Nelinearna analiza vpliva požara na sovprežne linijske konstrukcije

Tomaž Hozjan (2009) Nelinearna analiza vpliva požara na sovprežne linijske konstrukcije. Doktorska disertacija.

Predogled

PDF Prenos (2408Kb)

Povzetek

V disertaciji je predstavljen nov numerični model za geometrijsko in materialno nelinearno požarno analizo sovprežnih nosilcev iz jekla in betona z upoštevanjem zdrsa med slojema. Pojav eksplozivnega luščenja betona v modelu ni upoštevan. Numerični model je razdeljen v tri matematično nepovezane faze. V prvi fazi je s pomočjo požarnih krivulj določeno časovno spreminjanje temperatur požarnega prostora. Drugi dve fazi požarne analize predstavljata osrednjo temo disertacije. Na osnovi ireverzibilne termodi- namike je v drugi fazi določeno časovno spreminjanje temperatur jeklenega nosilca ter časovno spremi- njanje temperatur, pornih tlakov in količine proste vode v betonski plošči med požarom. Pri jeklenem nosilcu je časovno spreminjanje temperatur med požarom določeno s Fourierjevo diferencialno enačbo prevajanja toplote v trdni snovi. Pri armiranobetonski plošči pa je spreminjanje temperatur, pornih tlakov in količine proste vode obravnavano kot povezan problem prevajanja toplote in vlage (proste vode ter zmesi suhega zraka in vodne pare) z upoštevanjem izparevanja proste vode in utekočinjenja vodne pare ter dehidratacije kemijsko vezane vode. Pripadajoči sistem parcialnih diferencialnih enačb je bil rešen z metodo končnih elementov. V ta namen je bil izdelan računalniški program MoistureHeat v programskem okolju MatLab. Tretjo fazo predstavljenega numeričnega postopka za požarno analizo sovprežnih nosilcev predstavlja določitev napetostnega in deformacijskega stanja sovprežnega nosilca. Bistvene novosti te faze požarne analize so: (i) upoštevanje zdrsa med jeklenim nosilcem in armiranobe- tonsko ploščo, (ii) modeliranje jeklenega nosilca in armiranobetonske plošče z Reissnerjevim geometrij- sko točnim modelom ravninskega nosilca, (iii) upoštevanje materialno nelinearnega in od temperature odvisnega obnašanja jeklenega nosilca, armiranobetonske plošče in stika med slojema, (iv) upoštevanje temperaturnih deformacij in deformacij viskoznega lezenja jekla pri povišanih temperaturah konstruk- cijskega jekla in armaturnih palic ter temperaturnih deformacij, deformacij lezenja betona pri povišanih temperaturah ter prehodnih deformacij armiranobetonske plošče ter (v) reševanje diskretnih in posplo- šenih ravnotežnih enačb sovprežnega nosilca z modificiranimi deformacijskimi končnimi elementi. S primerjavo med numeričnimi in eksperimentalnimi rezultati je bilo ugotovljeno, da je predstavljeni nu- merični model za požarno analizo sovprežnih nosilcev iz betona in jekla zelo natančen in zato primeren za analizo togosti, nosilnosti in duktilnosti sovprežnih nosilcev med požarom. S parametričnimi študijami pa je bilo tudi ugotovljeno: (i) da ima vsebnost vode velik vpliv na časovno spreminjanje temperatur armiranobetonske plošče; v večini primerov je vpliv večje vsebnosti vode v betonu ugoden, (ii) da imata poroznost in prepustnost betona velik vpliv na časovno spreminjanje pornih tlakov in količino proste vode ter majhen vpliv na časovno spreminjanje temperatur, (iii) da je vpliv geometrijske nelinearnosti na togost, nosilnost in duktilnost sovprežnih nosilcev iz jekla in betona zanemarljiv in (iv) da je vpliv ma- terialne nelinearnosti jekla in betona ter stika med slojema sovprežnega nosilca na obnašanje sovprežnih nosilcev pri sobni temperaturi in pri povišanih temperaturah med požarom zelo velik. VIII

Akcije (potrebna je prijava)