УДОСКОНАЛЕННЯ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ СИСТЕМИ «ЗАЛІЗОБЕТОННА КОЛОНА–ПЕРЕКРИТТЯ»

Abstract

У статті представлено удосконалену математичну модель теплопровідності в системі «залізобетонна колона–перекриття» при пожежі, яка враховує просторову теплову взаємодію конструктивних елементів, тепловий контакт у зоні вузла та механізм взаємного опромінювання. Модель є суттєвим розширенням класичного підходу, у якому конструкції розглядаються переважно як пасивні об’єкти поглинання тепла. Запропонований підхід враховує, що нагріті поверхні є додатковими джерела випромінювання, що сприяє підвищенню температури конструкцій в близькій зоні з’єднання, а також одночасно охолоджуються через теплові втрати на взаємне опромінення. Обчислення взаємного опромінювання між поверхнями в моделі реалізовано з урахуванням коефіцієнта бачення та відстаней між поверхнями. Представлено опис теплового контакту через коефіцієнт контактного теплообміну, що враховує характер зчеплення, щільність монолітного стику. В результаті модель дозволяє точно відобразити розподіл температури в місці з’єднання конструкцій, включаючи додатковий локальний нагрів за рахунок взаємного опромінення. Результати чисельного аналізу показали, що в зоні до 0,5 м від стику додаткове випромінювання колони може підвищувати температуру перекриття на 20–40 °C порівняно з моделями без урахування цієї взаємодії, що знижує вогнестійкість плити на 5-10 %. Врахування цього ефекту є особливо важливим у розрахунках стійкості до прогресуючого обвалення будівель внаслідок пожежі, оскільки перевищення критичних температур у зоні з’єднання конструкцій значно підвищує ймовірність руйнування несучих елементів. Таким чином, удосконалена модель забезпечує комплексне чисельне представлення температурних полів в умовах пожежі з урахуванням конструктивної взаємодії, теплового контакту, взаємного опромінення та впливу на ймовірність розвитку прогресуючого обвалення в монолітних залізобетонних будівлях. Практична реалізація можлива в чисельних програмних середовищах, таких як ЛІРА-САПР, ANSYS.