Спосіб визначення фактичної межі вогнестійкості залізобетонних колон прямокутного перерізу в умовах пожежі
Номер патенту: 118270
Опубліковано: 25.07.2017
Автори: Словінський Віталій Казимирович, Поздєєв Сергій Валерійович, Некора Ольга Валеріївна, Щіпець Станіслав Дмитрович, Тіщенко Олександр Михайлович
Формула / Реферат
Спосіб визначення несучої здатності залізобетонних колон під час пожежі, який полягає у проведенні випробувань за всіма вимогами стандартів України, що їх регламентують, без прикладання механічних навантажень за відсутності навантажувального вузла у випробувальних установках, причому для того, щоб врахувати діюче механічне навантаження, згідно із розрахунковою схемою залізобетонної колони, проводять визначення розподілу температури у перерізі колони під час випробувань шляхом здійснення розрахункової інтерпретації з використаннях точкових вимірювань температури у перерізі колон під час випробувань, за визначеними розподілами температури визначається поточна міцність внутрішніх шарів бетону та арматурних включень у перерізі колони, що залежить від температури, після чого за отриманими даними розраховується межа вогнестійкості залізобетонної колони шляхом вирішення задачі міцності.
Текст
Реферат: Спосіб визначення несучої здатності залізобетонних колон під час пожежі полягає у проведенні випробувань без прикладання механічних навантажень за відсутності навантажувального вузла у випробувальних установках. Для того, щоб врахувати діюче механічне навантаження, згідно із розрахунковою схемою залізобетонної колони, проводять визначення розподілу температури у перерізі колони під час випробувань шляхом здійснення розрахункової інтерпретації з використаннях точкових вимірювань температури у перерізі колон під час випробувань. За визначеними розподілами температури визначається поточна міцність внутрішніх шарів бетону та арматурних включень у перерізі колони, що залежить від температури. За отриманими даними розраховується межа вогнестійкості залізобетонної колони шляхом вирішення задачі міцності. UA 118270 U (12) UA 118270 U UA 118270 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі дослідження вогнестійкості залізобетонних колон прямокутного перерізу в умовах пожежі. Випробування залізобетонних колон на вогнестійкість відбувається у відповідності до стандартів [Будівельні конструкції. Методи випробувань на вогнестійкість. Загальні вимоги. Пожежна безпека. (ISO 834: 1975) ДСТУ Б В.1.1-4-98. [Чинний від 1998-10-28.] - К.: Укрархбудінформ, 2005. - 20 с. (Національний стандарт України), Захист від пожежі. Колони. Метод випробування на вогнестійкість. ДСТУ Б В.1.1-14-2007. [Чинний від 2007-06-15.] - К.: Укрархбудінформ, 2005. - 12 с. - (Національний стандарт України)]. Згідно із цими стандартами, колона повинна бути піддана вогневій дії в умовах навантаження колони силовими факторами, що повністю відповідають діючому навантаженню у колоні, згідно із розрахунковою схемою конструкції будівлі. Такі чинники створюються відповідними вузлами випробувальних установок, які поєднують вогневу піч із опорнонавантажувальним пристроєм. Схема проведення стандартних випробувань на вогнестійкість наведена на фіг. 1. Недоліком цього методу є дорожнеча і підвищена трудомісткість проведення випробувань. В багатьох випадках застосування даного підходу не має чіткого обґрунтування, оскільки навантажувальна і опорна система силових вузлів установок для випробувань не здатні реалізувати діючі навантаження і умови закріплення колон, також випробувальні установки встановлюють обмеження на габаритні розміри зразків колон. У цих випадках випробовують зразки, граничні умови та габарити яких відрізняються від дійсних. Результати випробувань цих зразків поширюються на реальні конструкції, не враховуючи навіть можливої похибки, яка зумовлена означеною невідповідністю. Задачею корисної моделі є визначення несучої здатності залізобетонних колон під час пожежі і після неї методом вогневих випробувань в установках, з яких вилучається опорнонавантажувальний вузол. Такі дослідження проводяться шляхом нагрівання натурного зразка у вогневій печі без прикладання до нього механічного навантаження і поєднують проведення випробувань і математичну інтерпретацію отриманих результатів, засновану на математичних моделях напружено-деформованого стану. Запропонований спосіб відрізняється від прототипу тим, що запропонований метод полягає у проведенні випробувань за всіма вимогами стандартів України, що їх регламентують. При цьому механічні навантаження не прикладаються за відсутності навантажувального вузла у випробувальних установках. Для того, щоб врахувати прикладене механічне навантаження, запропоновано проводити інтерпретацію шляхом здійснення розрахунків. Основними результатами, що підлягають розрахунковій інтерпретації це температурні вимірювання. За температурними вимірюваннями мають бути визначені температури внутрішніх шарів, а за цими температурами визначається поточна міцність, що залежить від температури. За отриманими даними розраховується межа вогнестійкості шляхом вирішення задачі міцності. На фіг. 1 зображена схема проведення вогневих випробувань залізничних колон за стандартним методом. На фіг. 2 зображена схема проведення випробувань залізничних колон за запропонованим методом. На фіг. 3 зображений алгоритм визначення межі вогнестійкості за удосконаленим методом випробувань залізобетонних колон. На фіг. 4 зображена схема розташування термопар у перерізі залізобетонної колони-зразка для випробувань. На фіг. 5 зображений графік залежності, що апроксимують ізотерми у перерізі колон. На фіг. 6 зображена блок - схема алгоритму визначення апроксимуючого поліному. На фіг. 7 зображений графік результатів розрахунку в вигляді графіка несучої здатності. Даний підхід дозволяє не тільки врахувати реальні розміри і граничні умови закріплення та навантаження залізобетонних колон, а також суттєво зменшити трудомісткість і вартість вогневих випробувань за рахунок виключення з випробувальних установок опорнонавантажувального вузла. Проведення вогневих випробувань зразків, які за габаритними розмірами відповідають або наближаються до реальних елементів конструкцій забезпечує високу достовірність результатів, а застосування розрахунку надає гнучкість і універсальність при врахуванні реальних розмірів та граничних умов при роботі. Алгоритм здійснення запропонованого способу наведений на фіг. 3. Випробування проводяться у відповідності до стандартів [Будівельні конструкції. Методи випробувань на вогнестійкість. Загальні вимоги. Пожежна безпека. (ISO 834: 1975) ДСТУ Б В.1.1-4-98. [Чинний від 1998-10-28.] - К.: Укрархбудінформ, 2005. - 20 с. (Національний стандарт 1 UA 118270 U 5 України), Захист від пожежі. Колони. Метод випробування на вогнестійкість. ДСТУ Б В.1.1-142007. [Чинний від 2007-06-15.] - К.: Укрархбудінформ, 2005. - 12 с. - (Національний стандарт України)]. див. схему на фіг. 2. При проведенні випробувань термопари у перерізі колони мають бути встановлені за схемою на фіг. 4. Для відновлення розподілу температури по перерізу колони застосовується інтерполяцію шляхом наближення ізотерм. Спосіб інтерполяції полягає у наближенні сімейства кривих-ізотерм у перерізі залізобетонної колони при її нагріванні при пожежі. При цьому функції, які апроксимують ізотерми, можна записати у такому загальному вигляді: 1/ p 10 x p y( x ) q1 , (1) q де p і q - коефіцієнти, які підлягають визначенню при наближенні поверхні розподілення температур. На фіг. 5 показаний вигляд сімейства кривих, побудованих за виразом (1). Записуючи вираз (1) у параметризованому вигляді, було записане рівняння: 1 15 20 p0 (pmax p0 )x n p0 (pmax p0 )x n 0 0 x , (2) y x0 1 x0 де p0 15 , pmax 15 - мінімальний та максимальний показники ступеня функції, що , апроксимує ізотерми; x 0 - початкове значення координати x функції, що апроксимує ізотерми; n - параметр, який піддається оптимізації. Побудування ізотерм відбувається у такій послідовності. 1. Визначаються параметри виразів (3) для значень температур головних вертикалів, горизонталі та діагоналі відповідної матриці за алгоритмом, який поданий на фіг. 5 2.3. j Tg k,i, j T0k (Tg max k T0k ) n Qgk i Tk,i, j T0k (T max k T0k ) n Q k i Td k,i, j T0k (Td max k T0k ) n 25 Qdk i Tt 1k,i, j Tg k, j (Tsgk, j Tg k, j ) n Qtgk , j - при i 0 , j 0 ; - при i 0 , j 0 ; - при k j , j 0 ; - при i 0 , j 0 ; Qt 30 35 40 j k , j - при Tt 2k,i, j Tk,i (Ts k,i Tk,i ) j 0, i0, n де Tg , Tv , Td - температури головної діагоналі, перших стовпчика та строки матриці температурного поля; T0 - перша точка нульової строки та нульового стовпчика; Tt1 , Tt2 - температури що визначаються окремо для стовпчиків і окремо для строк матриці температурного поля; Qg , Qv , Qd - показники ступеня параболи, що визначаються за алгоритмом, поданим на фіг. 6; Qtg , Qtv - показники ступеня параболи, що відповідно апроксимує поверхню за стовпчиками та строками окремо, які визначаються для кожного стовпчика або строчки за алгоритмом, що поданий на фіг. 6. 2. На кожній ітерації вираз (2) вирішується як рівняння відносно параметра x 0 для поточного параметра n . 3. За отриманими значеннями поточних параметрів x 0 і n визначаються температури точок діагоналі з використанням виразів (3). 2 UA 118270 U 5 10 15 20 25 4. Варіюючи параметр n, мінімізується середньоквадратична нев'язність і знаходиться його оптимальне значення у кожний контрольний момент часу з використанням алгоритму, який відповідає блок-схемі на фіг. 6. 5. Вирішуючи вираз (2) як рівняння, на кожному контрольному моменті часу для кожної вузлової точки, і застосовуючи вирази (3), визначається розподілення температур. Рівняння (2) вирішується методом ітерацій. Розрахунок міцності проводиться за методом, наведеним у [EN 1992-1-2:2005 Eurocode 2: Design of concrete structures Part 1-2: General rules Structural fire design, Brussels, 2004.] п. В, додаток В3. З використанням даного методу будується крива зниження несучої здатності колони, що наведена на фіг. 7. Якщо несуча здатність стає менше або рівна діючому навантаженню, вважається, що настає граничний стан втрати несучої здатності колони, а час його настання межею її вогнестійкості. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення несучої здатності залізобетонних колон під час пожежі, який полягає у проведенні випробувань за всіма вимогами стандартів України, що їх регламентують, без прикладання механічних навантажень за відсутності навантажувального вузла у випробувальних установках, причому для того, щоб врахувати діюче механічне навантаження, згідно із розрахунковою схемою залізобетонної колони, проводять визначення розподілу температури у перерізі колони під час випробувань шляхом здійснення розрахункової інтерпретації з використаннях точкових вимірювань температури у перерізі колон під час випробувань, за визначеними розподілами температури визначається поточна міцність внутрішніх шарів бетону та арматурних включень у перерізі колони, що залежить від температури, після чого за отриманими даними розраховується межа вогнестійкості залізобетонної колони шляхом вирішення задачі міцності. 3 UA 118270 U 4 UA 118270 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: G01N 33/38
Мітки: спосіб, перерізу, фактичної, вогнестійкості, колон, визначення, межі, пожежі, умовах, прямокутного, залізобетонних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-118270-sposib-viznachennya-faktichno-mezhi-vognestijjkosti-zalizobetonnikh-kolon-pryamokutnogo-pererizu-v-umovakh-pozhezhi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення фактичної межі вогнестійкості залізобетонних колон прямокутного перерізу в умовах пожежі</a>
Попередній патент: Функціональний перетворювач
Наступний патент: Інформаційна система
Випадковий патент: Опорний вузол підйомно-транспортного засобу