Моделювання температурних полів у сталезалізобетонних балках. Дослідження особливостей нестаціонарних температурних полів у їх перерізах при пожежі. Розробка методики розрахунку вогнестійкості статично невизначених сталезалізобетонних конструкцій.
Аннотация к работе
Їхні переваги містяться в зосередженні робочої арматури у зовнішніх гранях розтягнутої зони бетону, що призводить до зменшення висоти перерізу та зниження власної ваги конструкції в порівнянні із залізобетонними елементами. Аналіз результатів досліджень показує, що основним недоліком цих конструкцій є невелика вогнестійкість. Робота виконувалася відповідно до координаційного плану науково-дослідних робіт з держбюджетних тем “Розробка методів оцінки, розрахунку та прогнозу властивостей компонентів бетону та роботи сталезалізобетонних конструкцій з урахуванням дії температурного фактора” № держреєстрації 0103U003441, інв. Визначити розрахункові розподіли температури в сталевій секції і залізобетоні для різних моментів часу, що дозволяють оцінити граничні згинальні моменти при нагріванні, та визначити вогнестійкість нерозрізних комбінованих конструкцій. Наукова новизна роботи: - отримані розрахункові розподіли температури в перерізі сталезалізобетонних балок для різних моментів часу, що дозволяють оцінити граничні згинальні моменти при нагріванні й визначити вогнестійкість нерозрізних комбінованих конструкцій;У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і завдання дослідження, показана наукова новизна, практичне значення роботи, дані відомості про апробацію і публікацію результатів дослідження. У першому розділі проведено аналітичний огляд конструктивних рішень сталезалізобетонних конструкцій перекрить, методів їхнього розрахунку з урахуванням впливу пожежного середовища. Створенню комплексних балок та їхнього дослідженню присвячені роботи Ю. Г. При нормальних температурах поведінка нерозрізних залізобетонних конструкцій освітлена в роботах В.М. Під впливом високої температури при пожежі міцність сталезалізобетонних конструкцій знижується, а іноді відбувається їхнє руйнування.для конвективного теплообміну за законом Ньютона де (a-коефіцієнт тепловіддачі Вт/(м2?град) і для променистого теплообміну за законом Стефана-Больцмана: Чисельне моделювання проведено методом кінцевих елементів для сталезалізобетонної трьохпрольотної балки, яка складається із сталевої секції у вигляді двотавра №14 і монолітної залізобетонної плити товщиною 50 мм, шириною 250 мм, що армована 3?10 А400С, розташованими на відстані 25 мм від верхньої грані. Сталева секція і нижня поверхня залізобетонної плити піддавалися впливу стандартної пожежі: Ts = 345 lg (8? 1) 20, (4) з умовами теплообміну (2)-(3), на верхній поверхні залізобетонної плити задавалися граничні умови конвективного теплообміну (2) з повітряним середовищем при t=20°C. Нижня полиця двотавра має температуру 665°C, стінка - 665-530°C, верхня полиця - 371°C. Для 45 хв нагрівання боковий захист знизив температури сталевої секції: температура нижньої полиці-714-770°C, температура стінки - 671-509-435°C (знизу-нагору), температура верхньої полиці 510-432°C, температура нижньої поверхні бетону - 615-703°C. Результати розрахунку із всебічним захистом для 60 хв показали наступні температури: температура нижньої полиці двотавра - 596-613°C, температура стінки - 580-492-355°C (знизу - нагору), температура верхньої полиці 350-359°C, температура нижньої поверхні бетону - 694-760°C.Балку 1 випробовували на установці (рис.9), що складається із двох металевих опор 2 для середнього прольоту й двох крайніх опор, що включають серги 3 у вигляді замкнутих прямокутних рам, металевих тяжів 4, зєднаних із силовою підлогою 6, врізаних у тяжі динамометрів-форкопфів 5. Для виміру зсуву залізобетонної плити по поверхні контакту із двотавром на двох торцях залізобетонної плити встановлювалися індикатори годинникового типу И-1...И-4 із ціною розподілу 0,002 мм, які вставлялися в струбцини, закріплені до верхньої полиці двотавра сталевої секції. В арматурі розтягнутої частини залізобетонної плити при Mmf - =29,37 КНМ виникла пластичність, деформації розтягнутої фібри бетону в граничній стадії при Mmf - =34,37 КНМ склали eb = 318х10-5. Визначалися температурні поля в перерізах сталевої та залізобетонної секцій комплексної балки; характер її деформування при нагріванні, при статичному навантаженні та при спільному впливі температури і навантаження для різних умов обпирання; вплив температурних моментів на перерозподіл зусиль у балці; характер утворення і розвитку пластичних шарнірів в опорних і прольотних перерізах у процесі нагрівання й тріщиноутворення бетонної секції; зниження міцності при інтенсивному високотемпературному нагріванні опорних і прольотних перерізів; вплив захисних покрить сталевої секції балки; зсув залізобетонної плити по поверхні контакту зі швелером. Для виміру зсуву залізобетонної плити по поверхні контакту швелера із залізобетонною плитою із двох торців залізобетонної плити встановлювалися індикатори годинникового типу із ціною розподілу 0,002 мм, які кріпилися в струбцині, закріпленої до верхньої полиці швелера сталевої секції.Рішення проблеми оцінки несучої здатності комплексних нерозрізних сталезалізобетонних конструкцій проведено теоретичними й експериментальним