NONLINEAR STATIC ANALYSIS OF STEEL STRUCTURE SUBJECT TO FIRE LIGHTWEIGHT STRUCTURES in CIVIL ENGINEERING Local Seminar of IASS Polish Chapter NONLINEAR STATIC ANALYSIS OF STEEL STRUCTURE SUBJECT TO FIRE Tomasz KRYKOWSKI Bernard KOWOLIK Politechnika Śląska, Gliwice Warsaw - Częstochowa, 3 December 2004

IDEA I TEMATYKA PRACY: Idea i motywy napisania pracy. Przepisy normowe i uwarunkowania pożarowej analizy konstrukcji. Zastosowanie teorii powłok w analizie termicznej konstrukcji stalowych. Model termo – sprężysto - plastycznego materiału z uwzględnieniem pełzania. Analiza przykładu.

DOKUMENT ISO/TC92/SC2/WG2 S1 - analiza poszczególnych elementów konstrukcji (słupów, rygli). S2 - analiza odpowiednio wybranych fragmentów konstrukcji. S3 - analiza pracy całej konstrukcji.

KINEMATYKA ELEMENTU POWLOKOWEGO TYPU MITC4 (ELEMENT PROF. BATHEGO) Definiowanie wektorów bazowych (1)

APROKSYMACJA POLA ODKSZTAŁCENIA APROKSYMACJA POLA PRZEMIESZCZENIA (2) APROKSYMACJA POLA ODKSZTAŁCENIA (3)

Związki konstytutywne Równanie Fouriera-Kirchhoffa (4)

Związki konstytutywne dla stali w postaci prędkościowej z uwzględnieniem pełzania Prędkościowe związki konstytutywne termo - sprężysto -plastyczności (5) Definiowanie odkształceń spowodowanych pełzaniem (6)

Przykład numeryczny

Parametry modelu Parametry materiału wykorzystane w analizie zostały przyjęte na podstawie przepisów normowych dla stli ST3SY Przyjęto że rama była ogrzewana w czasie t=20 [min.] natomiast temperatura zmieniała się w zakresie od 0 do T=427 [ °C ] (temperaturę max. osiągnięto po czasie t=5 [min.] Pełzanie - przyjęto jednowymiarową funkcję w postaci prawa Nortona: (7) parametry modelu w temperaturze T=427 [ °C ] przejęto na podstawie [2]: (8)

Przykład numeryczny Zmiana ugięć rygla ramy w czasie ogrzewania ramy

Zmiana naprężeń w czasie ogrzewania ramy w środku rygla we włóknach dolnych i górnych

Rozkład naprężeń SYY [N/m2] w czasie t=0 min

Rozkład naprężeń SYY [N/m2] w czasie t=2 min

Rozkład naprężeń SYY [N/m2] w czasie t=5 min.

Rozkład naprężeń SYY [N/m2] w czasie t=20 min

Podsumowanie i wnioski końcowe Przedstawione podejście bardzo precyzyjnie opisującym stan wytężenia konstrukcji w warunkach wysokich temperatur. Ze względu na brak metody opisu sposobu przenoszenia wartości bimomentu metoda ta jest szczególnie wygodna w opisie wytężenia węzłów ram. Podejście to powinno być dalej rozwijane w szczególności w kierunku uwzględnienia efektów związanych z utratą stateczności konstrukcji w warunkach pełzania oraz zmian temperatury w czasie.