Giriş
Yangın analizi, yapı mühendisi için rutin bir görev değildir. Bu makale, yangın etkisi altında bağlantı modelindeki plakalar için sıcaklığı otomatik olarak hesaplayan IDEA StatiCa'nın arkasındaki çözümü ortaya koymaktadır.
Kaynak ve cıvata bileşenleri, bağlı plakalar arasında en yüksek sıcaklığa sahip olanın sıcaklığını alır. Kabuller hakkında daha fazla bilgi: https://www.ideastatica.com/support-center/general-theoretical-background#Fire-design
Model & kabuller
Bu bağlantı noktasındaki takviye plakasının sıcaklığı kontrol edilecektir. Bağlantı yangına maruz kalacak ve en az 15 dakika R15 dayanımını sağlamalıdır. Simülasyon için kullanılan yangın eğrisi "Dış yangın eğrisi (EN 1993-1-2)" dir. Yangın korumasının uygulanmadığına dair önemli bir not bulunmaktadır.
Kod formülleri
Kabuller, korumasız çelik malzemeler için EN 1993-1-2'ye dayanmaktadır. Koruyucu yalıtım bulunmadığından, malzeme doğrudan alev konveksiyonu ve radyasyonundan kaynaklanan ısıya maruz kalmakta ve bu durum malzemenin çok daha hızlı ısınmasına neden olmaktadır.
Eurocode, yapısal yangın tasarımında kullanılan çeşitli nominal sıcaklık–zaman yangın eğrilerini tanımlamaktadır:
- Standart Yangın Eğrisi (ISO 834 / EN 1991-1-2, Denklem 3.1)
- Geleneksel, şiddetli bir bölme yangınını temsil eder.
- Kullanım: Standart yangın direnci sınıflandırması için (R30, R60, R90, …). Genellikle kuralcı tasarım ve laboratuvar testlerinde uygulanır.
- Hidrokarbon Yangın Eğrisi
- Hızlı sıcaklık artışı, 5 dakika içinde ~1100 °C'ye ulaşır.
- Kullanım: Hidrokarbon içeren yangınlar için (petrol, gaz, yakıt depolama, petrokimya endüstrisi, yoğun trafikli tüneller).
- Dış Yangın Eğrisi
- Standart eğriye kıyasla daha düşük sıcaklık artışı, maksimum ~680 °C.
- Kullanım: Cephe ve dış duvarların yangına maruz kalması için.
- Parametrik Yangın Eğrileri (IDEA StatiCa'ya dahil değildir)
- Bölme boyutu, havalandırma ve yangın yükü yoğunluğuna dayanır.
- Isınma ve soğuma fazlarını gösterir.
- Kullanım: Yangın yükü ve havalandırmanın bilindiği gerçek bina bölmelerinin performansa dayalı tasarımı için.
Mühendislerin yangın eğrisini nasıl seçmesi gerekir
Kod uyumluluğu/direnç derecelendirmesi gerekli: → Standart Yangın Eğrisi kullanın.
Petrokimya, tüneller, yanıcı sıvı depolama: → Hidrokarbon Yangın Eğrisi kullanın.
Cepheler, açık hava yangınına maruz kalan dış elemanlar: → Dış Yangın Eğrisi kullanın.
Gerçekçi yangın senaryosu (performansa dayalı tasarım): → Parametrik Yangın Eğrisi kullanın (yeterli girdi verisi mevcutsa).
Kesit faktörü Am/V
Genel duyarlılık
Kesit faktörü (Am/V), her plaka için önemli bir sabittir. Yönetici denklemde pay olarak yer almakta olup sıcaklık artışının artırılmasının simülasyon sonundaki sıcaklığı etkilediğini göstermektedir. Faktörün 25 artışlarla [50, 300] aralığındaki duyarlılığını inceleyelim.
Takviye plakası için değerin nasıl hesaplanacağı
Takviye plakaları için kesit faktörü hesabı, takviye plakalarının hesaplama metodolojisini açıklamalıdır. Plakanın kenarıyla hizalanmamış bir yüzey başka bir plaka tarafından örtülüyorsa, örtülen alan kesit faktörü hesabından çıkarılmalıdır. Bu hususun göz ardı edilmesi, manuel doğrulamaya kıyasla yanıltıcı sonuçlara yol açabilir.
Adım adım hesaplama prosedürü
Açıklanan prosedür, Dış yangın eğrisi için zaman içindeki sıcaklık artışının iş akışını tanımlamaktadır.
IDEA StatiCa ile elle hesaplama karşılaştırması
IDEA StatiCa tarafından hesaplanan sıcaklık 608 santigrat dereceye ulaşmıştır.
Manuel adım adım prosedür kullanılarak sıcaklık 609 santigrat dereceye ulaşmıştır.
Sonuç
Amaç, yangın tasarımı iş akışına daha fazla şeffaflık kazandırmak ve yapı mühendislerini çelik bağlantıların ve elemanların yangın tasarımı ile kod kontrolü için elle hesaplamalara kıyasla IDEA StatiCa'yı güvenle kullanmaya teşvik etmektir.
Yangın tasarımında sıcaklık kritik bir durum değişkeni haline gelir. Bu değişken, EN 1993-1-2'de tanımlanan sıcaklığa bağlı özellikler aracılığıyla malzemelerin rijitliğini ve dayanımını doğrudan etkiler.