Eurocodes
Inhoud:
- Achtergrond: De productrichtlijn van de EU
- Opbouw van de Eurocodes
- Structuur van de Eurocodes
- Implementatie in België
- Oefenboeken
3. Structuur van de Eurocodes
Koud ontwerp
De algemene delen 1-1 van Eurocode 3 en 4 kennen een vergelijkbare opbouw welke enigszins het ontwerpproces volgt:
- Toepassingsgebied en normatieve referenties
- Ontwerpprincipes
- Materiaaleigenschappen
- Voorwaarden voor duurzaamheid
- Aanwijzingen voor het bepalen van de globale krachtsverdeling in de gehele constructie, bijvoorbeeld in welke gevallen een 1e of 2e orde berekening moet worden gemaakt hoe rekening moet worden gehouden met niet-lineair materiaalgedrag en imperfecties. Deze berekening wordt normaalgesproken met een computerprogramma gemaakt.
- Classificatie van de doorsneden van de constructieonderdelen
- Berekeningsmethoden voor de uiterste grenstoestanden
- Berekeningsmethoden voor de bruikbaarheid grenstoestanden
- Bijlagen met voor specifieke constructietypen aanvullende rekenmethoden
Ontwerp tegen brand
Brandmodellen
Deel 1-2 van Eurocode 1 dat gaat over belastingen bij brand voorziet in een aantal niveaus van complexiteit om de brand te schematiseren:
- Nominale brandcurven: Hieronder vallen de standaardbrand volgens ISO834, maar ook de externe brand en de koolwaterstofbrand
- Eenvoudige brandmodellen: Dit zijn een set wiskundige relaties warmee op vereenvoudigde wijze het verloop van de temperatuur van de brand over de tijd benaderd kan worden in functie van de karakteristieken van het compartiment, de vuurbelasting en het effect van actieve maatregelen. Dit kunnen zowel modellen zijn die de brand berekenen binnen het compartiment als modellen voor vlammen uit ramen buiten het compartiment.
- Geavanceerde brandmodellen: Dit zijn modellen die op basis van fundamentele fysische wetten (massa balans, energiebalans, etc.) het verloop van de temperatuur van de brand over de tijd berekenen in functie van de karakteristieken van het compartiment, de vuurbelasting en het effect van actieve maatregelen. Dit kunnen zowel modellen zijn die van een uniforme temperatuur uitgaan in het brandcompartiment (1 zone modellen), als modellen die uitgaan van een warme rooklaag en koude onderlaag (2 zone modellen), als modellen die op elke positie in de ruimte de temperatuur berekenen (multi-zone modellen en CFD modellen). Een goed hanteerbaar voorbeeld van zo’n model is OZone dat ontwikkeld is door de Universiteit van Luik en dat bijlage D volgt.
De standaardbrand wordt het meest toegepast. De standaardbrand kenmerkt zich door een continue stijgende temperatuur, terwijl in werkelijkheid de brand uitgaat als de meeste brandstof is verbruikt. In veel praktische situaties is de standaardbrand in combinatie met hogere brandeisen (90-120 minuten) een zwaarder scenario dan op basis van de karakteristieken van het compartiment en de vuurbelasting mag worden verwacht. In dat geval loont het de moeite de brand genuanceerder te beschrijven met bijvoorbeeld OZone. Ook voor staalconstructies die buiten de gevel staan is het raadzaam te werken met het genuanceerde brandmodel van bijlage B.
Constructieve modellen
De delen 1-2 over brand van 3 en 4 kennen beoordelingsmethoden voor de thermisch en mechanisch gedrag van de constructie op drie niveaus van complexiteit.
Tabellen en grafieken
Tabellen worden voor staalconstructies niet gebruikt. Wel bestaan er grafieken met temperaturen in het staal na 15, 30 of 60 minuten in functie van de profielfactor. Ook zijn er eenvoudig te gebruiken grafieken van overspanning versus maximaal opneembare belasting voor een groot aantal standaard staalprofielen.
Tabellen worden wel veel gebruikt voor staalbetonconstructies en vooral voor betonconstructies. De tabellen zijn gebaseerd op het temperatuurverloop in de tijd volgens de standaardbrand. Tabellen zijn zeer eenvoudig te gebruiken maar om de tabellen te kunnen toepassen is in principe een berekening nodig van de belastinggraad, zijnde de verhouding tussen het effect van de belastingen bij brand en de draagkracht bij kamertemperatuur. Voor deze berekening is een beschouwing van de krachtswerking van de gehele constructie noodzakelijk. De Eurocode wel richtwaarden voor de belastinggraad, maar deze richtwaarden houden geen rekening houden met eventuele belastingen die volgen thermische vervormingen. Dit is toegestaan voor constructies voor zover deze belastingen komen van aangrenzende constructies. Extra belastingen door 2e orde effecten ten gevolge van de uitbuiging zouden wel in rekening moeten worden gebracht maar de tabellen.
Eenvoudige rekenmethoden
De eenvoudige rekenmethoden bestaan uit formules voor bijvoorbeeld het bepalen van de plastische momentcapaciteit van een ligger of de knikstabiliteit van een kolom. De eenvoudige rekenmethoden zijn met de hand toe te passen of nog gemakkelijker met een spreadsheetprogramma. De eenvoudige rekenmethoden grijpen veelal terug op de berekeningsmethoden voor de uiterste grenstoestand en bruikbaarheid grenstoestand van de bijbehorende Eurocode deel 1-1.
De eenvoudige rekenmethoden voor staalconstructies zijn toepasbaar met elk brandmodel. De eenvoudige rekenmethoden voor staalbetonconstructies zijn in principe bedoeld voor de standaardbrand omdat deze methoden veelal gekalibreerde parameters bevatten die gebaseerd zijn op de standaardbrand.
Geavanceerde rekenmethoden
De geavanceerde rekenmethoden zijn gebaseerd op de drie fundamentele vergelijkingen van de mechanica (kinematische vergelijkingen, constitutieve vergelijkingen en evenwichtsvergelijkingen) en vereisen normaliter de hulp van een computer om het stelsel vergelijkingen op te lossen.
De geavanceerde methoden kunnen worden gecombineerd met elk brandmodel.
Zelliksesteenweg 12 - 1082 Brussel
t. 02 509 15 01 - f. 02 511 12 81
info@infosteel.be - www.infosteel.be