Stålbjelkers oppførsel ved vipping ved høye temperaturer/brann

Abstract

I flere av ulykkene som har skjedd i nyere tid er ikke konstruksjonene sikret mot brann. Retningslinjene for avanserte grensetilstander er svært konservative siden det mangler eksperimentelle undersøkelser, da dette ikke er økonomisk. Det er hovedsakelig Eurokode 3 som er brukt til å undersøke bjelker utsatt for vipping ved brann. Selv om endelig elementsimuleringer er en av tilnærmingsmetodene som er benyttet til å erstatte eksperimentelle undersøkelser, vil det fremdeles være usikkerheter.

Denne oppgaven sammenligner resultater fra parametrisk og numerisk studie av 18 ulike IPE bjelker med en jevnt fordelt last og varierende bjelkelengde. Målet er å undersøke om det er tilstrekkelig å dimensjonere bjelker med hensyn på kapasitetspåvisning i temperaturdomenet og om dette kan gjøres i SAP2000. Det er benyttet teori fra Eurokode 3 om vipping av bjelker ved brann i kombinasjon med tidligere forsøk på området og numerisk studie i SAP2000.

Resultatene viser at det ikke alltid er tilstrekkelig å dimensjonere IPE-bjelker mot vipping ved hjelp av kapasitetspåvisning i temperaturdomenet. Ved å utføre beregninger på stålets egenskaper ved brann kan en benytte SAP2000 til branndimensjonering, dersom en beregner stålets materialegenskaper ved brann først.

In several of the accidents that have occurred in recent times, the structures are not secured against fire. The guidelines for advanced border conditions are very conservative since experimental studies are lacking, as this is not economical. It is mainly Eurocode 3 that is used to examine beams exposed to lateral torsional buckling at fire. Although finite element simulations are one of the approaches used to replace experimental investigations, there will still be uncertainties.

This task compares results from parametric and numerical study of 18 different IPE beams with an normaly distributed load and varying beam length. The aim is to investigate whether it is sufficient to dimension beams with regard to capacity detection in the temperature domain and whether this can be done in SAP2000. Theory from Eurocode 3 on beams subjected to lateral torsional buckling at fire has been used in combination with previous experiments in the field and numerical study in SAP2000.

The results show that it is not always sufficient to dimension IPE beams against lateral torsional buckling by means of capacity detection in the temperature domain. By performing calculations on the steel's properties at fire, SAP2000 can be used for fire dimensioning, if the material properties of the steel in the event of a fire are calculated first.