Analiza termiczna ściany osłonowej. Lekka ściana osłonowa – pionowy układ blach elewacyjnych

Odporność ogniowa – EI30

Przekrój poziomy Przekrój pionowy Analiza termiczna MES dwuwymiarowego modelu ściany w przekroju poziomym lub pionowym.

DANE: PRODUKT: Lekka ściana osłonowa oparta na systemie kaset SATJAM oraz PRUSZYŃSKI PARAMETRY: Kaseta Pruszyński 130/500 o grubości 0.75 mm Izolacja - wełna mineralna STALROCK MAX (wypełnienie kasety) Blacha trapezowa TR20 o grubości 0.6 mm Analiza w przekroju poziomym

warstwa kasety warstwa izolacji blacha trapezowa powietrze Numeracja keypointów Wymiarowanie blachy trapezowej GEOMETRIA – METODA I Modelowanie parametryczne w APDL

finish /clear /prep7 /pnum,kp,on /pnum,line,on /pnum,area,on M ODELOWANIE P ARAMETRYCZNE !wymiary th_kaseta= ! [m] grubość kasety th_bltrap= ! [m] grubość blachy trapezowej th_izo =0.130 ! [m] grubość izolacji szer_bltrap=0.130 ! [m] szerokość blachy trapezowe !warstwa kasety rectng,0,th_kaseta,-szer_bltrap,szer_bltrap !warstwa izolacji rectng,th_kaseta,th_kaseta+th_izo,-szer_bltrap,szer_bltrap RECTNG, X1, X2, Y1, Y2 warstwa kasety warstwa izolacji

!blacha trapezowa - keypointy k,201,th_kaseta+th_izo+th_bltrap,-szer_bltrap k,202,th_kaseta+th_izo+th_bltrap, k,203,th_kaseta+th_izo+th_bltrap+0.020, k,204,th_kaseta+th_izo+th_bltrap+0.020, K,210,… K,211,… K, NrKP, X, Y, Z !blacha trapezowa - powierzchnia a,6,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211, A, KP1, KP2, KP3…, KP18 !blacha trapezowa - kopiowanie agen,2,3,,,,szer_bltrap aadd,3,4 !dodawanie powierzchni AGEN, ITIME, NA1, NA2, NINC, DX, DY, DZ,

!powietrze a,211,210,209,208 a,20,19,18,17 GEOMETRIA – METODA II Modelowanie w AutoCAD i export do Ansysa Model krawędziowy w AutoCAD + Inne formaty.igs Wybrać krawędzie modelu i zatwierdzić wybór Enterem

finish /clear /AUX15 !moduł importu plików IGES !opcje importu pliku IOPTN,MERGE,YES !scalanie dublujących się elementów - TAK IOPTN,SOLID,NO !automatyczne tworzenie objętości - NIE IOPTN,SMALL,NO !usuwanie małych powierzchni - NIE IOPTN,GTOLER,DEFA IGESIN,‚'nazwa_pliku','igs',' ' !import pliku nazwa_pliku.igs /PREP7 /pnum,kp,on /pnum,line,on ! tworzenie powierzchni na podstawie zaimportowanych linii Plik z kodem APDL i plik z geometrią.igs muszą być w tym samy folderze. W Ansysie należy wskazać ścieżkę dostępu do folderu z plikami – File / Change Directory

! tworzenie powierzchni na podstawie zaimportowanych linii - przykład Zaimportowany model krawędziowy AL,1,2,3,4!tworzenie powierzchni na podstawie linii AL, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10 A,10,11,12,13!tworzenie powierzchni na podstawie keypointów A, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18 LUB

!przygotowanie geometrii do dyskretyzacji ŹLE DOBRZE

!przygotowanie geometrii do dyskretyzacji – podział linii na krawędzi przylegających materiałów w celu uzyskania „wspólnej” siatki – dzielenie linii wykonane zostanie poprzez odpowiedni podział powierzchni – powierzchnie będą dzielone płaszczyzną W X -W Y lokalnego układu współrzędnych

kwpave,211 !przeniesienie lokalnego układu wsp. do KP 211 wprota,90,0,90 !obrót układu wsp. tak aby płaszczyzna W X -W Y była płaszczyzną tnącą asbw,2 !cięcie powierzchni nr 2 przez lokalny układ wsp. asbw,1 kwpave,208 asbw,7 asbw,8 … aadd,6,9,11,13,7 aadd,2,10,12,14,8 !dodanie przeciętych powierzchni, !podział linii zostanie zachowany nummrg,all!scalanie dublujących się elementów

!definicja typu elementu skończonego i własności materiałowych ET,1,55 ! stal MP,DENS,1,7860! kg/m3 MP,KXX,1,58! W/mK MP,C,1,450! J/kgK ! wełna mineralna MP,DENS,2,100! kg/m3 MP,KXX,2,0.035! W/mK MP,C,2,840! J/kgK ! powietrze MP,DENS,3,1.168!kg/m3 MP,KXX,3,0.025!W/mK MP,C,3,1005! J/kgK esize,0.005 !wielkość elementu sk. aatt,1 !wybór materiału amesh,6 !tworzenie siatki na powierzchni amesh,5 aatt,2, amesh,1 aatt,3 amesh,3 amesh,4 !dyskretyzacja DENS – gęstość KXX – wsp. przewodzenia ciepła C – ciepło właściwe

!warunki brzegowe i obciążeniowe lsel,s,,,26 ! wybór linii po stronie lsel,a,,,25 ! zewnętrznej ściany lsel,a,,,24 lsel,a,,,23 lsel,a,,,33 lsel,a,,,14 lsel,a,,,13 lsel,a,,,12 lsel,a,,,11 lsel,a,,,10 cm,load_zew,line !utworzenie komponentu z wybranych linii allsel obciążenie pożarem zewnętrznym temp. otoczenia 20 ºC

!Obciążenie pożarowe - modele A. Biegus, Projektowanie konstrukcji stalowych wg Eurokodu 3, PW, Wrocław 2013

Tc=1800 !czas sygnału wymuszenia [s] Del_T=1 !krok czasowy 1[s] det=Tc/Del_T, !wymiar tablicy *dim,Exc,TABLE,det,1,,TIME *do,i,0,det Exc(i,0)=Del_T*i !pożar zewnętrzny EXC(i,1)=660*( *EXP(-0.32*(Del_T*i/60))-0.313*EXP(-3.8*(Del_T*i/60)))+20 *enddo /AXLAB, X, CZAS [s] /AXLAB, Y, TEMPERATURA [K] *vplot,Exc(1,0),Exc(1,1) /wait,3 DL,load_zew,,temp,%Exc% !obciążenie temp. na linie z komponentu IC,all,TEMP,20, !Initial Condition – temperatura otocz. 20°C

!rozwiązanie /solu antype,4 !analiza termiczna TIME,Tc !czas analizy – 1800[s] DELTIM,5,,,1 !krok czasowy 5[s] OUTRES,ALL,5 !zapisz co piąty wynik SOLVE /post1 PLNSOL, TEMP,, 0 !rozkład temperatury w ostatnim kroku

!postprocessing ! ścieżka_1 – podgląd temperatury na ścieżce między dwoma punktami PATH,sciezka,2,,30 !definicja ścieżki między 2 punktami, podział na 30 punktów PPATH,1,,0,0.130/2,0 !położenie punktu 1 – X, Y, Z PPATH,2,,th_kaseta+th_izo+th_bltrap+0.02,0.130/2,0 !położenie punktu 2 PDEF,p1,TEMP,,AVG !mapowanie temperatury na zdefiniowaną ścieżkę PLPAGM,P1,1,'NODE' !wyświetlenie rozkładu temp. na ścieżce

!postprocessing – wykres temperatury w punkcie w funkcji czasu !wprowadzenie podpisów osi /AXLAB, X, CZAS [s] ! podpis osi X /AXLAB, Y, TEMPERATURA [st.C] /replot

ZADANIA Wykonać raport z obliczeń zawierający szczegółowy opis rozważanego zagadnienia, geometrię wraz z wymiarami, dane materiałowe, warunki brzegowe i obciążeniowe. 1.Dla konstrukcji ściany wyznaczyć rozkład temperatury pod wpływem działania obciążenia pożarem zewnętrznym dla wskazanej w dokumentacji technicznej czasu odporności ogniowej (np. EI30 – oznacza 30min szczelność i izolacyjność ogniową) 2.Wyznaczyć rozkład temperatury pod wpływem działania obciążenia pożarem standardowym od strony wewnętrznej ściany dla wskazanej w dokumentacji czasu odporności ogniowej. 3.Przedstawić wykresy temperatury w funkcji czasu w wybranych punktach charakterystycznych konstrukcji. 4.Określić minimalną grubość izolacji zapewniającą spełnienie warunku izolacyjności ogniowej (temperatura maksymalna po stronie wewnętrznej nie większa niż 140°C.) Określić wpływ grubości izolacji termicznej na temperaturę wewnętrzną – wykres 5.Określić wpływ grubości kasety i blachy trapezowej przy stałej grubości izolacji na temperaturę wewnętrzną - wykresy (w analizie uwzględnić grubości stosowane przez producenta) 6.Określić wpływ rodzaju izolacji termicznej na rozkład temperatury (wyszukać różne typy izolacji termicznej, znaleźć własności termiczne wybranych materiałów, podać źródła danych)