АНАЛІЗ ТЕМПЕРАТУРНОГО ВПЛИВУ НА НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЦИЛІНДРИЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ІНЖЕНЕРНИХ КОНСТРУКЦІЙ
Ключові слова:
сталева колона, розподіл температури, температурні напруження, деформація, вогнестійкістьАнотація
Інтенсивний розвиток монолітно-каркасного будівництва вимагає вдосконалення методів розрахунку конструктивних елементів. Особливої уваги потребують сталеві колони – критично важливі складові, від надійності яких залежить загальна безпека споруди.
Зауважено, що під час пожежі основним руйнівним чинником для будівельних конструкцій є висока температура та її градієнт, які призводять до інтенсивного прогріву матеріалів. Характер такого температурного впливу визначається низкою факторів: температурою продуктів горіння, умовами теплообміну між поверхнею конструкції та навколишнім середовищем. Для оцінки несучої здатності та збереження цілісності конструкції необхідно враховувати термонапружений стан, спричинений нерівномірним прогрівом. Температурні напруження можуть аналізуватись окремо від механічних, адже в рамках лінійної термопружності загальні напруження є сумою цих складових.
Досліджено нестаціонарне температурне поле у сталевих колонах, що змінюється з часом під час раптового охолодження, враховуючи крайові умови другого роду. За допомогою перетворення Лапласа отримано аналітичні залежності, що описують розподіл температури в колоні.
На основі отриманих температурних полів визначено напружено-деформований стан колони. Результати подано у вигляді графіків, які демонструють вплив теплофізичних і механічних властивостей сталі на розподіл температурних напружень по товщині колони.
Встановлено, що радіальні напруження діють на стиск по всій товщині колони та зменшуються до нуля на її зовнішній поверхні. Максимальні значення спостерігаються в центрі колони й зростають з часом. Осьові та тангенціальні напруження, навпаки, мають максимальні значення на зовнішній поверхні та діють на розтяг. Саме тут, унаслідок розтягувальних деформацій, можуть виникати тріщини та інші пошкодження.
Посилання
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 action of temperature influence. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series Architecture and Construction. 2023. No 24. P. 36–44.
Hlova B., Hlova Т. Investigation of the stress-strain state of cylindrical elements of engineering structures under the temperature influences. Bulletin of Lviv National Environmental University. Series Architecture and Construction, 2024. No 25. P. 16–21. https://doi.org/10.31734/architecture2024.25.016
Hlova T. Ya., Kovalchuk R., Kuznitska B. Research of the stress-strain state of cylindrical elements of engineering constructions of special purpose under the effect of temperature load. Military Technical Collection. Lviv: NASV–2019. No 20. P. 3–8.
Lykov А. V., Nekora O. V., Kharyshyn D. Theory of the thermal conductivity. Kyiv: Higher school, 1967. 600 p.
Semerak М. 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.
Semerak M. M., Nekora O. V., 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.
Tymoshenko S. P., Hudier J. Theory of elasticity. M.: Science. 1975. 576 p.
