obna¥œanje jeklenih in sovpre¥¾nih stropnih konstrukcij v po¥¾aru...

Download Obna¥Œanje jeklenih in sovpre¥¾nih stropnih konstrukcij v po¥¾aru kon¤†nih elementov Kontrola numeri¤†nega

Post on 24-Oct-2019

0 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Obnašanje jeklenih in sovprežnih stropnih konstrukcij v požaru

    Numerične parametrične raziskave enostavne metode projektiranja Nov. 2012

  • 2Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Vsebina predstavitve

    • Cilji parametrične študije • Obseg parametrične študije • Analiza z metodo končnih elementov • Ovrednotenje numeričnega modela • Vpliv zveznosti na robovih plošče • Rezultati parametrične študije • Zaključki

  • 3Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Cilji parametrične študije Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    • Osnova – FRACOF (Test 1), COSSFIRE (Test 2) standardni

    požarni test merilu 1:1 • Izvrstno obnašanje sovprežne plošče med požarom

    (membransko delovanje plošče) • Max  jekla  1000 °C, trajanje požara  120 min • Konstrukcijske rešitve detajlov po Francoski praksi • Upogibek  450 mm

    – FICEB (Test 3) naravni požarni test s satastimi nosilci v merilu 1:1

    • Cilj – Z uporabo naprednih računskih modelov preveriti

    pravilnost izračuna z enostavno metodo • Mejni upogibek stropne konstrukcije • Raztezek armaturnega jekla

  • 4Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    6 m x 6 m 6 m x 9 m 9 m x 9 m 6 m x 12 m 9 m x 12 m

    Primarni nosilci Zaščiteni sekundarni nosilci

    Nezaščiteni vmesni nosilci

    7.5 m x 15 m 9 m x 15 m

    • Topologija stropne konstrukcije

    Parametrična študija (1/3) Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    Obtežna kombinacija po EC0 za poslovne stavbe:

    G (Stalna obtežba) + 0.5 Q (Spremenljiva obtežba) G= Lastna teža + 1.25 kN/m² Q= 2.5 & 5 kN/m²

    • Obtežbe

  • 5Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    • Povezava stropne konstrukcije z jeklenimi stebri

    Parametrična študija (2/3) Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    Sovprežna plošča

    Sovprežna plošča

    Steber Steber

    Z mehansko povezavo med ploščo in stebri

    Brez mehanske povezave med ploščo in stebri

    Nosilec Strižni čep Nosilec

    Strižni čep

  • 6Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    • Požarna odpornost: R30, R60, R90 in R120

    Parametrična študija (3/3) Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

    Te m pe

    ra tu re  [° C]

    Time [min]

    R30

    R120 R90

    R60

    Segrevanje robnih nosilcev (Max. 550 °C)

    Čas (min)

    Te m

    pe ra

    tu ra

    (° C

    )

  • 7Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Model s končnimi elementi

    • Hibridni model, ki je sestavljen iz več vrst končnih elementov (računalniški program ANSYS)

    Beam24 : jeklen nosilec, jeklena pločevina in betonska rebraPIPE16 (6 DOF uniaxial element):

    povezava med jeklenim nosilcem in betonsko ploščo

    BEAM24 : jeklen steber

    SHELL91 (6 DOF multi-layer): betonska plošča brez reber

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

  • 8Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Model s končnimi elementi

    • Hibridni model, ki je sestavljen iz več vrst končnih elementov (računalniški program SAFIR)

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    LINIJSKI Element

    LUPINASTI Element

  • 9Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Mehanske lastnosti plošče

    • Nosilci iz jekla kvalitete S235 • Trapezna jeklena pločevina COFRAPLUS60 (debela 0.75 mm) • Beton C30/37 • Armaturna mreža iz jekla kvalitete S500 • Srednja pozicija armature (od zgornje površine) = 45 mm

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    58 m

    m 101 mm 107 mm

    62 mm

    120 mm (R30) 130 mm (R60) 140 mm (R90) 150 mm (R120)

  • 10Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Termo-mehanske lastnosti (1/2)

    • Termo-mehanske lastnosti jekla: – Toplotne lastnosti iz EC4-1.2 – Gostota je neodvisna od temperature (ρa = 7850 kg/m3) – Diagram napetost-deformacija:

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    220

    240

    260

    0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2

    St re

    ss [M

    Pa ]

    Strain [%]

    20 °C

    100 °C

    200 °C

    300 °C

    400 °C

    500 °C

    600 °C

    700 °C

    800 °C

    900 °C

    1000 °C

    1100 °C

    1200 °C

    Deformacije (%)

    N ap

    et os

    t ( M

    Pa )

  • 11Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Termo-mehanske lastnosti (2/2)

    • Termo-mehanske lastnosti betona: – Toplotne lastnosti iz EC4-1.2 – Gostota je odvisna od temperature in podana v EC4-1.2 – Drucker-Pragerjev kriterij tečenja – Redukcijski faktor tlačne trdnosti iz EC4-1.2:

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    0 200 400 600 800 1000 1200

    Temperature [ C]

    1.2

    1

    0.8

    0.6

    0.4

    0.2

    Temperatura (°C)

  • 12Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Primerjava ANSYS numeričnega modela z rezultati FRACOF testa (1/2)

    • Primerjava s požarnim testom (analiza prenosa toplote)

    Nezaščiteni jekleni nosilci Zaščiteni sekundarni nosilci

    Zaščiteni glavni nosilci Sovprežna plošča

    A B C

    A B C

    A B C

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

    pogojev

    Rezultati

    parametrične

    študije

    Zaključek

    F B

    A C D

    E

    Čas (min) Čas (min)

    Čas (min) Čas (min)

    Te m

    pe ra

    tu ra

    (° C

    ) Te

    m pe

    ra tu

    ra (°

    C )

    Te m

    pe ra

    tu ra

    (° C

    ) Te

    m pe

    ra tu

    ra (°

    C )

  • 13Nov. 2012 Numerična raziskava enostavne metode projektiranja

    Primerjava ANSYS numeričnega modela z rezultati FRACOF testa (2/2)

    • Primerjava s požarnim testom (upogibki plošče)

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    0 15 30 45 60 75 90 105 120 Time (min)

    D is

    pl ac

    em en

    t ( m

    m )

    Mid-span of unprotected

    central

    Mid-span of protected edge

    secondary beams Mid-span of protected

    primary beams

    Central part of the floor

    Test Simulation

    Deformirana oblika stropne konstrukcije po končanem testu

    Primerjava upogibkov (plošča in nosilci)

    Cilji

    Lastnosti

    parametrične

    študije

    Analiza končnih

    elementov

    Kontrola

    numeričnega

    modela

    Učinek robnih

Recommended

View more >