Palotutkimuksen päivät 2007 - Pelastustieto

eiät puuhun ja teräslevyihin. KP-liitoksien isotermin teräslevyissä kohdalla kulkee oli hieman hiiltymäraja väljät reiät eli ja teräslevyn teräsosat yläpuolelta puu oolivat ohuempia.kuten myös pystysivuilta tappien ympäriltä. Teräslevyn lämpötilat vaihtvälillä, reunassa olevan tapin 1 lämpötila pinnan 500 °C:sta tapin kKuva 10.°C:een aja keskellä olevan tapin 2 noin 480 °C:sta b240 °C:een.0.000Lämmön siirtyminen rakenteen pinnalle tapahtuu 0 konvektiolla 200 400 ja säteilemällä 600 ja 800 materiaalissa1000 1200LÄMPÖTILA ( oC )johtumalla. Laskentaan käytettiin tässä tutkimuksessa elementtimenetelmään perustuvaaohjelmaa Puun termisistä FEMLAB ominaisuuksista © 3.1 (FEMLAB ei kirjallisuudessaTransfer ole Modulea, sellaista yksimielisyyttä jonka avulla kuin te-voidaan ratkaista kaikkien peruslämmönsiirtomekanismien©lämmönjohtavuus ominaislämp. kuiva ominaislämp.12% kosteus3.1 User’s Guide 2004) ja siihen kytkettävää Heaträksen(johtuminen,ominaisuuksista.konvektio,Tässä puun termisinäsäteily) mukaisia tapauksia. Mallien geometria tehtiin64ominaisuuksina käytettiin arvoja, jotka saatiinmuuntamalla lähteessä (Fredlund 1988)64 4747Kuva 12. Mallinnettukaksiulotteisena.poikkileikkaus.Tappivaarna 1ISO 834esitettyjä tietoja. Lämpötilavälillä 0–300 °C12Tappivaarna 1lämmönjohtavuuden Materiaaliominaisuudetarvoina käytettiin kuivanpuun arvoja ja tästä eteenpäin hiilen ar-2021276voja. Kosteuden vaikutus lämmönjohtavuuteenon niin pieni, että se on jätetty huomi-76155Ruostumattoman teräksen termiset ominaisuudet 202 on esitetty edellä.Tappivaarna Teräslevy 1155oimatta. Puun ominaislämpökapasiteettina12TeräslevyPuun termisistä ominaisuuksista ei kirjallisuudessa ole sellaista yksimielisyyttä kuin teräksen Tappivaarna 2käytettiin useampia erilaisia malleja: kuivaISO 834puu ominaisuuksista. tai 12 %:n kosteus. Tässä Kosteuden puun vaikutus termisinä ominaisuuksina 38 käytettiin arvoja, jotka saatiin12Tappivaarna 2sisällytettiin muuntamalla ominaislämpökapasiteetin lähteessä (Fredlund arvoihinlämmönjohtavuuden 0–200 °C välillä ja 300 arvoina °C lämpötilasta käytettiin kuivan puun arvoja ja tästä eteenpäin Teräslevy hiilen arvoja.1988) esitettyjä tietoja. Lämpötilavälillä 0–300 °C3837.5 10 60eteenpäin käytettiin hiilen ominaislämpökapasiteetinarvoja. Laskennassa käytetyt puunTappivaarna 2Adiabaattinen107.5Kosteuden vaikutus lämmönjohtavuuteen on niin pieni, että se on jätetty huomioimatta. Puunsymmetriareunaehto37.5 10 60ominaislämpökapasiteettina käytettiin useampia erilaisia malleja: kuiva puu tai 12 %:nlämmönjohtavuuden ja ominaislämpökapasiteetinarvot on esitetty kuvassa 11.Kuva 12. Mallinnettu poikkileikkaus.Adiabaattinen107.5kosteus. Kosteuden vaikutus sisällytettiin symmetriareunaehto ominaislämpökapasiteetin arvoihin 0–200 °C välilläja 300 °C lämpötilasta eteenpäin käytettiin hiilen ominaislämpökapasiteetin arvoja.Laskennassa käytetyt puun lämmönjohtavuuden Kuva 12. Mallinnettu ja ominaislämpökapasiteetin poikkileikkaus. arvot on esitettyTappivaarnaliitoksen kuvassa 11.mallinnus Adiabaattinen900 o Csymmetriareun700 o CPoikkileikkauksesta mallinnettiin ¼ symmetriareunaehtojahyväksikäyttäen, kuva700 o Caehto900 o C500 o C8300 o C12, eli alapinnalle ja vasemmalle sivulle annettiinadiabaattinen symmetriareunaehto.200500 o C7o CYläpinnalla ja oikealla sivulla oli standardipalokäyränmukainen palorasitus, josta läm-200 o C300 o C100 o Cmönsiirto tapahtui säteilyn ja konvektion Kuva 13. 100 o Ckautta rakenteeseen. Puupinnan emissiivisyytenäkäytettiin 0,5 ja rst-pinnan emissii-rakenteessa100 o CIsotermit200 o Cvisyytenä 0,4. Konvektiolämmönsiirtokerroinlaskennassa oli 25 W/m 2 K.t = 60 min.ajanhetkellä200 o CKuvassa 13 on esitetty poikkileikkauksen100 o CLiimapuun jakertopuun tappivaarnaliitoslämpötiloja,Valitettavasti kokeessa ei saatu mitattua rakenteen sisältäpalon jälkeen.vertailua kokeellisiin arvoihin ei voida tehdä. Tappien päiden lasketutalhaisilta verrattuna ympäröivän kaasun lämpötilaan 945 °C. Yksi syy tähuomioi hiilikerroksen halkeamista eikä palojen putoamista vaan olettayhtenäisenä. Lisäksi todellisuudessa palon edetessä lämpöä siirtyy eneKuva 10. Liimapuun ja kertopuun tappivaarnaliitosliitoksen poikittaissaumanpalon jälkeen.kautta puun hiiltyessä pystysaumassa.Kuva 11.LaskennassaLIITOSTEN LÄMPÖTILAN ominaisuudet. LASKENTALaskentamenetelmätkäytetyt puuntermiset0.500.450.400.350.300.25Elementtimenetelmään perustuvan laskentamenetelmän avulla voidaan laskea lämmön0.20siirtyminen rakenteen eri kerrosten läpi. Menetelmän avulla määritetään rakenteen eri0.15pisteiden lämpötilojen aikariippuvuus. Laskennassa sekä ydinosa että pintarakenne jaetaan0.10elementteihin, jolloin saadaan laskettua lämpötilajakautuma rakenteen eri osissa.LÄMMÄNJOHTAVUUS ( W7mK)0.05ominaislämp. 12% kosteusominaislämp. kuivalämmönjohtavuusKuva 11. Laskennassa käytetyt puun termiset ominaisuudet.Kuva 13. Isotermit rakenteessa Palotutkimuksen ajanhetkellä päivät t = 2007 60 min. 49Johtopäätökset2500200015001000500OMINAISLÄMPÖKAPASITEETTI (J/kgK)