Numerical Prediction of the Fire Resistance of Pretensioned Structural Elements
Journal Title: Safety & Fire Technology - Year 2018, Vol 51, Issue 3
Abstract
Aim: The main aim of this paper is to present a computational approach to modelling pretensioned concrete structures subjected to mechanical loads and fire temperature. The work focuses on the comparison between results of calculations obtained for explicit and implicit approaches to the modelling of high temperature rheological effects, i.e. transient creep of concrete and creep of reinforcing and prestressing steel. A simple method for the extraction of creep strains from Eurocode 2 stress-strain relations is proposed. Numerical simulations of two types of structures were performed: the pretensioned one-way slab heated from below and pretensioned three-face heated beams. Methods: The presented approach includes one- and two-dimensional thermal analyses at the cross-section level and a one-dimensional mechanical analysis (beam element) at the structural level – 2Dθ+1DM model. The secant stiffness approach was applied in the numerical simulations in order to take into account changes in the stiffness of the structure resulting from the thermal degradation of material parameters and development of rheological deformations. Thermal and mechanical fields were calculated using the finite element method. Results: The results of calculations were compared with the experiments available in the literature. It was observed that a better agreement between calculations and tests was obtained if the creep of steel was modelled using the explicit approach. The analysis of the heating time / maximum deflection diagrams shows that the implicit model of steel leads to a more rigid response of the structure in comparison to the explicit approach. Conclusions: The presented numerical analysis based on the secant stiffness approach is able to reproduce the behaviour of pretensioned concrete elements subjected to mechanical and thermal loads. The explicit high temperature creep models provide results that are in a better agreement with experiments than the outcomes of the implicit approach. The implicit creep model of prestressing steel also overestimates the fire resistance of the analysed structures. It should be noted, however, that this overestimation is not very important from the practical point of view. Keywords: transient creep of concrete, creep of steel, fire resistance, pretensioned concrete Type of article: original scientific article
Authors and Affiliations
Szymon Seręga
Keywords
Related Articles
- EP ID EP451049
- DOI 10.12845/bitp.51.3.2018.3
- Views 73
- Downloads 0
Nowe wymogi dla autonomicznych czujek dymu
Cel: Celem artykułu jest przedstawienie opóźnienia procesu standaryzacji w zakresie autonomicznych czujek dymu w stosunku do obecnego poziomu technologicznego tych urządzeń, a także identyfikacja błędów i nieścisłości w...
Stochastyczny charakter procesu ewakuacji ludzi z budynków
Cel: Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie stochastycznego, a więc przypadkowego, zależnego od wielu zmiennych, charakteru procesu ewakuacji ludzi z budynków. Proces ten zależy od zachowania się i prędkości prze...
An Evacuation Model Using Cellular Automata
Aim: The safety of people during meetings and public events requires an analysis of the conditions of evacuation and the proper organisation of escape in times of danger. Modelling the evacuation process is one of the op...
Dynamika cząsteczek proszku gaśniczego podczas podawania go w kierunku pożaru metodą impulsową
Wprowadzenie: W obecnych czasach modułowe proszkowe instalacje gaśnicze typu impulsowego są powszechnie wykorzystywane do gaszenia pożarów. Instalacje te składają się zazwyczaj z modułów sterowania oraz modułów gaszenia...
Analiza doboru średnic pionów w instalacjach wodociągowych przeciwpożarowych w budynkach wysokich w świetle obowiązujących przepisów
Cel: Celem artykułu jest analiza zasadności doboru średnic pionów w instalacjach wodociągowych przeciwpożarowych w budynkach wysokich w oparciu o obowiązujące przepisy. Szczególną uwagę poświęcono analizie własności prz...