Badanie wpływu oddziaływania wysokich temperatur na konstrukcje ramowe przy wykorzystaniu symulacji komputerowych

• Autorzy: Drzymała T. , Kaszyński M.

Warianty tytułu

EN

Study of the impact of high temperature on the frame construction using computer simulation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z warunków wytrzymałości konstrukcji ze względu na bezpieczeństwo pożarowe budynków jest zapewnienie jej nośności w trakcie pożaru. Elementy konstrukcji budynku muszą być zaprojektowane lub zabezpieczone w sposób gwarantujący osiągnięcie przez nie odporności ogniowej wynikającej z klasy odporności pożarowej budynku. Proces doboru odpowiednich zabezpieczeń przeciwpożarowych dla konstrukcji budowlanych ogranicza się jedynie do doboru odpowiedniego systemu zabezpieczeń pasywnych np. przy pomocy farb ogniochronnych, systemów natryskowych lub płyt, uwzględnienia odpowiedniej otuliny w elementach żelbetowych itp. W niektórych sytuacjach konieczne może być określenie odporności ogniowej elementu konstrukcyjnego w sposób obliczeniowy. W standardowym podejściu do projektowania konstrukcji ramowych dla „sytuacji pożarowej”, pomija się pracę konstrukcji jako całości i przyjmuje się wyizolowane elementy całości ramy (słupy, rygle), obciążone zestawem sił dla „sytuacji stałej”. Dla tak opisanego elementu stosuje się zalecenia normowe dotyczące ochrony przeciwpożarowej. W niektórych przypadkach takie podejście może być nie wystarczające. Uwzględniając obciążenie termiczne (wzrost temperatury np.w środowisku pożaru) na etapie zbierania obciążeń możliwe jest symulowanie oddziaływania temperatury w różnych miejscach konstrukcji i przyjęcie takiego schematu statycznego do wymiarowania aby w sytuacji wyjątkowej siły w elementach rozkładały się w sposób kontrolowany i przewidziany przez konstruktora. Dzięki wprowadzeniu obciążenia termicznego do kombinacji obciążeń, możliwe jest dodatkowe zabezpieczenie przeciwpożarowe budynku skoncentrowane w odpowiednich miejscach (strategicznych ze względu na nośność budynku). W artykule poddano analizie algorytm właściwy dla metody elementów skończonych i metody przemieszczeń przy obliczeniach ramy przestrzennej (dla sytuacji stałej oraz sytuacji wyjątkowej jaką jest pożar), którą stanowić będzie sześciokondygnacyjny budynek biurowy o konstrukcji szkieletowej. Rama przedstawiona będzie w dwóch wariantach różniących się między sobą połączeniami w węzłach między poszczególnymi prętami (schematem statycznym). Założono, że wariant I symulował będzie ramę, której wszystkie połączenia między prętami zrealizowane będą w sposób sztywny. W wariancie II założono, że rama będzie posiadała szereg zwolnień w postaci przegubów pomiędzy poszczególnymi elementami ramy z zachowaniem niezbędnej geometrycznej niezmienności konstrukcji. Dla założonych powyżej wariantów, na podstawie przeprowadzonej analizy porównawczej zostaną sformułowane wnioski końcowe.

EN

In some situations it is necessary to determine fire resistance of structural element with calculation method. In a standard approach to design frame structures for “fire situation”, a construction work as a whole is omitted, and separated element of the frame (mullions and transoms), loaded with set of forces for “constant situation” is taken. For such described element the standard requirements for fire protection are applied. In some cases such approach can be sufficient. Considering thermal load (temperature increase e.g. during fire) at the stage of collecting loads a temperature impact simulation at different locations of the structure is possible, and adoption of such static scheme for dimensioning, to have evenly distributed forces in the controlled and predicted by the designer way in the emergency case. Thanks to introducing thermal load for load combination (load combination), an additional fire protection of the building concentrated at the appropriate locations is possible (strategic due to bearing capacity of the building). In this article an algorithm appropriate for the finite element method and compartments method in calculation of the time frame (for steady state and special case such as fire) is analysed, which is a six-storey office building with frame structure. The frame is presented in two options differing with connections in the nodes between the bars (static scheme). It was assumed that option I simulated the frame, where all connections between the bars were rigid. In option II it was assumed that the frame had a number of exemptions in the form of joints between frame elements with the necessary geometric invariance structure. For the above mentioned options, based on the conducted comparative analysis final conclusion were formulated.

Słowa kluczowe

PL

wytrzymałość konstrukcji; pożar; zabezpieczenia przeciwpożarowe; odporność ogniowa; obciążenie termiczne

EN

structural strength; fire; fire protection; fire resistance; thermal load

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 3256--3263
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., pełen tekst na CD3

Twórcy

autor

Drzymała T.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Wydział Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego; 01-629 Warszawa; ul. Słowackiego 52/54

autor

Kaszyński M.

• Komenda Miejska Państwowej Straży Pożarnej w Bydgoszczy; 85-158 Bydgoszcz, ul. Dąbrowskiego 4

Bibliografia

• 1. Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2011. Podręcznik użytkownika. Autodesk, marzec 2010.
• 2. Branicki C., Ciesielski R., Kacprzyk Z. Kawecki J., Kączkowski Z., Rakowski G., Mechanika Budowli. Ujęcie komputerowe. Tom 1. Arkady, Warszawa 1991.
• 3. Majchrzak E., Mochnacki B., Metody numeryczne. Podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
• 4. PN-EN-1991-1-2 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcję. Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania w warunkach pożaru.
• 5. PN-EN-1992-1-2 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe.
• 6. PN-EN-1993-1-2 Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-2: Reguły ogólne. Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe.
• 7. Rakowski G., Kacprzyk Z., Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005.
• 8. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) NR 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG w sprawie zbliżenia przepisów ustawowych, wykonawczych i administracyjnych Państw Członkowskich odnoszących się do wyrobów budowlanych, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 88/5.