Oszacowanie naprężeń termicznych uwięzionych w trzonie powłokowym masztu po pożarze
(Open Access)
DOI: 10.15199/33.2025.03.02
citation/cytuj: Gierczak J., Ignatowicz R. L. Estimation of thermal stresses trapped in the mast shell shaft after a fire. Materiały Budowlane. 2025. Volume 631. Issue 03. Pages 10-17. DOI: 10.15199/33.2025.03.02
- Abstract / Streszczenie
- Keywords / Słowa kluczowe
- Literature
- Afiliation
- Corresponding Author
- Open Access
This paper presents a method of analyzing a steel shell structure subjected to a momentary high‑temperature load due to a fire caused by an electrical short circuit. Based on metallographic tests and the temperature and distribution recorded during the fire by the extinguishing team, the temperature load on the mast shaft structure was numerically reconstructed. The numerical simulation results showed the formation of internal (residual) stresses after the fire‑extinguishing action, which can only be released by dismantling the structure. Based on the damaged state of the zinc coating, a method of estimating the maximum prevailing temperature during the fire was presented.
W artykule przedstawiono sposób analizy stalowej konstrukcji powłokowej poddanej chwilowemu obciążeniu wysoką temperaturą na skutek pożaru wywołanego zwarciem instalacji elektrycznej. Na podstawie badań metalograficznych i zarejestrowanej temperatury oraz jej rozkładu w czasie pożaru przez zespół gaśniczy, odtworzono numerycznie obciążenie temperaturą konstrukcji trzonu masztu. Wyniki symulacji numerycznej pozwoliły wykazać powstanie naprężeń wewnętrznych (własnych), powstałych po zakończeniu akcji gaśniczej, które można uwolnić tylko przez demontaż konstrukcji. Na podstawie stanu uszkodzenia powłoki cynkowej przedstawiono sposób oszacowania maksymalnej temperatury panującej w czasie pożaru.
W artykule przedstawiono sposób analizy stalowej konstrukcji powłokowej poddanej chwilowemu obciążeniu wysoką temperaturą na skutek pożaru wywołanego zwarciem instalacji elektrycznej. Na podstawie badań metalograficznych i zarejestrowanej temperatury oraz jej rozkładu w czasie pożaru przez zespół gaśniczy, odtworzono numerycznie obciążenie temperaturą konstrukcji trzonu masztu. Wyniki symulacji numerycznej pozwoliły wykazać powstanie naprężeń wewnętrznych (własnych), powstałych po zakończeniu akcji gaśniczej, które można uwolnić tylko przez demontaż konstrukcji. Na podstawie stanu uszkodzenia powłoki cynkowej przedstawiono sposób oszacowania maksymalnej temperatury panującej w czasie pożaru.
steel structures; shell structures; fire; mast.
konstrukcje stalowe; konstrukcje powłokowe; pożar; maszt.
konstrukcje stalowe; konstrukcje powłokowe; pożar; maszt.
- BS EN 40‒3‑1: 2013. Lighting columns. Part 3‒1: Design and verification. Specification for characteristic loads.
- BS EN 40‒3‑2: 2013. Lighting columns. Part 3‒1: Design and verification. Verification by testing.
- BS EN 40‒3‑3: 2013. Lighting columns. Part 3‒1: Design and verification. Verification by calculation.
- Labocha S, Skotny Ł, Paluszyński J. Stalowe słupy powłokowe. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2017.
- PN-EN 1993-1‑2: 2007 Projektowanie konstrukcji stalowych. Obliczanie konstrukcji z uwagi na warunki pożarowe.
- PN‑EN 1993-1‑1: 2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1‒1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
- PN‑EN 1993-1‑6‒ 2009 Wytrzymałość i stateczność konstrukcji powłokowych.
- PN‑EN 1993-1‑9: 2007. Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1‒9: Zmęczenie.
- PN‑EN 1991‒1‑4: 2008 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1‒4: Oddziaływania ogólne. Obciążenia wiatrem.
- Maślak M. Badania stali konstrukcyjnej po pożarze w kontekście oceny możliwości jej dalszego użytkowania w elementach nośnych ustrojów budowlanych, Przegląd Budowlany 2012; 6: 48– 50,
- Chliszcz S, Puch I, Rompa A, Rompczyk Z, Piątkowski M. Badania wytrzymałościowe stali po epizodzie pożarowym, BUILDER, 2024; 329 (12): 14–19, DOI: 10.5604/01.3001.0054.8341.
- Maślak M. Zachowanie się stali konstrukcyjnej w warunkach pożaru. Materiały, nowoczesne technologie, realizacje konstrukcji stalowych, T.2. Bielsko‑Biała: Wydawnictwo Naukowe Akademii Techniczno‑Humanistycznej w Bielsku‑Białej, 2020.
- Maślak M, Żwirski G. Zmiany strukturalne w stali konstrukcyjnej wywołane epizodami jej nagrzewania i stygnięcia podczas pożaru/Changes in Structural Steel Microstructures Following Heating and Cooling Episodes in Fires, Bezp. Tech. Pożarnicza, 2017; 48: 34–52, DOI: 10.12845/bitp.48.4.2017.2.
- Badanie zmian oddziaływaniem ciepła pożaru elementów konstrukcyjnych. Sprawozdanie z badań nr 210914/K/352. Machinefish. Materials & Technologies, Wrocław, 2010.
- SOFiSTiK 2025, Licencja Rajmund Ignatowicz.
dr inż. Jan Gierczak, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-3219-1844
dr inż. Rajmund Leszek Ignatowicz, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-3663-0170
ORCID: 0000-0003-3219-1844
dr inż. Rajmund Leszek Ignatowicz, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-3663-0170
dr inż. Rajmund Leszek Ignatowicz, Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
ORCID: 0000-0003-3663-0170
Correspondence address: rajmund.ignatowicz@pwr.edu.pl
Received: 31.10.2024 r. / Artykuł wpłynął do redakcji: 31.10.2024 r.
Revised: 02.12.2024 r. / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 02.12.2024 r.
Published: 21.03.2025 r. / Opublikowano: 21.03.2025 r.