Baza wiedzy

Analiza termiczna konstrukcji betonowych

Concrete

Member

EN (Eurocode)

Ten artykuł jest również dostępny w:

Przetłumaczone przez AI z języka angielskiego

Sprawdzenie odporności ogniowej budynków jest dziś koniecznością. Co jednak zrobić, gdy dane tabelaryczne lub inne uproszczone metody są niewystarczające? Szukasz odpowiedzi elementu konstrukcyjnego poddanego obciążeniom termicznym? Skorzystaj z zaawansowanej analizy termicznej w IDEA StatiCa Member.

Jakie metody stosuje się przy ocenie odporności ogniowej belek i słupów? Można wybrać spośród kilku procedur obliczeniowych zgodnie z EN 1992-1-2:

Dane tabelaryczne – dostępne w aplikacji IDEA StatiCa RCS od wersji 10.1
Uproszczone metody obliczeniowe – metoda izotermy 500°C, metoda strefowa
Zaawansowane metody obliczeniowe

Tym razem pominęliśmy pozostałe uproszczone metody i postanowiliśmy opracować najbardziej zaawansowaną metodę obliczeniową, z jakiej można skorzystać. Jest nią analiza termiczna (TA). Mimo że w aplikacjach IDEA StatiCa zastosowano najbardziej zaawansowane analizy, przepływy pracy są możliwie jak najprostsze. Projektowanie i sprawdzanie normowe konstrukcji betonowych pod kątem odporności ogniowej jest więc znów bardzo łatwe.

Odporność ogniowa żelbetowych belek i słupów w kilku krokach

Geometria

Analizowane elementy mogą być belkami, słupami lub ramami o dowolnym kształcie przekroju poprzecznego.

Dane wejściowe dotyczące pożaru i obciążenia

Aby przeprowadzić analizę termiczną, należy najpierw określić dane dotyczące ekspozycji na ogień: klasę odporności ogniowej, wilgotność betonu, temperaturę elementu oraz to, które części i krawędzie analizowanego elementu są narażone na działanie ognia.

Analiza termiczna

Analiza termiczna polega na przeprowadzeniu niestacjonarnego przepływu ciepła przez przekrój poprzeczny (temperatura zmienia się w czasie). Ze względu na właściwości materiałowe betonu i zbrojenia oraz zakres temperatur metoda ta jest nieliniowa. Warunkiem początkowym jest temperatura otoczenia w czasie zgodnie z Eurokodem 1991-1-2.

Podobnie jak w przypadku analizy geometrycznie i materiałowo nieliniowej (GMNA), zaimplementowanej w IDEA StatiCa Member, analizowany element jest dzielony na odcinki, które są dyskretyzowane na elementy skończone, w obrębie których obliczany jest przepływ ciepła.

Wynikiem analizy termicznej jest pole temperatury w przekroju poprzecznym w czasie odpowiadającym klasie odporności ogniowej (np. R 60). Taki rozkład temperatury w przekroju jest wykorzystywany do wyznaczenia właściwości materiałowych betonu i zbrojenia oraz odkształceń termicznych. Degradacja materiału uwzględnia tablice podane w Eurokodzie EN 1992-1-2 lub może być zdefiniowana przez użytkownika i zapisana w szablonach.

Rozkład temperatury można przeglądać w widoku ogólnym lub szczegółowym.

Analiza geometrycznie i materiałowo nieliniowa

Po przeprowadzeniu analizy termicznej (TA) automatycznie uruchamiana jest analiza geometrycznie i materiałowo nieliniowa (GMNA), która wykorzystuje wyniki analizy termicznej jako stan początkowy analizowanego elementu. Wynikami GMNA są naprężenia i odkształcenia, które są porównywane z granicznymi (zdegradowanymi) wartościami.

Wartości naprężeń w betonie ściskanym (beton rozciągany jest wykluczony).