Ověření požární teploty výztužné desky
Úvod
Požární analýza není rutinní úlohou pro statického inženýra. Tento článek představuje řešení za IDEA StatiCa, které automaticky vypočítává teplotu pro desky v modelu spojení při vystavení ohni.
Komponenty svarů a šroubů přebírají teplotu připojené desky s nejvyšší teplotou. Více o předpokladech: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Model & předpoklady
Bude kontrolována teplota výztuhy v tomto bodě spojení. Spojení bude vystaveno ohni a musí odolat alespoň 15 minut R15. Požární křivka použitá pro simulaci je "Externí požární křivka (EN 1993-1-2)." Je důležité upozornit, že požární ochrana nebyla aplikována.
Vzorce normy
Předpoklady jsou založeny na EN 1993-1-2 pro nechráněné ocelové materiály. Protože neexistuje žádná ochranná izolace, materiál je přímo vystaven teplu z konvekce a radiace z plamenů, což způsobuje jeho mnohem rychlejší ohřívání.
Eurocode definuje několik nominálních teplotně-časových požárních křivek používaných v konstrukčním požárním návrhu:
- Standardní požární křivka (ISO 834 / EN 1991-1-2, Eq. 3.1)
- Představuje konvenční, závažný požár v prostoru.
- Použití: Pro standardní klasifikaci požární odolnosti (R30, R60, R90, …). Typicky aplikováno v preskriptivním návrhu a laboratorním testování.
- Uhlovodíková požární křivka
- Rychlý nárůst teploty, dosahující ~1100 °C během 5 minut.
- Použití: Pro požáry zahrnující uhlovodíky (ropa, plyn, skladování paliv, petrochemický průmysl, tunely s hustým provozem).
- Externí požární křivka
- Nižší nárůst teploty ve srovnání se standardní křivkou, max ~680 °C.
- Použití: Pro fasády a vnější stěny vystavené ohni.
- Parametrické požární křivky (nejsou zahrnuty v IDEA StatiCa)
- Založené na velikosti prostoru, ventilaci a hustotě požárního zatížení.
- Zobrazují fáze ohřívání a ochlazování.
- Použití: Pro výkonnostní návrh skutečných stavebních prostorů, kde je známo požární zatížení a ventilace.
Jak by inženýři měli vybrat požární křivku
Požadována shoda s normou/hodnocení odolnosti: → Použijte Standardní požární křivku.
Petrochemie, tunely, skladování hořlavých kapalin: → Použijte Uhlovodíkovou požární křivku.
Fasády, vnější prvky vystavené venkovnímu požáru: → Použijte Externí požární křivku.
Realistický požární scénář (výkonnostní návrh): → Použijte Parametrickou požární křivku (pokud jsou k dispozici dostatečné vstupní údaje).
Průřezový faktor Am/V
Obecná citlivost
Průřezový faktor (Am/V) je významnou konstantou pro každou desku. V řídící rovnici se objevuje jako čitatel, což naznačuje, že zvýšení teplotního přírůstku ovlivňuje teplotu na konci simulace. Pozorujme citlivost faktoru v rozsahu [50,300] po přírůstcích po 25.
Jak vypočítat hodnotu pro výztuhu
Výpočet průřezového faktoru pro referenční výztuhy by měl objasnit metodiku pro výpočet výztuh. Pokud je plocha nezarovnaná s okrajem desky zakryta jinou deskou, musí být zakrytá oblast vyloučena z výpočtu průřezového faktoru.Ignorování tohoto aspektu může vést k zavádějícím výsledkům ve srovnání s manuálním ověřením.
Výpočetní postup krok za krokem
Uvedený postup popisuje pracovní tok nárůstu teploty v čase pro Externí požární křivku.
Porovnání IDEA StatiCa vs ruční výpočet
Teplota vypočítaná IDEA StatiCa dosáhla 608 stupňů Celsia.
Použitím manuálního postupu krok za krokem teplota dosáhla 609 stupňů Celsia.
Závěr
Cílem bylo zavést více transparentnosti do pracovního toku požárního návrhu a povzbudit statické inženýry k sebevědomému používání IDEA StatiCa pro požární návrh a kontrolu ocelových spojení a prvků ve srovnání s ručními výpočty.
V požárním návrhu se teplota stává kritickou stavovou proměnnou. Přímo ovlivňuje tuhost a pevnost materiálů prostřednictvím teplotně závislých vlastností definovaných v EN 1993-1-2.