Steel temperature development in case of fire

Določanje povišane temperature v jeklenih elementih zaradi požara

RUN PROGRAM

Kazalo

Abstract

1.0 Definicija naloge

2.0 Opis programa in matematične osnove

3.0 Delovanje programa

4.0 Primer izrisa

5.0 Zaključek

6.0 Literatura

2.0 Opis programa in matematične osnove

Ta program nam izriše diagram naraščanja temperature v odvisnosti od časa za zaščitene in nezaščitene jeklene konstrukcije. Na voljo imamo več možnosti izbire profilov.

Za ustrezno enotno temperaturno porazdelitev v določenem prerezu, naraščanje temperature v nezaščitenem jeklenem profilu po času dt izračunamo po enačbi:

Am/V ...je faktor prereza za nezaščiten jekleni profil
Am...je izpostavljena površina profila glede na enoto dolžine
V...je vrednost profila na enoto dolžine
ca...je faktor specifične toplote jekla po standardu 3.3.1.2 [J/kgK]
hnet,d...je oblikovna vrednost toplotnega toka na enoto prereza [W/mm²]
dt...je časovni interval[s]
Roa...je gostota jekla po standardu 3.2.2(1) [kg/m3]

Standard določa, da je največja vrednost dt 5 sekund.

Za ustrezno enotno temperaturno porazdelitev v določenem prerezu, naraščanje temperature v zaščitenem jeklenem profilu po času dt izračunamo po enačbi:

Ap/V...je faktor prereza za nezaščiten jekleni profil
Ap...je primerno področje protipožarnega materiala na enoto dolžine določenega profila
V...je vrednost profila na enoto dolžine
ca...je faktor specifične toplote jekla po standardu 3.3.1.2 [J/kgK]
cv...je faktor specifične toplote protipožarnega materiala [J/kgK]
dp...je debelina protipožarnega materiala [m]
dt...je časovni interval [s]
Qa,t...je temperatura jekla ob času t [^oC]
Qg,t...je temperatura zraka v okolici jeklene konstrukcije ob času t [^oC]
dQg,t...je sprememba temperature zraka v okolici jeklene konstrukcije v časovnem intervalu dt [^oC]
Lambdap...je toplotna prevodnost izolirnega protipožarnega materiala [W/mK]
Roa...je gostota jekla po standardu 3.2.2 [kg/m³]
Rop...je gostota izolirnega protipožarnega materiala [kg/m³]

Standard določa, da je največja vrednost dt 30 sekund.

PROJEKTIRANJE POŽARNOVARNIH KONSTRUKCIJ:

Iz seminarja, ki sem ga naredil sem videl slednje:

Pri nezaščitenih konstrukcijah na naraščanje temperature najbolj vpliva, iz kakšnega profila je konstrukcija(zato je pri konstruiranju dobro paziti na izbiro profila). Vpliva tudi gostota jekla, vendar veliko manj kot oblika in dimenzije profila.

Pri zaščitenih prerezih vpliva več dejavnikov. Tako kot pri nezaščitenih profilih, imata oblika in velikost profila iz katerega je sestavljena konstrukcija, velik vpliv. Tak vpliv imata tudi debelina zaščitnega materiala in toplotna prevodnost le tega. Veliko manjši vpliv imata specifična toplota in gostota zaščitnega materiala.

3.0 Delovanje programa

Pri programu si na začetku izberemo določen profil in ali je profil zaščiten ali nezaščiten. Ko si izberemo, pogledamo katera možnost izbire je to. V tabeli si izberemo to možnost in vstavimo podatke o profilu, ter še druge parametre potrebne za izračun. Program nam po pritisku na gumb Izris grafa, izriše diagram naraščanja temperature po času.

//  izris grafa

        var GRAsistem;
        popen_struct(GRAsistem); //zgradimo objekt
        var toc=new Array();	//polje tock


        var delt=0;
        var j;
        var i=0;
	var t1=0;
	var t2=0;
	var tcnt=0;

        while(i<120*60 && delt<800 )       //while zanka teče dokler ni izpolnjen eden od pogojev,
        {          			   //to je ali pride čas do 120 min ali temperatura do 800oC
		t2=tempzrak_thetz(i);         
		t1=t2-t1;	

		j=(lambap*fac*(tempzrak_thetz(i)-delt))/(dp*specheat_ca(delt)*Ro*(1+(fac_fi(cp,Rop,delt,dp,fac,Ro))/3))-fac_reduce(cp,Rop,t1,dp,fac,Ro,i);	  
	
		toc[tcnt]=new Ppoint(i/(7200+7200*0.12)+0.06,delt/(800+800*0.12)+0.06);
		tcnt++;

		delt +=j*dt;  
        	i+=dt;
	}	

        var GRAData=new Ppoint_list(tcnt,toc);	 //zgradimo seznam točk iz polja
        pset_line_colr_ind(3);
        ppolyline(GRAData);	                 //povezemo točke v seznamu
        ppost_struct(WorkstnID,GRAsistem,1.0);
        pclose_struct(GRAsistem);                //uničimo objekt

Delovanje programa:

Na začetku sem z funkcijo while definiral, da ti program, ko izbereš določen profil, poda, katere vrednosti prereza mu je potrebno podati.

      switch(tipelementa)
      {
      case 1:    // to izpiše če označimo 1.možnost 
         p[z    ].value="H"
         p[z + 1].value="200"
         p[z + 2].value="b"
         p[z + 3].value="90"
         p[z + 4].value="d"
         p[z + 5].value="7.5"
         p[z + 6].value="t" 
         p[z + 7].value="11.3" 
	break;

Potem sem napisal funkcije, kjer sem zaradi optimatizacije programa združil tiste, ki so enake za zaščitene in nezaščitene prereze. Funkcije je bilo potrebno napisati tako, da so se navezovale ena na drugo, ker je bilo malo izračunanih vrednosti konstantnih. Primer: trenutna temperatura zraka, temperatura jekla, specifična tolplota, itd. Izračunane vrednosti je bilo potrebno še prištevati ali odševati od prejšnjih izračunanih.

function hnetd_hd(alfac,x,T,epsr,Tfire)  //izračuna faktor hnet,d
{
	return hnetc_hc(alfac,x,T)+hnetr_hr(epsr,Tfire,T);
}

4.0 Primer izrisa

Iz slik si npr. izberemo 5.možnost iz nezaščitenih prerezov.

5.možnost

5.0 Zaključek

6.0 Literatura

• Standard ENV 1993-1-2
  
• Bojan Kraut, Strojniški priročnik, izdaja: Tehniška založba Slovenije, 1997