ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПОРОЖНИСТИХ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ІНЖЕНЕРНИХ СПОРУД СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ ЗА ДІЇ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВПЛИВУ

Анотація

Активний розвиток монолітно-каркасного будівництва останнім часом вимагає нового підходу до розрахунку елементів будівельних конструкцій. Бетонні колони є одним із найважливіших елементів таких будівель, руйнування яких відрізняється великою міцністю. Втрата міцності колони може відбуватися в результаті навантажень, зумовлених дією температурного поля. Тому дослідження, пов’язані з впливом температури на несучі елементи інженерних конструкцій, актуальні та важливі.

Досліджено нестаціонарне температурне поле в циліндричній бетонній колоні з центральним отвором, яке змінюється з часом за умов високих температур. При моделюванні процесу нагрівання колони враховані крайові умови третього роду. Використовуючи перетворення Лапласа, отримано аналітичні вирази для дослідження температурного поля. Визначено напружено-деформований стан колони, зумовлений нестаціонарним температурним полем, де було враховано різні значення коефіцієнта теплообміну між колоною та середовищем. Результати досліджень зображені графічно. Проаналазовано залежності температурних напружень за товщиною колони від теплофізичних та механічних характеристик бетону.

Однією із найбільш суттєвих причин підвищеної небезпеки для таких конструкцій вважають нерівномірний нагрів і зміну характеристик міцності та деформування бетону під час і після пожежі. Одночасно необхідно вирішити питання, пов'язані із забезпеченням тривалої та надійної експлуатації будівельних конструкцій, зокрема під дією високих температур, за рахунок застосування відповідних матеріалів або захисних покриттів. Отже, математичне моделювання процесів температурних полів у напружено-деформованому стані циліндричних конструкцій дозволяє значно підвищити точність розрахунків, що сприяє підвищенню міцності та надійності інженерних конструкцій. Отримано графічні залежності радіальних, кільцевих і осьових напружень від радіуса в результаті дії температурного поля різної інтенсивності на стрижневі елементи. Встановлено, що температурні напруження в колоні з центральним отвором менші порівняно із суцільною колоною.