FIRE RESISTANCE OF GALVANISED MEMBERS -...

21
FIRE RESISTANCE OF GALVANISED MEMBERS Jiří Jirků Czech Technical University In Prague Training School Malta Department of Steel and Timber Structures

Transcript of FIRE RESISTANCE OF GALVANISED MEMBERS -...

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

FIRE RESISTANCE OF GALVANISED MEMBERS

Jiří Jirků

Czech Technical UniversityIn Prague

Training  School  Malta

Department of Steel and Timber Structures

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Contents of the presentation

• Motivation

• Heat transfer in fire technology

• Fire tests

• Further Research

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Motivation

• Surfacing of the Steel Structures is not accountedin the calculation of Fire Resistance

• Advantages of Galvanazing compared to Intumescent Coating

• Price availability

• Reduction of labour consumption

• Acceleration of construction

• Aesthetic properties

• New possibility of using zinc coated members

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Heat Transfer in Fire Technology Conduction – molecular process of heat transfer

Fourier´s Law 

Heat flux to boundary depends on surrounding and surface temperature: 

Radiation ‐ heat flux of electromagnetic waves

Convection – fluid passing by the surface

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Fire Test 2010• Pavus a.s., Veselí nad Lužnicí, 20. 10. 2010

• Horizontal Furnace with System of Oil‐burners

• Standard Fire Curve

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Specimens:• Hollow Cross Sections – TR 114,3 x 4 – 1000 mm

• Opened Cross Sections – IPE 200 – 1000 mm

Galvanized Surface:

• Average Thickness 119 μm

• Temperature of Galvanizing 460°C

• 1 Specimen – Admixure Al in Galvanizing Bath

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2010Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcíDepartment of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2010Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

• Specimens after Fire Test

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2010Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Surfacing after fire test

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2010Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Measured Values

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30 35

Průměrná teplota plynu u prof ilů [°C] IPE1 IPE2 IPE3 IPE4

θ [°C]

t [min]

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2010Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Results ‐ Analytical Approach

Heat Transfer – „black“ specimen:

hnet = hnet,c + hnet,r

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Results ‐ Analytical Approach

Heat Transfer – galvanised specimen:

hnet = hnet,c + hnet,r

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Results ‐ Analytical Approach

• Surface Emissivity• Aluminum εm = 0,3

• Galvanized Steel εm = 0,32

• Stainless Steel εm = 0,4

• Steel without surfacing εm = 0,7

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30 35

Průměrná teplota plynu u prof ilů [°C] IPE1 IPE2 IPE3 IPE4

θ [°C]

t [min]

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Results ‐ Analytical Approach

εm = 0,32

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Fire Test 2011 – Real structure

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Pavus a.s., Veselí nad Lužnicí, 15. 09. 2011

Full scale test on real structure, dimensions 10,4 x 13,4 m

qfi,d = 525 MJ/m2, opening 5 x 2 m

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Fire Test 2011 – Real structure

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcíDepartment of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2011 – Real structureMotivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Fire Test 2011 – Furnace

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Pavus a.s., Veselí nad Lužnicí, 11. 10. 2011

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcíDepartment of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Fire Test 2011 – FurnaceMotivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Aging of zinc coated members Influence of thickness of zinc coating surfacing Composition of galvanizing bath Numerical model

Specify emissivity of galvanised surface Calibrated numerical model Shedule of temperatures for zinc coated steel members in

standard temperature curve

Further research

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta

Motivation

Heat transfer in fire technology

Fire test 2010

Fire test 2011 –Real structure

Fire test 2011 ‐Furnace

Further research

Goal of the work

katedra ocelových a dřevěných konstrukcí

Thank you for attentionURL: www.ocel‐drevo.fsv.cvut.cz

Jiří Jirků

České vysoké učení technickév Praze

Department of Steel and Timber Structures

Training  School  Malta