Regisztráció és bejelentkezés

Acélszerkezetek várható megbízhatósága tűzhatásra

Az elmúlt évtizedben szerkezetek megbízhatóságának tűz- és földrengési hatásokkal szembeni igazolása mindennapos gyakorlattá vált Magyarországon is a harmonizált európai szabványok hazai bevezetésével. Ezen rendkívüli hatásokkal és a méretezéssel foglalkozó szabványfejezetek egyrészt a korábbinál több és modernebb szabványosított méretezési előírást tartalmaznak, másrészt azonban a korábbinál szigorúbb feltételeknek kell megfeleltetni szerkezeteinket. Tűzhatásokkal szembeni védelem és méretezés gyakran költséges szerkezeti megoldásokat eredményeznek hagyományos terhekre történő méretezéssel szemben, mivel szerkezeti megerősítésre és különböző tűzvédelmi bevonatok alkalmazására is szükség lehet. Ezen szerkezetkialakítások azonban rendkívül érzékenyek különböző stabilitásvesztéssel járó tönkremeneteli módokra tűz esetén, ugyanis egyes szerkezeti elemek rendkívül karcsúak lehetnek és gyorsan felmelegszenek a tűz során. Ezáltal a tűzhatással szembeni méretezés könnyen mértékadóvá válhat.

Tűz esetén az acél anyag merevségi és szilárdsági tulajdonságainak drasztikus változása a szerkezetet rendkívül érzékennyé teszi különböző stabilitásvesztési tönkremenetelekre és a tűzhatást is figyelembe vevő tervezési szituáció mértékadóvá válhat. A névleges tűzgörbéken alapuló acélhőmérséklet-számítás feltételezései között szerepel, hogy a helyiségben mindenhol azonos a hőmérséklet és az acél elemet minden irányból azonos mennyiségű sugárzott hő éri. Ez valóságos tüzek esetében természetesen nincs így. Valós tüzek esetében jellemző, hogy a hőmérséklet jelentősen elmarad például az ISO tűzgörbéről leolvasható hőmérséklettől, ennek megfelelően jóval kisebb acélhőmérséklet adódhat az EN 1991-1-2 szabványban található zárt képlet alkalmazása során, azonban ez a számítás a tűz irányából érkező sugárzott hő hatását alul becsüli. Ennek következtében a ténylegesen kialakuló acélhőmérséklet a gázhőmérséklet alapján számítottól nagyobb lehet, ami a biztonság kárára történő tévedéshez vezet.

Ebben a dolgozatban a tűzhatás figyelembevételével szerkezeti megbízhatóság számítására alkalmas gerendát vizsgálok. Ezen gerenda segítségével határozom meg a szerkezeti megbízhatóságokat tűzterhekre. A gerenda elsőrendű megbízhatósági analízist alkalmaz, komplex nemlineáris analízis és kiértékelő módszerek a határállapot függvénybe kerültek beépítésre. Extrém hatásról lévén szó felmerül a kérdés, hogy az Eurocode 0 által előírt megbízhatósági index célérték – mely alapvetően nem extrém hatások esetére lett meghatározva – alkalmazható-e tűzhatás esetén is. Ezért dolgozatom egy kiemelt célja a valós tűzfolyamat esetén várható megbízhatóság számítása.

A probléma felvetéssel összefüggésben a dolgozatom három részből áll;

1) Első körben egy raktár funkciójú példaszerkezeten több tervezési helyzetben modellezem a tűzhatást, nem csak az MSZ EN 1991-1-2:2005 szabvány, hanem valós tűztesztek által kapott paraméterek tervezési értékeinek segítségével.

2) Második feladatban szerkezeti analízist végzek egy kéttámaszú gerendán mely figyelembe veszi az acél hőmérséklet függő fizikai paramétereit valamint a nagy alakváltozásokat.

3) Megbízhatósági analízist végzek a kapott eredményekkel, kutatási célom hogy bemutassam, hogy az Eurocode által megkövetelt és a valódi tűzhatásokkal terhelt gerenda tönkremeneteli valószínűsége eltér.

szerző

  • Nagy Dávid
    Szerkezet-építőmérnök mesterszak (MSc)
    mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

  • Dr. Vigh László Gergely
    Egyetemi docens, Hidak és Szerkezetek Tanszék