Performance-based analysis of older-type large-space hall in fire

The paper presents the example of performance-based analysis for the existing large-space steel structure raised in 1980s. Hall is used as a paper products warehouse. Advanced mechanical simulations are performed using Safir software. Factors that impact the final fire resistance of the structure are discussed. Local and global imperfections and possible ways of structure modelling are taken into account. For selected cases advanced fire scenario that considers both localised fire and possibility of further ignition of stored goods is prepared using Fire Dynamics Simulation software. The results obtained indicate that added imperfections have little impact on the fire resistance of the structure and older-type steel hall roof without any fire protection could survive 30 minutes of fire. Main failure modes and values of structure's deflections are also presented. Finally, performed simulations show that even for large-space structure the flashover is possible in some special cases.

Ocena odporności pożarowej wielkokubaturowych obiektów o konstrukcji stalowej jest przedmiotem bieżącego zainteresowania wielu badaczy. Jednocześnie zaawansowane metody obliczeniowe pozwalające na określenie nośności konstrukcji w warunkach pożaru charakteryzują się znacznym stopniem komplikacji i są ciągle na etapie rozwoju. W efekcie w analizie pożarowej obiektów wielkokubaturowych często przyjmowane są pewne założenia, które wymagają dalszego wyjaśnienia. Po pierwsze w typowych analizach nośności konstrukcji opartych na charakterystyce danej strefy pożarowej zakłada się zazwyczaj, że pożar lokalny jest ograniczony do pewnej maksymalnej mocy. Przyjmuje się przy tym, że zapłon zgromadzonego w okół początkowego źródła ognia paliwa nie jest możliwy. Po drugie zaawansowane metody oceny odporności pożarowej konstrukcji są zazwyczaj stosowane w odniesieniu do współczesnych obiektów wielkokubaturowych, podczas gdy nie uwzględnia się nadal użytkowanych obiektów starszego typu. Po trzecie w ostatnio publikowanych pracach, pomijając przypadki modelowania wydzielonych elementów, brak jest dostatecznych informacji o lokalnych i globalnych imperfekcjach uwzględnianych w analizach konstrukcji wykorzystujących metodę elementów skończonych. W tej sytuacji w artykule przedstawiono opartą na charakterystyce strefy pożarowej analizę nośności rzeczywistej konstrukcji stalowej wzniesionej w latach osiemdziesiątych XX wieku. Szczególną uwagę zwrócono na: - możliwe sposoby zamodelowania konstrukcji z uwzględnieniem różnych warunków brzegowych, - wpływ lokalnych i globalnych imperfekcji na nośność konstrukcji w warunkach pożaru. Jeżeli było to możliwe wskazano modele zniszczenia danej podkonstrukcji, - oszacowanie odporności pożarowej hali stalowej starszego typu, - zastosowanie modelu bazującego na obliczeniowej mechanice płynów, pozwalającego na jednoczesne uwzględnienie pożaru lokalnego i możliwości dalszego zapłonu zgromadzongo paliwa.