автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.02, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов при различных температурных режимах пожара с учетом охлаждения водяными струями

•б од

элемент1в при р1зноман!тних температурите режимах ложек! з урахувзнням охолодаэння водяниыи струменями

01

оз. зб. 02 .Пожекна Свзпвка

оз. 23. 01 Буд1вэльн1 конструшщ. будови та споруда

АВТОРЕФЕРАТ дисергацп на здобуття вченогс ступэня кандидата техн1чних наук

Харкхв - 1ааз

Дисертац1ею е рукопис

Робота виковава у Харавському державному техничному ун1вэрсит9т i буд1ввицгва та арх¡тектури

Науковий кэршник: - кандидат технишсг наук» професор Оотн С. Л-

0ф!Ц1ИН! ошненти :

1. доктор технгчних наук, професор Шартовсышй В. М-й.кандидат тэхн¡ишх наук, доцзнт Шмунлер B.C.

Пров1дна орган1защя - УкрВДИБ ЫВС Укрзтни

Захист дисарггац! х в!дЗудеться грудня lass р.

о I 3> годин! на засхданн! ошцгадхзовано! вчано! рада при Харк!всъкому держана ому твхЕ1чвому университет! будхвницгва та арххтектурк за адрэсою: м. Хзркхв.-вул. Сумська. ао

3 дисартац!Ею можна ознзаомкткся у бЮлiотецi уЕ1версиг9ту-Автореферат розхслании " листопадз isss р.

Вчениа секрвтар сдац1ал!завано1 вчвног ради, л

кандидат тэхнхчних наук, доцэнт ™ U ЕГ&г-Нутовии.

ЗАГАЛША ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальнють теми та ступшь п дослдвэнностг. Одним з. нааважяивишпс завданъ у буд1вншгв i е забезшчення вэобх^д -но! меж г вогнэстIйкостI буд1ваяьних конструкцш.

Щороку в Укра'/Н! трашгяються понад so тисяч пожеж, 7о в1дсоткш з яких'перепадае на будови-тз сгоруди.як! винонанi з ззлГзобетонниг алвмэнпв. Алэ да цього чзсу робота ззл^за-бэтоншпс конструкт 2 при pi3HDsr3HiTHJ£s темпврзтурних режимах, в тому -числ! з урахуванням охолодаэння водяними' струменями вивчена нвдостатньо.

Вшив висских темгорзтур та ох^годаання' водяними струмэ-НЯМИ конструкцт пркзводихъ ДО ЗМ1ЯИ фIзико-мэхзн ¿чних влзс-тивостеа бетону. напруявно-дефсрмованого стану залхзобетон-них конструкции накопичувзння пошкодаень. що значно знижув В0ГНвСТ12К1СТЬ будхввльних конструкций.

1снуюча методика розрахунку меж вогнеспгкост! зал1зобэ-тоееих конструкта не врзховуе надзних явищ i вимагае пода-льшого розвитку.Тоиу було проведено комшвкс досшдаэнь ф1-зико-мехзв^чних властавостеа бетону шд впливом високих тем-горатур i охолодаенн! водою, характер розшдшвння зусиль у залiзобетонних■ кояструкцiях. що винияають шд Д1вю температуря та вологи"такого типу та ix вшшву на ШцнЮть. жорст-кють та тр1Щ1ност1йк1сть.

Обрании напрям до<шдаень в^дпощдав задачам забесго-чення пояюнно! бездаки об' ектхв та го релину проблем науко-во-твхн1чнаго розвигку державноi пожежноI охорони. МВС Украг-ни на rap i од 1995-2000 p.p., а також планов г Дзржйюдкэтнох НДР Украхнк № 0026.

Мэтои роботи е розробка ззсоб1в оценки вогнеспакосп. та оотатньо'1 м1цност| вигинзбмйх зал ¡зобетонних елвманпв

при р1зноман]тниг температурних режимах пожеж! з урахуванням охолодаення водяними. струменями на основ; вивчення нпливу рхвноманХтно! тривалосп нагрхву та охолодаення на шля температуря. таску, вологоот]. нэпрупг. деформаций I сучасних метод 1в розрахунку.

Об' ект дослхдаенвя -вигинзбм! зал1зобетонн1 елементи, 1'х робота при р1знис темпвратурних режимах пожени з облшом охолодаення вадянижи струменями.

Задач! дрол]дкення:

- розробити методику . числового внзначення. полхв надмхрно-го тиску I вологостх з обликом нелшишост! теплоф1зичних характеристик та додаткового переносу вологи I тепла наяв-ност! фхлътрацхяного руху пари та води,а також фазових горе-творшань;

- ексгорименталъва дослхдоги розшдивення, темшратурн I вологостх у залхзобетонних швзмэатах та виявити закономхр-ностх змхни вологи в залежностх в!д температуря при хвтен-сивному нагр]вХ;

- розробити мэтодику : провести дослхдаення повнох дхаг-рами деформування бетону при рхзних режимах кого нагр!ву та охолодаення;

- провести оцхнку напружено -дэформованого стану випшае-ыих елвментхв з облХком залэжностеа деформативних та м хцнос-них властивостей' бетону при нагрхв! I гослхдуючому охолод-женн!;

- провести експериментальне дослхдаення впливу хнтен-сивносгп нагрхву та охолодаення на напружено - деформованиа стан валIзобетоших вигинаемих елэмвнПВ;

- розробити методику оцхнки вогнестхакост! а остатньох мщностх залхзобетанних вигинаених елвменпв при р1зноман!т-

них твмпвратурних режимах;

- впровадити рэзультати Д0СД1ДК9ННЯ у. проектування г-оуд1вницгв0.

Методолог 1 я дослдаадь побудовзвэ на використэнн! число-вкх методов ршвння н8лШ12них дифэреяшаних'. р!внянь тепло-проводност! з обликом фазових переход1в", напружено--деформо^ ваного стану на всхх стадии робота"вигинэбмих зад!зобетон-нет конструкта, экспериментальному виявлэнн! вшшву нагр!ву г охолоденяя нэ м1цасон! I дефоряатизя! характеристики бетону, на основ! яхих розроблеяа методика розрахунку вогнес-т^акост] I остатньоТ м!цност1, а такок на 1т екстарименталь-нш горевфц! I вт];ленн1 в практику.

Науковз новизна робота:

- розроблвна нова методика визначення нестэцюнарних температурних пол ¡в з урахуванням м1нливост! характеристик ■ тешгопэреносу I фазових шретворшань на основ I застосування консервативно! шнцэво - р1зницько1' схеми х засобу прямих, алгоритм I програма розрахунку на.1вм рс/-ат;

- розроблвна методика.розрахунку поля надаирного- таску яка включав рхшення р!вняння Пуасона.що в!даукуеться засобом цинично! рэдукцп'. а також поля вологости програма на 1вм рсуат у середовищ] Турбо-паскзлъ;

- проведано числовиа анзлгз результат!в розрахунку. за розробленою методикою, що виявив. ютотн! уточнения розрахун-кових пол]в температуря.надоирного тиску та в1дноснот воло-гост!. встановлен! особливост! температурних. тгсшв при охо-лоджэнн1 поверхн! рхзномэнтю! тривалостI.а також. знаступ-ним нагр!вом подажним середовидем;

- розроблен! засоби визначення твмшратурних тшв з допомагою зяалагових упорядкувань при триваламу вшгив! по-

жеж! з урэзуванням мхнливост! коэф]ц1Бнт1в теплопроводностi в1д темгоратури та з обликом шрэходу.експврименталъно вияв-лвно нов! закономГрност! розподхлу. темпвратури та вологостх у бетон! при aarpiBi г охолодаеннх за допомогою розроблвнох установки, одержано необидн! для рхоення нелшхвних дифе-ренщгних р1ВЕЯнь залвжност! м!ж вхдносною во лог i ста та температурою з урахуванням фазових шретворювань;

- розроблена методика дослХдаэння мхцносних .таг двформэ-тивних характеристик бетону при Хнтвнеивному високотемгора-турному HarpiBi, та нова важельна установка.яка п реалхзуе, с заявка на вшаххд Nasi огв.12 /гв- оодзза г приоритетом вхд ie. оз. as р. 5; виявленI закономхрноатх деформац!^ бетону при Хнтенсивному високотемпэратурному нагршх. а тэкож при наг-plBi та наступному водяному охолодауваннi;

- проведено числове модэлювання напружено -деформовано-го отану вигинаемих залiзобетоннзи элемент!в з урахуванням впливу нагрХву та охолодавння на повну д!аграму "о-л", виявлен I нов! законом¡рностI хх робота ;

~ розроблена методика розрахунку вогнестхякоатх та ос-татньо!' MinpocTi зал!зобетонних конструкций;

- проведен! ексгориментальнх дослхдаення напружено -дэ-формованого стану залхзобетонних балок при дп нагрту тг статично! нагрузки, одержано нов! дан! про вплив нагр!ву та водяного охолодавння на температурив зусшв. дэформацП", ВОГНЭСТiffiCiCTb та решту МХЦНОСТЬ

Практична ц!нн!сть та упровадауванвя результатов робота:

-розробленi рекомендаци до розрахунку.розподхлу. темпе-ратури.тиску. вологостг у елементах зал хзобетонних конструкций. шдввдрггь Ix ладишсть в умовах пожеж!, пропозицп з розрахунку меж вогнестхгкостх та оотатньох м!цност! дозволя-

ють уточнит вллив температурного режиму на мщнють та дэ-формативнють золхзобетонних конструкцгг.та дають можливють ефективно провести реконструкцгг та шдсилвння будов I спо-руд шсля пожени;

- Результата проведения розробон вт!лэно у проекта л!д-силення будХвл! Красноградоьког доол1дницько1' стаицхт НВО "Днхпро".при оц1нц1 нэсучох спроможностх плит горекрить жит-лових буд1ввль шсля пожени у м. ХзрковI.у навчальний пособник для курсант1в а слухач1в, що яавчзоться за фахом " По-Ж9ЖНЭ безпена".

Достовхрнють результат ¡в визначаеться використанням у проведение експвриментальних дослхдаеннях достатньо точно! вимхрювальноI апаратури, прибор1в,дасл1дницысага обладнання; шдгвердкенням у ексгориментах спрзввдаивост 1 прийнятих початков йс пэредумов,допущвнь I характеру деформування зразк!в при нагрузцх.нагрхв! а охолодженн!; задов1льним зб!гом результата розрахунку шцност! по розрсблэн1Я мвтодат з еко-гориментальними даними.

Особистиа внасок дисертзята у одзрканяя наукових результат ¿а складаеться з=

- розроблэво методику числового визначення темгоратур-них пол!в у зал!зобетонних конструкциях при короткочасному ¡нтенсивному нагрхванн! та охолодаэнн1. алгоритм та програма розрахунку теишратурного паля а шля полагает 1 та результата IX числового модалювання;

- розроблена методика визначення твмпературних пол1в у залIзобэтонних элементах при тривалому впливх понеях на електро хнтаграторах прямо Г аналоги';

- розроблена методика екешримвнтального досладаэння гнШв темпвратури и вологост! при односторонньому нагргв! а

охолодаэннi,отриман i результата експериментальних дрсдхдаень розподхду температуря водогостх при одномхрному потоцх теша;

- розроблвна методика досшдшння мхцностх та дэформа-тквних характеристик бэтону при дп температуря та залоги та отриман i результата ексшржментальних дослхдаень впливу наг-рХву та охслодаення на мхцнють i двформативнхсть бетону;

- проведена чиалвне модэлювання нзпружвно-дэформованого стану вигинаемих залiзойэтонниг елементхв при хнтенсивному натр IB i та охолодавнн1-,

- экспериментально дослхдаенно вшив хнтенеивного наг-рхву та охоладаення на напружена - двформований стан залхзо-ботонних элемент хв-,

- розробдена методика розрахунку вогвастхакостх з ос-татньо'Г мхцностх при рхзноманхтних темпвратурних режимах та охолодаэнн! водяними струмэяяш:

- вправадавна розроблвна методика у проектування 2 бу-дхвнищъо.

Апробацхя робот Oghobhi результата робота догов хдалися на 4.8, 4S та so -я науково - технхчних конференции: виклада-чхв харкхвсъкого хнженерво-будхвельного хнстигуту за участю представшие хв виробницгв та профхльних вузхв м. Харк1в isas, 1984, 1893 р. р., 1 та 2-й Всеукра "хнських науково-практичних конференциях "Проблвми пожежнос безпвки" м. Харкав iваз р. ,м. Khib.isss р. , На М1Жнародн1В нэуново-пракпгсн1й конфврвнцхх "Удосконалення будхвельних матархалхв. технологхи та засобхв розрахунку конатрукцхй у нових еконоихчних умовах ". м. Суми.

10в4 р.

Публхкацх 1 основнх полоясення дисертацх! оиублхкованх у 10 тчатних роботах.

Обсяг робота. Дисертадш складаоть введения, шхсть роздхлхв,

основн* висновки. список винористанох лпвратури з 115 наа-менувзнь.Вонэ м Ютить 117 сторхнок машинописного тексту, 40 малюнк!в. 23 таблиц!.

ЗМЮТ РОБОГИ

У шщому роздШ винладзн! стисл! в ¡домоет! про стан та умови робота зэл!зобэтонних нонструкцт при ¡ятенсивяому нагр!вов1.

У дослхдаеннях В. Н. Агадканова. Л. А.Аштона. Б. Бартелемь Д.I.Весь В.В.Жукова. Н.А. 1лына. Ш.Крюпа, Дж.Ленгдон-Хомаса. X. Л. Мальхотра. А. Ф. Шлованова. В. ¡.Мурашова. П. X. Петерсена. В. А. Пчелинцзва. М. Я. Райтяана. 1.Г. Романэнкова. АЛ. Сегалсва. Траверса. Факлера, В. С. Федорешео. А. Н. Яковлева та !н. виявлвно негзтивний вшшв пожени на зал1зобетонн1 конструкцп у результат! розвитку в них полт тамператури. налагает! та надахр-ного таску. К.Лосьб описув вшхадок рувнувэння зал!зобетонних колон у момент IX охолодаення водяники' струиенями-

Розрахунку темпэратурно-волог:снкх пол!в у буд!вельних конструкциях присвячонI робота Ю. А. 0лександр1вського. А.В.Белова . В. Н. Богословського, П. Н. Васильева. А. А. Гвоздева. А.В.Лико-ва, Ш-Н. Шшта. В.Г. Петрова-Дзнисовз. В. 1.Роатмана, С. А.Фр1да, К. Ф. Фок1на. С. Л. Фомша. А. I. Яковлева та 1н. Анал1з дих дос-лхдаень показуе. пр при 1нтенсивному нагр!вов! зал1зобетон-них конструкцха поадажним середовишрМ'нааб!льш !стотними факторами теплового переносу е наявнють випаровування вологи у бетон!, и фыьтрэщане перенесения у результат! град!енту надм ¡рного таску пари, ¡стотн! змии характеристик в!д темпе-ратури.у зв' язну э там диференцнш рхвняння тепловологопро-водност! становляться нел№1ашши I потребуяпъ п!дход!в ! засоб!в 1'х рипення сЛ. А. Коздоба. Да. Кранк.А. В. Ликов. Ю. Ы. Мацэ-в!тиа. Н-Фр1дман. П. Роуч. М.Рихтмайер. А. А. Самарський.

А.Н.Тихонов, Р.ХокнР.

Впливу температурно - вологхсних умов на мхцнхсть. I да-формативнх характеристики бвтону та аркатури присвячвш робота Н.С.Бушуева. Н.С. Бушева. В.I - Ввретвнникова. Н.I.Зенкова, А. П.Кричевського. А.ф. МХлованова. К- Д. Некрасова. В.Г.ОлХмпх-ева. С.Л.Фомина. А-1.Яковлева та хн-

Визначенню парзметрхв повно! дХаграми I методикам роз-рахунну при нормальнха температурI присвяченх робота В.Н.Ба-йкова. В. Я. Бачшського. А: Н. Бамбури» О. П. Гущ!. А. Б■ Голшева. С- В-Дмхтрхева. А- П. Кричевського. А- Л. Лемхша.Х. Еюша, В.П.Чайки. 6- А. Чистякова та ¡н. Вхдсутнх експериментальнх данх про вплив нагрхву та охолодаення на повну дхаграму " схгма-епсх-лон". облхк якох. як пиказують обчислгавання, дозволяв значно уточнити оцхнку вогнвспикосп та решту «¡цносП конструкцхг.

У другому роздхлх розроблено методику визначення темш-рзтурних полхв при нороткочасному ¡нтенсивному нагрХвХ. при нагрхвх та охолодаеннх водяними струменями. а також при три-валому нагрхвх з урахуванням мхнливостх теплофхзичних характеристик бетону с хсо. о^о], тешгообмхну з навколишнхм середавипэм са^со, а соз та фазових первтворень вологи £а2соз.

Рхшення нвстацхонарнох" задачх одержано з використанням розроблвного В. М. Роатманом прииому розподхлвння .системи да-ференц 12них рхвнянь тепловологошреносу на самостханх рхв-няння шляхом введения вкспвршантально х залвжностх мхж во-логхстю та температурою при фазових перетворюваннях-

У зв'язку з нелхнхянхсттю даферентаного рхвняння теп-лопроводностх вояо пвретворене так. що шуканими пэремхнними е консервативнх вэличини - утримування тепла та температура:

00 (Ь) 1

= — 7 1 ] (1>

-TI-

Утримунання тепла o(t ) складаеться а тепла, що акумулю-в а лося Q со, теплота фезових яеретыорювань <-у*о.

Рjвняння С15 з1дбивае суттсвють фхзичногэ закону збере-жеяня еняргп I дозволяе зберогти ¡нтегралып характеристики переносу у к1нцвБо-р1зносн1Я схем!, що ¡стотно гпдвщуе точ-HicTb ршення.

Розв'язчння проведано засобом прямих шляхом даокрети-зацг/ першим право У частини р ¡вняння со, перетворюючи його у систему звичааних диференцшяих р^внянь, для вузлових ;зда-чень з наступили Г/ розв'яэанням двоетапним заообом у вариант» предиктор - корэктор. Розроблеяа програма розрахунку "Ровйг-" на IBM PC-AT у Of редовшц i Turbo Pascal. ПрОГрЭМЗ функщонуе шд управлениям ¡нтеракттено7 пболонки. що дозволяв у ход! сеансу ршення контролювати обчкслювальний процео на экран х müh¡тору. У випадку прояви неетхякость що вира-жаеться у появ! niKiB на температурой кривая, оператор ЕОМ змх'нюе крон: ¡нтегрування за часом i повторив обчислюванкя.

Для визначеняя пол!в надмфного тиоку р Сх.п, р¡вняння

паролровидносп також подаеться у консервативно форм!: аъ 1

— = — 7 ? t з (2)

&т г р s '

Л1вэ частана piвняння с 22 стаковить ввдатсд утримувзн-

ня пари у оданшзо часу

üg <sp aw m.

~ = ср &Г * ¿н + &Г

Таким чином рзшаняя pi вняння '.sj можна отримчти за Bi-домими з ршення ргвняяня тегогопроводност! ¿о швидаютю зм¡ни температуря у елементарному oö'eMi та швидк^стю зн1ни еологостi в!д тенгаратури при фазових перетворюнаннях vi ■ Враховуюта, що к(льк;сть экумульованох бетоном пари дуже мала у пор¡вняннi з кхлькгстю пчри. що гарем¡щуетьля фмь-

тратаними атрумами, а також постшнють коефхцхенту парс— проводност1 бетону, ршняння с&у спрощуеться:

т lit у

' — "л--ъ = 7* р .

Розроблена методика рппення р;вняння Пуасона i3

застосуванням одного з сучэснкх шзидкмх sacodiB р!шення елглтичних р!вяянь - засобу цшипчнот рвдукц!V та формувчння л¡вот частаяи р1вняння С4з-функцм даерел з з застосу-

ванням табличного процессора Kupor-cniс д.Роароблена програма " Puasson " для IBM PC/AT.

РОЗПОД1Л БОЛОГОСТ1 ВИЗНаЧЭБТЬСЯ з р i вняння

<»W Ар

— = — = м Cx.rj С«3->

Вихористовуючи К1НЦ0БО - PI3HOCK0 УЯБЛ0ШН ртннння <"55 отитуеыо рекурвктн; фопмули для визначення вологосп у ¿-а точщ простору б j+i момент часу за б!домим значениям воло-rocTi у Ц1й we точц; у попередньому тимчасовому mapi j:

W - MCi . i/Дз * V c&j

1.j»1 ~ 1. > j

Розв'язакня проводиться 3 застосуванням Super-Gale А.

Проввдзяхш чиселыш анализ результат 1в розрахункт за розроблексо методикою виявив iстотн i уточнения розрахункових пол ¡в темшратури. над«1риого тиску та в!дноснот вологост!. 3!стэвленнн температурных под i з у плит i 'Рис.i~j з урахуван-ням фззових перетворювань показу6.rap крив! змши температуря по запропоновэнш методиц! загпзнюетьоя пор!вняно з розра-хунком за юнуючпю методикою. Це сшзненкя пов'язане 31 ста-бшзагиею температуря сгоризонтэльн! д!льниц1 кривюо у зо-Hi випаровуваЕня. Одержане ршення наочно демонструс ф!зичния процэс випаровування. ф1льтрацн водянот пари i П конденсация. Швидк1сть нагр1ву поверхностей також знижуеться. характер розпод!лу температури за товииною В1др1знябтьсн ыд роз-

а)

«огып

оогп1п

ТЛггИн^О?

«ОггЛп<*„м5

вОт1л(у15

Э1 Огп1п<вк

б)

1

V

^ 1и ■' т^и

и-

1 в 21

т!п

зв т!" ач тт йе тт Й7 т1п

411 т»;

1 м гп(<

--

рщ 1V \

РчЩч» \ \ Ч

1 Ч V ^

| -^--4-( -О» ¿1- —к-

.се .ев

и 1

И2

^рвтшв, яаа

Рис.1. Розподиг темгоратури - а) (з облшом вологи (VI) та з ■ облшам ахсшэдавння <ох!), таску - б), валоги - в) у перета-Н1 бвтояно I шшти.

рахункового зз ¡снуючою методикою.

Розроблена методика виэначення температурних пол¡в при тривалому вплш! пожени з урахуванням мгнливаст! коеф!ц!ен-Т1в ташгапров^дниот; в!Д температуря та фазового переходу на влекгрогятеграторах прямс.у аналоги.

У третьому роздш наведано результата досшдження характеристик телтозологолеренооу. м;цноот! та дэформатиэноот: важного бекону лри ¡нтеноивному нагр1в! та водяному охолод-

ж8ннi.

Розроблена методика визначення залежност! в1дносно! вологос-тГ'в!Д температури, яка включав утворення одном ¡рного теплового потоку у бетонит плит! при односторонньому нагрШ! у режим! стандартно*! пожэхц I наступному водному охолодаеннь Випробування прово дилися на серп бетонних плит розм1-ром агсхггз, висотою ¡.го мм. Натр ¡в тгооводився за допомогою електричнот пэч! потужшстю £,з кВт з крнтролем та записом температур« термопар!» ! повтошим приладом РУ ч-сям, КСП-й Волог'ють визиачэлася за дппомогою електричних датчик¿в сш-шально'х конструкцп та нагоним засобом шляхом розколшання бетсяних призм, як! встаковлюються за иерхметром плита та Б!дЗираються у р!зноман!тн! момента часу нагршу. Результата ! спит ¡з тНдггвердкують прийняту у розрахунку модель тешюво-логопереносу. При охолодаэнн! нагрето'Г поверхн! водою сшсте-р!гаетьоя ¡ктансивне зволоження эраэку. яке перевищуе мчкси-мальну волоПсть бетону б"1льш як у з рази.' що пов* язано. з утворенням вхльного вапна у результат! дапдратацип' геля,та пхдвищеною гхгроскопГчн ¡сто.

Залеиноот! м \ш »¡дносною вологстю V? та температурою ь встановлено у результат! аналзу темдарчтурних та вояог¡сних пол ¡В- 11 атгрпксшэщя проведена з викориотаяням ттрпгрямного

-1 D-

пакету " num&ri ■• на ibm pcvat наступною емшричною формулою:

W = £.96766 10~г~ 2. CSS 10"*L i 2.33 1С~5Ъ2--

- 3. 6c0£5 10~7t9+ 1.92G2Ü lCfV 3. 44SS3 10~*Ч*- С7Э

Характеристика ¡нтенсивност!. фазовых перетворенъ: öW

й- -г-- -2. CSS 10 4.72 10 \ - 1. OS6075 10"°t t

L ab

f 7.70504 10~V - i.7aa.%>55 10~"t* СR'_>

Розроблэна методика досл1дкення мидюст! та дефоматив-вних характеристик бетону, включав ршномфний нагрШ порож-яистих щшндричних зразк!в эовнHüHiM диаметром то мм. наступив охолодаення тэ 'ix Юпит нз специально сконструйовэн1й важельн!й установиI.то дозволяй одэржати повну даграму "<з-*-". Бим1р дзформаша проводився екстензометрзми на баз! юо мм ¡ндикаторами годинниковпго типу.вим!р »усиль - силовим!рюва-чзми з жорсткою характеристикою. ЗагружуБання проводилося этапами, на кожному з яких задавзлося прирощрння в^дносних деформация за допомогою дозатору парем1>цувань. Зсгановлени.що п!д час нагр1зу та охолодженн! вгдбуБэеться знэчне знижэння мшностьза бинятком облает! £Ooöc, поблизу яко 1 слостерП'з-еться ii п;двищення шд час нзгр!ву ка зо у., в шеля охолод-ження - на s я. Водятте охолоджеяня Шсля высокотемпературного наггмву знижуг. м!цн1стъ та зб]дъиув деформчтивн ¡оть бетшу.

За результатами догипдженкя викедэн! ¿мшричн! фирму.™ для кевфiцigetiв умов рсботи бетону при отиску i HaXDiBi г . при стиску i HarpiBi s настуштам охолодженням киефщ)-

бнт¡б зниження початкового модуля яапружеякя /vl= при

кагр;в;. нагп!з1 та охолодатк I в1дпсв!дно,те ж для зниже нк я граничного модуля деформэдг/ />bllJi ''>Ь1,.Г> киефщ^етпв зб}яьш9яяя граничного стиокувяяяя при uarpiBl *>"Ь1тч при я^г-pisi I охолоджешл кЬ1<=:

у = 1.003 ♦ 4 10 I ■ 2.4 10 I + 1.35 10 ь С 93

у = 1.008 - 1 10 +2.14 10 2 + 1.04 10~1ОЪ3 С!03

Ые

А = 1.009 - 1.5 Ю"\ - 4. 07 10~Ч2 + 1.01 Ю"®!3 С113

(3 — 1. 01 + £. 6 Ю-*1!. ~ 3. 5 10~йЪг + 2.0 Ю"Ч9 С123

К =0.72 + 1 10~\ + б. 2 10_<3+-г С133

Ы

я = 0.993 - 2 10-Э1 +9.3 10-7+1.83 1 о"10 £ С143 Ыс

П =1.02-1.3 10~3 - 1.09 10_<112 + 1.4 С153

Ыие

К - 0.93 ~ 3.47 10_*1 +7.1 10~аЪ2 С1ЁЗ

ТТптх тоыггапа'тчгп 1 :=>л СП м'тти 1 л-т^г. тта ттпп Тгэитпс»

лд^лжх л илии^и I Л 1 л. | у | ш^ы I м I ^ 1 ш

еь=зз»50д Ий.потатковиа модуль пружкпст! г.ехз ю4 МПз. грая!таи2 модуль дафораацп ЕЬи= 1,76 ю* МПз»гранична стис-

гпгаатт ? г*тг. = ч ол

Д-ШАА!* 1. А. ~ ^ ^ми

У четвертому розд1д1 проведано'од¡нку напружено -дефор-мованого стану ззл!зоб8тонних вкгинаемих элемент¡в при р!з-них темпвратурних режимах у результата обчислювзльного екс-шримэнту. Враховуши ютотну фхзичну нелшгнХсть' дэформу-вання бетону та. значима вшгив твмпвратури- нагрхву. а-такош нагрхву та охолодаення.застосована нелхнхйна математична модель. Для реэлхззцп математшно'1 зпроксхмацхь числового алгоритму. программ иодзлювання' I пропрсу обчислэння застосо-вашш програмний комплекс "М1рзж".разроблэниг ДД1А00 Укрзгни. у оклад! , якого ¡снув шаговиа пропрсор Мир -1 -э призначениа для розв'язання. недхнхяних задач будхввлънот мвханхки засо-бом К1НЦ8ВИХ влвмэнтхв у пвремхщзннях. Вэалхззцхя ф1з;тано1 Н9Л1Н12Н0СТ1 бетону та арматури дасягаеться за рахунок роз-витоХ' бХблютеки закон¡в деформування матерхалхв сззлвжностх напруги-деформацхх'з.що отриманх експериментально срозд1л зз.

Розглянута залхзобетонна балочна плита розмХрами 1300 х

-171200, висотгао перэтину iao мм. армована и й ю a-iii та балка довжинс® 2700 мм розмфами у поперечному тратив i 22 Ох 120 мм, армована е a ю а-ш . Розрахункова модель шпгги складэна плоскими кхяцввижи елэмантами-. по висит i горетину плита ровподхлена на ю бетояних та i арматурниа еле мент, по довжиех на - и частин.

Напружено -дэформованиа стан визначався ддя pi3HQMaHiT-них етапхв пожежХ:1Э у nponsci нагрхву; га у процэсХ охолод-ження шсля нагрхву; эз у холодному стан! до HarpiBy. пХсля нагрхву та шсля нагреву а охододаення водяними струменями Алгоритм розв'язання пэредЗачаБ процедуру виключення' матэ-рхалу елвментзрно! шгац! з робота перэтину при досягненн! узагальненох дзформэцхх' гран того стану доз-

воляв вхдстежиги вмхни мхцяостх у процвсх вогневого впливу пожежного сэредовища дая визначення вогнестхакостх конструк-цхх.

Внэслхдок чисэльного эксперименту виявлвно закономхр-HocTi знизкэння мхцносп вигинаеких елэментхв при HaipiBX з боку стисло1 зони та при наступкому водяному охолодавннх. Одержано, ¡цо вогнэстхакхсть шпгги при нзступному охолодвеннх знижуеться.

Розроблвно рэкомэндацп до визна^зння. вогввстхаяосп остзтньо! мищостх при рхзноманхтних темшратурних режимах пожежх,як1 мхстять основнх теоретичнх положения та практичнх запрогонування по розрахунку меж вогнэстхакостх випшавмих зал1зобетонних конструкцха.

У п'ятому роздхлх викладено результата ексшрименталь-ного дослхдкэння вшшву хнтенсивяого нагрхву та водяного охолодаення на мхцнхсть та жосткхсть залхзобетонних швгг х брускхв- Залхзобетоннх шшгги розмхром iaooxi£ooxiao мм вста-

новлювали вад ногтевою камерою елэктричноI печ! на дв! опори, нагревали з 1 оторони стислох вони., Шд чао нагрхву фхксували розподхл температури за товщиною шретину термопарами та температуря! дэформадгх прогибовимхрювачами г цхною подачки о. 01мм. 1спзгги статичним навантаженням проводили -у холодному станх. Випробували з плита : 1эу холодному стан! до нагреву.аз пхсля нагрхву.зэпхсля водяного охолодаення нагрхтох поверхнх.

Одержано, що сзме быьшэ зеижэеяя мхцност! плит дхеться Шсля 1'х нагрхву 1 охолодаення водяними струменями.

Пхд час ¡спиту брускхв дослХдаувалась динамхка виник-нення. розвитку та релаксации температурних моментхв при нагрхвх середаьо'Х частини балки у вогневхй камер X та штучному' вир!внюванню ос] вигину шляхом додзтка зусиль до п кш-Ц1в. Темшрэтурн! деформацп зам1рялися прогибовимхрювзчами. температурила момент обчислювався ш реакцгг опхр. Випробувано три балки = 1- у холодному станх. а- при нагрхвх I затриманих деформацхях. з- при водяному охолодаеннх- нагр1-тоI поверхнх.

Виявлен! законом[ркост! вхльних дэформаща, температурного моменту та мхцеост; при рхзноманхтних режимах ¡спигу.

РозрахунковI значения мхцност! по розроОлен ш методицх мають задов¡льниг з01г з результатами хспитхв.

Шостия розди присвячешш впровадаенню результат хв у проекта шдсилэння будгвельних конструкцхг шсля пожежI. у мэтодичнх рекомендац!I до розрахунку вогнестхикостх залхзо-бетонних конструктив X тактищ гасхння пожеж.

РозробленХ засоби розрахунку температурних полхв при короткочасному х тривалому темпвратурному вшшвовх. а також засоби оцхнки остатньо х мхцностI впровадаеннх у проектуваннх пхдеилення 1 вхдбудови залхзобетонних конструкцХй споруди

-IB-

сушильного в ¡деления комплексу сбробки батькхвських форм HaciHHK кукурулзи КрзсяоградсъкоУ доелiдно I станцП НВО "Дншро" та иш'.лпвих будов залшчномотго титлового масиву м. Хэрковз.

гозроблект мотодичн; рекомекдацп иг, розрахунку меж вогнест¡якаетI вигинаемих зал^зобетонких конструкций l реко-мендацп по тжтиц; гао;кня поник. як i ьключакггь методики розрахунку вогнест¡якостi при ¡нтенсивному HaipiBi. HaipiBi та охолодкэннI по дов!льному температурному режимовi> впливу режиму " стандартно"; пожеж! Рекомендац!т використовуються як у навчальнпму пропас i. так i при прорктуванн!,буд;вницгв1 та гас;нhi ложем-

ОСпСБНГ БИСНОБКК ТА. РЕЗУЛЬТАТА РОпОТИ 1- Бияалэно. що розпид;л тбмггвгатури у за^зобетонних конструктях ¡стотко заложить Bin температурилm режиму пикейного серэдсв.Епа. При короткочасиочу ¡нтенсивному HaiuiBi та при нагргв» ; водяному охолоджанк; необхишия облш до-даткоБГЗго переносу болсги i тепла зважаючи на каявнють ф!-льтратяного руху пара й р!дини. при тривчлому зисекотэмпэ-ратуркому нагр;в; необх;дкия об-Ик мтливсст"! тешюфгзичних характеристик у зачежносп шд температура i вологооть

й. Розроблена методика чиселенного рзшення системи не-лЮйних диференшяних р1внянь тегиовологопереносу.що описуе процеои рпзгюдкяу тепла. вологосг ! та надшрного тиоку У результат i ¡нтенсивяото УУ випаровувйнкя.У язку а ¡статною нел!н!йн¡еттю тенлоф¡зичних характеристик для р!шеккя ди-ференцзяного ршнянкя теплопроводноот i заетооована консервативна к¡нгово - ргзницька схема,шр гидвишук точнють пшен-ня. Пленяя проведено засобом прямих та двошаговим засобом у вар ¡ант i првдшегор-когектор. (програма "гост г" на ibm fo at).

э. Розробдена методика розрахунку поля надм!рного тиску, що вводиться ,дл рхшення рХвняння Пуаелна. яке »¡дшукуеться засобом циклено! редукции" що с одним з нэйб;лын швидяих засоб¡в рхшакяя ©л;тттич>тих диферекцхяних рйвнянь. (программ " " на 1ВМ ГС^'АТ),

4.. Проведений чиселвнпяй акзлгз результат 1в розрахунку за розробленгда методикою. к,о виявяв ¡стотн! уточнения розра-хункоБгтх пол1в темперятури.нйдм1рно]'о тиоку та ыхдн'.чжот логост I. Остановлено особливостх темперзтурних пол;в при охо-лодаеннг поверхн! ргзномангтног тривалость э також при нас-тупкому катрхвов] пожежним середовшцем ■

Риашблен; »чеоби визначання темшратурних п*«д I» при тривалому впливобх пожени з урахуванынм мшливостх коефщх-6НТ1Б теплопрпБсдносУГI Б1Д температур« та фазового переходу ка елвктпо¡нтеграторах прямот аналоги.

е. Розроблэния прилад для экспериментально!и ьизначеняя одном¡рних полгв температур« ; вологостх у бетон; при одаос-ТОрОННЪОМу ¡ЯТеНСИБНОМу Кагр^ВОБ;. у ТОМУ ЧИСиН НО рвИИМОв! стандартно'!" пожежь Проведен; вкоперимента.1ьнI дослхдження, БИЯВЛек! НОВ! ЗДКОНОМ ¡рНОСТ! ГОШ*, ЩЧ виьчзют'ы'я. Огршч» I

залежност; м;ж бхшосно» волопстю '« 1 ч'емпер^хур.-ю 1 .

Розроблеяа методика допл^даенкн мшносних та дефор-мятивних уярактерис.тик бетону при 5исгдатемдаратурн'..'му ш-тенсивкиму натт.; «чв!. РоароЛлвно. виготовлени \ кобий ркчзжний придал для югпсгу м!цносних 1 деформативыих характеристик бетону при високотемпературноиу нагршовь що дозволяв проводити ¡спити у рхзн"'.мчн ¡тних режимах. в тому числ! у релаксацхяяому та можливють.о'гримати повну д;аграму " напруга - деформация ".

Експериментально виявлен! законом¡рност; деформувакня

бетону при 1нтэнсивному високотекпаратурному нагрхвовьа також при sarpiBOBi та нзстушому водяному охолодаеннь Встз-новлено. що водянег охолодаення шсля висонотвмпературного HarpiBy знижуе мхцнють та збхлыпуе деформатавнIсть бетону.

Запропоновзния паяет емпхричних формул для опису м!ц-носних та дафориативних . характеристик важного бетону при HarpiBOBi та охолодаеннх.

а. Проведано чисэльне модэлювзння напружено - дэформо-ваного стану вигинземих 'эалхзобетонних конструкций з вико-ристанням програмного пакету "Шраж" з урахуванням нэлхнхя-ного деформування бетону I зржатури. а також впливу нагрхву та охолодшнея на повну дхаграиу "о-е" бетону. Результат мо-дэлпвзнея дозволив розробити методику до. розрзгунну М8Ж всг-HecTi2KocTi вигинаемих залХзобетонних конструкции при нагрх-вов! i охолодаенн i. а також визначити остатню мхцнють конст-рунцп заленшо вхд температурного режиму.

Ексгоримэнтэлън! дослхдженвя впливу нагрхву на мхцнють i жосткють плит та балок шдтвердауюггь вхропднхсть розроб-ленох" методики.

ю. Результата проведених дослхджень впровадаенх у проекта пхдсилення та в ¿лбу дави залхзобвтонних конструкта бу-дов.а також у методита1 рекомендацх'X розрахунку меж вогнео-TI2K0CT1 вигинаемих залхзобвтонних конструкцха i рекоменда-цхх" по такгицх гасхняя пожеж-

Результата дисертацп опублхкован! у 10 роботах основ-

ними 3 яких б:

i. Кулвшов Н. Н-. Фомин 0. Л. Методика исследования железобетонных конструкция при воздействии пожара и резкого охлаждения в процессе тушения водой./.-' Тезисы докладов 4в-я научно-техшгеаскоя конференции "Повышение эффективности строительства": ХИСИ. Харьков: 19ез г. - с. 55

г. Фомин 0. Л.. Кулэшоз Н. Н.. Влияние стандартного пожара и охлаждения водяными струями на полную диаграмму

напряжения-дэфориации бетона. ^Материалы Международной

научно-практической конференции "Совершенствование строительных материалов, технологии, и методов расчета конструкций в новых зконошкэских условиях. Оуш: Шш "Мрия" ЛТД. 1SS4 Г. - С. 2SS.

з. фомин С. Л. . Кулешов Е. Н.. Стельках 0. к. Расчет огнестойкости конструкций с учетом полной диаграммы с с - ¿о Тезисы докладов а-г Всеукраинской научно-практической конференции "Проблемы пожарной безопасности". Кизв: isss.- с. зза.

Кулешов Николай Николаевич. Напряженно-деформированное состояние железобетонных изгибаемых элементов при различных температурных режимах пожара с учетом охлаждения водяными струями. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических; наук по специальности 05.28.02 - пожарная безопасность и 05.23.01 - строительные конструкции,здания и сооружения, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры,Харьков, 1995.

Защищается рукопись,содержащая теоретические.и зкспари-ментальнью исследования влияния . темгвэратурно - влажностного режима пожарной среда на напряженно - деформированное состояние железобетонных конструкций. Разработаны метода оценки огнестойкости и остаточной прочности изгибаемых железобетонных элементов при различных температурных режимах пожара а учетом охлаждения водяными струями на основе изучения влияния различной продолжительности нагрева и охлаждения на поля температуры и влажности, напряжения, деформации и современных методов расчета. Разработаны предложения по экспериментальному определению подэй температур и влажности при интенсивном нагреве .предложения по экспериментальному определению прочностных и деформативных характеристик бетона,включая полную диаграмму "с-*", методика определения температурных усилий. Результаты внедрены в проекты усиления зданий и сооружений, а также в учебное пособив для курсантов и слушателей, обучающихся по специальности "Пожарная безопасность".

Kuleshov N.N. Stressed - deformative state of ferroconcrete bant structure in different thermal conditions of -fire alloving for water Jet'scooling.

The dissertation for a master of technical science of the speciality 05.36.02 - Fire Safety and OS.S3.01 Bulding structures, edifices and buildings, Kharkov State technical university of building and architecture.Kharkov. 1BSS.

Subtitted thesis contains theoretical and practical re-

seach of the influence of thermal - moist regime in fire condition for stressed - deformatlve state of fireproof and remaining strength's estimation in. different, thermal fire conditions allowing for water Jet'scooling have been worked out in terms of study of different heating ar.d cooling duration influence for thermal field, pressure, moisture, stress,deformation, and up-todate methods of analysis. The offers for experi mental d«termlnaiion of durable and defor mative concrete characteristic includir-.g complete diagram "6

- л", the technique thermal force definition have been worked out also. The results are introduced into the projects of buildings and edifices' reinforcement and also into the text - books for cadets and students at a military academy, studing by the speciality "Fire Safety".

Кдючов! слова: Темперзтурно - волопся! поля,пожэжнв свредо-еищэ, напружэняя, дзформзщя, тампзратурн! зуеилля, вогнес-

TiJtKiCTb.

Шдписано до друку 23.11.95 Друк.арк 1,Б. Тир. 100

Обл.вид.арк.1,3. Формат nanipy 60x84/16 Зам.1^28-95

Друкарня Х1ПБ