Аппроксимация решения линейной задачи теплопроводности при одностороннем нагреве бетона в условиях стандартного температурного режима пожара

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Для расчетной оценки предела огнестойкости железобетонных конструкций нужно знать, как распределяется температура по бетону в поперечном сечении элемента под воздействием стандартного температурного режима пожара. Известные приближенно-аналитические методики расчета опираются на классическое решение задачи теплопроводности при постоянной температуре поверхности. Авторами построена степенная аппроксимация стандартной температурной кривой пожара, которая позволяет получить приближенно-аналитическое решение задачи при изменении температуры поверхности тела в соответствии с режимом стандартного пожара. Цель работы заключалась в получении формулы, удобной для инженерных теплотехнических расчетов и применимой для бетонов с произвольными теплофизическими характеристиками. Полученная формула с достаточной точностью описывает температуру в любой точке тела в заданный момент времени. Приведено сравнение с решением, полученным высокоточным численным моделированием (ANSYS, MATLAB), для разных типов бетона. Предлагаемая аппроксимация не содержит специальных функций, поэтому ее использование не требует наличия каких-либо компьютерных программ. Точность, простота и универсальность позволяют рекомендовать данную формулу к использованию в инженерных расчетах на огнестойкость для определения температур прогрева бетона в зависимости от времени при стандартном огневом воздействии. 

Об авторах

А. Г. Тамразян

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет

Р. Р. Мешков

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

В. С. Геращенко

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет;

А. С. Гришин

АО «Атомэнергопроект»

Список литературы

  1. Яковлев А. И. Расчет огнестойкости строительных конструкций. Москва: Стройиздат; 1988. 143 с. URL: https://dwg.ru/lib/3452.
  2. Федоров В. С., Левитский В. Е., Молчадский И. С., Александров А. В. Огнестойкость и пожарная опасность строительных конструкций. Москва: АСВ; 2009. 408 с.
  3. LaMalva K., Hopkin D. (eds). International handbook of structural fire engineering. Switzerland: Springer; 2021. 529 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77123-2
  4. Buchanan A. H., Abu A. K. Structural design for fire safety. 2nd edition. UK: Wiley; 2017. 436 p.
  5. Wickström U. Temperature calculation in fire safety engineering. Switzerland: Springer; 2016. 256 p. URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-30172-3.
  6. Hertz K. Design of fire-resistant concrete structures. London: ICE; 2019. 256 p. http://dx.doi.org/10.1680/dofrcs.64447
  7. Мостовских Д. С., Беляева 3. В. Расчет огнестойкости нестандартных сечений элементов железобетонных конструкций с использованием ПК ANSYS. Russian Journal of Construction Science and Technology. 2022;8(1):5–19. http://dx.doi.org/10.15826/rjcst.2022.1.001
  8. Ширко А. В., Камлюк А. Н., Полевода И. И., Зайнудинова Н. В. Теплотехнический расчет огнестойкости элементов железобетонных конструкций с использованием ANSYS. Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. 2013;18(2):260–269. URL: https://vestnik.ucp.by/arhiv/pdf/ICE/v18/n2/260.pdf.
  9. Камлюк А. Н., Полевода И. И., Ширко А. В. Модели материалов арматуры и бетона для теплотехнических и прочностных расчетов на примере Российского стандарта. Вестник Командно-инженерного института МЧС Республики Беларусь. 2013;17(1):104–116. URL: https://vestnik.ucp.by/arhiv/pdf/ICE/v17/n1/104.pdf.
  10. Tamrazyan A. G., Avetisyan L. A. Behavior of compressed reinforced concrete columns under thermodynamic influences taking into account increased concrete deformability. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 21, Construction – The Formation of Living Environment. 2018;365:052034. https://doi.org/10.1088/1757899X/365/5/052034
  11. Tamrazyan A. G., Avetisyan L.A. Experimental and theoretical study of reinforced concrete elements under different characteristics of loading at high temperatures. In: XXV Polish – Russian – Slovak Seminar "Theoretical Foundation of Civil Engineering". Series "Procedia Engineering". 2016;153:721–725. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.232
  12. Тамразян А. Г. Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов при динамическом нагружении в условиях огневых воздействий. Промышленное и гражданское строительство. 2015;(3):29–35. URL: https:// elibrary.ru/item.asp?id=23217619.
  13. Kodur V. K. R., Baolin Yu., Dwaikat M. M. S. A simplified approach for predicting temperature in reinforced concrete members exposed to standard fire. Fire Safety Journal. 2013;56:39–51. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2012.12.004
  14. Wickström U. Application of the standard fire curve for expressing natural fires for design purposes. In: Fire safety: Science and engineering. ASTM International; 1985. P. 145–159. URL: https://www.diva-portal.org/smash/get/ diva2:961622/FULLTEXT01.pdf. https://doi.org/10.1520/STP35295S
  15. Карташов Э. М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Высшая школа; 2001. 550 с. URL: https://djvu.online/file/itro9ZmA4f0HX?ysclid=m70495kzc6791923455.
  16. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Москва: Наука, 1964. 487 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».