Bezpieczeństwo konstrukcji budynków podczas pożaru

Przeprowadzone badania dotyczyły bezpieczeństwa konstrukcji budynków w pożarze. Głównym elementem rozwijanym podczas badań był zintegrowany system obliczeniowy wykorzystujący wyniki symulacji pożarowych do analizy odpowiedzi termo-mechanicznej konstrukcji. Zbudowany system obliczeniowy ma na celu wspierać projektanta konstrukcji budowlanych w podejmowaniu decyzji projektowych.

fot. Michał Łepecki Wartość poznawcza badań wyraża się poprzez kompleksowe uwzględnienie zjawisk pożarowych. Wnioskowanie na temat bezpieczeństwa konstrukcji odwołuje się do wyników symulacji bazujących na połączonych modelach: hydrodynamicznego pożaru, przepływu ciepła do konstrukcji oraz mechaniki konstrukcji. W tym celu wykorzystuje się modele fizyczne (opisujące zjawiska fizyczne), przeciwstawiając je tradycyjnemu podejściu, w którym wnioskowanie na temat bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji nie uwzględnia rzeczywistego oddziaływania pożaru, a  opiera się jedynie na ustandaryzowanych relacjach pomiędzy temperaturą gazów pożarowych a czasem.

Kluczową rolę w badaniach odegrał opracowany model przepływu ciepła łączący symulacje pożaru i analizy termo-mechaniczne konstrukcji. Użyteczność opracowanego modelu przepływu ciepła została zweryfikowana eksperymentalnie. Zarówno w badaniach numerycznych, jak i eksperymentalnych, skorzystano z nowatorskiego podejścia do opisywania oddziaływań termicznych, wykorzystując koncepcję temperatury powierzchni adiabatycznej. W ramach badań wyprowadzono analityczne rozwiązanie równania równowagi cieplnej powierzchni adiabatycznej, które pozwoliło na łatwiejsze określenie warunków brzegowych w analizie termicznej konstrukcji oraz łatwiejsze skorelowanie badań eksperymentalnych z modelem teoretycznym.

Zastosowanie opracowanego systemu obliczeniowego do analizy odpowiedzi mechanicznej rzeczywistej konstrukcji pozwoliło na uwzględnienie we wnioskowaniu szeregu zjawisk fizycznych mających bezpośredni wpływ na zmiany stanu konstrukcji i rozwój deformacji, które przy korzystaniu z tradycyjnego podejścia nie były brane pod uwagę. Wzbogacono więc możliwości poznawcze, dzięki czemu zakres analiz jest pełniejszy i pozwala na bardziej dokładne oszacowanie poziomu bezpieczeństwa.