Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Решение теплотехнической задачи огнестойкости центрифугированных железобетонных колонн

https://doi.org/10.22227/PVB.2021.30.02.49-70

Полный текст:

Аннотация

Введение. Сегодня в мировой строительной практике широкое применение нашли железобетонные колонны, изготовленные методом центрифугирования. Известные формулы расчета температур в сечении железобетонных конструкций для оценки их предела огнестойкости, успешно применяемые для однородных конструкций сплошного сечения, не корректны для центрифугированных железобетонных колонн ввиду наличия в них определенных конструктивных особенностей. Целью настоящей работы явилась разработка методики решения теплотехнической задачи для центрифугированных железобетонных колонн, а также адаптация существующих формул для их расчета.
Материалы и методы. Настоящая работа посвящена проблеме прогрева центрифугированных железобетонных колонн при пожаре. Для изучения влияния особенностей центрифугированных железобетонных колонн на их прогрев использовано компьютерное моделирование на базе платформы Ansys Workbench.
Результаты и их обсуждение. В ходе проведения теоретических исследований, основанных на результатах натурных огневых испытаний центрифугированных железобетонных колонн, проведена оценка влияния полости в колоннах, неоднородности центрифугированного бетона и тонкостенности указанных конструкций на прогрев их сечения. Для учета данных составляющих получены соответствующие поправочные коэффициенты. Для коэффициента khol, учитывающего увеличение температур в сечении полых железобетонных конструкций по сравнению со сплошными, получено уравнение регрессии на основании проведенного моделирования в разрезе полного факторного эксперимента. Коэффициент ускорения прогрева центрифугированных железобетонных конструкций за счет неоднородности бетона в поперечном сечении khet является функцией толщины стенки изделия. Коэффициент kth, учитывающий ускорение прогрева при раскрытии трещин в тонкостенных конструкциях, изменяется в диапазоне 1,00…1,40. При этом температура начала раскрытия трещин в бетоне составляет 550 °C.
Выводы. Разработана методика, позволяющая решить теплотехническую задачу огнестойкости центрифугированных железобетонных колонн. Произведена адаптация инженерной формулы по расчету температур в их поперечном сечении. Результаты компьютерного моделирования и расчета температур по адаптированной формуле показали приемлемую сходимость с экспериментальными данными.

Об авторах

И. И. Полевода
Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»
Беларусь

Полевода Иван Иванович, канд. техн. наук, доцент, начальник университета

РИНЦ ID: 1034546 

220118, г. Минск, ул. Машиностроителей, 25



Д. С. Нехань
Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»
Беларусь

Нехань Денис Сергеевич, адъюнкт факультета подготовки научных кадров

РИНЦ ID: 1037873  

220118, г. Минск, ул. Машиностроителей, 25



Список литературы

1. Пецольд Т.М. Железобетонные центрифугированные конструкции промышленных зданий и сооружений : дис. ... д-ра техн. наук. Минск, 1983. 534 с.

2. Пастушков Г.П. Многоэтажные каркасные здания с несущими железобетонными центрифугированными элементами : дис. ... д-ра техн. наук. Минск, 1994. 487 с.

3. Пастушков В.Г., Пастушков Г.П. Опыт применения центрифугированных линейных элементов с поперечными сечениями различного профиля при строительстве многоэтажных зданий // Архитектура и строительные науки. 2014. Т. 18, 19. № 1, 2. С. 36–38. URL: http://rep.bntu.by/handle/data/23412

4. Remitz J., Wichert M., Empelmann M. Ultra-high performance spun concrete poles. Part I: Loadbearing behavior // Proceedings of HPC/CIC. 2017. Vol. 57 (54).

5. Kolleger J., Burtsher St.L. Bruchversuche an hochbewehrten Schleuderbetonstützen Tragfähigkeit und Bemessungsmodell // Zement+Beton. 2004. S. 10–15.

6. Burtscher St.L., Rinnhofer G., Benko V., Kolleger J. Zerstörende Großversuche an hochbewehrten Schleuderbetonstützen // Bauingenieur. 2003. Band 78. Ausgabe 04. S. 187–192.

7. Müller C., Empelmann M., Hude F., Adam T. Schleuderbetonstützen aus hochfester Bewehrung und ultrahochfestem Beton // Beton und Stahlbetonbau. 2012. Band 107. No. 10. S. 690–699. DOI: 10.1002/best.201200040

8. Flint G. Fire induced collapse of tall buildings : dissertation of doctor of technical sciences. Edinburg, 2005. 393 p.

9. Королев Д.С., Бондаренко Е.А. Огнестойкость как базовый элемент системы противопожарной защиты зданий и сооружений // Пожарная безопасность: проблемы и перспективы. 2018. Т. 1. № 9. С. 423–425. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36576217

10. Зайцев А.М., Болгов В.А. Численное моделирование прогрева строительных конструкций для определения коэффициента теплоотдачи при пожарах // Современные проблемы гражданской защиты. 2015. № 1 (14). С. 19–26. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23434990

11. Полевода И.И., Жамойдик С.М., Нехань Д.С., Батан Д.С. Исследование физико-механических свойств центрифугированного бетона // Наука и техника. 2019. Т. 18. № 4. С. 319–329. DOI: 10.21122/2227-1031-2019-18-4-319-329

12. Stelmakh S.A., Scherban E.M., Korobkin A.P., Tkacheva K.E., Osadchenko S.A., Kadrov A.A. Study of changes in strength properties along section thickness of high-strength centrifuged and vibrocentrifuged concrete // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing. 2020. Vol. 905 (1). Pp. 012060–012066. DOI: 10.1088/1757-899X/905/1/012060

13. Michałek J., Sobótka M. Assessment of internal structure of spun concrete using image analysis and physicochemical methods // Materials. 2020. Vol. 13 (18). Pp. 3987–4011. DOI: 10.3390/ma13183987

14. Dedukh D.A., Schsuzkiy V.L., Kuzmenko A.A. Spun concrete properties of power transmission line supports // Инженерно-строительный журнал. 2017. Vol. 7 (75). Pp. 37–51. DOI: 10.18720/MCE.75.4

15. Нехань Д.С. Физические и теплофизические характеристики центрифугированного бетона в тонкостенных конструкциях // Актуальные проблемы и тенденции развития техносферной безопасности в нефтегазовой отрасли : мат. III Междунар. науч.-практ. конф., Уфа, 2 декабря 2020 г. Уфа : Изд-во УГНТУ, 2020. С. 25–27.

16. Полевода И.И., Нехань Д.С. Экспериментальные и теоретические исследования физических и теплофизических характеристик центрифугированного бетона // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2019. Т. 3. № 3. С. 255–267. DOI: 10.33408/2519-237X.2019.3-3.255

17. Stelmakh S.A., Shcherban E.M., Shuyskiy A.I., Nazhuev M.P. Theoretical and practical aspects of the formation of the variational structure of centrifuged products from heavy concrete // Materials Science Forum “Trans Tech Publications Ltd”. 2018. Vol. 931. Pp. 502–507. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.931.502

18. Полевода И.И., Нехань Д.С. Результаты натурных огневых испытаний центрифугированных железобетонных колонн кольцевого сечения // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2020. Т. 4. № 2. С. 142–159. DOI: 10.33408/2519-237X.2020.4-2.142

19. Ba G., Miao J., Zhang W., Liu C. Influence of cracking on heat propagation in reinforced concrete structures // Journal of Structural Engineering. 2016. Vol. 142 (7). P. 04016035. DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0001483

20. Ширко А.В., Камлюк А.Н., Полевода И.И., Зайнудинова, Н.В. Теплотехнический расчет огнестойкости элементов железобетонных конструкций с использованием программной среды Ansys // Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. 2013. № 2 (18). С. 260– 269. URL: https://vestnik.ucp.by/ru/archive

21. Kudryashov V., Kien N.T., Lupandin A., Shirko A. Fire resistance evaluation of reinforced concrete structures // Safety of Technogenic Environment. 2012. Vol. 3. Pр. 45–49.

22. Полевода И.И., Нехань Д.С. Определение параметров теплообмена между внутренней поверхностью железобетонных колонн кольцевого сечения и газовой средой в их полости для решения теплотехнической задачи огнестойкости // Пожарная и аварийная безопасность : сб. мат. XV Междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 30-й годовщине МЧС России, Иваново, 17–18 ноября 2020 г. Иваново : ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2020. C. 349–352.

23. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара : справочник. М. : Изд-во МЭИ, 1999. 168 с.

24. Соколовская И.Ю. Полный факторный эксперимент: методические указания для самостоятельной работы студентов. Новосибирск : НГАВТ, 2010. 36 с.

25. Жамойдик С.М. Огнестойкость стальных колонн с конструктивной огнезащитой : дис. … канд. техн. наук. Минск, 2017.

26. Кудряшов В.А., Ботян С.С., Жамойдик С.М. Оценка эффективного коэффициента теплопроводности цементных армированных стекловолокном плит до 1200 °С в условиях пожара // Актуальные проблемы пожарной безопасности : мат. XXХI Междунар. науч.-практ. конф., Москва, 5–7 июня. 2019 г. М. : ВНИИПО, 2019. С. 51–55.

27. Tang S., Tang C., Liang Z., Zhang Y., Li L. Numerical Study of the Influence of Material Structure on Effective Thermal Conductivity of Concrete // Heat Transfer Engineering. 2012. Vol. 33 (8). Pр. 732–747. DOI: 10.1080/01457632.2011.635988

28. Нехань Д.С., Кураченко И.Ю., Олесиюк Н.М., Креер Л.А. Исследования температуры газовой среды при проведении натурных огневых испытаний строительных конструкций // Вестник Университета гражданской защиты МЧС Беларуси. 2020. Т. 4. № 2. С. 130–141. DOI: 10.33408/2519-237X.2020.4-2.130.


Для цитирования:


Полевода И.И., Нехань Д.С. Решение теплотехнической задачи огнестойкости центрифугированных железобетонных колонн. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021;30(2):49-70. https://doi.org/10.22227/PVB.2021.30.02.49-70

For citation:


Palevoda I.I., Nekhan D.S. A solution to the thermal problem of fire resistance of spun reinforced concrete columns. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2021;30(2):49-70. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/PVB.2021.30.02.49-70

Просмотров: 99


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)