Część 4 Oprogramowanie inżynierii pożarowej

Transkrypt

DIF SEK
Część 4
Oprogramowanie inżynierii pożarowej
DIF SEK
Część 4: Oprogramowanie inżynierii pożarowej
0 / 47
Prezentowane tematy
Część 1: Oddziaływanie termiczne i mechaniczne
Część 2: Odpowiedź termiczna
Część 3: Odpowiedź mechaniczna
Część 5a: Przykłady
Część 5b: Istniejące obiekty
DIF SEK
1 / 49
Warunek projektowania
R
wytrzymałość konstrukcji w sytuacji pożaru
Rreq
wytrzymałość konstrukcji wymagana dla zapewnienia bezpieczeństwa
DIF SEK
2 / 49
R
Kolejność zdarzeń w czasie pożaru
Obciążenia
Θ
Słupy
stalowe
czas
1: Zapalenie
2: Oddziaływanie 3: Oddziaływanie
termiczne
mechaniczne
R
czas
4: Odpowiedź
termiczna
5: Odpowiedź
mechaniczna
6: Możliwe
zawalenie
Metodologia obliczeń - Eurokody
DIF SEK
3 / 49
Rreq
Kryterium bezpieczeństwa
Rrequired: “R” jest zachowane jeśli funkcja
nośności jest zachowana podczas
wymaganego (required) czasu działania
ognia.
Regulacje tradycyjne:
krajowe normy
pożarowe
DIF SEK
Regulacje oparte na
właściwościach
użytkowych:
inżynieria
bezpieczeństwa
pożarowego
4 / 49
Oprogramowanie - klasyfikacja
Najbardziej powszechna klasyfikacja oprogramowania wyróżnia
pięć kategorii:
• Termiczne modele
pożaru
• Wytrzymałościowe
modele pożaru
• Modele Egress
• Modele Reakcji Detektorów
• Inne modele
DIF SEK
R
Rreq
(oparte na właściwościach
użytkowych)
5 / 49
Termiczne modele pożaru
DIF SEK
6 / 49
Termiczne modele pożaru
Termiczne
modele
pożaru
Fire thermal
models
Krzywa
standardowa
Nominal
Standard
temperature
– time
Reguły
temperatura
temperature
curve - czas
tradycyjne –
Krzywa
ognia fire
zewnętrznego
time curves
External
curve
(pożar
(Prescriptive
nominalny)
rules)
Naturalne
Naturalpożaru
fires
krzywe
(Performance
(oparte na
based rules)
właściwościach
użytkowych)
DIF SEK
Krzywa
węglowodorowa
Hydrocarbon
curve
Proste modele
Simplified
fire
obliczeniowe
models
Zaawansowane
Advanced
modele fire
models
obliczeniowe
Pożary
Compartment
strefowe
fires
Pożary
lokalne
Localised fires
Modele
strefowe
Zone models
Modele
pól (CFD)
Field models
7 / 49
Modele strefowe
DIF SEK
8 / 49
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).
Wyróżniamy modele z 1.
strefą pożarową lub wielostrefowe (kilka
przylegających stref
pożarowych).
Z
H
QC
Capa superior
mU , TU, VU,
EU, ρU
QR
mOUT,U
ZS
Q
mOUT,L
ZP
mIN,L
mL , TL, VL,
EL, ρL
p
mp
Capa inferior
mOUT,L
Rozwiązanie równań:
- równowagi mas
- równowagi energii
0
DIF SEK
9 / 49
Modele strefowe - Ozone
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autorzy
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
OZone
2.2.2
Rok
2002
Luksemburg
Język
angielski
Windows
Rozmiar
5 MB
J. F. Cadorin, J. M. Franssen (Univ. Liège)
L.G. Cajot, M. Haller, J.B. Schleich (Arcelor)
Arcelor LCS Research Centre
Termiczne modele pożaru (strefowe)
Gratis – www.ulg.ac.be
Gratis – www.sections.arcelor.com
Arcelor ASC: [email protected]
Oparty na równaniach równowagi masy i
energii
Model opisujący obciążenie termiczne od
zdefiniowanego pożaru. Przepływy ciepła dla
prostych elementów stalowych oraz obliczanie
czasu zniszczenia (ENV 1993-1-2)
10 / 49
Ozone – Menu główne
DIF SEK
11 / 49
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
12 / 49
Ozone – Dane wejściowe: definiowanie pożaru
DIF SEK
13 / 49
Ozone – Dane wejściowe:
Kryteria zmiany modelu 2-strefowego na 1-strefowy
DIF SEK
14 / 49
Ozone - Wyniki
Temperatura gazu
RHR
Temperatura stali
Przejście z modelu 2-strefowego
na 1-strefowy: 120”
(pożar kontrolowany przez
wentylację)
DIF SEK
15 / 49
Modele pól
(mechanika płynów - CFD)
DIF SEK
16 / 49
Modele pól
Modele pól
+
Kod CFD
Model pola dla pożaru
Ogólny opis zjawiska pożaru
Opis zmiennych fizycznych
Specific CFDprzeznaczenia CFD
Konkretnego
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
17 / 49
Modele pól - Fluent
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Fluent
6.3
Rok
2008
USA
Język
angielski
Windows/UNIX
Fluent Inc.
Termiczne modele pożaru (model pól)
Program komercyjny
www.fluent.com
Oparty na równaniach równowagi
masy i energii
Program generalnego zastosowania
CFD
18 / 49
Fluent – Dane wejściowe
Należy wprowadzić definicję materiałów,
modele fizyczne i warunki brzegowe.
Niektóre dane pokazane są na slajdzie.
DIF SEK
19 / 49
Fluent - Wyniki
Wartości promieniowania
Przyjazny pre- i postprocesor,
ale głęboka wiedza inżynierii
pożarowej oraz CFD jest
wymagana.
Przykłady post-processingu
Kontrola dymu: koncentracja CO
DIF SEK
Rozkład temperatur
20 / 49
Wytrzymałościowe modele pożaru
DIF SEK
21 / 49
Wytrzymałościowe modele pożaru (FRM)
Procedury projektowania
Analiza elementu
Reguły
tradycyjne
(pożar
nominalny)
właściwościach
TAK
TAK
TAK
Analiza części
konstrukcji
i warunków
brzegowych
NIE
TAK (jeśli
dostępne)
TAK
Analiza całej
konstrukcji
Wybór
oddziaływań
NIE
NIE
TAK
NIE
TAK (jeśli
dostępne)
TAK
mechanicznych
Określenie
oddziaływań
mechanicznych
Analiza części
konstrukcji
i warunków
brzegowych
NIE
NIE
TAK
Analiza całej
konstrukcji
Wybór
oddziaływań
NIE
NIE
TAK
użytkowych
DIF SEK
ZaawansoProste
wane modele
modele
obliczeniowe obliczeniowe
mechanicznych
Analiza elementu
Regulacje
oparte na
Określenie
oddziaływań
Dane
tabelaryczne
mechanicznych
22 / 49
Uproszczone FRM - Elefir
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autorzy
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontact
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Elefir
2.1
Rok
1998
Belgia
Język
angielski
Windows Rozmiar
8 MB
D. Pintea, L. Mievis, G. Gustin, J. M.
Franssen
University of Liege
(model uproszczony)
Gratis – www.ulg.ac.be
University of Liege - www.ulg.ac.be
Oparty na ENV 1993-1-2 (Eurocode 3)
Oprogramowania do obliczeń
wytrzymałości ogniowej dla elementów
stalowych o przekroju otwartym
23 / 49
Elefir – Menu główne
DIF SEK
24 / 49
Elefir – Dane wejściowe
Dane obciążeń
Dane ochrony p-poż.
DIF SEK
25 / 49
Elefir - Wyniki
DIF SEK
26 / 49
Uproszczone FRM - Potfire
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autorzy
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępny
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Potfire
1.11
Rok
2001
Francja
Język
angielski
Windows
Rozmiar
15 MB
G. Fouquet, G. Tabet, B. Zhao,
J. Kruppa
CTICM, CIDECT, TNO
(model uproszczony)
Gratis – www.cidect.org
CIDECT - www.cidect.org
Oparty na ENV 1994-1-2 Aneks G
Oblicza wytrzymałość ogniową
nieochronionych ogniowo,
wypełnionych słupów rurowych
27 / 49
Potfire - Menu główne / dane wejściowe
2º
1º
3º
4º
DIF SEK
28 / 49
Uproszczone FRM - AFCC
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autor
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
AFCC
3.06
Rok
2004
Luksemburg Język
angielski
Windows
Rozmiar 2.5 MB
H. Colbach
(model uproszczony)
Oparta na ENV 1994-1-2
Projektowanie słupów zespolonych w
warunkach pożaru
29 / 49
AFCC – Menu główne / dane wejściowe
Panel
kontrolny
Stal zbrojeniowa
DIF SEK
30 / 49
AFCC - wyniki
Wyniki
Raport
Detal przekroju
DIF SEK
31 / 49
Uproszczone FRM - AFCB
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autor
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
AFCB
3.07
Rok
2004
Luksemburg Język
angielski
Windows
Rozmiar 3 MB
H. Colbach
(model uproszczony)
Oparta na ENV 1994-1-2
Projektowanie belek zespolonych w
warunkach pożaru
32 / 49
AFCB – Menu główne / dane wejściowe
Panel
kontrolny
Stal zbrojeniowa
DIF SEK
33 / 49
AFCB - wyniki
Wyniki
Raport
Detal przekroju
DIF SEK
34 / 49
Zaawansowane metody obliczeniowe (FRM)
W zaawansowanych metodach obliczeniowych wyróżniamy trzy
główne fazy:
Definicja konstrukcji (elementy
skończone)
Pre-processing
Definicja materiału (liniowy / nieliniowy)
Wybór mechanicznych i termicznych
obciążeń i warunków brzegowych
Processing – faza obliczeń
Post-processing – raport wyników
DIF SEK
35 / 49
Zaawansowane FRM - Safir
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autor
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Safir
9.8
Rok
2007
Belgia
Język
angielski
Fortran/Visual Basic Rozmiar ---J. M. Franssen
University of Liege
Wytrzymałościowe modele pożaru (model
zaawansowany)
Kod komercyjny
[email protected]
Metoda elementów skończonych (MES)
Program MES dla określenia zachowania
konstukcji w czasie pożaru
36 / 49
Zaawansowane FRM - Ansys
Naza
Wersja
Kraj
System
Autorzy
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Ansys
10
Rok
2008
USA
Język
Angielski
----Rozmiar
-------ANSYS Inc.
Wytrzymałościowe modele pożaru (model
zaawansowany)
Program komercyjny
Ansys – www.ansys.com
Program ogólnego zastosowania (MES)
37 / 49
Zaawansowane FRM - Abaqus
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autorzy
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Abaqus
6.7
Rok
2008
USA
Język
angielski
MS-DOS
Rozmiar
---Hibbitt, Karlsson and Sorensen
ABAQUS Inc.
(model zaawansowany)
Program komercyjny
Abaqus – www.abaqus.com
Program ogólnego zastosowania (MES)
38 / 49
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
39 / 49
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
40 / 49
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
41 / 49
Model 3D – więcej niż jedna rama z płatwiami (analiza dynamiczna)
Analiza dynamiczna pozwala przewidzieć fazę zniszczenia.
DIF SEK
42 / 49
Modele
Egress oraz Reakcji Detektorów
DIF SEK
43 / 49
Model Egress - Exodus
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autorzy
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Exodus
4.0
Rok
2004
Wielka
Język
angielski
Brytania
Windows
Rozmiar
----E. Galea, St. Gwyne, S. Blake,
L. Filippidis
University of Greenwich
Model Egress
komercyjny – www.fseg.gre.ac.uk
[email protected]
----Model Egress oparty na
zachowaniach ludzi
44 / 49
Model Egress - EXODUS
•Simulacja pozwala użytkownikowi oszacować poziom
bezpieczeństwa podczas ewakuacji.
DIF SEK
45 / 49
Model Egress - EXODUS
Wyniki:
Symulacje mogą być przeglądane za pomocą postprocesora VR-EXODUS.
DIF SEK
46 / 49
Modele Reakcji Detektorów - Jet
Nazwa
Wersja
Kraj
System
Autor
Organizacja
Obszar
zastosowania
Dostępność
Kontakt
Teoria
Krótki opis
DIF SEK
Opis oprogramowania
Jet
1.0
Rok
1999
USA
Język
angielski
Windows
Rozmiar
4 MB
W. D. Davids
NIST (National Institute of Standards and
Technology)
Modele Reakcji Detektorów
Gratis – www.fire.nist.gov
NIST - www.fire.nist.gov
Model strefowy oparty na kodzie LAVENT
Odpowiedź tryskaczy – wyznaczanie czasu
aktywacji
47 / 49
Jet – menu główne / dane wejściowe
Strefy pożarowe
Parametry
tryskaczy
Wentylacja
Parametry
pożaru
Parametry
DIF SEK
48 / 49
Dziękuję za uwagę
DIF SEK
SEK

Część 4 Oprogramowanie inżynierii pożarowej

Transkrypt

Podobne dokumenty