Analýza zónových modelů požáru a jejich aplikace při posuzování požární odolnosti konstrukcí

Abstract

Tato práce se zabývá porovnáním vybraných programů využívajících zónové modely požáru a jejich následnou aplikací při posuzování požární odolnosti železobetonových prvků. Je provedena analýza zónových modelů požáru pro pět vybraných programů, tj. Argos, Branzfire, B RISK, CFAST a OZone. Jsou popsány limity a okrajové podmínky zónových modelů i jednotlivých programů. V každém z těchto programů jsou modelovány dvě varianty řešeného prostoru pro dva režimy hoření, tj. pro požár řízený palivem a požár řízený ventilací. Režimy hoření jsou určeny na základě dvou vytvořených křivek rychlosti uvolňování tepla stanovených dle ČSN EN 1991-1-2. Parametry těchto dvou křivek sloužily jako hlavní vstupní hodnoty do zvolených zónových programů. Přestože jednotlivé programy vyžadují rozdílné množství vstupních parametrů, cílem bylo vytvořit ve všech programech stejný model. Výstupy ze všech programů jsou převedeny do tabulkového procesoru. Následně je provedeno porovnání výsledných grafů rychlosti uvolňování tepla a průběhu teplot plynů v horní kouřové vrstvě. Pro stanovené průběhy teplot z jednotlivých zónových programů je provedeno posouzení požární odolnosti deskové konstrukce a výsledky jsou následně porovnány. Použité zónové programy jsou nakonec kvantitativně zhodnoceny ve vazbě na aplikovatelnost programu a na výslednou požární odolnost konstrukce.

This work is focused on a comparison of zone fire modelling software tools and their application in structural fire design. The analysis of the zone models is performed for five selected computer programs, namely Argos, Branzfire, B-RISK, CFAST, and OZone. The limits and input parameters of the zone fire modelling software tools are described. In each software, two variants of the analysed compartment are created for simulating two types of fire scenario, including the fuel-controlled fire and the ventilation-controlled fire. The burning regimes are defined based on two heat release rate (HRR) curves, determined according to EN 1991-1-2. The HRR curves parameters are used as the main input data into the fire modelling software. The fire simulation method in each fire modelling software is selected based on the software capabilities. Although each program requires a different amount of input parameters, the aim was to create the same model in all programs and to compare the results. The fire modelling software outputs are exported into a spreadsheet. Subsequently, a comparison of the resulting graphs is performed, particularly the heat release rate graphs and the upper layer temperature evolution graphs. The fire resistance assessment of a simply-supported concrete slab panel is performed for all zone fire models and then the results are compared. The fire modelling software tools are finally quantitatively and qualitatively evaluated in relation to the applicability of the program and the resulting fire resistance of the structure.