Effective cross-section of a timber beam exposed to natural fires

Sabina Huč (Avtor), Tomaž Hozjan (Avtor), Robert Pečenko (Avtor)

Povzetek

According to the Eurocode standards, advanced numerical models or the reduced cross-section method can be used to determine the mechanical resistance of timber structures under fire conditions. The method assumes a rectangular effective cross-section with full strength and stiffness and the cross-section of effective thickness without strength and stiffness after fire exposure. The effective thickness is the sum of the charring thickness and the zero-strength layer thickness, which are specified in the standards only for standard fire exposure. In the present paper, the analyses are combined with the reduced cross-section method and numerical fire, hygro-thermal and mechanical models to determine the charring thickness, zero-strength layer thickness and effective thickness of a simply supported timber beam under bending exposed to different natural fires. The results show that the three thicknesses increase with fire duration until the end values are reac hed at which the timber beam can withstand a prescribed natural fire. The end values for the charring thickness are between 18.2 mm and 72.1 mm, for the zero-strength layer thickness between 14.9 mm and 27.4 mm and for the effective thickness between 39.9 mm and 89.9 mm. The results also show that the end values of the charring thickness and the effective thickness depend on the maximum gas temperature. The end values of the zero-strength layer thickness depend on the linear cooling rate. Simple linear equations are proposed to account for these dependencies. Piecewise linear equations are also proposed to describe the temporal development of the three thicknesses.

Ključne besede

charring depth;natural fire;reduced cross-section method;timber beam;zero strength layer;

Podatki

Jezik:	Angleški jezik
Leto izida:	2025
Tipologija:	1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:	UL FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
UDK:	69:539.4
COBISS:	227910147
ISSN:	1436-736X
Št. ogledov:	58
Št. prenosov:	17
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Slovenski jezik
Sekundarni povzetek:	V skladu s standardi Evrokod se lahko za določitev mehanske odpornosti lesenih konstrukcij v požarnih razmerah uporabijo napredni numerični modeli ali metoda zmanjšanega prečnega prereza. Metoda predpostavlja efektiven pravokoten prerez s polno trdnostjo in togostjo ter prečni prerez z efektivno debelino brez trdnosti in togosti po izpostavljenosti požaru. Efektivna debelina je vsota debeline oglenenja in debeline sloja brez trdnosti, ki sta določeni v standardih samo za standardno požarno izpostavljenost. V tem članku so analize kombinirane z metodo zmanjšanega prečnega prereza in numeričnimi požarnimi, higro-toplotnimi in mehanskimi modeli za določitev debeline oglenenja, debeline sloja brez trdnosti in efektivne debeline prosto podprtega lesenega nosilca pri upogibu, izpostavljenega različnim naravnim požarom. Rezultati kažejo, da se vse tri debeline povečujejo s trajanjem požara, dokler ne dosežejo končnih vrednosti, pri katerih lahko leseni nosilec še prenese predpisan naravni požar. Končne vrednosti za debelino oglenenja so med 18,2 mm in 72,1 mm, za debelino sloja brez trdnosti med 14,9 mm in 27,4 mm in za efektivno debelino med 39,9 mm in 89,9 mm. Rezultati tudi kažejo, da so končne vrednosti debeline oglenenja in učinkovite debeline odvisne od največje temperature plinov. Končne vrednosti debeline sloja brez trdnosti pa so odvisne od linearne hitrosti ohlajanja. Predlagane so preproste linearne enačbe za upoštevanje teh odvisnosti, ter odsekoma linearne enačbe za opis časovnega razvoja treh debelin.
Sekundarne ključne besede:	globina oglenenja;naravni požar;metoda reduciranega prečnega prereza;leseni nosilci;nenosilen sloj;
Vrsta dela (COBISS):	Članek v reviji
Strani:	[16] str.
Letnik:	ǂVol. ǂ83
Zvezek:	ǂarticle no.ǂ 71
Čas izdaje:	Feb. 2025
DOI:	10.1007/s00107-025-02202-6
ID:	26010944