DIF SEK. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 0 / 47

Transkrypt

1 DIF SEK Część 4 Oprogramowanie inżynierii pożarowej DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 0 / 47

2 Prezentowane tematy Część 1: Oddziaływanie termiczne i mechaniczne Część 2: Odpowiedź termiczna Część 3: Odpowiedź mechaniczna Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej Część 5a: Przykłady Część 5b: Istniejące obiekty DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 1 / 49

3 Warunek projektowania R wytrzymałość konstrukcji w sytuacji pożaru R req wytrzymałość konstrukcji wymagana dla zapewnienia bezpieczeństwa DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 2 / 49

4 R Kolejność zdarzeń w czasie pożaru Θ Obciążenia 1: Zapalenie czas 2: Oddziaływanie termiczne R Słupy stalowe 3: Oddziaływanie mechaniczne 4: Odpowiedź termiczna czas 5: Odpowiedź mechaniczna 6: Możliwe zawalenie Metodologia obliczeń - Eurokody DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 3 / 49

5 R req Kryterium bezpieczeństwa R required : R jest zachowane jeśli funkcja nośności jest zachowana podczas wymaganego (required) czasu działania ognia. Regulacje tradycyjne: krajowe normy pożarowe Regulacje oparte na właściwościach użytkowych: inżynieria bezpieczeństwa pożarowego DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 4 / 49

6 Oprogramowanie - klasyfikacja Najbardziej powszechna klasyfikacja oprogramowania wyróżnia pięć kategorii: Termiczne modele pożaru Wytrzymałościowe modele pożaru R Modele Egress Modele Reakcji Detektorów Inne modele R req (oparte na właściwościach użytkowych) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 5 / 49

7 Termiczne modele pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 6 / 49

8 Termiczne modele pożaru Termiczne Fire thermal modele models pożaru Nominal Reguły Standard Krzywa temperature standardowa time temperature temperatura curve - czas tradycyjne time curves Krzywa External ognia fire zewnętrznego (pożar curve (Prescriptive nominalny) Krzywa węglowodorowa rules) Hydrocarbon curve Compartment Pożary Naturalne Simplified Proste modele fire strefowe fires Natural fires obliczeniowe krzywe pożaru models Pożary Localised fires (Performance lokalne (oparte na based rules) Zaawansowane Advanced fire Modele Zone models strefowe właściwościach modele użytkowych) obliczeniowe models Modele Field models pól (CFD) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 7 / 49

9 Modele strefowe DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 8 / 49

10 Modele strefowe Wyróżniamy 2 główne typy modeli strefowych: Modele 2-strefowe: strefa pożarowa podzielona na 2 strefy (gorącą i zimną) o homogenicznych właściwościach. Modele 1-strefowe: strefa pożarowa traktowana jak piec (równomierny rozkład temperatury). Z Wyróżniamy modele z 1. strefą pożarową lub wielo- H Q C Q R m U, T U, V U, E U, ρ U Capa superior strefowe (kilka przylegających stref pożarowych). Z S m OUT,L Z P m IN,L 0 m L, T L, V L, E L, ρ L Q m p p Capa inferior m OUT,U m OUT,L Rozwiązanie równań: - równowagi mas - równowagi energii DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 9 / 49

11 Modele strefowe - Ozone Opis oprogramowania Nazwa OZone Wersja Rok 2002 Kraj Luksemburg Język angielski System Windows Rozmiar 5 MB Autorzy J. F. Cadorin, J. M. Franssen (Univ. Liège) L.G. Cajot, M. Haller, J.B. Schleich (Arcelor) Organizacja Arcelor LCS Research Centre Obszar Termiczne modele pożaru (strefowe) zastosowania Dostępność Gratis Gratis Kontakt Arcelor ASC: asc.tecom@arcelor.com Teoria Oparty na równaniach równowagi masy i energii Krótki opis Model opisujący obciążenie termiczne od zdefiniowanego pożaru. Przepływy ciepła dla prostych elementów stalowych oraz obliczanie czasu zniszczenia (ENV ) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 10 / 49

12 Ozone Menu główne DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 11 / 49

13 Ozone - Przykład Scenariusz pożaru: pożar w restauracji na trzeciej kondygnacji Ogień obliczeniowy: w pełni rozwinięty faza wzrostu tα Cel: wyznaczyć wytrzymałość ogniową belek stalowych (wymóg: R90) Definicja przegrody ogniowej Obszar pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 12 / 49

14 Ozone Dane wejściowe: definiowanie pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 13 / 49

15 Ozone Dane wejściowe: Kryteria zmiany modelu 2-strefowego na 1-strefowy DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 14 / 49

16 Ozone - Wyniki Temperatura gazu RHR Temperatura stali Przejście z modelu 2-strefowego na 1-strefowy: 120 (pożar kontrolowany przez wentylację) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 15 / 49

17 Modele pól (mechanika płynów - CFD) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 16 / 49

18 Modele pól Modele pól + Kod CFD Model pola dla pożaru Ogólny opis zjawiska pożaru Opis zmiennych fizycznych Konkretnego Specific CFDprzeznaczenia CFD Modele fizyczne dopasowane do problematyki pożaru: SOFIE, FDS... Typy kodów CFD Ogólne CFD Więcej modeli fizycznych i właściwości materiału, wybrane i dopasowane przez użytkownika: Fluent, CFX,PHOENIX.. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 17 / 49

19 Modele pól - Fluent Opis oprogramowania Nazwa Fluent Wersja 6.3 Rok 2008 Kraj USA Język angielski System Windows/UNIX Organizacja Fluent Inc. Obszar Termiczne modele pożaru (model pól) zastosowania Dostępność Program komercyjny Kontakt Teoria Oparty na równaniach równowagi masy i energii Krótki opis Program generalnego zastosowania CFD DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 18 / 49

20 Fluent Dane wejściowe Należy wprowadzić definicję materiałów, modele fizyczne i warunki brzegowe. Niektóre dane pokazane są na slajdzie. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 19 / 49

21 Fluent - Wyniki Przyjazny pre- i postprocesor, ale głęboka wiedza inżynierii pożarowej oraz CFD jest wymagana. Przykłady post-processingu Kontrola dymu: koncentracja CO Wartości promieniowania Rozkład temperatur DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 20 / 49

22 Wytrzymałościowe modele pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 21 / 49

23 Wytrzymałościowe modele pożaru (FRM) Reguły tradycyjne (pożar nominalny) Procedury projektowania Proste modele obliczeniowe Dane tabelaryczne Zaawansowane modele obliczeniowe Określenie Analiza elementu oddziaływań TAK TAK TAK mechanicznych Analiza części i warunków TAK (jeśli konstrukcji brzegowych NIE dostępne) TAK Analiza całej konstrukcji Wybór oddziaływań NIE NIE TAK mechanicznych Regulacje oparte na właściwościach użytkowych Analiza elementu Analiza części konstrukcji Analiza całej konstrukcji Określenie oddziaływań mechanicznych i warunków brzegowych Wybór oddziaływań mechanicznych NIE TAK (jeśli dostępne) TAK NIE NIE TAK NIE NIE TAK DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 22 / 49

24 Uproszczone FRM - Elefir Opis oprogramowania Nazwa Elefir Wersja 2.1 Rok 1998 Kraj Belgia Język angielski System Windows Rozmiar 8 MB Autorzy D. Pintea, L. Mievis, G. Gustin, J. M. Franssen Organizacja University of Liege Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru zastosowania (model uproszczony) Dostępność Gratis Kontact University of Liege - Teoria Oparty na ENV (Eurocode 3) Krótki opis Oprogramowania do obliczeń wytrzymałości ogniowej dla elementów stalowych o przekroju otwartym DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 23 / 49

25 Elefir Menu główne DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 24 / 49

26 Elefir Dane wejściowe Dane obciążeń Dane ochrony p-poż. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 25 / 49

27 Elefir - Wyniki DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 26 / 49

28 Uproszczone FRM - Potfire Opis oprogramowania Nazwa Potfire Wersja 1.11 Rok 2001 Kraj Francja Język angielski System Windows Rozmiar 15 MB Autorzy G. Fouquet, G. Tabet, B. Zhao, J. Kruppa Organizacja CTICM, CIDECT, TNO Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru zastosowania (model uproszczony) Dostępny Gratis Kontakt CIDECT - Teoria Oparty na ENV Aneks G Krótki opis Oblicza wytrzymałość ogniową nieochronionych ogniowo, wypełnionych słupów rurowych DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 27 / 49

29 Potfire - Menu główne / dane wejściowe 2º 1º 3º 4º DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 28 / 49

30 Uproszczone FRM - AFCC Opis oprogramowania Nazwa AFCC Wersja 3.06 Rok 2004 Kraj Luksemburg Język angielski System Windows Rozmiar 2.5 MB Autor H. Colbach Organizacja Arcelor LCS Research Centre Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru zastosowania (model uproszczony) Dostępność Gratis Kontakt Arcelor ASC: asc.tecom@arcelor.com Teoria Oparta na ENV Krótki opis Projektowanie słupów zespolonych w warunkach pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 29 / 49

31 AFCC Menu główne / dane wejściowe Panel kontrolny Stal zbrojeniowa DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 30 / 49

32 AFCC - wyniki Wyniki Raport Detal przekroju DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 31 / 49

33 Uproszczone FRM - AFCB Opis oprogramowania Nazwa AFCB Wersja 3.07 Rok 2004 Kraj Luksemburg Język angielski System Windows Rozmiar 3 MB Autor H. Colbach Organizacja Arcelor LCS Research Centre Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru zastosowania (model uproszczony) Dostępność Gratis Kontakt Arcelor ASC: asc.tecom@arcelor.com Teoria Oparta na ENV Krótki opis Projektowanie belek zespolonych w warunkach pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 32 / 49

34 AFCB Menu główne / dane wejściowe Panel kontrolny Stal zbrojeniowa DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 33 / 49

35 AFCB - wyniki Wyniki Raport Detal przekroju DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 34 / 49

36 Zaawansowane metody obliczeniowe (FRM) W zaawansowanych metodach obliczeniowych wyróżniamy trzy główne fazy: Pre-processing Definicja konstrukcji (elementy skończone) Definicja materiału (liniowy / nieliniowy) Wybór mechanicznych i termicznych obciążeń i warunków brzegowych Processing faza obliczeń Post-processing raport wyników DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 35 / 49

37 Zaawansowane FRM - Safir Opis oprogramowania Nazwa Safir Wersja 9.8 Rok 2007 Kraj Belgia Język angielski System Fortran/Visual Basic Rozmiar ---- Autor J. M. Franssen Organizacja University of Liege Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru (model zastosowania zaawansowany) Dostępność Kod komercyjny Kontakt JM.Franssen@.ulg.ac.be Teoria Metoda elementów skończonych (MES) Krótki opis Program MES dla określenia zachowania konstukcji w czasie pożaru DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 36 / 49

38 Zaawansowane FRM - Ansys Opis oprogramowania Naza Ansys Wersja 10 Rok 2008 Kraj USA Język Angielski System Rozmiar ---- Autorzy Organizacja ANSYS Inc. Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru (model zastosowania zaawansowany) Dostępność Program komercyjny Kontakt Ansys Teoria Metoda elementów skończonych (MES) Krótki opis Program ogólnego zastosowania (MES) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 37 / 49

39 Zaawansowane FRM - Abaqus Opis oprogramowania Nazwa Abaqus Wersja 6.7 Rok 2008 Kraj USA Język angielski System MS-DOS Rozmiar ---- Autorzy Hibbitt, Karlsson and Sorensen Organizacja ABAQUS Inc. Obszar Wytrzymałościowe modele pożaru zastosowania (model zaawansowany) Dostępność Program komercyjny Kontakt Abaqus Teoria Metoda elementów skończonych (MES) Krótki opis Program ogólnego zastosowania (MES) DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 38 / 49

40 SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Przykład Scenariusz pożaru: pożar w budynku przemysłowym Ogień obliczeniowy: krzywa ISO Cel: określenie wytrzymałości w czasie pożaru dla całej konstrukcji oraz wpływu dotkniętej pożarem strefy na pozostałą część konstrukcji. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 39 / 49

41 SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Przykład 2D Postać odkształcona w skali (analiza statyczna) Postać odkształcona w skali (analiza dynamiczna) Lewa rama zawaliła się do środka budynku. Siła osiowa nie większa niż siła wiatru w warunkach użytkowania. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 40 / 49

42 SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Przykład Model 3D więcej niż jedna rama bez płatwi Kształt po deformacji (x10) Płatwie utrzymują konstrukcję podczas pożaru Model 3D więcej niż jedna rama z płatwiami Postać odkształcona w skali Obciążenie osiowe DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 41 / 49

43 SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Przykład Model 3D więcej niż jedna rama z płatwiami (analiza dynamiczna) Analiza dynamiczna pozwala przewidzieć fazę zniszczenia. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 42 / 49

44 Modele Egress oraz Reakcji Detektorów DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 43 / 49

45 Model Egress - Exodus Opis oprogramowania Nazwa Exodus Wersja 4.0 Rok 2004 Kraj Wielka Język angielski Brytania System Windows Rozmiar Autorzy E. Galea, St. Gwyne, S. Blake, L. Filippidis Organizacja University of Greenwich Obszar Model Egress zastosowania Dostępność komercyjny Kontakt E.R.Galea@greenwich.ac.uk Teoria Krótki opis Model Egress oparty na zachowaniach ludzi DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 44 / 49

46 Model Egress - EXODUS Simulacja pozwala użytkownikowi oszacować poziom bezpieczeństwa podczas ewakuacji. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 45 / 49

47 Model Egress - EXODUS Wyniki: Symulacje mogą być przeglądane za pomocą postprocesora VR-EXODUS. DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 46 / 49

48 Modele Reakcji Detektorów - Jet Opis oprogramowania Nazwa Jet Wersja 1.0 Rok 1999 Kraj USA Język angielski System Windows Rozmiar 4 MB Autor W. D. Davids Organizacja NIST (National Institute of Standards and Technology) Obszar Modele Reakcji Detektorów zastosowania Dostępność Gratis Kontakt NIST - Teoria Model strefowy oparty na kodzie LAVENT Krótki opis Odpowiedź tryskaczy wyznaczanie czasu aktywacji DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 47 / 49

49 Jet menu główne / dane wejściowe Strefy pożarowe Parametry tryskaczy Wentylacja Parametry pożaru Parametry DIF SEK Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej 48 / 49

50 Dziękuję za uwagę DIF SEK