PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT TRONG CÁC CẤU KIỆN THÉP
2.2.1. Hệ số giãn nở vì nhiệt
Hình 2.2. Sự biến thiên hệ số giãn nở vì nhiệt của vật liệu thép theo nhiệt độ
Hệ số giãn nở vì nhiệt (aa) tăng nhẹ theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ phòng, aa thường là 12.10-6/oC, ở nhiệt độ 200-600oC, là 14.10-6/oC. Ở nhiệt độ lên đến 730oC, vật liệu thép chịu một sự đổi pha, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc tinh thể, vật liệu trở nên đặc
40
chắc hơn và sự giãn nở trong quá trình hấp thu năng lượng tạm thời dừng lại nên aa
bằng 0, và từ 860oC aa xem như giữ ở giá trị không đổi là 20.10-6/oC.
Hình 2.3. Sự biến thiên độ giãn dài vì nhiệt của vật liệu thép theo nhiệt độ
Độ giãn dài tỷ đối Dl/l của kết cấu ở một nhiệt độ nhất định từ 20oC đến nhiệt độ dưới ngưỡng của sự đổi pha của thép được xem là một hàm theo nhiệt độ:
trong đó
Khi 750oC £ qa £ 860oC:
Khi 860oC < qa £ 1200oC:
Trong hầu hết các phương pháp đơn giản tính toán, sự giãn nở vì nhiệt thường được bỏ qua. Tuy nhiên cũng có một số trường hợp, ví dụ như kết cấu dầm thép đỡ bản sàn bê tông ở cánh trên, sự chênh lệch giãn nở vì nhiệt giữa cánh trên và cánh dưới dầm (do cánh trên có sự bảo vệ của sàn bê tông, có tác dụng ngăn cản sự biến dạng và làm chậm quá trình gia tăng nhiệt) sẽ gây nên một biến dạng nhiệt đáng kể cho tiết diện. Vì vậy, rất cần thiết nghiên cứu đến sự giảm bớt quá trình giãn nở vì nhiệt của kết cấu thép trong điều kiện chịu lửa khi có sử dụng các hình thức cách
41
nhiệt, nó sẽ dẫn đến một sự ứng xử nhiệt hoàn toàn khác so với sự làm việc của cấu kiện thép không được bảo vệ.