Verificarea temperaturii de incendiu a unei plăci de rigidizare
Introducere
Analiza la incendiu nu este o sarcină de rutină pentru un inginer structural. Acest articol prezintă soluția din spatele IDEA StatiCa, care calculează automat temperatura pentru plăci în modelul de conexiune sub expunerea la incendiu.
Componentele de sudură și șurub preiau temperatura plăcii conectate cu cea mai mare temperatură. Mai multe despre presupuneri: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Model & presupuneri
Temperatura rigidizorului la acest punct de conexiune va fi verificată. Conexiunea va fi expusă la incendiu și trebuie să reziste cel puțin 15 minute R15. Curba de incendiu utilizată pentru simulare este "Curba de incendiu extern (EN 1993-1-2)." Există o observație importantă că protecția la incendiu nu a fost aplicată.
Formule de cod
Presupunerile se bazează pe EN 1993-1-2 pentru materiale din oțel neprotejate. Deoarece nu există izolație de protecție, materialul este expus direct la căldură prin convecție și radiație de la flăcări, determinându-l să se încălzească mult mai rapid.
Eurocodul definește mai multe curbe nominale temperatură-timp de incendiu utilizate în proiectarea structurală la incendiu:
- Curba Standard de Incendiu (ISO 834 / EN 1991-1-2, Ec. 3.1)
- Reprezintă un incendiu convențional, sever de compartiment.
- Utilizare: Pentru clasificarea standard de rezistență la incendiu (R30, R60, R90, …). Aplicată de obicei în proiectarea prescriptivă și testarea de laborator.
- Curba de Incendiu cu Hidrocarburi
- Creștere rapidă a temperaturii, ajungând la ~1100 °C în 5 minute.
- Utilizare: Pentru incendii care implică hidrocarburi (petrol, gaz, depozitare combustibil, industria petrochimică, tuneluri cu trafic intens).
- Curba de Incendiu Extern
- Creștere mai mică a temperaturii comparativ cu curba standard, max ~680 °C.
- Utilizare: Pentru fațade și expunerea pereților externi la incendiu.
- Curbe de Incendiu Parametrice (nu sunt incluse în IDEA StatiCa)
- Bazate pe dimensiunea compartimentului, ventilația și densitatea sarcinii de incendiu.
- Arată fazele de încălzire și răcire.
- Utilizare: Pentru proiectarea bazată pe performanță a compartimentelor reale de clădiri unde sarcina de incendiu și ventilația sunt cunoscute.
Cum ar trebui să selecteze inginerii curba de incendiu
Conformitatea cu codul/clasificarea de rezistență necesară: → Utilizați Curba Standard de Incendiu.
Petrochimie, tuneluri, depozitarea lichidelor inflamabile: → Utilizați Curba de Incendiu cu Hidrocarburi.
Fațade, elemente externe expuse la incendiu exterior: → Utilizați Curba de Incendiu Extern.
Scenariu realist de incendiu (proiectare bazată pe performanță): → Utilizați Curba de Incendiu Parametrică (dacă sunt disponibile date de intrare suficiente).
Factorul de secțiune Am/V
Sensibilitatea generală
Factorul de secțiune (Am/V) este o constantă semnificativă pentru fiecare placă. În ecuația directoare, apare ca numărător, indicând că creșterea incrementului de temperatură influențează temperatura la sfârșitul simulării. Să observăm sensibilitatea factorului în intervalul [50,300] după incrementarea cu 25.
Cum să calculați valoarea pentru rigidizor
Calculul factorului de secțiune pentru rigidizoarele de referință ar trebui să clarifice metodologia pentru calcularea rigidizatoarelor. Dacă o față nealiniată cu marginea plăcii este acoperită de o altă placă, zona acoperită trebuie exclusă din calculul factorului de secțiune.Ignorarea acestui aspect poate duce la rezultate înșelătoare comparativ cu verificarea manuală.
Procedura de calcul pas cu pas
Procedura prezentată descrie fluxul de lucru al creșterii temperaturii în timp pentru Curba de incendiu extern.
Comparația IDEA StatiCa vs calculul manual
Temperatura calculată de IDEA StatiCa a atins 608 grade Celsius.
Folosind procedura manuală pas cu pas, temperatura a atins 609 grade Celsius.
Concluzie
Obiectivul a fost să introducă mai multă transparență în fluxul de lucru al proiectării la incendiu și să încurajeze inginerii structurali să folosească cu încredere IDEA StatiCa pentru proiectarea la incendiu și verificarea conform codului a conexiunilor și elementelor din oțel comparativ cu calculele manuale.
În proiectarea la incendiu, temperatura devine o variabilă de stare critică. Ea influențează direct rigiditatea și rezistența materialelor prin proprietățile dependente de temperatură definite în EN 1993-1-2.