Jak obliczyć współczynnik masywności U/A? (Praktyczny przykład obliczeń)

W naszym poprzednim artykule o farbach ogniochronnych wyjaśniliśmy, że wymagana grubość farby pęczniejącej zależy od współczynnika masywności przekroju U/A.

To jest najważniejsza liczba w każdym projekcie PPOŻ. Dlaczego? Ponieważ to od niej zależy, czy na profil stalowy trzeba nałożyć 300 µm farby, czy 2000 µm – a to ma gigantyczny wpływ na koszt i czas wykonawstwa.

Jako eksperci PowerCoat, pokażemy Ci krok po kroku, jak samodzielnie obliczyć ten współczynnik na konkretnym przykładzie liczbowym.

Wzór na Współczynnik Masywności (U/A)

Definicja U/A, zgodnie z normami i materiałami technicznymi, jest prosta:

Wynik podaje się zazwyczaj w metrach odwrotnych (m^-1).

• A (Powierzchnia Przekroju): To pole przekroju poprzecznego profilu stalowego. Jest to wartość stała, którą znajdziesz w tabelach producenta stali (np. dla IPE 200 wynosi 2850 mm²).
• U (Obwód Nagrzewczy): To jest kluczowy i "podchwytliwy" parametr. To obwód profilu wystawiony na działanie ognia.

Najczęstszy błąd: Ogrzewanie 3-stronne vs 4-stronne

Obwód nagrzewczy "U" nie zawsze jest pełnym obwodem profilu!

• Ogrzewanie 4-stronne: Dotyczy profili wolnostojących, np. słupa na środku hali. Ogień otacza go z 4 stron. Obwód nagrzewczy "U" jest równy pełnemu obwodowi profilu.
• Ogrzewanie 3-stronne: Dotyczy profili przylegających do przegrody, np. belki stropowej zabetonowanej w stropie lub przylegającej do ściany. Ogień nagrzewa ją tylko z 3 stron (spód i boki). Obwód nagrzewczy "U" jest mniejszy, ponieważ jeden bok (górny) jest chroniony przez beton.

To fundamentalna różnica – profil ogrzewany 3-stronnie nagrzewa się wolniej (ma niższe U/A), a więc wymaga cieńszej warstwy farby (czyli jest tańszy w zabezpieczeniu).

Praktyczny Przykład: Obliczanie U/A dla profilu IPE 200

Weźmy na warsztat jeden z najpopularniejszych profili: dwuteownik IPE 200.

Otwieramy tabele hutnicze i spisujemy jego wymiary (zawsze przeliczamy na metry [m]!):

• Wysokość (h) = 200 mm = 0.2 m
• Szerokość stopki (b) = 100 mm = 0.1 m
• Powierzchnia przekroju (A) = 2850 mm² = 0.00285 m²

Scenariusz 1: Profil wolnostojący (ogrzewanie 4-stronne)

Nasz IPE 200 pracuje jako słup na środku hali. Ogień działa na niego z 4 stron.

Krok 1: Obliczamy Obwód Nagrzewczy (U)

U = pełny obwód profilu. Dla dwuteownika wzór to 2*b + 2*h. (Dla uproszczenia pomijamy grubość środnika, co jest powszechną i akceptowalną praktyką w obliczeniach PPOŻ).

U = (2 × 0.1 m) + (2 × 0.2 m) = 0.2 m + 0.4 m = 0.6 m

Krok 2: Obliczamy U/A

U/A = 0.6 m / 0.00285 m² = 210.5 m^-1

Scenariusz 2: Belka stropowa (ogrzewanie 3-stronne)

Ten sam IPE 200 jest zabetonowany w stropie. Ogień działa na niego od dołu i z boków, ale górna stopka jest chroniona przez beton.

Krok 1: Obliczamy Obwód Nagrzewczy (U)

U = (1 × szerokość stopki na dole) + (2 × wysokość) = 1*b + 2*h

U = (1 × 0.1 m) + (2 × 0.2 m) = 0.1 m + 0.4 m = 0.5 m

Krok 2: Obliczamy U/A

U/A = 0.5 m / 0.00285 m² = 175.4 m^-1

Wniosek: Co oznaczają te liczby?

Jak widać, ten sam profil stalowy może mieć dwa różne współczynniki masywności. Profil wolnostojący (210.5 m^-1) nagrzewa się szybciej niż ten w stropie (175.4 m^-1).

Oznacza to, że aby uzyskać tę samą klasę (np. R60), słup wolnostojący będzie wymagał znacznie grubszej (i droższej) warstwy farby pęczniejącej niż belka w stropie.

Teraz, gdy masz już obliczony współczynnik U/A, następnym krokiem jest wzięcie tej liczby (np. 210.5 m^-1), wymaganej klasy (np. R60) i spojrzenie w tabelę grubości producenta farby (np. Tikkurila Fontefire), aby dowiedzieć się, ile mikronów (DFT) farby należy nałożyć.