кр конструкций из разных марок стали  при нормативной эксплуатационной нагрузке приведены в табл. 1.10.
Таблица 1.10. Критические температуры для различных типов стали

Критической температурой стали часто считается температура, при которой ее текучесть снижается до 60% от значения текучести при комнатной температуре. Следуя этому принципу, по данным таблицы С.1 (ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 [42]) возможно прогнозировать значения Т_кр для некоторых марок стали (табл. 1.10). 

Рисунок 1.3. Коэффициенты снижение прочности стали при нагревании

На рис. 1.3 показаны зависимости коэффициентов снижения прочности стали от температуры, которые приведены в ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 [42]. Из этих данных можно предположить, что нагревание выше 500 - 600^oС приведет к потере несущей способности стальных конструкций, а повышение температуры выше 700^oС приводит к их обрушению под собственным весом. В Украине на настоящий момент в качестве основной критической (проектной) температуры стальных конструкций с огнезащитными покрытиями и облицовкой согласно ДСТУ Б В.1.1-4-98* [16] определена температура около 500°С, в то время как в некоторых европейских странах используется две критические температуры – 550°С и 620°С [26].

Принятие ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 [42] в 2013 году позволит применять дифференциальный подход к определению критической температуры. При этом критическая температура самонесущих и недогруженных стальных конструкций может достигать 700°С, а нормально нагруженных конструкций (с небольшими значениями степени использования конструкций) - 500÷550^oС. Переход на использование Еврокодов в Украине не только гармонизирует национальные стандарты с европейскими в части испытаний и проектирования строительных конструкций, но и позволит существенно снизить стоимость огнезащиты для достижения нормируемых пределов огнестойкости металлоконструкций.

Увеличение значения критической температуры Т_кр металлоконструкций (в соответствии с ДСТУ-Н Б EN 1993-1-2:2010 [42]) до 550÷650^oС при испытаниях по ДСТУ Б В.1.1-17:2007 [8] позволит снизить расход огнезащитных красок в среднем от 15 до 50 %, а значит и стоимость огнезащиты в целом, как это показано в табл. 1.11.

 Таблица 1.11. Толщина огнезащитного покрытия (мм) для обеспечения предела огнестойкости R стальных конструкций (δ_пр= 3,4 мм) при различных критических температурах

Примечание: ∆ - разность в толщинах покрытия при заданной температуре и температуре 500°С.

http://audignis.com/kriticheskaya-temperatura-stali.html