Introducere
Analiza la foc nu este o sarcină de rutină pentru un inginer structurist. Acest articol prezintă soluția din spatele IDEA StatiCa, care calculează automat temperatura pentru plăcile din modelul de îmbinare expuse la incendiu.
Componentele de sudură și șuruburi preiau temperatura plăcii conectate cu cea mai ridicată temperatură. Mai multe informații despre ipoteze: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Model & ipoteze
Se va verifica temperatura elementului de rigidizare în acest punct de îmbinare. Îmbinarea va fi expusă la foc și trebuie să reziste cel puțin 15 minute R15. Curba de foc utilizată pentru simulare este „Curba de foc extern (EN 1993-1-2)." Este important de menționat că nu s-a aplicat protecție la foc.
Formule din cod
Ipotezele se bazează pe EN 1993-1-2 pentru materiale din oțel neprotejate. Deoarece nu există izolație de protecție, materialul este expus direct la căldura prin convecție și radiație din flăcări, ceea ce determină o încălzire mult mai rapidă.
Eurocodul definește mai multe curbe nominale temperatură–timp utilizate în proiectarea structurală la foc:
- Curba standard de foc (ISO 834 / EN 1991-1-2, Ec. 3.1)
- Reprezintă un incendiu convențional sever în compartiment.
- Utilizare: Pentru clasificarea rezistenței standard la foc (R30, R60, R90, …). Se aplică de obicei în proiectarea prescriptivă și în testele de laborator.
- Curba de foc pentru hidrocarburi
- Creștere rapidă a temperaturii, atingând ~1100 °C în 5 minute.
- Utilizare: Pentru incendii care implică hidrocarburi (petrol, gaze, depozitare de combustibil, industria petrochimică, tuneluri cu trafic intens).
- Curba de foc extern
- Creștere mai redusă a temperaturii față de curba standard, max ~680 °C.
- Utilizare: Pentru expunerea fațadelor și pereților exteriori la foc.
- Curbe parametrice de foc (neinclude în IDEA StatiCa)
- Bazate pe dimensiunea compartimentului, ventilație și densitatea sarcinii de foc.
- Prezintă fazele de încălzire și răcire.
- Utilizare: Pentru proiectarea bazată pe performanță a compartimentelor reale de clădiri, unde sarcina de foc și ventilația sunt cunoscute.
Cum ar trebui inginerii să selecteze curba de foc
Conformitate cu codul/clasă de rezistență necesară: → Utilizați Curba standard de foc.
Petrochimie, tuneluri, depozitare de lichide inflamabile: → Utilizați Curba de foc pentru hidrocarburi.
Fațade, elemente exterioare expuse la foc în aer liber: → Utilizați Curba de foc extern.
Scenariu realist de incendiu (proiectare bazată pe performanță): → Utilizați Curba parametrică de foc (dacă sunt disponibile date de intrare suficiente).
Factorul de secțiune Am/V
Sensibilitate generală
Factorul de secțiune (Am/V) este o constantă semnificativă pentru fiecare placă. În ecuația de guvernare, apare la numărător, indicând că creșterea incrementului de temperatură influențează temperatura la sfârșitul simulării. Să observăm sensibilitatea factorului în intervalul [50, 300] cu increment de 25.
Cum se calculează valoarea pentru elementul de rigidizare
Calculul factorului de secțiune pentru elementele de rigidizare de referință ar trebui să clarifice metodologia de calcul a acestora. Dacă o față care nu este aliniată cu marginea plăcii este acoperită de o altă placă, suprafața acoperită trebuie exclusă din calculul factorului de secțiune. Ignorarea acestui aspect poate conduce la rezultate eronate față de verificarea manuală.
Procedura de calcul pas cu pas
Procedura descrisă prezintă fluxul de lucru al creșterii temperaturii în timp pentru curba de foc extern.
Comparație IDEA StatiCa vs calcul manual
Temperatura calculată de IDEA StatiCa a atins 608 grade Celsius.
Utilizând procedura manuală pas cu pas, temperatura a atins 609 grade Celsius.
Concluzie
Obiectivul a fost de a introduce mai multă transparență în fluxul de lucru al proiectării la foc și de a încuraja inginerii structuriști să utilizeze cu încredere IDEA StatiCa pentru proiectarea la foc și verificarea conform codului a îmbinărilor și elementelor metalice, comparativ cu calculele manuale.
În proiectarea la foc, temperatura devine o variabilă de stare critică. Aceasta influențează direct rigiditatea și rezistența materialelor prin proprietăți dependente de temperatură definite în EN 1993-1-2.
