Variabilita a náhodnost vstupních parametrů požárních modelů a jejich vliv na průběh požáru a požární odolnost konstrukcí

Abstract

Diplomová práce je zaměřena na problematiku týkající se navrhování nosných konstrukcí na účinky požáru pomocí pravděpodobnostního přístupu. Práce je rozdělena na teoretickou a praktickou část. V teoretické části práce jsou nejprve obecně popsány typy požárních modelů. Podrobněji je zde popsána parametrická teplotní křivka, která je uvedena v příloze A normy ČSN EN 1991-1-2, u níž je provedena citlivostní analýza vstupních parametrů. Dále jsou zde popsány dvě pravděpodobnostní metody – Monte Carlo a Latin Hypercubes Sampling. Závěr teoretické části práce je věnován nejistotám spojeným s požárem jako takovým a nejistotám, které jsou vnášeny do požárních modelů, respektive do modelu parametrické teplotní křivky. Pro účely vypracování praktické části práce je v programovacím jazyce Python sestaven funkční kód sloužící ke generování náhodných vstupních parametrů na základě, kterých jsou pak generovány odpovídající průběhy parametrické teplotní křivky. Díky takto sestavenému kódu mohl být porovnán průběh modelovaného požáru na základě preskriptivního (normativního) a pravděpodobnostního přístupu. Oba tyto přístupy jsou aplikovány na konkrétní požární úsek hotelového pokoje, kde je požár simulován pomocí parametrické teplotní křivky. Nejprve je průběh požáru stanoven na základě přílohy A normy ČSN EN 1991-1-2, poté jsou vstupní parametry pro parametrickou teplotní křivku kombinovány pomocí výše zmíněných pravděpodobnostních metod za využití useknutého exponenciálního a rovnoměrného pravděpodobnostního rozdělení. V závěru praktické části jsou porovnány výsledky obou přístupů, tedy jak normativního, tak pravděpodobnostního a je zhodnocen vliv pravděpodobnostního přístupu na požární odolnost konstrukce.

The diploma thesis is focused on the issue of designing load-bearing structures for the effects of fire using a probabilistic approach. The work is divided into theoretical and practical part. The theoretical part of the thesis first describes the types of fire models in general. The parametric temperature curve is described in more detail here, which is given in Annex A of the ČSN EN 1991-1-2 standard, for which a sensitivity analysis of the input parameters is performed. There are also described two probabilistic methods – Monte Carlo and Latin Hypercubes Sampling. The conclusion of the theoretical part of the work is devoted to the uncertainties associated with fire as such and the uncertainties that are introduced into the fire models, respectively into the model of the parametric temperature curve. For the purposes of elaborating the practical part of the work, a function code is compiled in the Python programming language used to generate random input parameters on the basis of which the corresponding curves of the parametric temperature curve are then generated. Thanks to the code compiled in this way, the course of the modeled fire could be compared on the basis of a prescriptive (normative) and probabilistic approach. Both of these approaches are applied to a specific fire compartment of a hotel room, where the fire is simulated using a parametric temperature curve. First, the course of the fire is determined on the basis of Annex A of the ČSN EN 1991-1-2 standard, then the input parameters for the parametric temperature curve are combined using the above-mentioned probability methods using the truncated exponential and uniform probability distribution. At the end of the practical part, the results of both approaches, ie both normative and probabilistic, are compared and the influence of the probabilistic approach on the fire resistance of the structure is evaluated.