ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ІНЖЕНЕРНИХ СПОРУД ЗА ДІЇ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВПЛИВУ
Ключові слова:
бетон, міцність, розподіл температури, температурні напруження, деформації, вогнестійкістьАнотація
Активний розвиток монолітно-каркасного будівництва останнім часом вимагає нового підходу до розрахунків елементів будівельних конструкцій. Бетонні колони є одними з найвідповідальніших елементів таких будівель, порушення міцності украй небезпечне.
Основним руйнівним фактором, що діє на конструкцію за умов пожежі, є температура і її градієнт. Інтенсивність прогріву конструкцій і величина градієнта температури за її товщиною залежать від багатьох факторів: температури продуктів горіння, умов теплообміну між поверхнею конструкції та зовнішнім середовищем, теплофізичних характеристик матеріалу, з яких виготовлена конструкція, часу прогріву тощо. Оцінюючи несучу здатність та втрати цілісності, необхідно враховувати термонапружений стан конструкції, зумовлений зміною температури і величиною температурного градієнта. Температурні напруження, які виникають у конструкціях, можна вивчати незалежно від механічних напружень, оскільки внаслідок лінійності рівнянь термопружності повні величини напружень одержують сумуванням температурних і механічних напружень. Досліджено нестаціонарне температурне поле в циліндричних бетонних колонах, яке змінюється з часом у разі раптового їх охолодження. При моделюванні процесу охолодження колони враховані крайові умови другого роду. Використовуючи перетворення Лапласа, отримано аналітичні вирази для дослідження температурного поля. Визначено напружено-деформований стан колони, зумовлений нестаціонарним температурним полем. Результати досліджень зображені графічно. Проаналізовано залежність температурних напружень за товщиною колони від теплофізичних та механічних характеристик бетону. Отримані графічні залежності радіальних, тангенціальних та осьових напружень від радіуса в результаті дії температурного поля у бетонних колонах.
Виявлено, що радіальні напруження в бетонних колонах діють на стиск у всіх точках і перетворюються на нуль на зовнішній поверхні колони. Максимальних значень радіальних напружень досягають у центрі колони і вони збільшуються з часом.
Зауважено, що осьові й тангенціальні температурні напруження у нашому випадку досягають свого максимального абсолютного значення на зовнішній поверхні колони, і ці напруження діють на розтяг, тому тріщини чи інші пошкодження виникають на зовнішній поверхні колони.
Посилання
Dominik A., Baitala V., Semerak M., Chernetskyi V. Fire resistance of a cylindrical column under fire conditions. Fire safety. 2013. No 23. P. 76–80.
Hlova B., Hlova T., Petruchenko O., Tereshchuk O. Research of the stress-deformed state of hollow cylindrical elements of special purpose engineering structures under the temperature influence. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series Architecture and Construction. 2023. No 24. P. 36–44.
Hlova T., Kovalchuk R., Kuznitska B. Research of the stress-strain state of cylindrical elements of engineering constructions of special purpose under the effect of temperature. Military technical collection. Lviv: NASV. 2019. No 20. P. 3–8.
Lykov А. V. Theory of the thermal conductivity. M.: Vyshcha shkola, 1967. 600 p.
Semerak M., Nekora O., Kharyshyn D. Stress-strain state of steel tube confined concrete pillars under the thermal power influence of fire. Fire Safety. 2017. No 31 P. 115–124.
Semerak М., Kharyshyn D. Influence of physical and mechanical properties of metal and concrete on thermal stress of steel tube confined concrete pillars during heating. Bulletin of Lviv State University of Life Safety. 2018. No 15. P. 165–172.
Tymoshenko S. P., J. Guder. Theory of elasticity. M.: Science, 1975. 576 p.
