Инженерная методика расчета температурного поля в поперечном сечении многопустотных железобетонных плит при стандартном пожаре

Денис Сергеевич Нехань; Алексей Александрович Левданский

doi:10.33408/2519-237X.2026.10-1.24

Авторы

Денис Сергеевич Нехань Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0000-0001-7838-4663
Алексей Александрович Левданский Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0009-0008-2391-3407

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2026.10-1.24

Ключевые слова:

многопустотные железобетонные плиты, стандартный температурный режим пожара, огнестойкость, численное моделирование, полный факторный эксперимент, теплотехническая задача, Ansys Workbench, коэффициент пустотности

Аннотация

Цель. Разработать инженерную методику расчета температурного поля в поперечном сечении многопустотных железобетонных плит (толщиной 150–250 мм) с симметрично расположенными (относительно центра тяжести) замкнутыми полостями круглого сечения (объемом от 40 до 60 %) при одностороннем воздействии стандартного температурного режима пожара, базирующуюся на адаптации упрощенного решения нелинейного уравнения теплопроводности для полнотелых плит с помощью поправочных коэффициентов, полученных на основе численного моделирования и учитывающих геометрию сечения, координаты точек и время нагрева.

Методы. Численное моделирование нагрева железобетонных плит при стандартном пожаре методом конечных элементов на основе планирования полного факторного эксперимента. Обобщение результатов моделирования и анализ влияния геометрических параметров сечения многопустотных плит и длительности воздействия стандартного пожара на температурное поле, формируемое в них. Адаптация существующей методики расчета температурного поля в полнотелых плитах при тепловом воздействии стандартного пожара для применения к многопустотным плитам.

Результаты. Установлены закономерности влияния геометрических параметров многопустотных железобетонных плит (толщина, объем замкнутых полостей круглого сечения) на динамику температурного поля в поперечном сечении (на глубине до 0,3 толщины конструкции) при одностороннем воздействии стандартного пожара длительностью от 30 до 180 мин. Получено уравнение регрессии для определения коэффициента khol, учитывающего приращение температуры на заданном расстоянии от нагреваемой поверхности в многопустотных плитах по сравнению с полнотелыми аналогами при одностороннем воздействии стандартного температурного режима. Разработана инженерная методика оценки температурного поля в многопустотных железобетонных плитах (толщиной 150–250 мм при объеме замкнутых полостей круглого сечения 40–60 %) при стандартном огневом воздействии.

Область применения исследований. Результаты исследований могут быть использованы специалистами проектных, экспертных и научных организаций при решении упрощенными методами теплотехнической задачи огнестойкости для многопустотных железобетонных плит, а также при совершенствовании действующих нормативных правовых актов.

Биографии авторов

Денис Сергеевич Нехань, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

отдел научной и инновационной деятельности, начальник отдела; кандидат технических наук, доцент

Алексей Александрович Левданский, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

факультет предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, курсант

Библиографические ссылки

Batyanovskiy E.I. Tekhnologiya betonnykh i zhelezobetonnykh izdeliy [Technology of concrete and reinforced concrete products]: tutorial. Minsk: Vysshaya shkola, 2017. 305 p. (rus)

Sokolov S.V., Vagner P. Otsenka obstanovki s pozharami v mire [Assessment of the fire situation in the world]. Fire and Explosion Safety, 2024. Vol. 33, No. 6. Pp. 67–84. (rus). DOI: https://doi.org/10.22227/0869-7493.2024.33.06.67-84. EDN: https://elibrary.ru/VYWRYO.

Korolev D.S., Bondarenko E.A. Ognestoykost' kak bazovyy element sistemy protivopozharnoy zashchity zdaniy i sooruzheniy [Fire resistance, as a basic element of the fire-fighting protection systems for buildings and facilities]. Pozharnaya bezopasnost': problemy i perspektivy, 2018. Vol. 1, No. 9. Pp. 423–425. (rus). EDN: https://elibrary.ru/YQIGQP.

Zaytsev A.M., Bolgov V.A. Chislennoe modelirovanie progreva stroitel'nykh konstruktsiy dlya opredeleniya koeffitsienta teplootdachi pri pozharakh [Numerical modeling heating construction for determining heat transfer coefficient in case of fire]. Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii, 2015. Vol. 1, No. 14. Pp. 19–26. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TSVNLR.

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

Ba G., Miao J., Zhang W., Liu C. Influence of cracking on heat propagation in reinforced concrete structures. Journal of Structural Engineering, 2016. Vol. 142, No. 7. Aticle 04016035. 11 p. DOI: https://doi.org/10.1061/(asce)st.1943-541x.0001483.

Shirko A.V., Kamlyuk A.N., Palevoda I.I., Zaynudinova N.V. Teplotekhnicheskiy raschet ognestoykosti elementov zhelezobetonnykh konstruktsiy s ispol'zovaniem programmoy sredy ANSYS [Thermal engineering calculation of fire resistance of reinforced concrete structure elements using the ANSYS environment program]. Vestnik Komandno-inzhenernogo instituta MChS Respubliki Belarus', 2013. No. 2 (18). Pp. 260–269. (rus). EDN: https://elibrary.ru/SNFAML.

Palevoda I.I., Zhamoydik S.M., Nekhan' D.S. Ognestoykost' zhelezobetonnykh kolonn s konstruktivnoy ognezashchitoy [Fire resistance of reinforced concrete columns with structural fire retardance]. Fire and Emergencies: Prevention, Elimination, 2022. No. 2. Pp. 67–81. (rus). DOI: https://doi.org/10.25257/FE.2022.2.67-81. EDN: https://elibrary.ru/OBMPXF.

Roytman V.M. Inzhenernye resheniya po otsenke ognestoykosti proektiruemykh i rekonstruiruemykh zdaniy [Engineering solutions for assessing the fire resistance of designed and reconstructed buildings]. Moscow: Association «Pozharnaya bezopasnost' i nauka», 2001. 382 p. (rus)

Grinfel'd G.M., Moiseev A.V. Metody optimizatsii eksperimenta v khimicheskoy tekhnologii [Methods for optimizing experiments in chemical technology]: lecture notes. Komsomolsk-on-Amur: Komso-molsk-na-Amure State University, 2014. 74 p. (rus). ISBN: 978-5-7765-1102-8.