Като Лоренс Альберт. Вогнестiйкiсть статично невизначених сталезалiзобетонних конструкцiй

Краткое описание

Като Лоренс Альберт. Вогнестiйкiсть статично невизначених сталезалiзобетонних конструкцiй : Дис... канд. наук: 05.23.01 2008

Като Лоренс Альберт. Вогнестійкість статично невизначених сталезалізобетонних конструкцій.- Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2007 р.
Дисертація присвячена теоретичному узагальненню і новому рішенню наукової проблеми - розробки методики розрахунку вогнестійкості статично невизначених сталезалізобетонних конструкцій.
Проведено чисельне моделювання температурних полів у стале залізобетонних балках. Досліджено особливості нестаціонарних температурних полів у їх перерізах при пожежі. Отримано розрахункові розподіли температури в сталевій секції і залізобетоні для комбінованих конструкцій без теплового захисту, з боковим тепловим захистом шаром цементно-піщаної штукатурки, із всебічною теплоізоляцією штукатуркою. Розроблено методику визначення розрахункових параметрів для призначення реальної й "ефективної" еквівалентної температури.
Розроблено гармонізовану з Еврокодом методику розрахунку вогнестійкості нерозрізних сталезалізобетонних конструкцій з використанням методу граничної рівноваги, деформаційної моделі.
Проведено дослідження шарнірів пластичності в сталезалізобетонних конструкціях за допомогою чисельного моделювання їх напруженого стану в лінійній і нелінійній постановки. Отримано, що температурний момент приводить до перерозподілу зусиль. Досліджено напруження й деформації в прикордонному шарі між сталевою секцією і залізобетонною плитою.
Виявлені характерні стадії руйнування, об'ємний характер пластичних шарнірів у сталезалізобетоні.. Отримано поля пластичності в металі, тріщиноутворення й руйнування в бетоні.
Проведено експериментальнідослідження пластичних шарнірів,виявлені особливості роботи сталезалізобетонних конструкцій при нагріванні. Підтверджено наукові положення, які прийняті при розробці методики розрахунку їхньої вогнестійкості. При спільній дії навантаження й температури в балці відбувся перерозподіл зусиль внаслідок виникнення в ній температурного моменту, що при нагріванні знизу розвантажував прольотний переріз і довантажував опорні.
Отримані результати підтвердили справедливість розробленої методики розрахунку вогнестійкості нерозрізних сталезалізобетонних балок.
Результати роботи проваджені в проектування, будівництво будинку при реконструкції у м. Харкові і у навчальному процесі.

У дисертації наведені теоретичне узагальнення й нове рішення наукової проблеми - розробки методики розрахунку вогнестійкості статично невизначених сталезалізобетонних конструкцій. Рішення проблеми оцінки несучої здатності комплексних нерозрізних сталезалізобетонних конструкцій проведено теоретичними й експериментальними методами, у результаті яких запропонована інженерна методика розрахунку меж вогнестійкості будівельних конструкцій нерозрізних перекриттів з обліком фізичної й геометричної нелінійності бетону й стали.
1. Проведено чисельне моделювання температурних полів у сталезалізобетонних балках методом кінцевих елементів на основі рішення нелінійного диференційного рівняння теплопровідності з нелінійними граничними умовами. Досліджено особливості нестаціонарних температурних полів у перерізах сталезалізобетонних конструкцій при пожежі.
2. Отримано розрахункові розподіли температури в сталевій секції і залізобетоні для комбінованих конструкцій без теплового захисту, з боковим тепловим захистом шаром цементно-піщаної штукатурки, із всебічною теплоізоляцією штукатуркою.
3. Розроблено методику визначення розрахункових параметрів для призначення реальної і "ефективної" еквівалентної температури.
4. Розроблено гармонізовану з Еврокодом методику розрахунку вогнестійкості нерозрізних сталезалізобетонних конструкцій з використанням методу граничної рівноваги, деформаційної моделі. Запропоновані критеріальні рівняння для визначення меж вогнестійкості нерозрізних сталезалізобетонних балок.
5. Проведено дослідження шарнірів пластичності на підставі аналізу існуючих методик руйнування нерозрізних залізобетонних, сталевих і сталезалізобетонних конструкцій, у результаті якого сформульовані завдання експериментальних досліджень.
6. Проведено чисельне моделювання напружено-деформованого стану статично невизначених сталезалізобетонних конструкцій на прикладі дослідної трьохпрольотної нерозрізної балки при впливі навантажень і температури по різних розрахункових схемах: стержневої, плоскої лінійної і нелінійної. Отримано, що температурний момент приводить до перерозподілу зусиль, розвантажуючи прольотний переріз і довантажуючи опорні. Після утворення пластичних шарнірів на опорах величина температурного моменту залишається постійної протягом подальшого підвищення температури.
Досліджено напруження й деформації в прикордонному шарі між сталевою секцією і залізобетонною плитою при різній кількості і розташуванні анкерів.
7. Результати нелінійного розрахунку з урахуванням фізичної нелінійності бетону, арматури і сталевої секції, а також послідовності додатка власної ваги, нормативного навантаження і нагрівання та предісторії завантаження виявили характерні стадії руйнування. Отримано поля пластичності в металі, тріщиноутворення й руйнування в бетоні, що показують об'ємний характер пластичних шарнірів у сталезалізобетоні.
8. Проведено експериментальні дослідження пластичних шарнірів у сталезалізобетонній нерозрізний і вільно обпертій балці. Виявлено зони пластичності в металі і руйнування в бетоні. Результати досліджень показують необхідність застосування для оцінки їхньої несучої здатності деформаційної моделі.
9. В результаті експериментальних досліджень виявлені особливості роботи сталезалізобетонних конструкцій при нагріванні. Підтверджено наукові положення, які прийняті при розробці методики розрахунку їхньої вогнестійкості.
При спільній дії навантаження і температури в балці відбувся перерозподіл зусиль внаслідок виникнення в ній температурного моменту, що при нагріванні знизу розвантажував прольотний переріз і довантажував опорні. Пластичні шарніри в опорних перерізах балки виникли при відносно невисоких температурах. Подальше нагрівання не викликало збільшення температурного моменту. Прольотний момент після виникнення пластичних шарнірів зменшився і не мінявся протягом наступного нагрівання, що не привело до створення третього пластичного шарніра.
Отримані результати підтвердили справедливість розробленої методики розрахунку вогнестійкості нерозрізних сталезалізобетонних балок.
10. Впровадження результатів роботи в проект реконструкції будинку по вул. Шевченко (літ. А-2) у м. Харкові, Україна, показало ефективність розробленої методики визначення вогнестійкості перекриттів.