Performance-based analysis of older-type large-space hall in fire

• Autorzy: Woźniczka P.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2019-0002

Warianty tytułu

PL

Analiza wielkokubaturowej hali stalowej starszego typu w pożarze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the example of performance-based analysis for the existing large-space steel structure raised in 1980s. Hall is used as a paper products warehouse. Advanced mechanical simulations are performed using Safir software. Factors that impact the final fire resistance of the structure are discussed. Local and global imperfections and possible ways of structure modelling are taken into account. For selected cases advanced fire scenario that considers both localised fire and possibility of further ignition of stored goods is prepared using Fire Dynamics Simulation software. The results obtained indicate that added imperfections have little impact on the fire resistance of the structure and older-type steel hall roof without any fire protection could survive 30 minutes of fire. Main failure modes and values of structure's deflections are also presented. Finally, performed simulations show that even for large-space structure the flashover is possible in some special cases.

PL

Ocena odporności pożarowej wielkokubaturowych obiektów o konstrukcji stalowej jest przedmiotem bieżącego zainteresowania wielu badaczy. Jednocześnie zaawansowane metody obliczeniowe pozwalające na określenie nośności konstrukcji w warunkach pożaru charakteryzują się znacznym stopniem komplikacji i są ciągle na etapie rozwoju. W efekcie w analizie pożarowej obiektów wielkokubaturowych często przyjmowane są pewne założenia, które wymagają dalszego wyjaśnienia. Po pierwsze w typowych analizach nośności konstrukcji opartych na charakterystyce danej strefy pożarowej zakłada się zazwyczaj, że pożar lokalny jest ograniczony do pewnej maksymalnej mocy. Przyjmuje się przy tym, że zapłon zgromadzonego w okół początkowego źródła ognia paliwa nie jest możliwy. Po drugie zaawansowane metody oceny odporności pożarowej konstrukcji są zazwyczaj stosowane w odniesieniu do współczesnych obiektów wielkokubaturowych, podczas gdy nie uwzględnia się nadal użytkowanych obiektów starszego typu. Po trzecie w ostatnio publikowanych pracach, pomijając przypadki modelowania wydzielonych elementów, brak jest dostatecznych informacji o lokalnych i globalnych imperfekcjach uwzględnianych w analizach konstrukcji wykorzystujących metodę elementów skończonych. W tej sytuacji w artykule przedstawiono opartą na charakterystyce strefy pożarowej analizę nośności rzeczywistej konstrukcji stalowej wzniesionej w latach osiemdziesiątych XX wieku. Szczególną uwagę zwrócono na: - możliwe sposoby zamodelowania konstrukcji z uwzględnieniem różnych warunków brzegowych, - wpływ lokalnych i globalnych imperfekcji na nośność konstrukcji w warunkach pożaru. Jeżeli było to możliwe wskazano modele zniszczenia danej podkonstrukcji, - oszacowanie odporności pożarowej hali stalowej starszego typu, - zastosowanie modelu bazującego na obliczeniowej mechanice płynów, pozwalającego na jednoczesne uwzględnienie pożaru lokalnego i możliwości dalszego zapłonu zgromadzongo paliwa.

Słowa kluczowe

EN

large-space hall; steel structure; fire; performance; analysis

PL

hala wielkokubaturowa; konstrukcja stalowa; pożar; analiza; właściwości

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 65, nr 1
• Strony: 17--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Woźniczka P.

• Cracow University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. V. Barauskas, "Glass breakage in fires", Fire Science and Technology Inc., 2006.
• 2. S-G. Fan, G-P. Shu, G-J. She, J.Y.R. Liew, "Computational method and numerical simulation of temperature field for large-space steel structures in fire", Advanced Steel Construction 10(2): 151-178, 2014
• 3. J-M. Franssen, B. Cowez, T. Gernay, "Effective stress method to be used in beam finite elements to take local instabilities into account" Fire Safety Science, Proceedings of the 11th IAFSS Symposium, Christchurch, New Zealand: 544-557, 2014.
• 4. J-M. Franssen, T. Gernay, "Modelling structures in fire with SAFIR: Theoretical background and capabilities", Journal of Structural fire Engineering 8(3): 300-323, 2017.
• 5. M. Gwóźdź, M. Suchodoła, "Fire safety of metal building structures", Printing office of Cracow University of Technology, Cracow, 2016 (in Polish)
• 6. L. Liu, G. Yuan, Z. Huang, Q. Shu, Q. Li, "Performance-based analysis of large steel truss roof structure in fire", Fire Safety Journal 93: 21-38, 2017.
• 7. M. Maślak, M. Pazdanowski, P. Woźniczka, "Numerical validation of selected computer programs in nonlinear analysis of steel frame exposed to fire", Computer Methods in Mechanics (CMM2017): proceedings of the 22nd International Conference on Computer Methods in Mechanics, Lublin, Poland, 2018.
• 8. M. Maślak, M. Pazdanowski, P. Woźniczka, "Forecast of a fire spreading in a large-area shopping hall", Technical Transactions 12: 61-76, 2018.
• 9. K. McGrattan, S. Hostikka, R. McDermott, J. Floyd, C. Weinschenk, K. Overholt, "Fire Dynamics Simulator User's Guide", NIST Special Publication 1019, Sixth Edition, 2017.
• 10. T. Silva, M. Carić, C. Couto, P. Vila Real, N. Lopes, D. Skejic, "Buckling analysis of steel frames exposed to natural fire scenarios", Structures 10: 76-88, 2017.
• 11. P. Woźniczka, "Computer modelling of a fire in a large space hall buildings", Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture 64: 7-16, 2017 (in Polish)
• 12. C. Zhang, G-Q. Li, "Fire dynamic simulation on thermal actions in localised fires in large enclosure", Advanced Steel Construction 8(2): 124-136, 2012.
• 13. G. Zhang, G. Zhu, G. Yuan, Q. Li, "Overall stability analysis of oversized steel-framed building in a fire", Fire and Materials 40: 273-288, 2016

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).