Modelování požáru a analýza sdílení tepla na mostních konstrukcích

Abstract

Diplomová práce je zaměřena na problematiku týkající se sdílením tepla a jeho ovlivněním mostních konstrukcí. Mezi cíle práce patří zmapování vlivu požáru, jakožto mimořádné situace (zatížení) a jeho působení na mostní konstrukci, analýza konstrukce a numerická simulace s vyhodnocením výsledků. Teoretická část diplomové práce se zabývá uceleným shrnutím řešené problematiky – terminologie mostních objektů, požárními odolnostmi, výpočetními metodami pro posouzení konstrukcí ovlivněných požárem, popis přístupů k modelování požáru, rychlost uvolňování tepla a samotné sdílení tepla. Součástí diplomové práce je praktická část, která se zabývá modelem vytvořeným pomocí výpočetní dynamiky kapalin a plynů (CFD – Computational Fluid Dynamics), konkrétně v softwaru Fire Dynamics Simulator (FDS). Příklad je zaměřen na model mostního objektu a požár nákladního automobilu přepravující hořlavý materiál. Na základě křivky rychlosti uvolněného tepla je definován požár a z následných simulací jsou vybrány sledované veličiny – zejména teploty. Součástí vyhodnocení je zaměření se na vliv teplot v konstrukci s posouzením kritické teploty ve výztuži. Závěrem diplomové práce je porovnání vstupních a výstupních dat z jednotlivých použitých softwarů a popis výsledků.

The diploma thesis is focused on issues related to heat transfer and its impact on bridge structures. The objectives of the work include mapping the impact of fire as an emergency (load) and its effect on the bridge structure, structural analysis and numerical simulation with an evaluation of results. The theoretical part of the thesis deals with a comprehensive summary of the issues – the terminology of bridge structures, fire resistance, simplified computational methods for assessing structures affected by fire, description of approaches to fire modelling, heat release rate and heat transfer. This thesis also has a practical part, that deals with the model created using Computational Fluid Dynamics (CFD), specifically in the software Fire Dynamics Simulator (FDS). The example is focused on a model of a bridge object and a fire of the truck carrying flammable material. Based on the heat release rate curve, a fire is defined and the monitored quantities – especially temperatures - are selected from the subsequent simulations. Part of the evaluation is the focus on the effect of structural temperatures with an appraisal on the critical temperature of the reinforcement. The conclusion of the diploma thesis is a comparison of input and output data from individual used software and a description of the results.