Розрахунково-експериментальний метод оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій

Abstract

У статті удосконалено математичну модель оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій шляхом урахування теплофізичних характеристик як сталевих елементів, так і вогнезахисних покриттів. Вперше виявлені закономірності впливу товщини, коефіцієнту теплопровідності та густини вогнезахисного покриття на значення межі вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій, в якості якої виступав час, за допомогою методу планування багатофакторного експерименту. Розроблено розрахунково-експериментальний метод оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій. Розроблено керуючий алгоритм та процедуру реалізації розробленого розрахунково-експериментального методу оцінювання вогнестійкості вогнезахищених сталевих конструкцій, який засновано на експериментальних (блок випробування) та розрахункових (блок моделювання) процедурах. Експериментальна частина дослідження передбачає проведення вогневих випробувань як на повномасштабних сталевих конструкціях, так і на зразках зменшених розмірів, з урахуванням обраного проєктного сценарію пожежі. Розрахункова частина включає побудову математичної моделі, скінчено-елементної моделі, моделювання процесу (теплотехнічний та статичний аналізи) та виконання умов забезпечення вогнестійкості конструкцій. Розроблено комп’ютерну модель для аналізу теплового стану вогнезахищеної сталевої балки. Верифікація результатів засвідчила достатній рівень точності моделювання: максимальне відхилення розрахункових температур від експериментальних даних зафіксовано на 40-й хвилині впливу стандартного температурного режиму пожежі і складало 13 °C, що відповідає відносній похибці, яка не перевищує 3,1 %.