NAZIV:
Požarno varno umeščanje gorljivih materialov v stavbe z jekleno okvirno nosilno konstrukcijo: Razvoj modelov in verifikacija z eksperimenti
OPIS:
Predlagani podoktorski projekt obravnava problematiko požarne varnosti v sodobnih proizvodno-skladiščnih objektih. Ker v te danes umeščamo vse večje količine lahko gorljivih materialov, graditi pa jih želimo hitro in z nizkimi stroški (pogosto s prefabriciranimi jeklenimi okvirnimi konstrukcijskimi sistemi, ki so pri visokih temperaturah bolj ranljivi), njihova požarna ogroženost vse bolj narašča. Izkušnje s terena opozarjajo, da temu tradicionalni predpisni postopki projektiranja požarne varnosti niso več dorasli, zato je potreben razvoj novih, naprednejših metod. Predlog takšnih bo pripravljen v okviru predlaganega projekta. Računski modeli, ki bodo razviti za ta namen, bodo dvofazni. Prva faza bo namenjena naprednim CFD (ang. 'Computational Fluid dynamics') simulacijam razvoja in širjenja požara. Model za to fazo bo pripravljen v okolju FDS (ang. 'Fire Dynamics Simulator'), vanj pa bodo vgrajeni materialni modeli z ustreznimi kinetičnimi in toplotnimi parametri, ki jih bo za izbrane materiale (ti bodo predstavljali požarno obtežbo v objektu) razvila prijaviteljica. Ti materialni modeli bodo razviti z numeričnim prilagajanjem Arrhenius-ovih modelov toplotnega razpada snovi in Fourier-ovih modelov prevajanja toplote po snovi na rezultate materialnih eksperimentov TGA (ang. 'thermogravimetric analysis'), DSC (ang. 'differential scanning calorimatery'), bombne in konusne kalorimetrije. Druga faza modelov se bo nadalje ukvarjala z napovedovanjem odziva jeklene konstrukcije objekta zaradi požara predvidenega v prvi fazi. V ta namen bo v računskem programu ABAQUS FEA pripravljen model, kjer bo celoten konstrukcijski sistem modeliran s trodimenzijskimi volumskimi končnimi elementi. S pomočjo subrutine UMAT bodo vanj vgrajeni tudi posebni materialni modeli visokotemperaturnega odziva jekla, ki bodo prilagojeni potrebam projekta in pripravljeni v računskem okolju Fortran. Ti modeli bodo vključevali nove predloge za opis visokotemperaturnega lezenja jekla ter kinematično-izotropnega utrjevanja materiala zaradi obrata deformacij. Za numerično kalibracijo pripravljenega modela in odpravo konvergenčnih problemov, bodo izbrani ustrezni stabilizacijski algoritmi. V drugem delu projekta bodo pripravljeni modeli za modeliranje širjenja požara in konstrukcijskega odziva tudi ustrezno validirani s pomočjo lastnih termoanalitskih in požarnih eksperimentov ter eksperimentalnih podatkov iz dostopne znanstvene literature. V zadnjem delu projekta bodo razviti in validirani modeli uporabljeni za obsežne požarne študije izbranega poslovno-skladiščnega objekta, rezultati pa primerjani z rešitvami tradicionalnih inženirskih postopkov. To bo razkrilo prednosti naprednih metod in opozorilo na nevarnosti v praksi pogosto spregledanih omejitev poenostavljenih postopkov.
TRAJANJE:
2016/03/01 - 2018/02/28
FINANCIRANJE:
ARRS
VEČ:
