Chování ocelových konstrukcí během požáru

Lenka Lausová

Doctoral thesis

Behavior of steel structures under fire loading

Abstract:

Výzkum v oblasti konstrukcí vystavených požáru patří v současnosti mezi aktuální vědní obory, což souvisí se zvyšujícími se požadavky na bezpečnost staveb. Při požární situaci je konstrukce kromě mechanického zatížení vystavena také působení zatížení zvýšenou teplotou. Hlavním důvodem pro výzkum v této oblasti je snaha získat předpověď chování konstrukce zatížené požárem podle požárního scénáře z důvodu zabránění haváriím a ztrátám na lidských životech. Za vysokých teplot u oceli klesá tuhost i pevnost materiálu. Jednou z možností, jak tomu zabránit, je použití protipožární ochrany a tím dosažení zpomalení nárůstu teploty v průřezu. Požární odolnost samotných nechráněných ocelových konstrukcí je poměrně velmi nízká a přímo závislá na dimenzích jednotlivých použitých nosných profilů. Při posuzování konstrukcí zatížených požárem je velmi důležité porovnání výsledků výpočtů se skutečností. V rámci této disertační práce byly provedeny experimenty na ověření chování staticky neurčité ocelové rámové konstrukce zatížené vysokou teplotou včetně řešení teplotní analýzy pro určení teplotního zatížení na konstrukci. Výsledky těchto experimentů jsou vyhodnoceny a porovnány s numerickým modelem a také s analytickým řešením. V práci jsou shrnuty dosažené výsledky týkající se problematiky chování ocelových konstrukcí za požáru, z nichž jsou formulovány závěry a doporučení pro další rozvoj problematiky.

Abstract:

The research in the field of structures exposed to fire has an important place among the up to date topics of engineering science. Structures under fire loading may be exposed apart from mechanical loading also to high temperature. The main reason for the research in this branch is to gain prediction of structural behavior according to fire scenario to prevent accidents and human loss. Steel exposed to high temperature loses its strength and stiffness. There is a possibility of using fire protection to slow down increasing temperature of material. Fire resistance of unprotected sections is rather low and depends on dimensions of the used elements. Comparison of computational results with the reality is of great importance today. In this work some experimental testing to analyze behavior of steel frame structures under fire loading including solution of thermal analysis is conducted. The results of experimental testing are analyzed and compared with numerical modeling and also analytical solutions. Achievements related to problems of steel structure behavior during fire are summarized in this work and conclusions and recommendations for next development of this field are formulated.

Keywords

ocelová konstrukce, požár, požární odolnost, plasticita, fyzikální nelinearita, geometrická nelinearita, experiment, numerické modelování, MATLAB, ANSYS

Keywords

steel structure, fire, fire resistance, plasticity, physical nonlinearity, geometrical nonlinearity, experiment, numerical modeling, MATLAB, ANSYS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 1. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 20. 1. 2014
• Supervisor: Martin Krejsa
• Reader: Alois Materna, Juraj Králik, Radim Čajka

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Teorie konstrukcí