Reliability of a timber structure exposed to fire: estimation using fragility function

Abstract

Natural fires occurring in buildings and damage to structures caused by these fires have always been uncertain phenomena. Failure of a structure exposed to a natural fire can not be predicted with certainty. The present paper de-scribes an approach to an estimation of failure probability by developing a fragility function for a timber structure exposed to the hazard of fire. The fragility function is used to relate results of a probabilistic computer simulation of a potential fire to the probability that an exposed structure will fail during this fire. The developing of the fragility function utilizes the fact that fire damage to an unprotected timber structure can be expressed through the depth of char front. This depth is used as a key demand variable of the fragility function. The estimate of the failure probability is calculated as a mean of fragility function values.

Atsitiktiniai gaisrai pastatuose ir jų sukelti pažeidimai yra sunkiai nuspėjami ir neapibrėžti reiškiniai. Tiksliai prognozuoti gaisro veikiamos konstrukcijos suirimo neįmanoma. Galima tik vertinti jos patikimumą arba jam atvirkščią dydį – suirimo tikimybę. Pastarąją galima įvairiai matematiškai išreikšti. Šiame darbe suirimo tikimybė yra apibrėžiama naudojant medinės konstrukcijos pažeidžiamumo funkciją. Straipsnyje aprašytas gaisro veikiamos masyvios medinės konstrukcijos pažeidžiamumo funkcijos sudarymo metodas, leidžiantis įvertinti stochastinius ir episteminius neapibrėžtumus. Pažeidžiamumo funkcija leido susieti tikimybinio gaisro modeliavimo rezultatus su konstrukcijos pažaidos tikimybe. Pažeidžiamumo funkcijos formulavimas paremtas galimybe medinės konstrukcijos pažaidą išreikšti medienos apanglėjimo gyliu. Medienos apanglėjimo gylis laikomas pagrindiniu sijos pažeidžiamumo funkcijos argumentu. Konstrukcijos suirimo tikimybės įvertis skaičiuojamas kaip pažeidžiamumo funkcijos reikšmių vidurkis.