Obliczenia konstrukcji z uwagi na zagrożenie pożarem zgodnie z EN 1993-1-2 (pożar parametryczny)

Artykuł o tematyce technicznej

Dzięki modułowi dodatkowemu RF-/STEEL EC3 dla RFEM/RSTAB, istnieje możliwość sprawdzenia nośności konstrukcji w warunkach pożaru z zastosowaniem krzywej nominalnej temperatura-czas. Do modułu wprowadzono standardową krzywą temperatura-czas (ETK), krzywą pożaru zewnętrznego oraz węglowodorową krzywą pożaru. Ponadto, program zapewnia opcję bezpośredniego zdefiniowania końcowej temperatury stali. Temperaturę stali można wyznaczyć wykorzystując parametryczną krzywą temperatura-czas, jak opisano w Załączniku EN 1992‑1‑2. W poniższym artykule wyjaśniono różne przypadki ekspozycji na działanie pożaru.

Pożar parametryczny

W przypadku zastosowania założeń pożaru parametrycznego należy zapewnić przeniesienie obciążenia przez element konstrukcyjny. Element nie powinien ulec uszkodzeniu podczas fazy pożaru, łącznie z fazą chłodzenia lub w wymaganym okresie ognioodporności.

Krzywe temperatura-czas dla pożaru parametrycznego zostały określone w załączniku A normy EN 1991-1-2. Rozwiązanie to jednak nie może być stosowane w Niemczech z uwagi na obowiązujący Załącznik Krajowy Normy.

Rozwiązanie to zastąpione zostało metodą pożaru obliczeniowego. Za pomocą tej krzywej można w pełni opisać możliwy scenariusz tj. od fazy rozwoju pożaru, przez fazę pożaru pomieszczenia aż po fazę zaniku. Odcinki krzywej są ograniczone charakterystycznymi punktami, wyznaczającymi przebieg uwalniania ciepła. Podczas definiowania wartości temperatur, konieczne jest rozróżnienie pomiędzy pożarem kontrolowanym przez wentylację, a pożarem kontrolowanym za pomocą paliwa. Ponadto, zastosowanie modelu pożaru naturalnego jest ograniczone. Model ma zastosowanie do obszaru o powierzchni do 400 m² i wysokości do 6 m. W przypadku pożaru kontrolowanego przez wentylację, wartość charakterystyczna maksymalnej szybkości uwalniania ciepła może być obliczona przy zastosowaniu równań podanych w Załączniku A.

${\overset.{\mathrm Q}}_{\max,\mathrm v,\mathrm k}\;=\;1.21\;\cdot\;{\mathrm A}_{\mathrm W}\;\cdot\;\sqrt{{\mathrm h}_{\mathrm W}}$

W przypadku pożaru kontrolowanego przez paliwo, wartość charakterystyczną maksymalnej szybkości uwolnienia ciepła wyznaczana jest zgodnie z poniższym równaniem.

${\overset.{\mathrm Q}}_{\max,\mathrm f,\mathrm k}\;=\;0.25\;\cdot\;{\mathrm A}_{\mathrm f}$

Wartość obliczeniowa maksymalnej prędkości uwalniania ciepła definiowana jest jako:

${\overset.{\mathrm Q}}_{\max,\mathrm d}\;=\;{\mathrm\gamma}_{\mathrm{fi},\overset.{\mathrm Q}}\;\cdot\;\min\left\{\begin{array}{l}{\overset.{\mathrm Q}}_{\max,\mathrm v,\mathrm k}\\{\overset.{\mathrm Q}}_{\max,\mathrm f,\mathrm k}\end{array}\right.$

Rysunek 01 - Wykres krzywej temperatura-czas zgodnie z uproszczonym modelem pożaru naturalnego

W załączniku A normy EN 1991-1-2 znajdziemy również wzory do definiowania temperatury pożaru w pomieszczeniu.

Połączenie zagrożenia pożarem parametrycznym z EN 1993-1-2

Na podstawie temperatury pożaru w pomieszczeniu istnieje możliwość zdefiniowania temperatury przekrojów, poprzez połączenie zdefiniowanych temperatur pożaru z funkcją temperatury radiacji podaną w EN 1993-1-2.  Wystarczy w obliczeniach zastosować poszczególne wartości temperatury.

Proszę zauważyć, że ΔΘ (gradient temperatury) nie może być ujemny. Dlatego jej wartość ograniczona jest do 0. Ograniczenie to zostało wprowadzone z uwagi na fazę chłodzenia, której nie można uwzględniać za pomocą metody uproszczonej. Również dzięki temu trikowi, można uwzględnić pożar rzeczywisty, co umożliwia bardziej oszczędne wymiarowanie elementów konstrukcyjnych.

Słowa kluczowe

Pożar Ekspozycja na pożar Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe

Literatura

[1]   EN 1993-1-2 (2005): Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-2: General rules - Structural fire design [Authority: The European Union Per Regulation 305/2011, Directive 98/34/EC, Directive 2004/18/EC]

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RFEM Konstrukcje stalowe i aluminiowe
RF-STEEL EC3 5.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie prętów stalowych wg EC 3

Cena pierwszej licencji
1 480,00 USD
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD
RSTAB Konstrukcje stalowe i aluminiowe
STEEL EC3 8.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie prętów stalowych wg EC 3

Cena pierwszej licencji
1 480,00 USD