Прогрев стержневых стальных конструкций с частичной и полной огнезащитой наружной поверхности при огневом воздействии (original) (raw)

Прогрев стержневых стальных конструкций с частичной и полной огнезащитой наружной поверхности при огневом воздействии

2020, Journal of Civil Protection

Цель. На основе экспериментальных исследований и теоретических данных определить теплофизические характеристики вспучивающегося огнезащитного состава и оценить прогрев стержневых стальных конструкций с частичной (трехсторонней) и полной огнезащитой наружной поверхности в условиях воздействия высоких температур в сопоставлении с результатами огневых испытаний. Методы. Экспериментальные исследования, моделирование в системе конечноэлементного анализа. Результаты. На основе серии экспериментальных и теоретических исследований в системе конечно-элементного анализа ANSYS решена теплотехническая задача огнестойкости стержневых стальных конструкций с частичной и полной огнезащитой наружной поверхности. Экспериментальные исследования использованы для оценки эффективных значений теплофизических характеристик вспучивающегося состава (Sika Unitherm ASR) путем решения обратной задачи теплопроводности для расчетной конечно-элементной модели с использованием методов параметрической оптимизации. Полученные теплофизические характеристики позволили оценить прогрев стержневых стальных конструкций с частичной и полной огнезащитой наружной поверхности в условиях воздействия высоких температур и сопоставить с результатами огневых испытаний. Область применения исследований. Полученные результаты могут быть использованы для решения задач огнестойкости стержневых стальных конструкций с частичной и полной огнезащитой наружной поверхности при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Ключевые слова: огнестойкость, вспучивающаяся огнезащита, теплофизические характеристики, коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость, экспериментальные исследования, обратная задача теплопроводности, стандартный температурный режим, стальные конструкции, метод конечных элементов. (Поступила в редакцию 5 февраля 2020 г.) Введение Огнестойкость-способность зданий, сооружений и строительных конструкций сохранять свои функции при пожаре. Основными задачами огнестойкости являются обеспечение эвакуации и спасение людей, обеспечение для прибывших подразделений безопасных условий для ликвидации пожара 1. Поэтому обеспечение требуемой огнестойкости конструкций-важная и актуальная задача. Предел огнестойкости строительных конструкций является показателем, соответствующим интервалу времени от начала стандартного огневого воздействия до наступления одного из нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний 2. Предел огнестойкости строительных конструкций должен соответствовать нормативному значению, и, как правило, варьируется от 15 до 150 мин (с шагом 15 мин). Стальные конструкции в настоящее время широко применяются при строительстве зданий, однако без применения огнезащиты их предел огнестойкости редко превышает