Математическое моделирование термомеханических процессов в системах армированных стержней при экстремальных тепловых воздействиях

• Автор: Каледин, Владимир Олегович
• Шифр специальности: 05.13.18, 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ СОВМЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ НА НИХ СИЛОВЫХ И ИНТЕНСИВНЫХ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК
1.1. Характеристика несущих конструкций современных зданий и сооружений и тенденции их развития
1.2. Особенности поведения конструкционных материалов при высокотемпературном нагреве
1.3. Основные методы исследования термомеханического поведения инженерных конструкций при совместном действии силовых нагрузок и высокотемпературного нагрева.

1.4. Постановка цели и задач исследования. Выбор методов исследования.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ СИСТЕМ АРМИРОВАННЫХ СТЕРЖНЕЙ.

2.1. Математическая модель тепломассопереноса в элементах конструкции

2.1.1. Типовая расчетная схема сечения элемента конструкции.

2.1.2. Формулировка краевой задачи нестационарного тепломассопереноса в сечении элемента конструкции.
2.1.3. Алгоритм решения краевой задачи нестационарного тепломассопереноса в сечении элемента конструкции.
2.2. Математическая модель статического деформирования и устойчивости миогоэлементиых стержневых систем.
2.2.1. Типовая статическая расчетная схема многоэлементной стержневой системы.
2.2.2. Разрешающие соотношения статического деформирования
2.2.3. Алгоритмы расчета статического деформирования конструкции при силовом и тепловом воздействии.
2.2.4. Оценка поперечносдвиговых напряжений и плоского напряжнного состояния сечения стержня.
2.2.5. Устойчивость пролта конструкции при совместном действии сжатия и изгиба.
2.2.6. Определение предельного состояния моделируемой конструкции с учетом нагрева.
2.2.7. Программная реализация модели термомеханического поведения многоэлементных стержневых систем
2.3. Выводы по главе.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ТИПОВОГО ЭЛЕМЕНТА КОНСТРУКЦИИ
3.1. Описание моделируемой конструкции и условий е работы.
3.2. Характеристики материалов конструкции.
3.3. Исследование сходимости численного решения задачи
теплопроводности при варьировании параметров конечно
разностной дискретизации и конструктивных параметров.
3.4. Исследование сходимости численного решения статической задачи при варьировании параметров дискретизации и чувствительности модели к изменению конструктивных параметров.
3.5. Исследование чувствительности модели к изменению кинематических граничных условий.
3.6. Оценка адекватности моделирования типового элемента конструкции при совместном действии силовой нагрузки и высокотемпературного нагрева
3.7. Выводы по главе
Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ К РАСЧЕТУ ОГНЕСТОЙКОСТИ ДВУХПРОЛЕТНОЙ ЧЕТЫРЕХЭТАЖНОЙ РАМЫ ИЗ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА.
4.1. Анализ моделируемой конструкции и условий е работы при вероятном пожаре. Выбор теплофизической и статической расчетных схем
4.2. Теплофизические расчеты
4.3.Статические расчеты.
4.4. Выводы по главе
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.6
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Наиболее катастрофические пожары происходят в промышленных зданиях и сооружениях, сопровождаясь обширными разрушениями инженерных конструкций и оборудования. Температура при горении углеводородов и полимеров достигает С, сжиженных газов С . В настоящей главе рассматриваются основные методы, используемые для исследования несущей способности несущих конструкций зданий и сооружений при силовом нагружении и высокотемпературном нагреве. Типы несущих конструкций. Силовые элементы зданий и сооружений традиционно разделяются на два класса вертикальные стены, колонны, фундаменты, отдельные опоры и горизонтальные перекрытия и покрытия несущие конструкции . Вертикальные несущие конструкции воспринимают и передают основанию здания все действующие на него в вертикальном направлении силовые нагрузки от собственной массы, оборудования, снега и т. Горизонтальные несущие конструкции воспринимают все горизонтальные силовые нагрузки от ветра, сейсмическую нагрузку и т. Под конструктивной системой понимается пространственная система, образованная несущими конструкциями, размещнными в объме здания или сооружения в определнном сочетании для восприятия силовых нагрузок и обеспечения несущей способности. Все многообразие современных зданий и сооружений принято классифицировать по типу конструктивной системы, который определяется типом вертикальных конструкций и является обобщнной конструктивностатической характеристикой, не зависящей от материалов конструкции и способа е возведения . Различаются основные, комбинированные и смешанные системы. К основным типам конструктивных систем относятся бескаркасная, или стеновая, объмноблочная, каркасная, ствольная и оболочковая. В пределах системы каждого типа существуют варианты конструктивные схемы, различающиеся пространственным расположением вертикальных несущих конструкций . Первые два типа конструктивных систем из перечисленных выше применяются преимущественно при проектировании жилых зданий относительно малой этажности и подробно здесь не рассматриваются. Основной конструктивной системой в проектировании современных производственных и общественных зданий, а также жилых зданий повышенной этажности является каркасная система . Е отличительный признак разграничение функций между каркасом, воспринимающим все силовые нагрузки, и стенами, являющимися ненесущими ограждающими конструкциями. Вертикальными элементами каркаса являются стойки или колонны, представляющие собой стержневые элементы сплошного сечения. Горизонтальными элементами каркаса являются ригели, балки или фермы. Взаимное соединение вертикальных и горизонтальных элементов каркаса может быть жестким или шарнирным, что определяет характер восприятия ими нагрузок. Основным вариантом конструктивной схемы для систем каркасного типа является рамный рис. Балки рамного каркаса, располагаемые во взаимно ортогональных направлениях в горизонтальных плоскостях, соединяются со стойками в рамы посредством жестких узлов. При проектировании высотных жилых и общественных зданий башенного типа используется ствольная конструктивная система рис. Ствол, или ядро жесткости, представляет собой внутренний, полый изнутри сердечник на всю высоту здания лестничнолифтовый узел, площадь сечения которого может составлять до площади этажа . Ядром жесткости воспринимаются все горизонтальные и вертикальные нагрузки, а перекрытия крепятся к ядру как консольные байки. Рис. Рис. В зданиях высотой до 0 и более этажей применяется так называемая оболочковая конструктивная система с наружными несущими конструкциями . Р1есущая часть здания в основном варианте оболочковой системы представляет собой вертикальную замкнутую пространственную конструкцию, жестко присоединяемую к подземным этажам или к основанию здания и воспринимающую весь комплекс силовых нагрузок. В зданиях высотой до 0 этажей, воспринимающих большие ветровые нагрузки, оболочковая конструктивная система реализуется в виде связевой решетчатораскосной рамы вертикально ориентированной фермы, схематично изображенной на рис. Рис. Рис.