Difuzivitatea termică este măsura eficienței disipării căldurii prin oțel și este raportul între conductivitatea termică și produsul între densitate și căldura specifică. Difuzivitatea termică mare conduce la un transport rapid de căldură prin oțel, de la suprafața încălzită în restul elementului.
Proprietățile mecanice ale oțelului influențate de incendiu Modulul de elasticitate al oțelului va descrește cu mărirea temperaturii (la oțelurile feritice descrește liniar până la 500°C). Analizând curbele caracteristice pentru oțel la diferite temperaturi, se observă clar influența defavorabilă a temperaturii de incendiu asupra capacității portante a elementelor din oțel. Rezistența la deformare (limita de elasticitate), care stă la baza concepției structurilor la sarcini de exploatare, este reprezentată de un punct de pe curba caracteristică de la care se observă o creștere pronunțată a deformației, la o mărire nesemnificativă a efortului. La temperaturi ridicate (600°C) această caracteristică se diminuează, (curba capătă o formă rotunjită). Rezistența la întindere a oțelului laminat la cald are o variație asemănătoare cu temperatura ca și rezistența la curgere. Oțelul tras la rece are modificările de rezistență diferite de oțelul laminat la cald. El pierde din rezistența la întindere la temperaturi relativ coborâte. Rezistența de curgere a oțelului este diminuată cu 50% la temperatura de 600°C. Dilatarea termică, proprietate de deformație a oțelului, care variază în funcție de temperatură, este caracterizată de un coeficient de dilatare. Coeficientul de dilatare termică este considerat, în principal, același pentru toate oțelurile structurale. Valoarea acestui coeficient crește cu temperatura. Peste 650°C el descrește spre zero (tinde la 0 la 815°C) ca apoi să crească din nou. Se remarcă valori scăzute pentru oțelul ecruisat.
Valoarea dilatării termice, în funcție de temperatură, este dată de relația: a = (11+0,0062 T)·10-6 (1) în care: a - coeficient de dilatare termică; T - temperatura oțelului. Curgerea lentă este deformația dependentă de timp a oțelului, caracterizată de trei perioade: primară, secundară și terțiară. În prima perioadă se aplică încărcarea și apare o deformație continuă descrescătoare după deformarea elastică. Urmează o deformație care continuă la o rată constantă, pentru o temperatură dată. În final, perioada terțiară începe în momentul creșterii ratei deformării, creștere ce va continua până la cedarea prin rupere. La temperaturi ridicate, provocate de incendiu, deformația prezintă o rată variabilă a deformării, influențată de temperatură și de durata incendiului.
w Revista Construcțiilor w ianuarie ‐ februarie 2020
Cedarea survine după o deformare mărită și se declanșează la o anumită valoare a încărcării.
Rezistența la foc a oțelului protejat cu ipsos armat Similar celorlalte materiale de construcție, oțelul pierde din rezistența mecanică la temperaturi înalte. Poate fi indicată o temperatură critică la care rezistența este atât de redusă, încât coeficientul de siguranță la cedare este mai mic decât 1. Calculul cedării elementelor de construcție din oțel se reduce la calculul temperaturii din aceste elemente. Temperatura critică (standarde americane) pentru stâlpii structurali din oțel (și alte elemente) este 538°C. Cercetările au demonstrat că, la incendiu, temperatura dintr-un stâlp de oțel este în funcție de raportul greutate/perimetru încălzit. Conceptul de perimetru încălzit este indicat în figurile 4 și 5.
Rezistența la foc a elementelor metalice protejate cu ipsos armat este influențată de: • masa profilului din oțel, caracterizat prin secțiunea A (cm2) • suprafața expusă căldurii degajate de incendiu, caracterizată prin perimetrul placării D (cm) • grosimea protecției la foc cu plăci din ipsos armat h (cm) Rezistența la foc este direct proporțională cu A și invers proporțională cu D. În vederea stabilirii grosimii necesare placării (h), care corespunde clasei de rezistență la foc, se determină raportul D/A al elementelor din oțel. Fig. 5: Exemple la elementele structurale din oțel pentru determinarea raportului D/A (perimetru încălzit desfășurat și secțiunea profilului). continuare în pagina 60 È 59