Acélszerkezetek tervezése tűzhatásra Analízis és méretezés

Átírás

1 Előadás / március 11., szerda, , B-2 terem Acélszerkezetek tervezése tűzhatásra Analízis és méretezés Detroit Marseille előadó: Dr. habil Papp Ferenc eg. docens

2 Szabvánok MSZ EN 1990:2005 A tartószerkezetek tervezésének alapjai MSZ EN :2005 A tűznek kitett szerkezeteket érő hatások MSZ EN :2005 Szerkezeti tűztervezés EN , 2 és 4 Tűzvédő anagok Országos Tűzvédelmi Szabálzat (OTSZ) 5. rész: Építmének tűzvédelmi követelménei, építmének tűzvédelme (

3 Tervezés eszköztára (OTSZ) Teljesítmén alapú módszer TERVEZÉS LÉPÉSEI Előíró módszer Egszerűsített tűzmodell, parametrikus tűzgörbe Tűzterhelés számítása Tűzhatás egenértékű ideje Tervezési tűzolamat elvétele, gázhőmérséklet számítása Szerkezet hőmérsékletének számítása Névleges tűzgörbék: - Szabvános (ISO) - Külső - szénhidrogén Szerkezetet érő hatások és a szerkezeti ellenállás számítása OTSZ Tűzállósági követelmén E i,d,t t i,req Tűzállósági teljesítmén R i,d,t t i,d

4 Szabvános (ISO) tűzgörbe - gázhőmérséklet idő üggvénében - térben állandó érték (nem ügg a tűzszakasz méretétől) Θ g = ( 8 t 1) log + 10 Θ g tűzszakaszra érvénes gázhőmérséklet [ o C] t a tűz belobbanásától eltelt idő [perc] Külső tűzhatás Szénhidrogéntűz

5 Szerkezet hőmérsékletének emelkedése Védetlen acélszerkezet egenletes hőmérséklet-emelkedése θ a,t = k sh c a 1 ρ a A V m h net. d t c a ajhő hőmérséklet üggvénében [J/kg o K] ρ a sűrűség [kg/m 3 ] t időintervallum (max. 5 másodperc) h net,d ténleges hőáram egségni elületre jutó tervezési értéke [W/m 2 ] k sh árnékolási ténező, amel ISO görbe esetén I keresztmetszetre: 0. 9 ( Am / V ) ( A / V ) m box A m /V keresztmetszeti ténező A m szerkezet egségni hosszára jutó tűznek kitett elület [m 2 /m] V térogat [m 3 /m] Védett acélszerkezet hőmérséklet-emelkedése (ld. a szabvánt, vag a megelelő szakirodalmat)

6 Szerkezet hőmérsékletének számítása θ a ( 0 C) θ a θ a,t + θ a,t θ a,t t (s) t t+ t t i,req

7 Ténlegesen elnelt hőáram sűrűség h = h + net net,r h net,c h net,r sugárzási rész h ε [( ) ( ) 4 ] 4 θ θ net,r = Φ res r m + Φ elrendezési ténező ε res emissziós ténező θ r tűz körnezetének hatékon sugárzási hőm. [ o C] θ m szerkezeti elem elületének hőm. [ o C] h net,c konvekciós rész hnet,c = α c ( θ θ ) g m α c konvekciós hőátadási ténező [W/m 2 K] θ g gázhőmérséklet [ o C]

8 Méretezési elvek Szerkezetépítés II. 2014/2015 II. élév Hatások és ellenállások számítása A. Szabvános (ISO) tűzteher alkalmazásával elkülönített elemvizsgálat: - közvetett hatások elhanagolása, - hőmérsékleti gradiens hatásának igelembe vétele. B. A szerkezetet egségként vizsgálva a közvetett tűzhatások igelembe vételével. Közvetett tűzhatás: pl. gátolt alakváltozás, hőtágulás hatása, stb.

9 Szerkezetet érő hatások Rendkívüli teherkombináció, ahol a rendkívüli hatás a tűzhatás j G k, j" " A d" " ψ 1, 1 Qk, 1" " ψ 2,i Q i k,i G k A d állandó hatás karakterisztikus értéke tűzhatás tervezési értéke Q k,1 kiemelt esetleges hatás karakterisztikus értéke Q k,i további esetleges hatások karakterisztikus értékei ψ kombinációs ténező (1 - gakori értékhez; 2 - kvázi-állandó értékhez)

10 Egszerűsítési lehetőségek az A. elv esetén A tervezési igénbevételek a rendkívüli teherkombinációból a tűz kezdetének időpontjában ( t=0 ) számítható, azaz E = i,d,t E i,d A tervezési igénbevételek meghatározhatóak a teherbírási vizsgálatokhoz tartozó teherkombinációból eg igénbevételeket csökkentő ténező alkalmazásával: E η i,d,t i = = η G G i k G E k d + ψ 1, 1 + Q Q, 1 k, 1 Q k, 1

11 Ellenállás tűzhatásra Anagjellemzők a hőmérséklet üggvénében - oláshatár, θ = k, θ - rugalmassági modulus E a, θ = ke, θ E a Keresztmetszetek osztálba sorolása ε =

12 Teherbírás ellenállások alapján Keresztmetszeti nomatéki ellenállás egenletes hőmérsékleti eloszlás M i, θ,rd = k, θ W M,0 M, i egenlőtlen hőmérsékleti eloszlás - egszerűsített M i,t,rd = k, θ W 1 κ1 κ 2 M, i κ 1 tűznek kitett elületek szerint κ 2 támaszoktól üggően - pontosabb M i,t,rd = i A i z i k, θ,i,i 1 M, i

13 Stabilitási ellenállás Kihajlás Kiordulás N b, i,t,rd = χ i k, θ A M, i χ i = ϕ ϕ 2 0 M λ b, i,t,rd 2 0 = χ LT, i k, θ,öv W M, i ϕ 0 = 0.5 ( ) 2 1+ α λ 0 + λ 0 α = λ = λ 0 = λ ( λ ; λ z ) λ = λ LT k k, θ E, θ

14 Interakció (kihajlás és kiordulás) χ χ min, i z, i N A k N A k i,ed i,ed, θ, θ M, i M, i + k + k LT W χ M k LT, i, i,ed, θ W M M, i, i,ed k, θ + k z M, i W z + k M k z z, i,ed, θ W z M, i M k, θ 1 z, i,ed M, i 1 k, k z és k LT EC3-1-2: 2009 módosítása EU-Bizottság 2003/593/EK határozat módosítása alapján

15 Példák: Szerkezetek tervezése tűzteherre az MSZ EN szerint Védelem nélküli ödémgerenda ellenőrzése Tűzvédő bevonattal ellátott acélgerenda ellenőrzése Védelem nélküli tetőödém gerendájának ellenőrzése Számítógéppel (ConSteel 7.0 teszt verzió)

16 Javasolt irodalom Dr. Balázs L. Görg és mások: Szerkezetek tervezése tűzteherre az MSZ EN szerint (beton, vasbeton, acél, a), Oktatási segédlet Magar Mérnöki Kamara Tartószerkezeti Tagozat 2010 Budapest

17 Vizsgabelépő kérdések 18. Sorolja el a tűzhatásra történő tervezéshez kapcsolódó (azt meghatározó) EN szabvánokat! Válasz: 2. dia 19. Vázolja el a tűzhatásra történő erőtani tervezés jelenleg érvénes eszköztárát! Válasz: 3. dia 20. Röviden írja le a tűzhatásra történő erőtani tervezés két alapelvének lénegét, eg-eg gakorlati példán keresztül! Válasz: 8. dia 21. Hogan vesszük igelembe a tűzhatás következménét a szerkezet ellenállásának számítása során? Válasz: 11. dia

18 Köszönöm a igelmet!