Tervezési szoftverek tűzvédelemre és kiürítésre. Dr. Jármai Károly Miskolci Egyetem

TSZVSZ

Tűzvédelmi szakmai napok 2009 május 28-29, Hajdúszoboszló

Tervezési szoftverek tűzvédelemre és kiürítésre

Dr. Jármai Károly Miskolci Egyetem DIF SEK

Part 4: Software for fire design

0 / 47

DIF SEK 4 Rész A TŰZTERVEZÉS SZOFTVEREI DIF SEK


1 / 47

A tűztervezés célja

R szerkezetek szerkezetek ellenállása ellenállása tűzzel tűzzel szemben szemben

R req req

szerkezetek szerkezetek előírt előírt biztonsági biztonsági ellenállása ellenállása tűzzel tűzzel szemben szemben

DIF SEK


2 / 47

Tűzeset eseménylánca

R

Loads

Θ Steel columns

time

1: Gyújtóhatás

2: Termikus hatás

3: Mechanikai hatások

R

time

4: Termikus reagálás

5: Mechanikus reagálás

6. Lehetséges összeomlás

Kalkulációs Kalkulációs módszerek módszerek –– Eurocode-ok Eurocode-ok

DIF SEK


3 / 47

Rreq req

Biztonsági kritériumok

R required: “R” összegzett értéke, hogy kielégítse a teherbírási funkciót tűz esetén az adott időtartamig.

Előíró közelítés: nemzeti tűzbiztonsági előírások

DIF SEK

Teljesítmény alapú közelítés: Tűzvédelem


4 / 47

Tűztervezési szoftver -Osztályozás A legáltalánosabb osztályozást öt kategóriába sorolhatjuk:

• Tűz termikus modellei • Tűzállóság modellek

• Kiáramlási modellek • Detektor reagálási modellek • Összetett modellek

DIF SEK

R

R req req (teljesítmény (teljesítmény alapú) alapú)


5 / 47

Tűz termikus modelljei

DIF SEK


6 / 47

Tűz termikus modelljei

Tűz thermal termikus modelljei Fire models Szabvány hőmérséklet-idő Nominal Standard temperature – time Névleges diagramm temperature – curve hőmérséklet-idő time curves Külső tűz-diagramm External fire curve diagramm (Prescriptive Szénhidrogén diagramm Hydrocarbon curve (Előírórules) szabályok) Compartment Kamratüzek Egyszerűsített Simplified fire fires tűzmodellek Természetes tüzek models Natural fires Lokalizált tüzek Localised fires (Performance (Teljesítmény based rules) alapúak) Zónamodellek Zone models Fejlett fire Advanced tűzmodellek models Terület modellek Field models

DIF SEK


7 / 47

Zóna modellek

DIF SEK


8 / 47

Zóna modellek A zónamodellek két tipikus területének típusa: • Kétzónás modellek: A tűzkamra két részre osztott, (forró-hideg) homogén jellemzőkkel • Egyzónás modellek: A tűzkamrát egy tűztérnek tekintjük Z

H

QC

Capa superior

mU , TU, VU, EU, ρU

QR mOUT,U

ZS

Q

mOUT,L ZP mIN,L

0

DIF SEK

mL , TL, VL, EL, ρL

p mp

Capa inferior

Léteznek egykamrás modellek (csak egy kamrával) és multi-kamrás modellek (számos szomszédos kamrával)

mOUT,L

Meghatározó egyenletek: - Tömeg egyensúly - Energia egyensúly


9 / 47

Zóna modellek - Ozone Név Verzió Ország Rendszer Szerzők Szervezet Alkalmazási terület Elérhetőség

Szoftver adatlap – alapvető jellemzés OZone 2.2.2 Év 2002 Luxembourg Nyelv Angol Windows Méret 5 MB J. F. Cadorin, J. M. Franssen (Uni. Liège) L.G. Cajot, M. Haller, J.B. Schleich Arcelor LCS Research Centre Termikus tűzmodell - Zone

Kapcsolat Egyenletek Rövid magyarázó leírás

DIF SEK

Ingyenes – www.ulg.ac.be Ingyenes – www.sections.arcelor.com Arcelor ASC: [email protected] Tömeg és energia egyensúlyi egyenleten alapszik Ez a modell a meghatározott tűz termikus hatását számítja ki. Egyszerű acélelemek hőátadását és összeomlásának idejét közelítve meghatározza (ENV 1993-1-2). Part 4: Software for fire design

10 / 47

Ozone - Főmenü

DIF SEK


11 / 47

Ozone - Esettanulmány Tűz leírása: éttermi tűz a harmadik emeleten Tűztervezés: teljesen kiterjedt tűz - tα növekedési fázis Cél: az acélgerendák tűzellenállásának mérése (R90 -es előírás szerint) Tűzkamra definiálása: Tűzfészek

DIF SEK


12 / 47

Ozone – Bemeneti adatok: a tűz meghatározása

DIF SEK


13 / 47

Ozone – Bemeneti adatok: 2 és 1 zónás állapot váltásának kritériuma

DIF SEK


14 / 47

Ozone – Kimenet adatok

2 zónásból 1 zónába váltás: 120” (tűznövekedés szellőztetéssel)

DIF SEK


15 / 47

Terület modellek

DIF SEK


16 / 47

Terület modellek Tűzmodell + CFD Kód

Tűz területmodell Alapvető tűzjelenség leírása. Fizikai változókkal történő leírás. Specifikus CFD Fizikai modellekkel szabályozott tűzmodellek

SOFIE, FDS...

CFD kódtípusok

Egyetemes CFD Több fizikai modell és anyagi jellemző kerül felhasználó általi kiválasztásra és szabályozásra, a tűzmodellezéshez:

Fluent, CFX,PHOENIX..

DIF SEK


17 / 47

Terület modellek - Fluent

Szoftver adatlapja – alapvető jellemzés Név Fluent Verzió 6.3 Év 2008 Ország USA Nyelv Angol Rendszer Windows/UNIX Vállalat Fluent Inc. Termikus tűzmodell- Terület. Felhasználási terület Elérhetőség Kereskedelmi szoftver Kapcsolat www.fluent.com Egyenletek Tömeg és energia egyensúlyi törvény egyenletei. Rövid leírás Alapcél CFD

DIF SEK


18 / 47

Fluent – Bemeneti adatok

Anyagok meghatározása, fizikai modellek és kondíciók előírásai. Néhányat közülük láthatunk ezen az oldalon.

DIF SEK


19 / 47

Fluent- Kimeneti adatok Sugárzási értékek

Felhasználóbarát, elő- és utófeldolgozás, de széleskörű tűzvédelmi és CFD ismeretek szükségesek. Példák: Füstkontroll: CO koncentráció

DIF SEK

Várható hőmérsékletek


20 / 47

Tűzellenállási modellek

DIF SEK


21 / 47

Tűzellenállási modellek (FRM) Szerkezeti tervezési eljárás

Táblázati adatok

Egyszerű számítási módszerek

Fejlett módszerek

Szerkezeti vizsgálat

IGEN

IGEN

IGEN

Előírásokon alapuló szabályok

Szerkezet egy részének vizsgálata Teljes szerkezeti vizsgálat Szerkezeti vizsgálat

Teljesítményen alapuló szabályok

Szerkezet egy részének vizsgálata Teljes szerkezet vizsgálata

DIF SEK

Mechanikai hatások és határértékek számítása

IGEN IGEN

NEM (ha lehetséges)

Mechanikai hatások szelekciója

NEM

NEM

IGEN

IGEN Mechanikai hatások és határértékek számítása Mechanikai hatások szelekciója

IGEN

NEM (ha lehetséges)

NEM

NEM

IGEN

NEM

NEM

IGEN


22 / 47

Egyszerűsített FRM - Elefir Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név Elefir Verzió 2.1 Év 1998 Ország Belgium Nyelv English Rendszer Windows Méret 8 MB Szerzők D. Pintea, L. Mievis, G. Gustin, J. M. Franssen Szervezet University of Liege Alkalmazási Tűzállósági modell (egyszerűsített) terület Elérhetőség Ingyenes – www.ulg.ac.be Kapcsolat University of Liege - www.ulg.ac.be Egyenletek Az ENV 1993-1-2 (Eurocode 3) szabvány alapján Rövid leírás Nyitott keresztmetszerű elemekből készült egyszerű szerkezetek tűzállósági értékének meghatározására szolgál.

DIF SEK


23 / 47

Elefir - Főmenü

DIF SEK


24 / 47

Elefir – Bemeneti adatok

Terhelési adatok ablaka

Védelem adatainak ablaka

DIF SEK


25 / 47

Elefir – Kimeneti adatok

DIF SEK


26 / 47

Egyszerüsített FRM - Potfire Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név Potfire Verzió 1.11 Év 2001 Ország France Nyelv English Rendszer Windows Méret 15 MB Szerzők G. Fouquet, G. Tabet, B. Zhao, J. Kruppa Szervezet CTICM, CIDECT, TNO Alkalmazási Tűzállósági modell (egyszerűsített) terület Elérhetőség Ingyenes – www.cidect.org Kapcsolat CIDECT - www.cidect.org Egyenletek Az ENV 1994-1-2 Annex G szabvány alapján. Rövid leírás Burkolatlan, zártszelvényű oszlopok tűzállósági időtartamát határozza meg.

DIF SEK


27 / 47

Potfire – Főmenü/Bemeneti-kimeneti adatok

2º 1º 3º

4º

DIF SEK


28 / 47

Egyszerűsített FRM - AFCC

Szoftver adatlapja – alapvető leítás Név AFCC Verzió 3.06 Év 2004 Ország Luxembourg Nyelv Angol Rendszer Windows Méret 2.5 MB Szerzők H. Colbach Szervezet Arcelor LCS Research Centre Felhasználási Tűzvédelmi model (egyszerűsített) terület Elérhetőség Ingyen – www.sections.arcelor.com Kapcsolat Arcelor ASC: [email protected] Egyenletetek Az ENV 1994-1-2 szabvány alapján Rövid leírás Kompozit oszlopok tűzvédelmi tervezése

DIF SEK


29 / 47

AFCC - Főmenü/bemeneti adatok

Vezérlő panel

Megerősített acél

DIF SEK


30 / 47

AFCC – Kimeneti adatok Eredmények

Jelentés

Rajzmelléklet

DIF SEK


31 / 47

Egyszerűsített FRM - AFCB Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név AFCB Verzió 3.07 Év 2004 Ország Luxembourg Nyelv Angol Rendszer Windows Méret 3 MB Szerzők H. Colbach Szervezet Arcelor LCS Research Centre Felhasználási Tűzvédelmi model (egyszerűsített) terület Elérhetőség Ingyenes – www.sections.arcelor.com Kapcsolat Arcelor ASC: [email protected] Egyenletek Az ENV 1994-1-2 szabvány alapján Rövid leírás Kompozit gerenda tűzvédelmi tervezése

DIF SEK


32 / 47

AFCB - Főmenü / bemeneti adatok

Vezérlő panel

Megerősített acél

DIF SEK


33 / 47

AFCB – Kimeneti adatok Eredmények

Jelentés

Rajzsegédlet

DIF SEK


34 / 47

Fejlett kalkulációs módszer A fejlett kalkulációs módszereknek három fő fázisa van: A szerkezet definiálása (végeselemek) Anyagi definíciók (lineáris/nem-lineáris)

Elő-folyamat

Mechanikai és termikus hatások és határok szelekciója.

Főfolyamat – kalkulációs fázis

Utó-folyamat - eredményjelentés

DIF SEK


35 / 47

Fejlett FRM - Safir Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név Safir Verzió 9.8 Év 2007 Ország Belgium Nyelv Angol Rendszer Fortran/Visual Basic Méret ---Szerzők J. M. Franssen Szervezet University of Liege Tűzvédelmi modell (fejlett) Felhasználási terület Elérhetőség Kereskedelmi szoftver Kapcsolat [email protected] Egyenletek Végeselemes kódok alapján Rövid leírás Végeselemes model, a szerkezet viselkedésének meghatározása tűzben

DIF SEK


36 / 47

Fejlett FRM - Ansys Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név Ansys Verzió 10 Év 2008 Ország U.S.A Nyelv Angol Rendszer ----Méret ---Szerzők ----Szervezet ANSYS Inc. Felhasználási Tűzvédelmi model (fejlett) terület Elérhetőség Kereskedelmi szoftver Kapcsolat Ansys – www.ansys.com Egyenletek Végeselemes kódok alapján Rövid leírás Alapvető tűzvédelmi szoftver

DIF SEK


37 / 47

Fejlett FRM - Példa: Abaqus Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név Abaqus Verzó 6.7 Év 2008 Ország U.S.A Nyelv Angol Rendszer MS-DOS Méret ---Szerzők Hibbitt, Krlsson and Sorensen Szervezet ABAQUS Inc. Felhasználási Tűzvédelmi model (fejlett) terület Elérhetőség Kereskedelmi szoftver Kapcsolat Abaqus – www.abaqus.com Egyenletek Végeselemes kódok alapján Rövid leírás Alapvető tűzvédelmi szoftver

DIF SEK


38 / 47

SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Esettanulmány Tűzleírás: tűz ipari épületben Tervezett tűz: ISO görbe szerint Cél: a teljes szerkezet tűzellenállásának, valamint a szerkezet érintett zónáinak a szerkezetre történő befolyásának meghatározása

DIF SEK


39 / 47

SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Esettanulmány 2D

Deformált alak erősítés nélkül (statikus mód)

Deformált alak erősítés nélkül (dinamikus mód) Baloldali vázszerkezet összeomlása az épületen belül. Axiális erő – Nem nagyobb, mint szélterhelés esetén.

DIF SEK


40 / 47

SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Esettanulmány 3D – Egynél több keret forró gyámgerendák nélkül

Deformált alak (x10) – A gerendák a keretre támaszkodnak tűzben

3D – Egynél több keret forró gyámgerendákkal

Deformált alak megerősítés nélkül

Axiális terhelés

DIF SEK


41 / 47

SAFIR/ANSYS/ABAQUS - Esettanulmány 3D – Egynél több keret forró gyámgerendákkal (dinamikus eset)

A dinamikus vizsgálat lehetővé teszi számunkra az összeomlás fázisának szimulációját

DIF SEK


42 / 47

Kiürítési és detektor reagálású modell

DIF SEK


43 / 47

Kiürítési modellek - Exodus Szoftver adatlapja – alapvető leírás Név Exodus Verzió 4.0 Év 2004 Ország Anglia Nyelv Angol Rendzer Windows Méret ----Szerzők E. Galea, St. Gwyne, S. Blake, L. Filippidis Szervezet University of Greenwich Kiürítési modell Alkalmazási terület Elérhetőség Kereskedelmi jellegű – www.fseg.gre.ac.uk Kapocsolat [email protected] Egyenletek ----Rövid leírás Kiürítési modell az emberi viselkedés alapján

DIF SEK


44 / 47

Kiürítési modellek - EXODUS •A szimuláció lehetővé teszi számunkra, hogy felmérhessük egy adott evakuáció biztonsági szintjét.

DIF SEK


45 / 47

Kiürítési modellek - EXODUS Eredmények: A szimuláció megtekinthető az utófolyamat eszközeinek köszönhetően

VR-EXODUS

DIF SEK


46 / 47

Detektor reagálású modell - Jet Név Verzió Ország Rendzer Szerzők Szervezet Alkalmazási terület Elérhetőség Kapcsolat Egyenletek

Rövid leírás

DIF SEK

Szoftver adatlapja – alapvető leírás Jet 1.0 Év 1999 U.S.A Nyelv Angol Windows Méret 4 MB W. D. Davids NIST (National Institute of Standards and Technology) Detektoros reagálású modellek Ingyen – www.fire.nist.gov NIST - www.fire.nist.gov A zónamodell a LAVENT kód alapján, Algoritmus a középvonalban kibocsájtott gázokra Algoritmus a füstréteg vastagságától függő mennyezeti gázsugárra Tűzoltó berendezés beindulása a reagálás idejétől függ Part 4: Software for fire design

47 / 47

Jet - Főmenü / bemeneti adatok

Kamra

Tűzoltó berendezés jellemzői

Szellőzések

Tűztervezés Paraméterek

DIF SEK


48 / 47

[email protected]

DIF SEK

www.alt.uni-miskolc.hu/iwsd/


49 / 47

Tervezési szoftverek tűzvédelemre és kiürítésre. Dr. Jármai Károly Miskolci Egyetem

Recommend Documents