Ocena odporności ogniowej ramy poprzecznej hali stalowej w zależności od stopnia uproszczenia zastosowanego modelu obliczeniowego

Abstrakt

Pokazano jak dobór schematu statycznego pojedynczej ramy poprzecznej typowego ustroju nośnego hali stalowej determinuje uzyskaną z obliczeń dla tej ramy wartość poszukiwanej odporności ogniowej. Odporność tę interpretuje się z reguły jako czas przez który badana rama w warunkach ekspozycji pożarowej zachowuje zdolność do bezpiecznego przenoszenia przyłożonych do niej obciążeń. W celach porównawczych, dla tego samego scenariusza rozwoju pożaru, odpowiadającego standardowym warunkom nagrzewania, i dla tej samej ramy, rozpatrzono odpowiadające sobie rozmaite modele obliczeniowe o różnym stopniu złożoności. Reprezentatywną miarą odporności na oddziaływanie monotonicznie narastającej w czasie pożaru temperatury elementów stalowych było w każdym z rozpatrywanych przypadków wyczerpanie możliwości efektywnego przenoszenia obciążeń, identyfikowane na ścieżce równowagi statycznej. Zestawienie i porównanie uzyskanych wyników doprowadziło do konstatacji, że im większy stopień uproszczenia zastosowanego modelu obliczeniowego tym bardziej zawyżone otrzymane na jego podstawie oszacowanie poszukiwanej odporności, przeszacowujące realnie gwarantowany użytkownikowi poziom bezpieczeństwa. Wykazano, że znaczący wpływ na finalny wynik analizy może mieć formalne uwzględnienie w zastosowanym modelu obliczeniowym mimośrodów wynikających ze sposobu oparcia płatwi na ryglu, co na ogół nie jest dostrzegane. Generują one bowiem dodatkowy moment skręcający, który w sytuacji zmniejszonej wskutek oddziaływania temperatury pożarowej sztywności rygla może przyspieszać jego utratę stateczności. Szczególne znaczenie dla wynikowej odporności ogniowej analizowanej ramy ma również zachowanie się w pożarze płatwi dachowych usztywniających rygiel. Płatwie te, z uwagi na mniejszy przekrój, nagrzewają się bowiem znacznie szybciej niż rygiel i słupy ramy poprzecznej. Stosunkowo wcześnie zatem, przy monotonicznym wzroście temperatury, przestają efektywnie podtrzymywać ten rygiel, w efekcie czego narastanie jego ugięcia, często decydujące o nośności ramy, nie jest już w żaden sposób hamowane. W rozważanych modelach formalnych pominięto wpływ potencjalnie możliwych imperfekcji geometrycznych, zarówno tych o charakterze globalnym jak i tych lokalnych. W prowadzonej przez autorów analizie nie wydaje się on bowiem mieć istotnego znaczenia. Nie uwzględniono również faktu narastania wraz z rozwojem pożaru podatności węzłów.