Розрахунково-експериментальний метод визначення вогнестійкості стиснутих елементів залізобетонних будівельних конструкцій - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО УКРАЇНИ З ПИТАНЬ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ ТА У СПРАВАХ ЗАХИСТУ НАСЕЛЕННЯ ВІД НАСЛІДКІВ ЧОРНОБИЛЬСЬКОЇ КАТАСТРОФИ АКАДЕМІЯ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ ІМЕНІ ГЕРОЇВ ЧОРНОБИЛЯ УДК 624.012 дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Академії пожежної безпеки ім. Героїв Чорнобиля МНС України, м. Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент Тищенко Олександр Михайлович, Академія пожежної безпеки ім. Офіційні опоненти: - доктор технічних наук Басманов Олексій Євгенович, Університет цивільного захисту України МНС України, м. Захист відбудеться “”квітня 2008 року о 1430 годин на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.707.01 в Університеті цивільного захисту України за адресою: вул.У звязку з великим обсягом будівництва в нашій країні, трудомісткістю проведення вогневих випробувань та складністю теоретичного визначення меж вогнестійкості складних сучасних залізобетонних конструкцій існує ще багато невирішених питань у галузі впливу вогню на споруди та їх елементи. Існуючі лабораторії не можуть повною мірою задовольнити потребу в експериментальних натурних випробуваннях залізобетонних конструкцій на їх вогнестійкість та залишкову несучу здатність після пожежі, особливо в тих випадках, коли конструкції є громіздкими і мають складну конфігурацію. Згідно з багатьма розрахунковими схемами несучих конструкцій будівель та споруд, їхні стиснуті елементи є одними з найбільш відповідальних, їх руйнування часто призводить до обрушення всієї конструкції, що, у свою чергу, завдає найбільш великих матеріальних збитків. З огляду на вищезазначене, можна сказати, що розробка та вдосконалення розрахунково-експериментальних методів визначення вогнестійкості стиснутих елементів залізобетонних будівельних конструкцій, а також їх несучої здатності після пожежі є актуальною. Уперше вивчено достовірність і точність розрахунково-експериментального методу визначення несучої здатності стиснутих елементів залізобетонних конструкцій при пожежі, а також сформульовано технічні вимоги для досягнення найбільшої ефективності цього методу.Однак, будь-який розрахунок повинен бути орієнтований на експеримент, особливо якщо це стосується визначення залишкової несучої здатності будівель, ушкоджених пожежами, чи будівель, що підлягають реконструюванню. Теплофізичні, механічні та структурні властивості зразків досліджувалися за допомогою комплексної методики, яка включала механічні випробування міцності та деформативності бетону, міцності зчеплення арматури й бетону, початкового модуля пружності, теплові випробування з подальшим розвязанням оберненої задачі теплопровідності за методом, запропонованим П.Г. Для обґрунтування й реалізації розрахунково-експериментального методу визначення вогнестійкості стиснутих елементів залізобетонних конструкцій був проведений попередній аналіз теплофізичних і механічних властивостей бетону, з якого виготовлені ці елементи. При дослідженні механічних властивостей бетонних зразків були отримані дані щодо впливу складу бетону на його міцність і деформативність при короткочасних навантаженнях. Для перевірки відповідності результатів відомих методів розрахунку температур у бетоні реальній картині прогріву досліджуваних зразків було використано одномірне рівняння Фурє в циліндричних координатах з граничними умовами I роду і теплофізичними характеристиками (ТФХ) - залежностями, відповідно, теплоємності та коефіцієнта теплопровідності від температури у вигляді: , .В роботі одержано нові науково обґрунтовані результати, що в сукупності забезпечують вирішення науково-практичної задачі щодо обґрунтування розрахунково-експериментального методу для визначення вогнестійкості стиснутих елементів залізобетонних конструкцій на основі поєднання компютерного моделювання та комплексних лабораторних випробувань. Результатом обґрунтування є розробка послідовності основних процедур методу, описання математичного апарату для моделювання процесів, що відбуваються в елементах при дії пожежі, технічних вимог до експериментальної бази та її метрологічного забезпечення, а також оцінка достовірності цього методу. Обґрунтований метод дозволяє істотно знизити вартість та трудомісткість при проведенні досліджень вогнестійкості залізобетонних будівельних конструкцій зі стиснутими елементами. Знайдені та практично реалізовані режими нагріву зразків при їх комбінованих випробуваннях в умовах, що моделюють роботу бетону в стиснутому елементі залізобетонної конструкції, при використанні попередньо визначених ТФХ бетону, коефіцієнта тепловіддачі його поверхні, а також режиму прогріву печі. Показано, що при комбінованих випробуваннях підвищення напружень унаслідок температурного розширення бетонних зразків відбувається до певної межі, після чого настає релаксація, обумовлена швидкоплинною температурною повзучістю бетону, причому крупність заповнювача впливає на зростання напружень, деформативність зразків після випробувань, а також на довжину, розгалуженість та ширину розкриття тріщин.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ