Symulacja pożaru

Era informatyzacji upraszcza szereg analiz, ale jednocześnie wskazuje na niedostatki i archaiczność klasycznych metod postępowania.  Mocnym przykładem są analizy pożarowe w projektowaniu i opiniach o obiektach architektoniczno-budowlanych. W tym przypadku nadal funkcjonują bardzo rygorystyczne zasady . wyrażone w przepisach,  a jednocześnie coraz chętniej i powszechniej stosuje się komputerowe analizy CFD (Computer Fluid Dynamics), umożliwiający obiektywną analizę scenariuszy pożarowych, rozprzestrzenianie dymu i toksycznych substancji, temperatury konstrukcji ogarniętych pożarem, potrzebne długości dróg ewakuacyjnych itd. Analizy symulacyjne dość często wskazują na rażąco zawyżone normy i wytyczne projektowania , prowadzą więc do zbędnych wydatków inwestycyjnych na urządzenia i zabezpieczenia bierne oraz czynne konstrukcji. Taka rozrzutność nie może być akceptowana ze względu na niepotrzebne wydatki energetyczne, które są niezgodne z fundamentalnymi zasadami projektowania zrównoważonego, energooszczędnego i ekologicznego.

Znane są i powszechnie wykorzystywane programy FDS (Fire Dynamics Simulator) [1], Pyrosin [2] i Smokeview (wizualizacje do FDS).

Charakterystyka symulacji pożaru

FDS ManualSymulacja pożaru, to przede wszystkim symulacja rozkładu dymu i temperatury w czasie rzeczywistym CFD w obszarze budynku objętego pożarem.

Przeprowadzenie takiej symulacji w projektowanych obiektach budowlanych jest konieczne przypadku , gdy uproszczona analiza normowa nie daje pewności, że spełnione będą wymogi warunków technicznych  ( § 270 pkt. 1- z późniejszymi zmianami] Rozporządzenia), np w przypadku budynków atrialnych lub z antresolą. Budynki takie są coraz częściej proponowane przez architektów ze względu na zalety funkcjonalno – architektoniczne.

Środki oddymiające, w tym klapy dymowe powinny być tak dobrane, by: 1. usuwać dym z intensywnością zapewniającą, że w czasie potrzebnym do ewakuacji ludzi na chronionych przejściach i drogach ewakuacyjnych, nie wystąpi zadymienie lub temperatura uniemożliwiające bezpieczną ewakuację, 2. Mieć stały dopływ powietrza zewnętrznego uzupełniającego braki tego powietrza w wyniku jego wypływu wraz z dymem.

Symulacja CFD pozwala rozwiązać równania Naviera-Stokesa dla modelu trójwymiarowego analizowanego obiektu, zgodnego z architektonicznym układem pomieszczeń, przegród budowlanych oraz urządzeń przy zadanych warunkach brzegowych oraz scenariuszy pożarowych – mocą, źródłami i lokalizacją pożaru oraz przyjętą metodą ewakuacji ludzi.

Obszerny opis metody CFD podano w pracy [3]).

W pracy [4] wykonano analizy numeryczne CFD  sufitowej wentylacji dyfuzyjnej i porównano je z eksperymentem.  Natomiast w pracy [5] przeprowadzono symulacje CFD pożaru dla obiektu salonu samochodowego na modelu BIM.

Odporność ogniowa konstrukcji

Odporność ogniowa jest szczególnie ważna w przypadku konstrukcji stalowych. W przypadku konstrukcji stalowych wymogi są podane w normie [6], a oddziaływania w warunkach pożaru podano w normie [7].

Nośnością konstrukcji stalowych w warunkach pożaru zajmowali się między innymi: [8], [9], [10], [11].

Bibliografia artykułu
  1. McGrattan, K., Hostikka, S., Floyd, J., McDermott, R. (2010), Fire Dynamics Simula-tor (Version 5) Technical Reference Guide. National Institute of Standards and Tech-nology US, [ http://www.pyrosim.pl/wp-content/uploads/2014/07/Dokumenty-walidacji-FDS-%E2%80%93-Pyrosim-ENG.pdf ]
  2. Thunderhead Engineering, (2011). PyroSim . Instrukcja obsługi, [ http://www.pyrosim.pl/wp-content/uploads/2014/07/Instrukcja-obs%C5%82ugi-PyroSim-PL.pdf ]
  3. Kontrola jakości numerycznego modelowania przepływu powietrza w pomieszcze-niach wentylowanych, no. Zeszyt Naukowy 1718 (2006
  4. Chodor, A.,Taradajko, P. (2013), Experimental and Numerical Analysis of Diffuse Ceiling Ventilation [Master Thesis]. Aalborg University, Denmark, [ http://projekter.aau.dk/projekter/files/74893581/Main_Report.pdf ]
  5. Chodor, A. (2013). Wykorzystanie numerycznej mechaniki płynów w projektach BIM -studium przypadku, Praca magisterska. Politechnika Warszawska
  6. PN-EN 1993-1-2+NA:2007, Eurokod 3 – Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-2: Reguły ogólne — Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe
  7. PN-EN 1991-1-2:2006, Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-2: Od-działywania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru
  8. Skowroński W. (2001). Teoria bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji metalowych. Wydawnictwo Naukowe PWN
  9. Maślak, M. (2010). Odporność ogniowa. Nośność konstrukcji w warunkach pożaru. In Budownictwo ogólne. Stalowe konstrukcje budynków. Projektowanie według euro-kodów z przykładami obliczeń (Vol. 5, cz.10). Arkady
  10. Maślak, M. (2009). Trwałość pożarowa stalowych konstrukcji prętowych. Wydawnic-twa Politechniki Krakowskiej,[ https://suw.biblos.pk.edu.pl/resources/i3/i9/i8/i4/r3984/MaslakM_TrwaloscPozarowa.pdf ]
  11. Biegus A. (2013), Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodów. Izolacje, 2
_______________
Koniec
O autorze
* dr inż. Leszek Chodor. Architekt i Inżynier Konstruktor; Rzeczoznawca budowlany. Autor wielu projektów budowli, w tym nagrodzonych w konkursach krajowych i zagranicznych, a między innymi: projektu wykonawczego konstrukcji budynku głównego Centrum "Manufaktura" w Łodzi, projektu budowlanego konstrukcji budynku PSE w Konstancinie Bielawa, projektów konstrukcji "Cersanit" ( Starachowice, Wałbrzych, Nowograd Wołyński-Ukraina), projektu konstrukcji hali widowiskowo-sportowej Arena Szczecin Autor kilkudziesięciu prac naukowych z zakresu teorii konstrukcji budowlanych, architektury oraz platformy BIM w projektowaniu.
Translate »