Огнестойкость центрифугированных железобетонных колонн

Иван Иванович Полевода; Денис Сергеевич Нехань

doi:10.33408/2519-237X.2021.5-2.139

Авторы

Иван Иванович Полевода Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0003-2469-3553
Денис Сергеевич Нехань Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0001-7838-4663

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2021.5-2.139

Ключевые слова:

центрифугированный бетон, коэффициент условий работы бетона при пожаре, натурные огневые испытания, предел огнестойкости, методика расчета, статический расчет, теплотехнический расчет, хрупкое взрывообразное разрушение бетона

Аннотация

Цель. На основании экспериментальных и теоретических исследований изучить огнестойкость железобетонных колонн, изготовленных методом центрифугирования.

Методы. Экспериментально-теоретические исследования физико-механических и теплофизических характеристик центрифугированного бетона в нормальных условиях и при высокотемпературном нагреве. Натурные испытания центрифугированных железобетонных колонн под совместной температурно-силовой нагрузкой. Аналитическое решение теплотехнической и статической задач огнестойкости центрифугированных железобетонных колонн. Компьютерное моделирование на базе платформ Ansys Workbench и ЛИРА-САПР.

Результаты. Выявлено различие физико-механических характеристик центрифугированного бетона в поперечном сечении конструкций заданной толщины в нормальных условиях, а также различие в их относительном изменении при высокотемпературном нагреве. Установлены экспериментальные зависимости коэффициента условий работы центрифугированного бетона при пожаре. Экспериментальным путем установлена схема разрушения центрифугированных железобетонных колонн при пожаре, а также изучено их поведение при пожаре. Выявлена сниженная склонность центрифугированного бетона к хрупкому взрывообразному разрушению при пожаре по отношению к вибрированному бетону. Установлено влияние неоднородности центрифугированного бетона в поперечном сечении изделий, тонкостенности и воздушной полости изделий на их огнестойкость. Разработана методика расчета пределов огнестойкости центрифугированных железобетонных колонн. Разработан табличный метод оценки пределов огнестойкости серии центрифугированных железобетонных колонн.

Область применения исследований. Результаты исследования могут быть использованы при оценке пределов огнестойкости центрифугированных железобетонных колонн, а также при разработке изменений в технические нормативные правовые акты в области оценки огнестойкости железобетонных конструкций.

Биографии авторов

Иван Иванович Полевода, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

начальник университета; кандидат технических наук, доцент

Денис Сергеевич Нехань, Университет гражданской защиты МЧС Беларуси; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра пожарной безопасности, преподаватель

Библиографические ссылки

Kazachek V.G., Lazovskij D.N., Rak N.A., Tur V.V. Shagaya v nogu so vremenem [Keeping pace with the times]. Vestnik Polockogo gosudarstvennogo universiteta, 2014. No. 16. Pp. 111–113. (rus)

Palevoda I.I, Zhamoydik S.M., Nekhan' D.S., Batan D.S. Issledovanie fiziko-mekhanicheskikh svoystv tsentrifugirovannogo betona [Study of Physical and Mechanical Properties of Centrifuged Concrete]. Science and Technique, 2019. Vol. 18, No. 4. Pp. 319–329. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-4-319-329.

Nekhan' D.S. Fizicheskie i teplofizicheskie kharakteristiki tsentrifugirovannogo betona v tonkostennykh konstruktsiyakh [Physical and thermal characteristics of spun concrete in thin-walled structures]. Proc. III Intern. scientific-practical conf. «Aktual'nye problemy i tendentsii razvitiya tekhnosfernoy bezopasnosti v neftegazovoy otrasli», Ufa, December 2, 2020. Ufa State Petroleum Technical University. Ufa, 2020. Pp. 25–27. (rus)

Palevoda I.I, Nekhan' D.S., Batan D.S. Povedenie tsentrifugirovannogo betona pri pozhare [Behavior of Centrifuged Concrete in Case of Fire]. Journal of Civil Protection. 2018. Vol. 2, No. 4. Pp. 455–469. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.33408/2519-237X.2018.2-4.455.

Palevoda I.I, Nekhan' D.S., Batan D.S. Issledovaniya temperatury gazovoy sredy pri provedenii naturnykh ognevykh ispytaniy stroitel'nykh konstruktsiy [Temperature studies of the gaseous medium during full-scale fire tests of building constructions]. Journal of Civil Protection. 2020. Vol. 4, No. 2. Pp. 130–141. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-2.130.

Palevoda I.I., Nekhan' D.S. Rezul'taty naturnykh ognevykh ispytaniy tsentrifugirovannykh zhelezobetonnykh kolonn kol'tsevogo secheniya [Results of full-scale fire test of spun reinforced concrete columns of annular section]. Journal of Civil Protection, 2020. Vol. 4. No. 2. Pp. 142–159. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.33408/2519-237X.2020.4-2.142.

Bushev V.P., Pchelintsev V.A., Fedorenko V.S., Yakovlev A.I. Ognestoykost' zdaniy [Fire resistance of buildings]. Moscow: Stroyizdat, 1970. 262 p. (rus)

Milovanov A.F. Stoykost' zhelezobetonnykh konstruktsiy pri pozhare [Resistance of reinforced concrete structures in case of fire]. Moscow: Stroyizdat, 1998. 304 p. (rus)

Yakovlev A.I. Raschet ognestoykosti stroitel'nykh konstruktsiy [Calculation of fire resistance of building structures]. Moscow: Stroyizdat, 1988. 143 p. (rus)

Palevoda I.I., Nekhan' D.S. Opredelenie parametrov teploobmena mezhdu vnutrenney poverkhnost'yu zhelezobetonnykh kolonn kol'tsevogo secheniya i gazovoy sredoy v ikh polosti dlya resheniya teplotekhnicheskoy zadachi ognestoykosti [Determination of heat transfer parameters between the inner surface of annular-section columns and gaseous medium in their hollow for solving the thermal problem of fire resistance]. Proc. XV Intern. scientific-practical conf. «Pozharnaya i avariynaya bezopasnost'», Ivanovo, November 17–18, 2020. Ivanovo Academy of the State Fire Service EMERCOM of Russia. Ivanovo, 2020. Pp. 349–352. (rus)

Palevoda I.I., Nekhan' D.S. Resheniye teplotekhnicheskoy zadachi ognestoykosti tsentrifugirovannykh zhelezobetonnykh kolonn [A solution to the thermal problem of fre resistance of spun reinforced concrete columns]. Fire and Explosion Safety, 2021. Vol. 30. No. 2. Pp. 49–70. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.22227/PVB.2021.30.02.49-70.

Nekhan' D.S., Palevoda I.I. Ognestoykost' szhato-izgibaemykh tsentrifugirovannykh zhelezobetonnykh konstruktsiy [Fire resistance of compressed-bend spun reinforced concrete structures]. Proc. XV Intern. scientific-practical conf. «Obespechenie bezopasnosti zhiznedeyatel'nosti: problemy i perspektivy», Minsk, April 7–8, 2021. University of Civil Protection of the MES of the Republic of Belarus. Minsk, 2021. Pp. 211–213. (rus)

Nekhan D.S. Raschet temperaturnogo polya v sechenii polykh zhelezobetonnykh kolonn, obogrevaemykh po vsemu naruzhnomu perimetru [Calculation of the temperature of hollow reinforced concrete columns heated along the entire outer perimeter]. Proc. All-Russian scientific-practical conf. «Aktual'nye problemy i innovatsii v obespechenii bezopasnosti», Ural, December 14–16, 2020. Ural Institute of State Fire Service EMERCOM of Russia. Ekaterinburg, 2021. Pp. 122–127. (rus)

Kudryashov V.A., Zhamoydik S.M., Kurachenko I.Yu., Nguyen T.K. Rezul'taty naturnykh ognevykh ispytaniy zhelezobetonnogo monolitnogo perekrytiya v sostave eksperimental'nogo fragmenta karkasnogo zdaniya [Results of full-scale fire tests of the monolithic reinforced concrete slab as part of a fragment of a frame building]. Journal of Civil Protection. 2021. Vol. 5, No. 1. Pp. 49–66. (rus). DOI: https://www.doi.org/10.33408/2519-237X.2021.5-1.49.

Batashev V.M. Prochnost', treshchinostoykost' i deformatsii zhelezobetonnykh elementov s mnogoryadnym armirovaniem [Strength, crack resistance and deformation of reinforced concrete elements with multi-row reinforcement]. Kiev: Budivel'nik, 1978. 120 p. (rus)

Nekhan' D.S., Palevoda I.I. Vpliv nadlishkovogo tisku gazovogo seredovishcha v porozhnini tsentrifugovanikh zalіzobetonnikh konstruktsіy na їkh nesuchu zdatnіst' pri pozhezhі [Influence of excess pressure of gaseous medium in cavities of centrifuged reinforced concrete structures on their bearing capacity in case of fire]. Proc. XII Intern. scientific-practical conf. «Teorіya і praktika gasіnnya pozhezh ta lіkvіdatsії nadzvichaynikh situatsіy», Cherkasy, April 8–9, 2021. Cherkasy Institute of Fire Safety named after the Heroes of Chernobyl of the National University of Civil Defense of Ukraine. Cherkasy, 2021. Pp. 201–203. (ukr)