Abstrakt
Cel: W artykule autorzy analizowali sposób reakcji stalowej ramy nośnej na bezpośrednią ekspozycję ogniową oraz towarzyszący jej monotoniczny wzrost temperatury elementów badanej ramy. W celach porównawczych rozpatrzono ramy z węzłami typu rygiel – słup o różnym stopniu podatności. W zależności od tego, czy węzeł jest użebrowany i jak ewentualne żebra są rozmieszczone, o odporności ogniowej badanego ustroju nośnego decyduje inny sposób zniszczenia. Może to być zarówno lokalna utrata stateczności środnika słupa, jak i zniszczenie pasa rygla lub pasa słupa. Sposób konstrukcji węzła determinuje również schemat redystrybucji sił wewnętrznych generowanych w warunkach pożaru w elementach ramy.
Projekt i metody: W pracy zidentyfikowano i porównano odpowiednie zależności specyfikujące relacje pomiędzy temperaturą elementów ramy a indukowanymi w tych elementach momentem zginającym i siłami osiowymi. Zależności te uzyskano po szczegółowej analizie przykładu numerycznego, w którym badano zachowanie w warunkach pożaru trzech odpowiadających sobie ram stalowych, przy czym w każdej z tych ram zastosowano węzły o innej sztywności. W pierwszym przypadku były to węzły z nieużebrowanym środnikiem, w drugim – ze środnikiem użebrowanym jedynie przez wykorzystanie żeber poziomych, w trzecim natomiast – węzły z żebrami poziomymi i żebrem ukośnym. W analizie dodatkowo zróżnicowano sztywność podparcia sprężystego modelującego podatność słupów ramy na poziome przemieszczenie węzłów.
Wyniki: Uzyskane wyniki potwierdziły oczekiwany wniosek: w początkowej fazie pożaru w ryglach ramy dominuje ściskanie, co przekłada się na rozpychanie węzłów. Ze wzrostem temperatury elementów coraz większego znaczenia nabiera jednak wpływ narastającego ugięcia rygla, co w efekcie generuje postępujący zanik osiowej siły ściskającej. To z kolei powoduje ściąganie węzłów ramy do jej wnętrza. Tego typu ogólny schemat zachowania się ramy w pożarze ma jednak zasadniczo różny przebieg, jeśli tylko węzły ramy wykazują różną sztywność. Specyfikacja tych różnic oraz ich jakościowy i ilościowy opis są podstawowym celem prezentowanej pracy.
Wnioski: Zachowanie się w pożarze rozwiniętym stalowej ramy nośnej warunkowane jest przez jej geometrię oraz rozmiary kształtujących ją elementów konstrukcyjnych o przekrojach zaprojektowanych tak, aby elementy te były zdolne do przenoszenia przyłożonych do nich obciążeń. W równym stopniu istotna jest podatność na deformacje zarówno samego ustroju nośnego, jak i poszczególnych węzłów scalających ten ustrój.
Słowa kluczowe: rama stalowa, pożar, temperatura, podatność węzłów, przemieszczenie, redystrybucja sił wewnętrznych
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy