Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: transverse frame

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Fire resistance evaluation for a steel hall transverse frame depending on the simplification degree of the computational model applied

Maślak Mariusz, Pazdanowski Michał, Suchodoła Maciej, Woźniczka Piotr

Archives of Civil Engineering

2022

Vol. 68, nr 4

219--235

It is presented in detail how the selection of a structural model describing the behaviour of a steel hall transverse frame when subject to fire exposure in a more or less complex way may affect the fire resistance evaluation for such a frame. In the examples compiled in this paper the same typical one-aisle and single-story steel hall is subjected to simulated fire action, each time following the same fire development scenario. A resultant fire resistance is identified individually in each case, using various computational models, on an appropriate static equilibrium path obtained numerically. The resulting estimates vary, not only in the quantitative sense, but also in terms of their qualitative interpretation. It is shown that the greater the simplification of the model used, the more overstated the estimated fire resistance is in relation to its real value. Such an overestimation seems to be dangerous to the user, as it gives him an illusory but formally unjustified sense of the guaranteed safety level.

Pokazano jak dobór schematu statycznego pojedynczej ramy poprzecznej typowego ustroju nośnego hali stalowej determinuje uzyskaną z obliczeń dla tej ramy wartość poszukiwanej odporności ogniowej. Odporność tę interpretuje się z reguły jako czas przez który badana rama w warunkach ekspozycji pożarowej zachowuje zdolność do bezpiecznego przenoszenia przyłożonych do niej obciążeń. W celach porównawczych, dla tego samego scenariusza rozwoju pożaru, odpowiadającego standardowym warunkom nagrzewania, i dla tej samej ramy, rozpatrzono odpowiadające sobie rozmaite modele obliczeniowe o różnym stopniu złożoności. Reprezentatywną miarą odporności na oddziaływanie monotonicznie narastającej w czasie pożaru temperatury elementów stalowych było w każdym z rozpatrywanych przypadków wyczerpanie możliwości efektywnego przenoszenia obciążeń, identyfikowane na ścieżce równowagi statycznej. Zestawienie i porównanie uzyskanych wyników doprowadziło do konstatacji, że im większy stopień uproszczenia zastosowanego modelu obliczeniowego tym bardziej zawyżone otrzymane na jego podstawie oszacowanie poszukiwanej odporności, przeszacowujące realnie gwarantowany użytkownikowi poziom bezpieczeństwa. Wykazano, że znaczący wpływ na finalny wynik analizy może mieć formalne uwzględnienie w zastosowanym modelu obliczeniowym mimośrodów wynikających ze sposobu oparcia płatwi na ryglu, co na ogół nie jest dostrzegane. Generują one bowiem dodatkowy moment skręcający, który w sytuacji zmniejszonej wskutek oddziaływania temperatury pożarowej sztywności rygla może przyspieszać jego utratę stateczności. Szczególne znaczenie dla wynikowej odporności ogniowej analizowanej ramy ma również zachowanie się w pożarze płatwi dachowych usztywniających rygiel. Płatwie te, z uwagi na mniejszy przekrój, nagrzewają się bowiem znacznie szybciej niż rygiel i słupy ramy poprzecznej. Stosunkowo wcześnie zatem, przy monotonicznym wzroście temperatury, przestają efektywnie podtrzymywać ten rygiel, w efekcie czego narastanie jego ugięcia, często decydujące o nośności ramy, nie jest już w żaden sposób hamowane. W rozważanych modelach formalnych pominięto wpływ potencjalnie możliwych imperfekcji geometrycznych, zarówno tych o charakterze globalnym jak i tych lokalnych. W prowadzonej przez autorów analizie nie wydaje się on bowiem mieć istotnego znaczenia. Nie uwzględniono również faktu narastania wraz z rozwojem pożaru podatności węzłów.

Użyteczność modelu obliczeniowego pojedynczej ramy poprzecznej w szacowaniu odporności ogniowej hali stalowej

Maślak M., Tkaczyk A., Woźniczka P.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

2017

Vol. 45, iss. 1

52--67

Cel: Celem zaprezentowanych rozważań jest wypracowanie miarodajnej odpowiedzi na pytanie o wiarygodność stosowania modelu obliczeniowego pojedynczej ramy poprzecznej wyizolowanej ze złożonego ustroju nośnego hali stalowej w ocenie odporności ogniowej tej hali. Badanie zachowania się w pożarze pojedynczej ramy poprzecznej poprzez weryfikację kolejnych potencjalnie możliwych form jej zniszczenia umożliwia specyfikację poszukiwanej odporności interpretowanej jako określona dla tej ramy temperatura krytyczna, niezależna od przyjętego scenariusza rozwoju pożaru. Temperatura ta kojarzona jest jednoznacznie z osiągnięciem przez ustrój nośny analizowanej ramy stanu granicznego nośności ogniowej. Metody: Do specyfikacji temperatury krytycznej wybranej ramy proponuje się procedurę obliczeniową opartą na uogólnionej na przypadek pożaru formule Merchanta-Rankine’a. Kwantyfikuje ona miarodajną nośność badanej ramy poprzez interakcję odpowiednich nośności skojarzonych z czysto sprężystą i czysto plastyczną formą jej zniszczenia. Opisano ograniczenia wybranej przez autorów metody oceny wynikające z konieczności akceptacji wielu upraszczających założeń formalnych. Pokazano również, jak na otrzymane rezultaty wpływa stopień złożoności zastosowanego modelu obliczeniowego. Wyniki: Weryfikację i walidację proponowanej w artykule procedury obliczeniowej przeprowadzono porównując przemieszczenia wybranych węzłów ramy poprzecznej hali stalowej analizowanej dla warunków pożaru. Chodziło o sprawdzenie, jakiego typu i jak duże rozbieżności wynikają z zastosowania uproszczonego modelu dwuwymiarowego pojedynczej ramy w stosunku do wyników otrzymanych z analizy pełnego trójwymiarowego modelu ustroju nośnego całej hali. Wnioski: Wykazano, że uproszczony model obliczeniowy pojedynczej ramy poprzecznej hali stalowej jest wystarczająco wiarygodny w przypadku, gdy o odporności ogniowej tej ramy decyduje pierwsza faza pożaru, gdy nie ma jeszcze znaczącego przyrostu prędkości deformacji elementów nośnych. Jeżeli jednak badana rama zapewnia bezpieczne przenoszenie przyłożonych do niej obciążeń także wtedy, gdy mamy do czynienia z dużymi deformacjami i znacznym osłabieniem elementów decydujących o nośności ramy, to oszacowanie prognozowanej odporności na podstawie modelu ograniczonego do pojedynczej ramy poprzecznej może być nazbyt optymistyczne. Nie uwzględnia bowiem przyspieszania ugięcia rygla przez ogrzane w pożarze płatwie dachowe rozciągane osiowo wskutek tak zwanego efektu cięgna.

Aim: The aim of these considerations is to achieve a reliable answer to the question about the credibility of the use of a simple computational model with a single transverse frame isolated from a complex load-bearing structure of an entire steel hall in the fire resistance-evaluation of such a hall. The study of the behaviour of a simple transverse frame under fire conditions through checking all its potential failure modes allows to specify the required fire resistance which can be interpreted as the critical temperature set especially for this frame and being independent of the fire scenario adopted for the analysis. This temperature is unequivocally associated with the reaching by the frame load-bearing structure of the fire-resistance limit state. Methods: The classical Rankine-Merchant formula generalised to the fire case is proposed to be used in the specification of the critical temperature for the transverse frame selected for the analysis. It quantifies the reliable bearing capacity of the tested frame through the interaction of the appropriate capacities associated with purely elastic and purely plastic failure modes. The limitations of the assessment method recommended by the authors are described in detail, resulting from the need for the acceptance of many formal assumptions simplifying the analysis. The impact of the complexity of the formal model adopted for the assessed frame fire-resistance evaluation on the obtained results is also verified. Results: Both the verification and the validation of the computational procedure proposed by the authors in this article were performed by comparing the displacements of the selected nodes in the transverse frame analysed for fire conditions. The idea was to check what type of differences are obtained through the use of a simplified two-dimensional computational model of a single frame in relation to the corresponding results obtained when a complex three-dimensional model of the entire hall is considered, and how big they are. Conclusions: It has been shown that the simplified computational model of a single transverse frame selected from the entire steel hall seems to be sufficiently reliable in the case in which fire resistance of such a frame is determined by the first phase of this fire, when the deformation rate of all bearing members is not yet significantly increased. However, if the tested frame also ensures the safe transfer of all loads applied to it when we are dealing with large deformations and large weakening of the members determining the real capacity of such a frame then the assessment of the predicted fire resistance obtained on the basis of the model limited to the analysis of only a single transverse frame might prove to be too optimistic. It does not account for the acceleration of the deflection of the frame beam due to the action of the heated purlins being in tension as a consequence of the so called catenary effect.