Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Probability-based critical temperature assessment for simple steel beam exposed to fire

Maslak M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 3

675--692

PL

Zaproponowano i szczegółowo przedyskutowano nowe podejście do szacowania temperatury krytycznej eksponowanej na warunki pożarowe stalowej konstrukcji nośnej. Opiera się ono na rozważaniach w pełni probabilistycznych i może stanowić alternatywę w stosunku do tradycyjnych obliczeń normowych. W opinii autora rezultaty uzyskane dzięki zastosowaniu prezentowanej metodyki można uznać za bardziej wiarygodne i lepiej uzasadnione w zestawieniu z odpowiadającymi im wynikami otrzymanymi metodami konwencjonalnymi. Taki wniosek można uzasadnić faktem uwzględnienia w analizie losowego charakteru zarówno przyłożonych do konstrukcji obciążeń zewnętrznych jak i miarodajnej nośności przekroju poprzecznego, redukowanej wskutek oddziaływania na elementy konstrukcyjne wysokiej temperatury pożarowej. Ponadto wymagania co do gwarantowanego poziomu bezpieczeństwa ustalono w sposób bardziej racjonalny, przez specyfikację granicznej wartości prawdopodobieństwa zniszczenia, maksymalnej możliwej do zaakceptowania w warunkach wyjątkowej sytuacji projektowej kojarzonej z pożarem rozwiniętym potencjalnie zainicjowanym w rozważanej strefie pożarowej. Oszacowana w ten sposób temperatura krytyczna stalowej konstrukcji nośnej, kojarzona z osiągnięciem przez tę konstrukcję stanu granicznego nośności ogniowej, jest zawsze wyższa niż odpowiadająca jej temperatura wyliczona przy zastosowaniu konwencjonalnej procedury normowej. Wynika stąd wniosek, że tradycyjny algorytm normowy, opierający się najpierw na specyfikacji a następnie na porównywaniu ze sobą reprezentatywnych, obliczeniowych wartości miarodajnego efektu obciążenia i odpowiadającej temu efektowi nośności elementu, daje oszacowania wprawdzie bezpieczne ale niepotrzebnie nazbyt konserwatywne.

EN

An advanced evaluation technique, helpful in the fire resistance assessment of a simple steel structure exposed to fire is presented and discussed in detail on the example of an unrestrained and uniformly heated steel beam. The proposed design methodology deals with the generalised probability-based approach in which the most probable failure point is formally identified. The random nature of all variables considered in the detailed analysis is taken into account. The critical temperature of the steel from which the considered beam is made of is accepted here as the authoritative safety measure. This temperature value is associated with the fire resistance limit state defined for the maximum acceptable value of failure probability. When forecasting the failure probability, not only the risk of a potential fire being initiated but also not being effectively extinguished is included in the calculation. Various levels of the target failure probability may be assumed in such the analysis, depending on the selected reliability class. They are specified in general by setting an appropriate value of the required reliability index β fire req. In the presented design algorithm no representative values of the considered random variables are specified. The critical temperature estimates obtained from these calculations are always less restrictive in comparison with the corresponding solutions computed after applying the conventional standard procedure.

2

Ambiguity in determining the critical temperature of a steel sway frame with semi-rigid joints

Maslak M., Pazdanowski M., Snela M.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

611--632

EN

The problem of uniqueness and representativeness of steel frame fire resistance assessment is considered in this paper. The thesis, that the selection of analysis method determines the result in both qualitative and quantitative terms is given scrutiny. It is also shown, that the differences between computed values may be significant. The selection of an appropriate computational model for an analysis of this type seems to be especially important, as the possible overestimation of the fire resistance determined during computation is equivalent to an unjustified optimism of the user with respect to the safety level warranted. In the considerations presented here the critical temperature determined for the whole bearing structure is considered as the measure of sought resistance. The determined temperature is associated with the bearing structure reaching the bearing capacity limit state subject to fire conditions, treated as accidental design situation. Two alternative computational methods have been applied during calculations: the first one - classical, based on 1st order statics and using the buckling length concept for members of the considered frame, and the second one - taking account of 2nd order phenomena via simple amplification of the horizontal loads applied to the frame. Special attention has been paid to the influence exerted on the final fire resistance of the considered structure by the real joint rigidity, decreasing with increasing temperature of the structural members. The obtained results differ not only in the value of determined temperature but also in the indicated location of the weakest frame component, determining its safety.

PL

W pracy rozważa się problem jednoznaczności i reprezentatywności oszacowania odporności ogniowej ramy stalowej. Weryfikacji poddano tezę, że wybór metody analizy determinuje uzyskany wynik zarówno pod względem ilościowym jak i jakościowym, a różnice pomiędzy wyliczonymi wartościami mogą okazać się znaczące. Dobór miarodajnego modelu obliczeniowego w tego typu analizie wydaje się być szczególnie ważny, bowiem ewentualne przeszacowanie wyznaczonej z obliczeń odporności jest równoznaczne z nieuzasadnionym optymizmem użytkownika budynku co do gwarantowanego mu poziomu bezpieczeństwa. W prezentowanych rozważaniach miarą poszukiwanej odporności jest temperatura krytyczna specyfikowana dla całego ustroju nośnego. Nie zależy ona od prognozowanego scenariusza rozwoju pożaru i z tego względu może zostać uznana za pewnego rodzaju charakterystykę samej konstrukcji. Wyznaczana temperatura kojarzona jest z osiągnięciem przez ustrój nośny stanu granicznego nośności w warunkach pożaru traktowanego jako wyjątkowa sytuacja projektowa. Nie oznacza to jednak natychmiastowej katastrofy badanej konstrukcji ale jedynie sytuację, gdy prawdopodobieństwo tego rodzaju zdarzenia staje się już na tyle duże że nie może być dalej akceptowane. Do szczegółowej analizy wykorzystano dwie alternatywne procedury obliczeń: pierwszą - opartą o klasyczną statykę pierwszego rzędu, z wykorzystaniem koncepcji długości wyboczeniowej elementów badanej ramy, i drugą - uwzględniającą efekty drugiego rzędu przez prostą amplifikację przyłożonego do tej ramy obciążenia poziomego.

3

Design using special steel sheet profiles – procedures developed within the framework of Grispe and Grispe Plus projects

Maslak M., Pazdanowski M.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 4

249--261

EN

New computational procedures developed within the framework of international research projects „Grispe” and „Grispe Plus” are briefly presented and characterised here. Considered algorithms pertain to the verification of bearing capacity and serviceability of selected bearing structure components erected with especially shaped thinwalled sheet metal panels. Structural components of this type are so far rather absent from the codes, and as a result the unequivocal design requirements have not been developed for them. Key problems related to the detailed analysis of the following element classes: steel decks with embossments, indentations and/or outwards stiffeners; liner trays; corrugated sheeting; curved profiles; cladding and roof profile assemblies; perforated and holed profiles; external interlocking planks and their assemblies are indicated in the text. The procedures formulated as a part of the projects indicated above have been delivered to CEN as an official proposal of amendments and/or additions submitted for introduction to the new generation of Eurocodes currently under preparation, and especially as an extension to the code EN 1993-1-3.

PL

Na tle krótkiej charakterystyki zakończonego z końcem 2018 roku międzynarodowego projektu badawczego “Grispe Plus”, w którym czynny udział brała Politechnika Krakowska, a także poprzedzającego ten projekt projektu “Grispe”, przedstawiono podstawowe założenia nowo opracowanych procedur obliczeniowych dotyczących siedmiu klas cienkościennych elementów konstrukcyjnych wykonanych z użyciem specjalnie kształtowanych paneli stalowych blach profilowanych. Tego typu elementy są jak dotąd słabo obecne w normalizacji, co sprawia że nie opracowano odniesionych do nich jednoznacznych zasad i wymogów projektowania. Są one jednak w nowoczesnym budownictwie powszechnie stosowane w praktyce, zwłaszcza przy kształtowaniu coraz bardziej udoskonalanych zestawów lekkiej obudowy, a ich wykorzystanie wymuszają nie tylko względy estetyczne i użytkowe ale także, a może przede wszystkim, kalkulacja ekonomiczna. Prezentowane założenia oraz opracowane na ich podstawie algorytmy obliczeniowe dotyczą kolejno: paneli wykonanych z blach profilowanych, o ściankach lokalnie usztywnionych przetłoczeniami, podłużnymi lub okrągłymi; analogicznych paneli z zewnętrznym podłużnym usztywnieniem pasów kształtowanym w formie jaskółczego ogona; kaset ściennych z szerszym niż to zastrzeżono w dotychczasowej wersji normy EN 1993-1-3 rozstawem mocowania kołnierzy; przekryć dachowych wykonanych z blachy falistej o sinusoidalnie formowanej fałdzie; paneli łukowych skonstruowanych z blach profilowanych wzdłuż długości łuku; połączeń blach profilowanych wykonanych z zastosowaniem jednostronnej lub dwustronnej zakładki lub też takich, które zrealizowano z użyciem wprowadzonej dodatkowo wkładki wzmacniającej; przekryć z blach profilowanych z perforacją środnika i/lub pasów, zrealizowaną na regularnej siatce kwadratu; przekryć z blach profilowanych z pojedynczymi lub co najwyżej podwojonymi otworami w ściskanym pasie, okrągłych albo o kształcie kwadratu, oraz paneli linearnych lekkiej obudowy, łączonych ze sobą na samozazębiające się zamki typu szewron – klip. Każda z proponowanych procedur została opracowana w formie oficjalnego zgłoszenia wysłanego do CEN z sugestią wprowadzenia odpowiednich korekt lub też ewentualnego uzupełnienia dotychczasowego zakresu obecnie stosowanej normy EN 1993-1-3. Działanie to wpisuje się w szerszą akcję opracowywania nowej generacji eurokodów, wspieraną i finansowaną ze środków Unii Europejskiej.