تأثير الحرائق المنتظمة والحرائق المتنقلة على الابنية والمنشات

المقدمة :

ان فهم سلوك المباني  والمنشات تحت الحرائق  يعتمد على منحنيات الحريق التي تمثل العلاقة بين  ( درجة الحرارة – الزمن )  . ومع ذلك ، تستند هذه الحرائق التصميمية على اختبارات صغيرة الحجم ( مساقط صغيرة الحجم ) ، وتفترض وجود بيئة حرارية منتظمة مثالية. وبالتالي فهي تنطبق فقط على المساحات الصغيرة (<100 م 2 ) . و في الاماكن الكبيرة ، لوحظ ان  الحرائق المتنقلة ، تؤدي إلى توزيع غير منتظم  لدرجة الحرارة بدرجة كبيرة داخل هذه المساحات  . تسمى هذه الحرائق باسم الحرائق المتنقلة. وكأمثلة  على مثل هذه الأحداث العرضية مباني مركز التجارة العالمي (2001) ، حريق برج ويندسور في مدريد (2006) ، وحريق مبنى بلاسكو في طهران (2017)  .

استخدام الحرائق التصميمية  التي تفترض وجود ظروف درجة حرارة منتظمة داخل الحجرات التي تستخدم في الكودات ، والتي تمثل سيناريو الحالة الأسوأ بغض النظر عن تفاصيل المنشأ و المقياس الهيكلي الذي يتم فحصه. ومع ذلك ، في أعقاب حوادث الحرائق المتنقلة المشار إليها أعلاه ، أعرب المجتمع الهيكلي لهندسة الحرائق عن قلقه بشأن صدق وميض الحرائق التقليدية في الأجزاء الكبيرة . تم طرح أسئلة أكثر تحديدًا حول تأثير فترات أطول للحرائق وتأثير درجات الحرارة غير المنتظمة على الأداء الهيكلي . ونتيجة لذلك ، طور بعض الباحثين منهجية تصميم جديدة تسمى منهجية الحرائق المتنقلة  (TFM) لتمثل الطبيعة المتنقلة للحرائق في الأجزاء الكبيرة . وبعد ذلك ، تم تحسين TFM لحساب ديناميكيات الحريق أكثر واقعية ومجموعة من أحجام الحريق ويشار إلى منهجية الحرائق المتنقلة  المحسنة (iTEM  ) في هذه المنهجية ، يتفاوت حجم الحريق المتنقل لمحاكاة الحالات التي تكون فيها النسب المئوية المختلفة من مساحة الطابق المتعرضة للحرائق  في وقت معين . في الاجزاء الكبيرة وبخصوص درجات الحرارة نميز بين منطقتين يشار إليهما باسم الحقل القريب near-field  والحقل البعيد far-field . يمثل الحقل القريب درجات الحرارة الساخنة في المنطقة المجاورة حيث تؤثر الحريق مباشرة على السقف ، ويمثل الحقل البعيد درجات الحرارة المنخفضة للدخان بعيدًا عن الحريق .

في الدراسات الحديثة  على الاستجابة الحرارية وجد أن العناصر الهيكلية من المرجح أن تصل إلى درجات حرارة أعلى عند تعرضها للحرائق المتنقلة مقارنة مع الحرائق المنتظمة . كما ان درجات الحرارة المرتفعة تؤدي إلى فقدان أعلى لمقاومة  المواد . هذا مهم بشكل خاص للصلب لأنه يظهر بسرعة انخفاض في مقاومة الخضوع لدرجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية ويمكن أن تنخفض بنسبة 25 ٪ من مقاومة درجة حرارة الغرفة عند 500 درجة مئوية . لقد وجد ان  درجة حرارة حديد التسليح الذروية في الدراسة من قبل بعض الباحثين كانت 556 درجة مئوية تحت الحرائق المتنقلة ، في حين أنه بالنسبة لنفس كثافة حمولة الوقود المعتبر في المنحنيات الباراميتية للكود الاوروبي ، فإن حديد التسليح لا يصل إلا إلى درجات حرارة من 252 درجة مئوية إلى 363 درجة. ان التحقيق في الاستجابة الهيكلية لإطار خرساني للحرائق المتنقلة  باستخدام إصدار سابق من TFM. لاحظ الباحثون أن المنحنيات البارامترية تؤدي إلى ظروف خدمة  أقل شدة من الحرائق المتنقلة  من حيث درجة حرارة حديد التسليح أيضًا.

من حيث الاستجابة الهيكلية ،  في دراسة أجريت على إطار فراغي من الصلب تعرض لحريق متنقل ، اكتشف الدارسون أن الحريق المتنقل  يمكن أن يؤدي إلى أضرار أكبر  من حريق منتظم . ولا يرجع ذلك فقط إلى ارتفاع درجات الحرارة  المحتمل  داخل الأعضاء ،  ولكن أيضًا بسبب التسخين والتبريد المتزامن في مواقع مختلفة داخل المنشأ .

أول دراسة للنظر في الاستجابة الهيكلية في ظل الحرائق المتنقلة  وإلقاء الضوء على الحاجة إلى علاقات أكثر واقعية في المجال الحراري قام بها بعض الباحثين . في الدراسة الحسابية لإطار فولاذي ثنائي الأبعاد ، لاحظوا أن حريقًا متنقلًا تسبب في انتقال أكبر في المجازات من حريق منتظم بما  يصل إلى 92 ملم أي  (29٪) . تم إجراء دراسة مماثلة وذلك بافتراض انخفاض التحميل على المنشأ وتم إجراء نفس الملاحظات. بالإضافة إلى ذلك ، أشارت الدراسات الاخيرة  الى تأثير الحرائق المتنقلة على المنشأ المركب  ( المكون من خرسانة وفولاذ ) والبلاطات الخرسانية المشدودة - لاحقا إلى سلوك دوري للإجهادات وتطور الانحراف ( السهم ) مع أنماط زمنية في العناصرالهيكلية  وهذا لم يلاحظ سابقا. ومع ذلك ، لتمثيل حريق متنقل في هذه الدراسات تم استخدام منحنيات درجة الحرارة البارامترية ونقلت من مجاز إلى آخر بعد فترة محددة . وكما لاحظ بعض الدارسين ، ان هذا التمثيل يتجاهل التسخين السابق و التسخين اللاحق للعناصر الإنشائية بالدخان الساخن . ويذكرون أن هذا الأخير قد يكون السبب في ملاحظة السلوك الدوري في الهياكل المعرضة  للحرائق المتنقلة .  ان تحقيق الاستجابة في هياكل الصلب والخرسانة المركبة  للحرائق المتنقلة شاقوليا . في هذه الحالة  ، تبدو ملاحظات الإجهادات الدورية أكثر واقعية لأن التسخين الكبير في الطابق العلوي  قبل نشوب الحريق أمر غير محتمل .

سلوك الابنية الخاضعة لحرائق متنقلة  تفترض توزيعات درجة الحرارة غير المنتظمة قد تم التحقيق فيها من قبل عدد من الباحثين  طبقت نسخة مبكرة من  TFM لدراسة استجابة منشأ مركب  وإطار خرساني عام متعدد الطوابق ، على التوالي ، يخضع لحرائق متنقلة. أظهرت النتائج  حالات انتقالات أكبر (حوالي 80-500 ملم ، 12-56٪) وقوى محورية انضغاطية  (تصل إلى حوالي 1.7 MN) من اجل الحرائق المنتظمة . ومع ذلك ، بالنسبة للحرائق المتنقلة ، تكون أنماط الانتقال غير منتظمة (أي غير متناظرة) التي لم يتم اختبارها في حالة حرائق منتظمة ، وقوى شد أكبر متبقية (تصل إلى حوالي 0.7 MN ، 18٪) وعزوم الانحناء (حتى حوالي 82.5 kNm ، 5 مرات). من ناحية أخرى ، في العمل الذي قام به احد الباحثين، حول سلوك المباني المركبة الطويلة مع نواة خرسانية  و الجوائز الفولاذية الطويلة المحيطية ، وجد أن الحرائق المتنقلة  تؤدي إلى انتقال أكبر في الطابق . (حوالي 380-1220 ملم ، 25-122٪) وتشوهات لدنة (بنسبة 30-90 ملم ، 2-7 مرات) مقارنة مع حرائق بارامترية ولكن ضغط منخفض (حوالي 155-270 كيلو نيوتن ، 24-38٪) والشد (حوالي 125-545 كيلو نيوتن ، 44-83 ٪) القوى المحورية في الجوائز  الفولاذية. أظهرت بعض الدراسات أن سيناريوهات الحرائق المتنقلة  أسفرت عن مزيد من الاجهادات المرهقة داخل الإطار الخرساني اكثر من منحنيات  (الزمن -  درجة الحرارة ) الباراميتية . كما تم تحديده في الدراسات الأخيرة  أن أحجام النار بين 10 ٪ و 25 ٪ من مساحة الطابق  أدت إلى شروط خدمة اكثر صعوبة من حيث الانحراف الحرج و درجة حرارة حديد التسليح  والتشوه . ان  تحليل الأعمدة في احدى الدراسات حدد  الحرائق التي تشغل  5٪ -10 ٪ من مساحة الطابق كسيناريوهات حرجة .  حقق بعض الباحثين في دراستهما في الاستجابة الهيكلية للجوائز المقاومة للعزوم  المستوية 2D  والخاضعة لحرائق متنقلة   وقد وجدوا بأن حجم الحريق يمكن أن يكون له تأثير كبير على وقت الفشل ودرجة الحرارة ايضا (بنسبة تصل إلى 62 ٪ و 11 ٪  )على التوالي .

في الدراسات التي جرت ، تم تقييم الاختلافات بين تأثيرات الحرائق المتنقلة والحرائق المنتظمة على الاستجابة الإنشائية من أجل طوابق خرسانية مسبقة الشد  و إطار خرساني و هيكل طويل مع نواة خرسانية  ونظام شبكي جوائزفولاذية - طويلة محيطية  وبناء مركب وإطار صلب . ويبدو أن الاختلافات بين آثار الحرائق المتنقلة والمنتظمة  على الاستجابة الإنشائية تتأثر بشكل رئيسي بالمدى الكلي المطول للحرائق المتنقلة  وتغير الموقع ( القرب والبعد عن موقع الحريق )   أو درجة حرارة المجاز مع الزمن (أي طبيعة التنقل للحرائق)  والنظام الهيكلي الذي يتم فحصه. وخلصت هذه الدراسات إلى أن النظر في المزيد من التعرض الواقعي للحرائق مثل الحرائق المتنقلة أمر مهم للاستجابة الإنشائية ، لأن مثل هذه الحرائق قد تحفز الإجهادات والانحرافات ( السهوم ) أكثر من الحرائق المنتظمة ، . في دراسات أخرى حول تحليل الأطر الفولاذية اقتصرت على النظر في سيناريو واحد فقط للحريق المتنقل  ولم يُنظر إلى سلوك نفس المنشأ تحت التعرض المتكرر للحريق . لذلك ، لا تزال هناك حاجة لمزيد من الأبحاث حول الأطر الفولاذية للتحقيق في الاختلافات بين تأثيرات الحرائق المنتظمة والتعرض للحرائق المتنقلة  الأكثر واقعية  .

الحالة المدروسة ( اطار فولاذي متعدد الطوابق ) :

يعتمد الإطار الفولاذي متعدد الطوابق الذي تم أخذه في هذا التحليل على الإطار المقاوم للعزم . وهو عبارة عن إطار من 5 مجازات مكون من 10 طوابق ، وهو عبارة عن مبنى للمكاتب العامة ، مع تصميم طابق45.5  م × 30.5 م . تم تصميمه وفقًا لمعيار الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE 7-02) . يوضح الشكل 1 صفحة المخطط  والمقطع  للمبنى ظاهرة في الشكل 1  . في هذه الدراسة ، يتم التحقق من الاستجابة الإنشائية للحريق في الإطار الداخلي ثنائي الأبعاد مع أطول مجاز طوله 9.1 م. يتم اختيار هذا الإطار لأنه من المرجح أن يكون أكثر عرضة لعدم الاستقرار مقارنة بالجوائز  الأقصر (6.1 م) الممتدة في الاتجاه العمودي . كل الأعمدة في الإطار يبلغ ارتفاعها 4.2 متر باستثناء أعمدة الطابق الأرضي التي يبلغ ارتفاعها 5.3 متر.

                 الشكل 1. المسقط ، والمقطع للإطار الذي تم التحقيق فيه . أبعاد الإطار بالأمتار

الجوائز الفولاذية تدعم بلاطة خرسانية خفيفة الوزن ، ويتحقق العمل المركب من خلال دعامات القص . تستخدم هذه الدراسة أحمال التصميم الميتة والحية  ولم تجر محاولة لتطبيق عوامل التخفيض على الأحمال . تبلغ أحمال التصميم في جوائز الطابق 3.64 كيلو نيوتن / المترالمربع (حمل ميت) و 4.79 كيلو نيوتن / المتر المربع (حمل حي ). بالنسبة للسقف ، تبلغ حمولة التصميم 2.68 كيلو نيوتن / المترالمربع (حمل ميت) و 0.96 كيلو نيوتن / المتر المربع (حمل حي) . في هذه الدراسة ، الحمولات التصميمية  الغير مصعدة  عند استخدامها  لحالة  حد الحريق . مقاطع الجوائز هي W14 × 22 في جميع الطوابق . تكون مقاطع  الأعمدة في الطوابق من ( 0 إلى 3 ) ، والطوابق  من( 4 إلى 6) ، والطوابق من ( 7 إلى 8 ) هي W18 × 119 ، و W19 × 97 ، و W18 × 55 ، على التوالي . يتم اعتبار ASTM A992 من الصلب الإنشائي باجهاد خضوع (Fy = 344.8 Mpa)  لجميع الجوائز والأعمدة . في هذه الدراسة ، يشار إلى المجازات   والأعمدة المختلفة باسم مجاز 1 إلى 5 ، المقابلة للجوائز المختلفة ، والعمود (C1) إلى العمود (C6) ، على التوالي ، من الجانب الأيسر إلى الجانب الأيمن من الإطار. ويشار إلى الطوابق المختلفة للمبنى بالطابق (0 إلى الطابق 9 ) ، صعودًا من الطابق الأرضي إلى الطابق العلوي من الإطار (انظر الشكل 1).

بشكل عام ،  وجد ان النماذج ثنائية الأبعاد  تظهر اتفاقًا جيدًا من الناحية النوعية مع النماذج ثلاثية الأبعاد . لذلك ، فإن التمثيل 2D  يعتبر مقبول  لهذه الدراسة حيث أن الأهداف الأساسية هي تحليل الاتجاهات العامة ومقارنة نتائج النموذج لمختلف سيناريوهات الحرائق التي يتم النظر فيها. بالإضافة إلى ذلك ، تم اختيار تحليل ثنائي الأبعاد لأسباب البساطة والوقت الحسابي للسماح بمقارنة العديد من حالات التعرض للحرائق المختلفة (أي 8) وبسبب حقيقة تعريف iTFM للحرائق المنتشرة على طول مسار خطي . يفترض وجود صورة حرارية منتظمة  في الجانب المتعامد مع اتجاه حركة انتقال الحريق . إن نموذج الحريق المتنقل المعتمد في هذه الدراسة هو نموذج حريق مبسط تم تطويره لأغراض التصميم ويقوم على علاقة جبرية بسيطة (بطريقة مشابهة للحرائق البارامترية). ونتيجة لذلك ، فإن مستوى تعقيد نماذج الحريق المستخدمة في هذه الدراسة ، والنموذج الهيكلي المبسط نسبيًا ، متناسق ومتماشى مع ممارسات التصميم القياسية حيث تكون التبسيطات ضرورية.

 سيناريوهات الحريق :

الاستجابة الهيكلية للإطار المعرض  للحرائق المتنقلة TFM)  ) وتعليمات التصميم القياسية للحرائق مثل منحنيات  (درجة الحرارة – الزمن ) في الكود الاوروبي     ، وتعليمات الحريق القياسية  ISO)   ) و تم التحقيق في تعليمات حريق تصميم درجة الحرارة الثابتة SFPE ) ) .

لتمثيل التعرض للحريق المتنقلة ، يتم استخدام iTFM ) ). هذا هو الإصدار الأحدث من منهجية الحرائق المتنقلة  (TFM) ،  الاختلاف الرئيسي مع أي سيناريو آخر للتصميم الهيكلي هو أن TFM تعتبر توزيع الحرارة الغير منتظم  في الحجرة الصغيرة  وطول فترات الحريق الملاحظة في العديد من الحرائق الكبيرة. وتجدر الإشارة إلى أن المنهجية ، لم يتم التحقق منها بشكل كبير بعد بسبب عدم وجود تجارب في الحجرات واسعة النطاق . ومع ذلك ، لا يتم التحقق من خلال التعليمات القياسية للحريق ومنحنيات الكود الاوروبي  للحجرات الكبيرة باستثناء  بعض الدراسات. يقدم نموذج الحريق المتنقل تعريفاً مثالياً لدراسة المنشأ تحت حرائق غير منتظمة بهدف إزالة التعقيدات وتبسيط استخدامها ولكن مع ذلك التقاط الظواهر الأساسية التي تعاني منها الحرائق غير النظامية. يشبه ذلك عمليات التحميل الأخرى مثل الزلازل أو الانفجار أو الرياح التي يتم تبسيطها من حيث تمثيل استجاباتها الأساسية للمنشأ لأغراض التصميم ، بدلاً من تمثيل الحدث في شكل أكثر تعقيدًا. على الرغم من ان  تأسيس المنهجية حديثً نسبيًا ، فقد تم استخدامها من قبل العديد من الاستشارات كأداة تصميم تكميلية لتصميم 39 مبنى مبدعًا في المملكة المتحدة (في المقام الأول المكاتب المفتوحة ، على سبيل المثال في بعض الدراسات)  . لا تزال هناك حاجة لمزيد من الأبحاث التجريبية في الحجرات الكبيرة لتعزيز المنهجية بشكل أكبر وتمثيل ديناميكيات الحريق الأكثر واقعية من خلال ملائمة البيانات التجريبية عندما تصبح متاحة في المستقبل القريب. وعلى الرغم من ذلك ، فقد لوحظت حرائق متنقلة بالفعل في عدد من التجارب  .

ان الذي يحكم حجم الحريق  هو معدل انتشار الحريق . تدرس TFM حرائق التصميم التي تتكون من منطقتين متحركتين: الحقل القريب (اللهب) والحقل البعيد (الدخان) . يمثل الحقل القريب النيران التي تؤثر مباشرة على السقف ويفترض درجة حرارة اللهب الذروية التي تم قياسها في حرائق حقيقية . يمثل نموذج الحقل البعيد درجات حرارة الدخان ، والتي تنخفض مع المسافة بعيدا عن الحريق بسبب الاختلاط بالهواء. يخضع كل طابق من الإطار في هذه الدراسة لأربعة سيناريوهات TFM: أحجام الحريق من 2.5 ٪ ، 10 ٪ ، 25 ٪ ، و 48 ٪ من مساحة الطابق . تتوافق أحجام الـ TFM التي تبلغ 2.5٪ و 48٪ تقريبًا مع حدود معدلات الانتشار الفعلي للحرائق في الحجرات ، كما تم تحديدها في احدى الدراسات ، أي معدلات انتشار 1 مم / ثانية و 19.2 ملم / ثانية ، على التوالي . في TFM وجد ان أحجام من 10 ٪ و 25 ٪ كانت أسوأ السيناريوهات  على إطار خرساني . في هذا الإطار ، يُفترض أن تنتقل الحرائق المتنقلة من مجاز 1 إلى مجاز 5. من المفترض أن تكون كثافة حمل الوقود ومعدلات انتشار الحرارة 570 MJ/m²     و 500 kW/m²   ، على التوالي .

 بالاعتماد على الدراسة التي أجراها احد الباحثين . وجد ان الحريق القصير- التسخين يتميز بدرجات حرارة عالية وقصيرة المدة ، في حين تتميز الحريق الطويلة - التبريد بدرجات حرارة منخفضة ومدة أطول . في هذه الدراسة  وجد أن بارامتري الحرائق هذين  نتجا عن سلوك هيكلي مختلف ، ولهذا السبب تم تضمينهما في دراستنا. بالنسبة للهيكل الذي تم فحصه في الدراسة الأخيرة  ، أدى الحريق  القصير- التسخين إلى انحرافات ( سهوم ) أولية كبيرة خلال فترة قصيرة من الزمن ، في حين أن الحريق الطويلة - التبريد  أدت إلى انحرافات أكبر ولكن بتأخر  في الوقت  نتيجة معدلات وفترات تسخين مختلفة .

نقل الحرارة :

تم تصميم الجوائز والأعمدة لمقاومة الحرائق القياسية   لمدة 60 دقيقة و 120 دقيقة  حسب العلاقة التالية :

(1)t=40(Tlim-140)di/kiHp/A0.77

حيث t هو الوقت (دقيقة) ،

 Tlim هي درجة الحرارة التي تحد من الفولاذ (° (C

 di هي سماكة العزل (m  )

ki هي الموصلية الحرارية للعزل W / m · K)  )

 Hp المحيط المسخن للقسم (m)

و A هي منطقة المقطع العرضي (m2).

عادة ما يتم قبول درجة حرارة قصوى تبلغ 550 درجة مئوية كدرجة حرارة حرجة للصلب في التصميم التقليدي حسب احدى الدراسات ، وبالتالي ، يتم استخدام قيمة لـTlim )    ) في العلاقة أعلاه عند 550 درجة مئوية ، يحافظ الفولاذ على 60٪ فقط من قوة درجة الحرارة المحيطة بسبب التدهور الحراري لخصائصه الميكانيكية.

الهدف الرئيسي من هذا العمل هو تحليل ومقارنة السلوك الهيكلي للإطار على التعرض الطويل للحرائق (أي الحرائق المتحركة والحرائق المنتظمة ). وبالتالي ، لتجنب الفشل المبكر للإطار أثناء الحريق ، يفترض وجود فترة أعلى من مقاومة الحريق للأعمدة . في المملكة المتحدة ، معيار مقاومة الحريق المطلوبة بشكل مقصور نموذجيا على مبنى المكاتب مع ارتفاع إلى آخر طابق قدره 38.9 متر سيكون 120 دقيقة حسب احدى الدراسات .

تؤخذ خصائص العزل الفولاذي مثل البيرلايت عالي الكثافة (الموصلية الحرارية ki = 0.12 W / m · K ، الكثافة  ρ_i = 550 kg/m³  ، الحرارة النوعية = c_i = 1200 J/kg·K )  ). تم إجراء نقل الحرارة إلى الأعضاء الهيكلية ، على افتراض السعة المجمعة لأجزاء منفصلة من المقطع العرضي (أي الويب والشفاه) وفقا لـبعض الدراسات كما هو موضح في المعادلة (2) :

(2)ΔTs=HpAkidiρscsρscs[ρscs+(Hp/A)diρici/2](Tg-Ts)Δt

حيث T هي درجة حرارة الصلب K)  ) .

Tg هي درجة حرارة الغاز (K)  ) .

 ρs هي كثافة الفولاذ (kg / m3)  ) .

 cs هي الحرارة النوعية المعتمد على درجة الحرارة من الفولاذ المأخوذة من الكود الأوربي

  (J / kg).

و Δt هي خطوة (خطوات) الزمن .

بالنسبة للجوائز  ، تم دراسة تأثير البلاطة الخرسانية بإستثناء السطح العلوي للحافة ( االفلانج ) العليا ، والتي هي على اتصال مع البلاطة ، في حساب المحيط الساخن . وبالتالي ، افترضنا وجود شرط حدي ثابت ، على الرغم من أنه في الواقع سيكون هناك بعض الفقدان في الحرارة إلى الخرسانة مما يؤدي إلى انخفاض درجات الحرارة في الحافة العليا . معامل انتقال الحرارة على السطح الحر وكثافة الفولاذ ويفترض أن تكون الانبعاثات الإشعاعية على السطح الحر 35 W/m²·K, 7850 kg/m³ and 0.7 ، على التوالي حسب احدى الدراسات . لا تؤخذ توزيعات الحرارة الرأسية في الحجرة بعين الاعتبار في iTFM . ونتيجة لذلك ، يُفترض أن تتعرض الأعمدة لنفس ظروف الحريق مثل تلك الموجودة في نفس الموقع في السقف ، ويفترض أن تكون درجات الحرارة على طول ارتفاع العمود منتظمة  لتمثل سيناريو الحالة الأسوأ  .

 نموذج  LS-DYNA:

تم تصميم الإطار الفولاذي متعدد الطوابق باستخدام برنامج العناصر المحدودة للأغراض العامة LS-DYNA (الإصدار 7.1.1). تم تطوير البرنامج في الأصل خصيصًا لتحليل ديناميكي غير خطي . إن LS-DYNA قادر على محاكاة التحليلين الحراري والحراري - الهيكلي ، والبرنامج فيه مكتبة شاملة للمواد والعناصر ، بما في ذلك نماذج المواد المعتمدة على درجة الحرارة من الكود الأوروبي للفولاذ والصلب. قبل اجراء التحليل تم التحقق من البرنامج والتحقق من قبل

المؤلفين ضد بيانات قص الثقب واختبار التحليل الهيكلي للحريق حسب احدى الدراسات  . تم اختيار جميع البارامترات الخاصة بالنموذج المقدم في هذا المقطع على أساس الكثافة الشبكية ( كثافة التقسيم ) ودراسات تقارب حساسية البارامترات .

تم نمذجة الجوائز والأعمدة الفولاذية باستخدام علاقة عنصر الجائز التي تسمح  بمعالجة التشوهات المحدودة ،  وهي بسيطة وفعالة في حسابها ، و قوية . الجوائز ، وأعمدة الطابق 0  ، واعمدة الطوابق من (1–9 ) تكون مقسمة إلى 36 ، 22 ، و 16 عنصر جائز  . يفترض أن تكون الدعائم لأعمدة الطابق الأرضي ثابتة وأن الجوائز والأعمدة مفترض أن تكون متصلة بشكل جاسيء . الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في الاستجابة الهيكلية العامة ، وبالتالي ، لم يتم إجراء أي محاولة لالتقاط الفشل الموضعي في الجوائز و الأعمدة ، أو في وصلات الجوائز و الاعمدة .

يتم استخدام علاقة مادة الفولاذ نوع MAT 202  الحساسة حرارياً على أساس ( الكود الأوربي 3 ) لكل من الجوائز و الأعمدة الفولاذية مع خصائص المواد الافتراضية المعتمدة على درجة الحرارة . في هذا النموذج المادي لا يُؤخذ التصلب - التشوه في الاعتبار. ويخصص لجميع اعضاء الفولاذ مع إجهاد مبدئي قدره 345 MPa ، ومعامل يونغ قدره 210 GPa   ، ونسبة بواسون البالغة   0.3  . تخصص  للعناصر كلا الأحمال الميكانيكية  والجاذبية . تتم المحاكاة باستخدام المحلل الصريح لـ LS-DYNA الذي يستخدم وحدات في الوقت الحقيقي لحل معادلة الحركة. وبالتالي ، من أجل تجنب التذبذبات الديناميكية العالية ، يتم تطبيق الأحمال الميكانيكية والجاذبية بزيادات خطية على 1 ثانية ثم تبقى ثابتة لبقية التحليل . ثم بعد 2 ثانية ، حتى  يتم التوصل إلى حل الحالة المستقرة ، تم تطبيق التحميل الحراري على الجوائز والأعمدة باستخدام الصيغة التي تسمح بتعريف توزيع درجة الحرارة . يفترض أن يكون الجزء المتبقي من الإطار في درجة حرارة الغرفة. من أجل تقليل الوقت الحسابي ، يتم ضرب تطور درجة الحرارة داخل الأعضاء المسخنة بعامل قدره 100 ، والذي تم تحديده ليكون عامل قياس مناسب من أجل التحكم في تأثيرات القصور الذاتي بناءً على تحليل الحساسية. وهذا يعني أن المنحنى البارامتري الذي من شأنه أن يستمر 120 دقيقة في الوقت الفعلي سيتم تطبيقه في 1.2 دقيقة في وقت المحاكاة . بمجرد الانتهاء من عمليات المحاكاة ، تم استخراج البيانات الخاصة بتطوير القوى المحورية وعزوم الانحناء والانتقال في الإطار وتحليلها في المقطع التالي .

 النتائج والمناقشة :

 الاستجابة الحرارية :

 بالمقارنة بين درجات حرارة الويب ( الجسد ) في الجوائز والاعمدة  لجميع سيناريوهات الحرائق . تبين أن توزيعات درجة الحرارة لإطار معرض لسيناريوهات حرائق متنقلة غير منتظم  إلى حد كبير بالمقارنة مع حرائق التصميم التقليدية ، كما هو متوقع . عندما ينتقل الحريق على طول الحجرة ، يقل مقدار التباين في درجات الحرارة بالنسبة لأحجام الحرائق الأكبر من 322 °C  (25% TFM) و 257 °C  (48% TFM)  إلى 218 °C  (25% TFM)  و 123 °C  (48% TFM).. بالنسبة لأصغر أحجام الحرائق ، تتراوح درجة الحرارة في الإطار بين 550 °C  (2.5% TFM)   و  400 °C ((10% TFM في أوقات مختلفة. درجات حرارة الذروة تتطور بالقرب من نهاية الحريق ونحو نهاية مسار الحريق ، كما هو ملاحظ في احدى الدراسات . درجات حرارة الذروة وصلت في ويب ( جسد ) الجائز  لسيناريوهات الحريق المختلفة الى 692 °C   لاجل  (10% TFM)  ، 682 °C  لـ 2.5% TFM ، 635 °C   لـ  2.5% TFM ، 620 °C  لحرائق الكود الاوروبي الطويلة- التبريد ، 559 °C    لـ 48% TFM ،  و 367 °C   لحرائق الكود الاوروبي قصيرة – التسخين . تحدث أعلى درجات حرارة الذروة والتغير في درجات الحرارة لمختلف سيناريوهات TFM بالنسبة لأصغر حجم للحرائق المتنقلة  بنسبة  2.5%  . لا تصل درجة حرارة العمود في طوابق مختلفة إلى قيم متشابهة بسبب أحجام مختلفة لمقطع العمود. بالنسبة لسيناريوهات الحرائق المتنقلة ، فإن الأعمدة في الطوابق من 1 إلى 3 تواجه درجات حرارة أعلى من 90 درجة مئوية للأعمدة في الطابق 0 و 7–9 . درجات الحرارة في الطابق 0 منخفضة بسبب ارتفاع العمود العالي  . بالنسبة لسيناريوهات الحرائق المنتظمة  (EC و ISO و SFPE) ، تكون درجات الحرارة لجميع الأعمدة في نفس الطابق متساوية ويتم الوصول إلى أعلى درجات الحرارة في الطوابق من 0 إلى 3

تأثير مكان طابق الحريق :

تطور الانتقالات في منتصف الجائز والقوى المحورية وعزوم الانحناء مع الزمن للإطار المعرض  لحرائق المتنقلة  لـ 48%  من مساحة الطابق . ولتوضيح نتائج سيناريوهات الحرائق الأخرى ، الانتقالات والقوى المحورية التي تتطور داخل الجائز المحددة فيما يتعلق بموضع الحريق (أي الطابق الذي يعلو طابق الحريق مباشرة أو أسفله ) بالنسبة لطوابق الحريق المختلفة. تشير الكلمة "Floor 0" و "Floor 8" و "Floor 9" إلى الطوابق التي تقع فيها الحريق . يختلف تطوير الانتقالات المتوسطة والقوى المحورية والعزوم في هذه الطوابق مقارنة بالحرائق التي تحدث في الطوابق المتوسطة بسبب انخفاض عدد الطوابق فوق أو تحت طابق الحريق وحجم عمود مختلف ، أي مستوى مختلف من التقييد المحوري الجانبي من الهيكل المحيط على سبيل المثال ، الجوائز في الطابق 9 ترتبط فقط بالأعمدة الموجودة في نفس الطابق مما يؤدي إلى مستوى منخفض من التقييد المحوري للتوسع الحراري ، في حين أن الجوائز في الطوابق المتوسطة ترتبط وتتقيد بها الأعمدة الموجودة في الطابق العلوي أيضًا. ينتج عن هذا ضبط أعلى محوري وبالتالي قوى محورية أعلى بنسبة تصل إلى 240 kN  (13% من مقدرة المقطع المسخن ) في الطوابق المتوسطة . بالنسبة إلى الـ 48% TFM   عند 20  دقيقة يكون الفرق حتى 300 kN  ، وهو تقريبا . 21٪  من القدرة القصوى للقوة المحورية للمقطع عند ذلك الوقت .

تشير النتائج إلى أن تطور الإجهادات والانتقالات بشكل عام يتبع نمط سلوك مماثل لجميع الأعضاء ، على الرغم من حدوث الحريق في طوابق مختلفة. تتطابق الحدود الاخفض  لقيم القوى المحورية  مع حريق في الطابق  8 . في الطوابق السفلية ، تزداد القوة المحورية في الجوائز المسخنة بمقدار تقريبًا . 65 kN  (17%)  لـ  25% TFMو 48% TFM و الحريق  ISO . ويصل هذا الاختلاف إلى 90 kN   (29%)  و 124–196 kN  (50%–180%)  بالنسبة لـ      10% TFM و  2.5% TFM على التوالي . هذه القيم تتوافق مع 5%  (25% TFM) 48% TFM , ، و  (ISO ،  6%   (10% TFM)   ، و 9–14%     (2.5% TFM) من قدرة المقطع اللدنة للقوى المحورية  . يرجع هذا إلى أن الجوائز المسخنة في الطوابق العليا من الإطار مدعومة من قِبل مقاطع الأعمدة ذات قدرة مقطع عرضي اخفض من الجوائز في الطوابق السفلية . وهكذا ، على الرغم من أن هذه الأعمدة تصل إلى درجات حرارة منخفضة ، فإن القيد المحوري للتوسع الحراري يكون أصغر في الطوابق العليا . الاختلاف في القوى المحورية الذروية مع طوابق الحريق المختلفة لأحجام الحرائق المتنقلة  أصغر (2.5٪ و 10٪) هو الأعلى . هذا ربما يرجع إلى ارتفاع درجات الحرارة في الإطار. بعض العناصر في طابق الحريق في منطقة الحقل - البعيد هي باردة نسبيا ، وبالتالي يتوفر قيود حرارية اكثر . أيضا ، تطورت قوى الذروة المحورية خلال 2.5 ٪ و 10 ٪ حرائق متنقلة في وقت لاحق (في 50-160 دقيقة) بالمقارنة مع حرائق أكبر حجما وحرائق منتظمة (20-30 دقيقة) .

في الحالات التي يحدث فيها الحريق في الطوابق العليا ، يحدث بدء الخضوع داخل الجوائز المسخنة حتى 15 دقيقة في وقت لاحق عن الحالات التي يحدث فيها الحريق في الطوابق السفلية. عادةً ما يحدث الخضوع عندما تبدأ قوة الضغط المحوري  بالانخفاض ، تليها استجابة لدنة متجانسة وزيادة مفاجئة في الانحراف ( السهم ) . بعد الخضوع ، يصبح تأثير موقع الحريق أقل أهمية. تتطور حالات الانتقال العالية (حوالي 30-55 ملم ، أو 6.8٪ -9.4 ٪) داخل الجوائز عندما يحدث الحريق في الطوابق العليا من المبنى بدلاً من الأسفل . تتفق هذه الملاحظات بشكل جيد مع النتائج التي توصل إليها باحثون آخرون الذين قاموا بالتحري عن تأثيرات صلابة التقييد المحوري على الجوائز المسخنة  . ووجد الباحثون أنه في الحالات التي يكون فيها سلوك الجائز مسيطر عليه التوسع الحراري المقيَّد ، ينتج عن القيد المحوري الأعلى تطوير قوى ضغط  أعلى وانحرافات ( سهوم ) أقل .

يتأثر مستوى القيد المحوري في جوائز الطابق الأرضي بعوامل أكثر من الطوابق المتوسطة ، مما يزيد من صعوبة الحكم وإجراء المقارنات. من ناحية ، تحتوي أعمدة الطابق الأرضي على مساند ثابتة ، والتي ينبغي أن تؤدي إلى قيد محوري أعلى ، ولكن من ناحية أخرى ، فإن هذه الأعمدة تكون أكثر رشاقة (5.3 متر) (أي أن لها صلابة انحناء أقل) من الأعمدة في الطوابق العليا. (4.2 م). بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لسيناريوهات الحرائق المتنقلة  ، يتعرض أعضاء الطابق الأرضي لدرجات حرارة منخفضة بالمقارنة مع الطوابق العليا. وبالتالي ، تحدث قوى محورية أعلى قليلاً وحالات انحراف أقل في سيناريوهات TFM بسبب مجموعة العوامل المحددة سابقاً. تشير نتائج حريق ISO ، التي لا تتأثر بالظروف الحرارية المختلفة في طوابق مختلفة ، إلى أن جوائز الطابق الأرضي (أي الجوائز الهيكلية الموجودة في الطابق 0) لها أعلى قيد محوري مقارنة بالطوابق المتوسطة. ويرجع ذلك إلى ارتفاع القوى المحورية الانضغاطية الذروية وانخفاض الانحرافات بعد حدوث خضوع الجائز . ولوحظت نتائج مماثلة للانتقال ، والقوة المحورية ، وعزم الانحناء في طوابق مختلفة من الحرائق في جميع السيناريوهات الأخرى (أي حرائق كل من EC و SFPE) .

 تأثير سيناريو الحريق - الحرائق المتنقلة  والحرائق المنتظمة :

على الانحرافات :

من اجل التعرضات المختلفة للحرائق في الطابق  2بالنسبة لجميع حالات سيناريوهات الحرائق المتنقّلة (TFM) ، فإن انزياحات الجائز في  نهاية المجاز1منخفضة نسبياً بالمقارنة مع المجازات الأخرى . بمجرد أن يبدأ التبريد ، يبقى الانتقال ثابتا بينما في المجازات الأخرى يكون هناك انتعاش صغير. وذلك لأن الجوائز في المجاز 1 تصل إلى درجات حرارة أقل من الجوائز في المجازات الأخرى ، مما يؤدي إلى انخفاض التمدد الحراري والقوى المحورية الانضغاطية في المجاز  1. وللسبب نفسه ، فإن انتقال الذروة التي تم الوصول إليها في المجاز 1 تستمر في الزيادة مع انخفاض حجم الحريق  بينما الجائز متعرض للحقل - القريب لمدة أطول . بسبب انخفاض القيود المحورية المتاحة ، فإن غالبية الضغوط الحرارية تدخل في تطوير الانتقال . تحدث استجابة جائز مماثلة في المجاز  5 ، ولكن في هذه الحالة تكون حالات الانتقال القصوى هي الأعلى في الإطار لأن الجوائز تصل إلى درجات حرارة أعلى . كما يمكن ملاحظة أنه بالنسبة لأحجام الـ TFM التي تبلغ 10٪ و 25٪ و 48٪ ، فإن أعلى القوى المحورية تطورت في المجاز  2 متبوعة بـالمجاز 3 والمجاز     4. ويرجع ذلك إلى أن الحريق يتقدم بشكل أكبر في المنشأ الذي يتم تسخينه . لتقليل الصلابة وبالتالي القيد المتاح  .

تطورت حالات الانتقالات العالية في البداية في المجاز 3 للحرائق القياسية ISO و SFPE و EC وفي المجازات 1 أو 2 للحرائق المتنقلة. بالنسبة للحريق المعيارية ، وحريق SFPE ، وحرائق EC الساخنة ، و٪  TFM 48، فإن عمليات الانتقال تتطور بسرعة أكبر في المراحل المبكرة من الحريق . ومع ذلك ، فإن ذروة الانحرافات في منتصف المجاز التي تم التوصل إليها خلال السيناريوهات الأخيرة (40 سم لـ 48٪ من TFM و 24 سم لحرائق الكود الاوروبي الحارة - القصيرة  تكون 20 سم على الأقل أقل من حالات الحريق الأخرى . لا تعتبر مرحلة التبريد لحرائق ISO و SFPE ؛ لذلك ، تكون الانحرافات هي الأعلى وستستمر في الزيادة حتى فشل الإطار (أي عند الوصول إلى سعة الحمولة).

في العمل من قبل بعض الباحثين . وجد  أن الحرائق المتنقلة  أنتجت حالات انتقالات أعلى من حرائق بارامترية لمجموعة من أحجام الحريق ونوع الهياكل التي فحصها الباحثين. ومع ذلك ، فقد توصل احد الباحثين إلى استنتاجات معاكسة. وقد أفاد  أن أقصى حالات الانتقال يمكن أن تتطور إما أثناء الحرائق المتنقلة   أو الحرائق المنتظمة وفق الحالة المدروسة التي تم فحصها في الدراسة  . النتائج الأخيرة وتشير إلى أنه ليس نوع الحريق الذي يحكم الانتقال ولكن مدة الحريق . بشكل عام ، وجد ان الحد الأقصى للانحرافات التي تم التوصل إليها أعلى لسيناريوهات الحريق مع فترات أطول للحرائق (2.5 ٪ ، 10 ٪ و 25 ٪ للحرائق المتنقلة والحرائق طويلة - التبريد للكود الاوروبي) اكثر من الحرائق الأقصر والأكثر سخونة (45 ٪ TFM و الحرائق القصيرة – الحارة للكود الاوروبي ). ويبدو أن الفرق الرئيسي بين الحرائق المتنقلة والحرائق المنتظمة هو أن هذه الحرائق تؤدي إلى مواقع مختلفة حيث يتطور الحد الأقصى من الانحرافات في أوقات مختلفة  . بالنسبة للحرائق المتنقلة والحرائق المنتظمة ، في البداية ، توجد أعلى انحرافات في المجازات الطرفية والمجاز المركزي ، على التوالي . ومع ذلك ، وبنهاية الحريق ، بغض النظر عن سيناريو الحرائق (الحرائق TFM أو الحرائق المنتظمة ) ، للحرائق الطويلة - التبريد ، تتطور حالات الانتقال الذروية في المجازات الطرفية ، في حين بالنسبة للحرائق القصيرة - التسخين (الحريق الساخن قصير الأمد في الكود الاوروبي و 48٪ من TFM) يتطورون في المجازات الداخلية . كما أن الانتقال الناجم عن الحرائق المتنقلة  أكثر انتظامًا على طول الإطار كما هو مذكور في احدى الدراسات

على القوى المحورية :

بالنسبة لجميع سيناريوهات الحرائق ، تكون القوى المحورية الانضغاطية في المجازات الطرفية ( المجاز 1 والمجاز 5 ) أقل بكثير منها في المجازات الداخلية. ويرجع ذلك إلى أنه ، كما تم تحديده سابقًا ، يتم توفير القيد المحوري للتوسع الحراري بعمود واحد فقط على أحد الجانبين . تتطور القوى المحورية الاعلى عندما يتعرض الإطار إلى أحجام كبيرة للحرائق (مثل ISO و SFPE و EC و 48٪ من TFM). تتراوح القوى المحورية الذروية تحت هذه الحرائق من 15 كيلو نيوتن إلى 55 كيلو نيوتن (2-13٪) اعلى مقارنة 25٪ و 10٪ و 2.5٪ . للحرائق المتنقلة وتحت الحرائق المنتظمة و 48 ٪ TFM ، كل الجوائز في الطابق إما في ضغط أوفي شد في نفس الوقت ، في حين أن التعرض للحرائق المتنقلة  أصغر من هذا ليس هو الحال . ويرجع ذلك إلى أن التوسّع الحراري الكلي ، حتى لو كانت الجوائز تصل إلى درجة حرارة الذروة المنخفضة المعرضة للحرائق البارامترية المنتظمة ، هو أكبر من الجوائز  ذات درجات الحرارة العالية جداً ولكن المحلية. على سبيل المثال ، الجوائز التي تتعرض لحرائق قصيرة – الحرارة في الكود الاوروبي  و 2.5 ٪ TFM تصل إلى ذروة درجات الحرارة من 367 درجة مئوية و 578 درجة مئوية ، على التوالي ، لكن ذروة القوة المحورية الانضغاطية للحريق القصير - الساخن في الكود الاوروبي 55 kN أعلى من 2.5 ٪  TFM.

بالإضافة إلى ذلك ، يحدث الخضوع للجوائز الأولى في وقت أقرب لحرائق أكثر تجانسًا ، أي في أول 10-20 دقيقة من التعرض للحريق . بالنسبة لـ 25٪ من TFM و 10٪ من TFM و 2.5٪ من TFM ، يتم الحصول على الخضوع  فقط عند 24 دقيقة و 42 دقيقة و 148 دقيقة على التوالي . بعد الخضوع ، تخفض القوى المحورية الانضغاطية وتتحول الجوائز إلى شد ، مما يؤدي إلى عمل سلسلي . يتم إعادة توزيع الإجهادات إلى منشأ محيطي أكثر صلابة ، ويقلل معدل الزيادة في الانحرافات. حالما يتم الوصول إلى قوة الشد القصوى لـ 25٪  TFM  ، تبدأ قوى الشد بالتبدد  . ومع ذلك ، بعد أن يبدأ متوسط  ​​درجة الحرارة للجائز المسخن بالتقلص (أي يبدأ التبريد) ، يستعيد الجائز بعض صلابته ، ويؤدي الانكماش إلى زيادة قوى الشد مرة أخرى حتى نهاية الحريق . بالنسبة للحرائق الأخرى ، لوحظ سلوك مماثل ، لكن الجوائز لا تصل إلى شدتها القصوى قبل التبريد لأن درجات حرارة ذروتها أقل . عندما يبدأ التبريد ، يحدث انتعاش صغير في انحرافات منتصف المجاز بين 4 و 80 ملم . تتطور أعلى قوة محورية للشد أثناء الحريق لأصغر حجم لحجوم الحرائق .

 على عزوم الانحناء :

تكون عزوم الانحناء في منتصف الذروة لكل سيناريوهات الحريق في نفس المدى حتى 160 كيلو نيوتن متر. تميل عزوم الانحناء الأكبر إلى التطور أولاً في المجاز  2 الداخلي لسيناريوهات الحرائق المتنقلة ، و المجاز  3 الداخلي للحرائق النموذجية لـلكود الاوروبي. الاتجاهات العامة في عزوم الانحناء تتبع سلوك القوى المحورية . تزيد القوى المحورية من عزوم الانحناء وبدورها الانحرافات( السهوم ) بسبب تأثير P-Δ كما جاء باحدى الدراسات .   ،هناك تأثير قليل على عزوم الانحناء في الأعمدة أثناء الحريق أعلى من طابقين فوق طابق الحريق ، وهذا هو ، في الطوابق الـ 5 وأعلى للحريق الذي يحدث في الطابق 2. من اجل سيناريوهات الحريق المتنقل  . هذا ليس هو الحال بالنسبة لسيناريوهات الحرائق المنتظمة . تتطور عزوم الانحناء الأعلى لكل من سيناريوهات الحرائق المتنقلة  والمنتظمة في الأعمدة الداخلية

النتائج :

تفترض معايير التصميم الحالية ظروف درجة الحرارة المنتظمة  في الحجرة ، بينما في الواقع ، تنتقل الحرائق في مناطق كبيرة ، مما يؤدي إلى توزيعات درجة حرارة غير منتظمة  بدرجة عالية. في هذه الدراسة ، تم التحقيق في الاستجابة الهيكلية لإطار فولاذي عام محمي معرّض للحرائق المتنقلة والحرائق المنتظمة المحددة في المعايير (بمعنى المعايير الأوروبية Eurocode و SFPE) في طوابق مختلفة من المبنى. وقد تم النظر في سيناريوهات الحرائق المتنقلة ، والمنحنيات البارزة الشكلية الأوروبية ، وحريق ISO القياسي ، وسيناريوهات حرائق درجة حرارة ثابتة SFPE.

تشير النتائج إلى أنه عندما تتعرض طوابق مختلفة من الإطار (واحد في كل مرة) لنفس التعرض للحريق لكل من الحرائق المتنقلة والمنتظمة ، فإن اتجاهات التطوير في الانتقالات والضغوط في الجوائز متشابهة ، باستثناء الحرائق التي تحدث في الطابق الأرضي و الطابق الأعلى . تتطور حالات الانتقال العالية والقوى المحورية السفلى داخل الجوائز في الطوابق العليا ، حيث يقل مقاس العمود ، نظرًا لانخفاض مستوى التقييد المحوري. ومع ذلك ، فإن الجوائز التي تعرضت للحرائق في الطوابق السفلية لا تسفر إلا عن 15 دقيقة في وقت لاحق مقارنة بالحرائق في الطوابق العليا من الإطار. وجد ان القوى المحورية وعزوم الانحناء تتطور لطابقين بعيدا عن طابق الحريق . هذا يشير إلى أن نمذجة خمسة طوابق من المنشأ (مع الحريق في الطابق الأوسط) يمكن أن تكون كافية لالتقاط السلوك الهيكلي الصحيح وإعادة توزيع الضغط . ومع ذلك ، يجب إجراء المزيد من الدراسات حول أنواع أخرى من الهياكل لتأكيد ذلك .

يعتمد معدل وحجم الانحرافات ( السهوم ) في منتصف المجاز الأعلى بشكل رئيسي على مدة الحريق وليس على نوع الحريق (أي TFM أو حريق منتظم ). تؤدي الحرائق القصيرة والساخنة إلى تطور أسرع للانحرافات ، بينما تؤدي الحرائق الطويلة والباردة إلى انحرافات ذروية أكبر. من ناحية أخرى ، فإن المواقع التي تحدث فيها هذه الانحرافات الذروية تختلف بالنسبة لسيناريوهات TFM والسيناريوهات المضادة للحريق . بالنسبة للحرائق المتنقلة والحرائق المنتظمة ، فإن أعلى معدلات الانحراف ( السهم ) تتطور في المجازات الطرفية والمجاز المركزي ، على التوالي . كما أن حالات الانتقال تحت التعرض لحوادث الحريق المتنقلة غير منتظمة.

بشكل عام ، وجد ان سيناريوهات الحرائق المنتظمة  ينتج عنها 15–55 kN   (2–13%)  أكبر من القوى المحورية الانضغاطية بالمقارنة مع الحرائق المتنقلة ، في حين أن عزوم الانحناء  الذروية تكون في مدى متماثل لكل من الحرائق المتحركة والحرائق المنتظمة. عندما يتعرض الإطار لسيناريوهات حرائق متنقلة أصغر من عرض المجاز ، يتم ملاحظة التذبذبات غير المنتظمة للقوى المحورية وعزوم الانحناء والانتقالات الجانبية وبالتالي استخدام العناصر (في مدى من 2 - 38٪). هذا ليس هو الحال عندما يتعرض الإطار لحرائق منتظمة  أو حرائق متنقلة كبيرة الحجم . يمكن أن تؤثر التذبذبات في القوى والعزوم على مقاومة  المواد .

تشير دراسة الحالة التي تم تقييمها إلى أن الحرائق المتنقلة والحرائق المنتظمة قد تؤدي إلى استجابات هيكلية مختلفة بشكل كبير لنفس المنشأ و التي قد تكون مهمة في التصميم الهيكلي واختيار الأعضاء الحرجة . في حين أن الحرائق المنتظمة  قد تؤدي إلى زيادة القوى المحورية ، إلا أن الحرائق المتنقلة قد تؤدي إلى انتقال أكبر في أوقات وأماكن مختلفة.