Merevítő lemez tűzállósági hőmérséklet-ellenőrzése
Bevezetés
A tűzszámítás nem rutinfeladat egy statikus mérnök számára. Ez a cikk bemutatja az IDEA StatiCa mögötti megoldást, amely automatikusan kiszámítja a kapcsolati modellben lévő lemezek hőmérsékletét tűzterhelés esetén.
A hegesztési és csavar komponensek a csatlakoztatott lemezek közül a legmagasabb hőmérsékletű lemez hőmérsékletét veszik fel. További információ a feltételezésekről: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Modell & feltételezések
A merevítő hőmérsékletét ellenőrizzük ennél a kapcsolati pontnál. A kapcsolat tűzterhelésnek lesz kitéve, és legalább 15 percig R15 szinten kell ellenállnia. A szimulációhoz használt tűzgörbe az "Külső tűzgörbe (EN 1993-1-2)." Fontos megjegyezni, hogy tűzvédelem nem lett alkalmazva.
Szabványos képletek
A feltételezések az EN 1993-1-2 szabványon alapulnak, nem védett acélanyagokra vonatkozóan. Mivel nincs védő szigetelés, az anyag közvetlenül ki van téve a lángok konvekciójából és sugárzásából eredő hőnek, ami sokkal gyorsabb felmelegedést okoz.
Az Eurocode több névleges hőmérséklet–idő tűzgörbét határoz meg, amelyeket a szerkezeti tűztervezésben alkalmaznak:
- Standard tűzgörbe (ISO 834 / EN 1991-1-2, 3.1 egyenlet)
- Egy hagyományos, súlyos helyiségtüzet reprezentál.
- Alkalmazás: Standard tűzállósági osztályozáshoz (R30, R60, R90, …). Jellemzően előírásos tervezésben és laboratóriumi vizsgálatoknál alkalmazzák.
- Szénhidrogén tűzgörbe
- Gyors hőmérséklet-emelkedés, ~1100 °C elérése 5 percen belül.
- Alkalmazás: Szénhidrogéneket érintő tüzeknél (olaj, gáz, üzemanyag-tárolás, petrolkémiai ipar, nagy forgalmú alagutak).
- Külső tűzgörbe
- Alacsonyabb hőmérséklet-emelkedés a standard görbéhez képest, max ~680 °C.
- Alkalmazás: Homlokzatok és külső falak tűzterhelésének esetén.
- Parametrikus tűzgörbék (nem szerepelnek az IDEA StatiCa-ban)
- A helyiség méretén, szellőzésen és tűzterhelési sűrűségen alapulnak.
- Fűtési és hűtési fázisokat mutatnak.
- Alkalmazás: Valós épülethelyiségek teljesítményalapú tervezéséhez, ahol a tűzterhelés és a szellőzés ismert.
Hogyan válasszák ki a mérnökök a tűzgörbét
Szabványnak való megfelelés/tűzállósági osztályozás szükséges: → Használja a Standard tűzgörbét.
Petrolkémiai ipar, alagutak, gyúlékony folyadékok tárolása: → Használja a Szénhidrogén tűzgörbét.
Homlokzatok, szabadtéri tűznek kitett külső szerkezeti elemek: → Használja a Külső tűzgörbét.
Valós tűzforgatókönyv (teljesítményalapú tervezés): → Használja a Parametrikus tűzgörbét (ha elegendő bemeneti adat áll rendelkezésre).
Szelvénytényező Am/V
Általános érzékenység
A szelvénytényező (Am/V) minden lemez esetén egy jelentős állandó. A meghatározó egyenletben számlálóként szerepel, ami azt jelzi, hogy a hőmérséklet-növekmény növelése befolyásolja a szimuláció végén mért hőmérsékletet. Vizsgáljuk meg a tényező érzékenységét az [50,300] tartományban, 25-ös lépésközzel növelve.
A merevítő értékének kiszámítása
A merevítőkre vonatkozó szelvénytényező-számítás tisztázza a merevítők számítási módszertanát. Ha egy, a lemez szélével nem párhuzamos felületet egy másik lemez fed, a fedett területet ki kell zárni a szelvénytényező-számításból. Ennek a szempontnak a figyelmen kívül hagyása félrevezető eredményekhez vezethet a kézi ellenőrzéshez képest.
Lépésről lépésre számítási eljárás
A vázolt eljárás a Külső tűzgörbe szerinti hőmérséklet-növekedés időbeli munkafolyamatát írja le.
Az IDEA StatiCa és a kézi számítás összehasonlítása
Az IDEA StatiCa által számított hőmérséklet 608 Celsius-fokot ért el.
A kézi lépésről lépésre haladó eljárással a hőmérséklet 609 Celsius-fokot ért el.
Összefoglalás
A cél az volt, hogy nagyobb átláthatóságot vezessünk be a tűztervezési munkafolyamatba, és ösztönözzük a statikus mérnököket arra, hogy magabiztosan használják az IDEA StatiCa-t acél kapcsolatok és szerkezeti elemek tűztervezéséhez és szabványellenőrzéséhez a kézi számításokhoz képest.
A tűztervezésben a hőmérséklet kritikus állapotváltozóvá válik. Közvetlenül befolyásolja az anyagok merevségét és szilárdságát az EN 1993-1-2 szabványban meghatározott hőmérsékletfüggő tulajdonságokon keresztül.