At the beginning of 2011, Sweden started using the European rules for structural design, the Eurocodes, instead of the previous national rules. In both the previous rules and the Eurocodes, it is possible to dimension concrete columns using tabled values. However, the required cross section measurements have increased considerably. Moreover, it is possible to dimension concrete columns using calculations, however, this is unusual. The development of a fire in a fire cell can be divided into the growth stage, the fully developed fire and the cooling phase. The duration of each phase, as well as the temperature, is dependent on a number of factors, e.g. the fire load, the size of openings and the geometry of the fire cell. In the Eurocodes there are standardized temperature-time curves that can be used in the dimensioning of a structural design, one of which is the standard temperature-time curve. The tabled values are based on this time-heat regime. When exposed to fire the strength of both concrete and reinforcements decreases. Regarding the reinforcement steel, the decrease is well documented. Concrete, however, is not a homogeneous material which makes the strength at elevated temperatures complex to determine. The dimensioning of concrete columns can be executed using tabled values. However, the objective of this report is a method called the 500 °C isotherm method. Using this method, concrete at temperatures above 500 °C is assumed not to contribute to the load bearing capacity. The residual cross-section retains its initial value of strength and modulus of elasticity. This results in a reduced cross-section. Subsequently, a reduced load bearing capacity is determined for the reinforcement steel due to the temperature. Thereafter, conventional calculation methods are used. The process of describing how the isotherm method should be implicated has been obstructed by the lack of explicit information in the Eurocodes. Furthermore, few people have knowledge about how the method should be used in practice. This has resulted in some assumptions based on logical arguments. A concrete column was evaluated for 60 and 90 minutes standard fire exposure to enable a comparison with the tabled values. The result showed that concrete columns can meet the requirements with a considerably smaller cross section. The calculated cross section measurements resulted in a value between the tabled values in the Eurocodes and those in the previous rules. Although the 500 °C isotherm method is the most simple of the simplified calculation methods, and the model in this report is limited to a circular, centrically loaded column, the method is complicated and time-consuming. It is therefore likely that it only will be used in special cases when the tabled values are inapplicable. / Vid årsskiftet 2010-2011 övergick Sverige från nationell standard till de europeiska standarderna för konstruktion, Eurokoderna. I den europeiska standarden, precis som i den gamla, kan betongpelare förenklat branddimensioneras med hjälp av tabellvärden. Kraven på minsta tvärsnitt har dock blivit avsevärt större. Detta har varit blivit svårt att förena med önskemål från arkitekter. Det är även möjligt att branddimensionera betongpelare med beräkningar. Detta är dock ovanligt. Brandförloppet i en brandcell kan förenklat delas in i uppvärmning, fullt utvecklad brand och avsvalning. Tiden för de olika faserna, liksom temperaturen, påverkas av en mängd faktorer. Några av dessa är mängden brännbart material, hur stora öppningar som finns och brandcellens geometri. I Eurokoderna finns standardiserade brandförlopp som kan användas vid dimensionering. En av dessa kallas standardbrandkurvan. Tabellvärdena är baserade på standardbrandpåverkan. Vid branddimensionering används en annan lastkombination än vid normaltemperaturdimensionering. Denna lastkombination ger en lägre last än vid brottgränsdimensionering. Både betong och armeringsstål förlorar bärförmåga vid förhöjda temperaturer. För armeringsstål är denna reducering väl dokumenterad. För betong, som inte är ett homogent material, är hållfastheten svårare att beräkna. Betongpelare kan dimensioneras enligt tre metoder: Vedertagna och beprövade detaljlösningar (Tabellerade värden) Förenklade beräkningsmetoder Avancerade beräkningsmetoder Fokus i denna rapport ligger på en av de förenklade beräkningsmetoderna, 500 °C isotermmetoden. Den utgår från att betong som har en temperatur över 500 °C försummas, emedan betong med en temperatur under 500 °C antas ha sin fulla bärförmåga. Därefter beräknas en reducerad hållfasthet för armeringsstängerna utifrån den temperatur de uppnår. Dimensionering sker sedan enligt traditionella metoder. Arbetet med att beskriva hur isotermmetoden ska användas har försvårats av bristande information i Eurokoderna. Dessutom finns det få personer som känner till hur metoden ska användas i praktiken. Detta har resulterat i vissa antaganden som underbyggts av logiska resonemang. För att kunna jämföra isotermmetoden med tabellerade värden kontrollerades en pelare för 60 och 90 minuters standardbrandpåverkan (se Bilaga A). Resultatet visade att pelare kan klara kraven med mindre tvärsnitt än i tabellen. Vid dimensioneringen erhölls ett tvärsnitt som låg mellan de nya och de gamla kraven. 500 °C isotermmetoden är den enklaste av de förenklade beräkningsmetoderna för betongpelare. Detta innebär dock inte att den är enkel. Trots att modellen i denna rapport har avgränsats till centriskt belastade, cirkulära pelare är metoden tidskrävande. Troligt är därför att den bara kommer att användas vid speciella fall då tabellmetoden inte är tillämpbar.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas gaisro temperatūrų poveikio vertinimas gelžbetoninėms konstrukcijoms. Aptariami standartinio ir natūralaus gaisro parametrai, skaičiavimo pagrindai, vertinimo kriterijai, bendrieji priešgaisrinio projektavimo reikalavimai, tikslai ir metodai. Analizuojamas gaisro poveikis betono ir armatūros mechaninėms, fizikinėms – cheminėms ir šiluminėms savybėms, temperatūros pokyčio įtaka bendram gelžbetonio darbui. Detaliai išnagrinėtas paprastasis skaičiavimo modelis standartinio gaisro veikiamų gelžbetoninių konstrukcijų laikomajai galiai vertinti, aptartos jo prielaidos. Pateikti 500 °C izotermės ir zonų skaičiavimo metodų principai, vertinimai. Išnagrinėti du analitiniai temperatūros pasiskirstymo betoniniame skerspjūvyje metodai, pateikti jų pavyzdžiai. Parodytas gelžbetoninių konstrukcijų projektavimo metodas pagal lentelių duomenis. Tyrimui sumodeliuotas dviaukštis pastatas, kurio pirmame aukšte nagrinėjamas standartinio gaisro temperatūros poveikis ekscentri����kai gniuždomoms gelžbetoninėms kolonoms. Pastatas sumodeliuotas skaičiavimo programa STAAD Pro 2007 tam, kad gautume realias veikiančias apkrovas nagrinėjamiems konstrukciniams elementams. Skaičiavimai atlikti trims kolonoms, kurių paviršius yra skirtingai veikiamas gaisro temperatūros. Skaičiavimai atlikti pagal analitinio temperatūros sklidimo skerspjūvyje modelį bei pagal temperatūrinius laukus pagal EN 1992-1-2. Analogiškai įvertinamas gaisro poveikis gelžbetoniniu... [toliau žr. visą tekstą] / This master thesis considers effect of fire temperatures on reinforced concrete structures. Parameters and mathematical characteristics of standard and natural fire, also objectives and methods of fire engineering is given. Mechanical, physical – chemical properties and behaviour of concrete and reinforcement separately and as composite structure analysed. Details and assumptions of simple calculation model stated. Principles of zone method (method of slices) and 500 °C izotherm (reduced section method) discussed. Two empirical methods examined for calculation of temperatures and heat rise in concrete element, presentation and examples is given. Design of reinforced concrete elements using tabulated data showned. Two – storey building designed using structural design and analysis software STAAD Pro. Building model is portrayed to obtain realistic loads on estimated elements. Calculations of fire resistance performed with three columns differently affected by temperature load. Fire design and analysis performed applying and comparing temperature fields received by calculation using empirical methods and charts given in EN 1992-1-2. Parallel analysis aplied on reinforced concrete columns strengthened with casing. Structure: introduction, literature review, research part, conclusions and suggestions, references. Thesis consist of: 96 p. text without appendixes, 84 pictures, 14 tables, 28 bibliographical entries.

The diploma thesis deals with an analysis of internal forces of B4 reinforced construction of an office building. Analysis takes into account interaction with subsoil and when designing structural parts of the building, different requirements for fire resistance of a structure are taken into account. A Dlubal RFEM 5.17 program was used for finite element analysis, and model functionality verification was performer by using a summation of moments method. The thesis deals with the design and assessment of a point-supported slab, column, inner and external walls.

Possibilities of modeling non-linear behavior of concrete within standard room temperatures and increased fire-load values using FEM software ANSYS are studied. Temperature dependences of material models are considered. Fire resistance of reinforced concrete and concrete-steel composite construction is analyzed. Fire loads are defined in accordance with relevant standards. Non-linear structural transient analyses are calculated after temperatures were determined by transient thermal analyses. Results obtained from analyses of simple reinforced concrete structure are compared with approach of isotherm 500 °C method.