Suojaamaton teräsputkiristikko paikallisessa palossa

Unprotected Structural Steel Hollow Section Truss Subjected to Local Fire

Jarno Junnonen

Diplomityö 2003.
Master's thesis.

Diplomityö PDF-muodossa (ISBN 951-22-6334-3)   [879 KB]
Thesis in PDF format (in Finnish)

Tiivistelmä

Teräsrakenteiden palomitoitus suuntautuu kohti todellisia palo-olosuhteita, jolloin tarvittava palosuojaus voidaan kohdistaa siihen osaan rakennetta, jossa sitä tarvitaan. Toisaalta palosuojaus voidaan jättää pois niistä osista, joissa se voidaan osoittaa tarpeettomaksi. Tämä kuitenkin edellyttää, että suojaamaton teräsrakenne on riittävän paloturvallinen ilman erillistä palosuojausta. Toistaiseksi tätä menettelyä on sovellettu lähinnä korkeisiin teollisuuden tuotantohalleihin ja urheilun harjoitteluhalleihin, joissa on suuri vapaa korkeus ja vähän palokuormaa, jolloin voidaan otaksua, ettei paikallisesti syttynyt palo lieskahda. Aihetta on viime aikoina tutkittu paljon ja tutkimuksista saadut tulokset ovat olleet lupaavia. Tässä työssä käsitellään paikallisen palon mallintamista ja suojaamattoman teräsputkiristikon toimintaa korkeissa lämpötiloissa.

Esimerkkinä tarkasteltiin teollisuuden tuotantohallin teräsputkiristikkoa, jota rasitti paikallinen mitoituspalo, jonka sijaintia vaihdeltiin ristikon suuntaisesti. Paikallisen palon aiheuttamat rasitukset suojaamattomaan teräsputkiristikkoon olivat erittäin paikallisia. Kun palopatsaan kohdalla terässauvojen lämpötilat ja käyttöasteet kohosivat, niin siirryttäessä vain hieman sivuun palopatsaasta terässauvojen lämpötilat ja käyttöasteet jäivät erittäin alhaiseksi. Esimerkin suojaamaton teräsputkiristikko kesti valitun mitoituspalon ilman palosuojausta. Laskelmat osoittivat myös, että teräsputkiristikon kapasiteettia paikallisessa palossa voitaisiin parantaa merkittävästi palosuojamaalaamalla vain alapaarre.

Avainsanat: teräsrakenteet, teräsputkiristikko, tulipalot, palosuojaus, paloturvallisuus, teollisuuden tuotantohallit

Abstract

Nowadays the trend of the structural steel fire design is towards to natural fire modelling in order to install the necessary fire protection material accordingly. On the other hand if it can be shown that the steel structure fulfil its required functions without any external fire protection, it can be built as unprotected. So far this method has been used only in large space industrial and sports halls, which do not have much fire load and where flash-over is unlikely to occur. Lately this method has been studied a lot, and the results of these studies have been promising. The modelling of local fire and the simple calculation models of the unprotected steel structures have been studied in this thesis.

An unprotected structural steel hollow section truss of the industrial hall was studied as an example. The truss was subjected to a local fire and the fire plume was moved horizontally parallel to the truss. The thermal actions of the local fire in the steel truss where considerably local. The temperature and degree of utilisation of the steel parts increased immediately under the fire plume, but they decreased rapidly when examining steel parts away from the fire plume. The studied structural steel truss fulfilled its load-bearing function in the local fire without any external fire protection. According to calculations the load-bearing capacity of the unprotected structural steel hollow section truss could be easily improved by installing the fire protection material only to the lower chord of the truss.

Keywords: steel structures, structural steel hollow section truss, fires, fire protection, fire safety, industrial halls

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.

© 2004 Helsinki University of Technology