Оценка огнестойкости стальных строительных конструкций с учетом влияния теплообмена с примыкающими смежными конструкциями

Аннотация

Цель. На основе экспериментальных исследований и теоретических данных определить теплофизические характеристики вспучивающегося огнезащитного состава и оценить прогрев стальных конструкций со вспучивающейся огнезащитой наружной поверхности с учетом примыкания бетонного покрытия, оценить влияние теплообмена с бетонным покрытием на оптимальную толщину слоя вспучивающегося огнезащитного состава для обеспечения требуемого предела огнестойкости.

Методы. Моделирование в системе конечно-элементного анализа.

Результаты. На основе серии экспериментальных и теоретических исследований в системе конечно-элементного анализа ANSYS решена теплотехническая задача огнестойкости стальных конструкций с огнезащитой наружной поверхности на основе вспучивающегося состава с учетом примыкания бетонного покрытия. Экспериментальные исследования использованы для оценки эффективных значений теплофизических характеристик вспучивающегося состава путем решения обратной задачи теплопроводности для расчетной конечно-элементной модели с использованием методов параметрической оптимизации. Полученные теплофизические характеристики позволили оценить прогрев стальных конструкций с огнезащитой с учетом теплообмена с бетонным покрытием. В зависимости от требуемого предела огнестойкости и вида рассматриваемых конструкций (перекрытия) и расчетной ситуации при учете теплообмена с бетонным покрытием оптимальная толщина огнезащитного покрытия, обеспечивающая требуемый предел огнестойкости, снижается в 1,2…4,4 раза.

Область применения исследований. Полученные результаты могут быть использованы для решения задач огнестойкости стальных конструкций со вспучивающейся огнезащитой наружной поверхности с учетом теплообмена со смежными строительными конструкциями и элементами при проектировании и строительстве зданий и сооружений.