Verifica della temperatura antincendio di una piastra di irrigidimento
Introduzione
L'analisi antincendio non è un'attività di routine per un ingegnere strutturale. Questo articolo illustra la soluzione alla base di IDEA StatiCa, che calcola automaticamente la temperatura per le piastre nel modello di collegamento in condizioni di esposizione al fuoco.
I componenti di saldatura e bulloni assumono la temperatura della piastra collegata con la temperatura più elevata. Ulteriori informazioni sulle ipotesi: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Modello e ipotesi
Verrà verificata la temperatura dell'irrigidimento in questo punto di collegamento. Il collegamento sarà esposto al fuoco e dovrà resistere per almeno 15 minuti R15. La curva di incendio utilizzata per la simulazione è "Curva di incendio esterno (EN 1993-1-2)." Si segnala che la protezione antincendio non è stata applicata.
Formule normative
Le ipotesi si basano sulla EN 1993-1-2 per materiali in acciaio non protetti. In assenza di isolamento protettivo, il materiale è direttamente esposto al calore per convezione e irraggiamento dalle fiamme, causando un riscaldamento molto più rapido.
L'Eurocode definisce diverse curve nominali temperatura–tempo utilizzate nella progettazione strutturale antincendio:
- Curva di incendio standard (ISO 834 / EN 1991-1-2, Eq. 3.1)
- Rappresenta un incendio convenzionale e severo in un compartimento.
- Utilizzo: Per la classificazione standard della resistenza al fuoco (R30, R60, R90, …). Tipicamente applicata nella progettazione prescrittiva e nelle prove di laboratorio.
- Curva di incendio da idrocarburi
- Rapido aumento della temperatura, che raggiunge ~1100 °C entro 5 minuti.
- Utilizzo: Per incendi che coinvolgono idrocarburi (petrolio, gas, depositi di carburante, industria petrolchimica, gallerie con traffico intenso).
- Curva di incendio esterno
- Aumento di temperatura inferiore rispetto alla curva standard, max ~680 °C.
- Utilizzo: Per l'esposizione al fuoco di facciate e pareti esterne.
- Curve di incendio parametriche (non incluse in IDEA StatiCa)
- Basate su dimensioni del compartimento, ventilazione e densità del carico d'incendio.
- Mostrano le fasi di riscaldamento e raffreddamento.
- Utilizzo: Per la progettazione prestazionale di compartimenti reali in cui il carico d'incendio e la ventilazione sono noti.
Come gli ingegneri devono selezionare la curva di incendio
Conformità normativa/classe di resistenza richiesta: → Utilizzare la Curva di incendio standard.
Petrolchimica, gallerie, depositi di liquidi infiammabili: → Utilizzare la Curva di incendio da idrocarburi.
Facciate, elementi esterni esposti a incendio all'aperto: → Utilizzare la Curva di incendio esterno.
Scenario di incendio realistico (progettazione prestazionale): → Utilizzare la Curva di incendio parametrica (se sono disponibili dati di input sufficienti).
Fattore di sezione Am/V
Sensibilità generale
Il fattore di sezione (Am/V) è una costante significativa per ciascuna piastra. Nell'equazione governante appare come numeratore, indicando che l'incremento di temperatura influenza la temperatura al termine della simulazione. Osserviamo la sensibilità del fattore nell'intervallo [50, 300] con incrementi di 25.
Come calcolare il valore per l'irrigidimento
Il calcolo del fattore di sezione per gli irrigidimenti di riferimento deve chiarire la metodologia di calcolo degli irrigidimenti. Se una faccia non allineata con il bordo della piastra è coperta da un'altra piastra, l'area coperta deve essere esclusa dal calcolo del fattore di sezione. Ignorare questo aspetto può portare a risultati fuorvianti rispetto alla verifica manuale.
Procedura di calcolo passo per passo
La procedura descritta illustra il flusso di lavoro dell'incremento di temperatura nel tempo per la curva di incendio esterno.
Confronto tra IDEA StatiCa e calcolo manuale
La temperatura calcolata da IDEA StatiCa ha raggiunto 608 gradi Celsius.
Utilizzando la procedura manuale passo per passo, la temperatura ha raggiunto 609 gradi Celsius.
Conclusione
L'obiettivo era introdurre maggiore trasparenza nel flusso di lavoro della progettazione antincendio e incoraggiare gli ingegneri strutturali a utilizzare con fiducia IDEA StatiCa per la progettazione antincendio e la verifica normativa dei collegamenti in acciaio e degli elementi rispetto ai calcoli manuali.
Nella progettazione antincendio, la temperatura diventa una variabile di stato critica. Essa influenza direttamente la rigidezza e la resistenza dei materiali attraverso le proprietà dipendenti dalla temperatura definite nella EN 1993-1-2.