Оцінювання вогнетривкості елементів конструкцій з урахуванням нелінійності процесів їх деформування

Назва	Оцінювання вогнетривкості елементів конструкцій з урахуванням нелінійності процесів їх деформування
Назва англійською	Evaluation of fire resistance of structural elements considering nonlinearity of deformation processes during fire
Автори	5.6
Принадлежність	Інститут прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України, Львів, Україна Institute of Applied Problems of Mechanics and Mathematics named after Y.S. Pidstryhach National Academy of Sciences of Ukraine
Бібліографічний опис	Drobenko B. Evaluation of fire resistance of structural elements considering nonlinearity of deformation processes during fire / Bogdan Drobenko, Aleksander Buryk // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2016 — Том 81. — № 1. — С. 29-40. — (Механіка та матеріалознавство).
Bibliographic description:	Drobenko B., Buryk A. (2016) Evaluation of fire resistance of structural elements considering nonlinearity of deformation processes during fire. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 81, no 1, pp. 29-40 [in English].
Дата публікації:	22-Мар-2016
УДК	539.3
Ключові слова	термомеханіка метод скінченних елементів вогнетривкість принцип віртуальних переміщень thermo-mechanics finite element method fire resistance the principle of virtual displacements
	Запропоновано орієнтовану на використання числових методів дослідження математичну модель кількісного опису термомеханічних процесів в елементах конструкцій під час пожежі з урахуванням пружно-пластичного характеру деформування та температурної залежності фізико-механічних характеристик матеріалів. Модель базується на залежностях теорії теплопровідності та нелінійної термомеханіки. Побудовано з використанням методу скінченних елементів методику чисельного моделювання процесів деформування конструкцій за інтенсивних температурних та силових навантажень. Для апроксимації температурно-залежних кривих деформування та фізико-механічних характеристик матеріалів використано інтерполяційні сплайни, побудовані за точками відомих експериментальних кривих. Як приклад, виконано комп’ютерне моделювання термомеханічної поведінки сталевої конструкції за умов пожежі. Отримано оцінку її вогнетривкості. A mathematical model for quantitative description of thermomechanical processes in structural elements under fire was proposed, with taking into account an elastic-plastic deformation and temperature dependence of material properties. The model is grounded on the equations of heat transfer theory and nonlinear thermo mechanics and is focused on the numerical methods of research. A method for numerical simulation of deformation processes in element structures subjected to intensive thermal- power loads was built on the bases of finite element method. The temperature dependent deformation curves, physical and mechanical characteristics are approximated by interpolation splines reconstructed by the experimental points of well known dependencies capturing the mechanical behavior of materials in wide temperature range. As an example, the computer simulations of thermo mechanical behavior of a steel structure subjected to fire conditions was carried out. Its fire resistance has been estimated.
ISSN:	1727-7108
Перелік літератури	1. ASTM Designation: E119. Standard methods of fire test of building construction and materials. Philadelphia, PA: American Society for Testing and Materials; 1983. 2. International Organization for Standardization. Fire resistance test on elements of building construction. ISO/834, 1975. 3. Gawin D, Majorana C, Pesavanto F, Schrefler B. A fully coupling multiphase model of higro-thermomechanical behavior of concrete at high temperature. In: Computational mechanics, new trends and applications. – Barcelona, Spain: CIMNE. – 1998. – P. 1 – 19. 4. Mounajed G, Obeid W. A new coupling F.E. model for te simulation of thermal hydro-mechanical behavior of concrete at high temperatures // Mater. Struct. – 2004. – 37. – P. 422 – 432. 5. Chung K., Park S., Choi S. Material effect for predicting the fire resistance of concrete-filled square steel tube column under constant axial load // Journal of Constructional Steel Research. – 2008. – 64, № 12. – P. 1505 – 1515. 6. Haksever A., Anderberg Y. Comparison between measured and computed structural response of some reinforced concrete columns in fire // Fire Safety Journal. – 1981. – 4. – P. 293 – 297. 7. Huang Z., Platten A. Non-linear finite element analysis of planar reinforced concrete members subjected to fires // ACI Struct. J. – 1997. – 94, № 3. – P. 272 – 282. 8. Huang Z., Platten A., Roberts J. Non-linear finite element model to predict temperature histories within reinforced concrete in fires // Build Environ. – 1996. – 31, № 2. – P. 109 – 118. 9. Huang Z.-F., Tan K.-H., Fire resistance of compartments within a high-rise steel frame: New sub-frame and isolated member models // Journal of Constructional Steel Research. – 2006. – 62. – P. 974 – 986. 10. Дробенко, Б. До оцінювання температурних полів в елементах будівельних конструкцій за умов пожежі [Текст] / Б. Дробенко, О. Бурик // Машинознавство. – 2013. – № 5 – 6. – С. 16 – 20. 11. Bathe, K.J. Finite Element Procedures Analysis. – Englewood Cliffs: Prentice Hall, 1995. – 1037 p. 12. Гачкевич, О.Р. Особливості числового розв’язування зв’язних задач про визначення електромагнітних, теплових і механічних полів у деформівних термочутливих електропровідних тілах за квазіусталених електромагнітних навантажень [Текст] / О.Р. Гачкевич, Б.Д. Дробенко // Мат. методи і фіз.-мех. поля. – 2007. – 50, № 3. – С. 166 – 177. 13. Моделювання та оптимізація в термомеханіці електропровідних неоднорідних тіл; за заг. ред.Я.Й. Бурака, Р.М. Кушніра. Т. 4: Термомеханіка намагнечуваних електропровідних термочутливих тіл [Текст] / О.Р. Гачкевич, Б.Д. Дробенко. – Львів: СПОЛОМ, 2010. – 256 с. 14. Drobenko B., Hachkevych A., Kournyts’kyi T. Thermomechanical behaviour of polarizable and magnetizable electroconductive solids subjectted to induction heating/ Journal of Engineering Mathematics. – 2008. – 61, № 2 – 4. – P. 249 – 269.
References:	1. ASTM Designation: E119. Standard methods of fire test of building onstruction and materials. Philadelphia, USA, PA: American Society for Testing and Materials, 1983. 2. International Organization for Standardization. Fire resistance test on elements of building construction. ISO, 834, Geneva, Switzerland, 1975. 3. Gawin D, Majorana C, Pesavanto F, Schrefler B.A fully coupling multiphase model of higro-thermomechanical behavior of concrete at high temperature. In: Computational mechanics, new trends and applications, Barcelona, Spain: CIMNE, 1998, pp. 1 – 19. 4. Mounajed G, Obeid W. A new coupling F.E. model for the simulation of thermal hydro-mechanical behavior of concrete at high temperatures. Mater. Struct., 2004, vol. 37, pp. 422 – 432. 5. Chung K., Park S., Choi S. Material effect for predicting the fire resistance of concrete-filled square steel tube column under constant axial load. Journal of Constructional Steel Research, 2008, vol. 64, no. 12, pp. 1505 – 1515. 6. Haksever A., Anderberg Y. Comparison between measured and computed structural response of some reinforced concrete columns in fire. Fire Safety Journal, 1981, no. 4, pp. 293 – 297. 7. Huang Z., Platten A. Non-linear finite element analysis of planar reinforced concrete members subjected to fires. ACI Struct. J., 1997, vol. 94, no. 3, pp. 272 – 282. 8. Huang Z., Platten A., Roberts J. Non-linear finite element model to predict temperature histories within reinforced concrete in fires. Build Environ., 1996, vol. 31, no. 2, pp. 109 – 118. 9. Huang Z.-F., Tan K.-H., Fire resistance of compartments within a high-rise steel frame: New sub-frame and isolated member models. Journal of Constructional Steel Research, 2006, vol. 62, pp. 974 – 986. 10. Drobenko B., Buryk O. To the estimation of temperature fields in building structures subjected to the fire. Mechanical engineering, 2013, no. 5 – 6, pp. 16 – 20. [in Ukrainian] 11. Bathe, K.J. Finite Element Procedures Analysis. Englewood Cliffs: Prentice Hall, New Jersey, 1995. 1037 p. 12. Hachkevych O.R., Drobenko B.D. Special features of numerical analysis of coupled electromagnetic, thermal and mechanical fields in thermo-sensitive electro-conductive solids subjected to quasi-steady electromagnetic loadings, Mat. Metody and Fiz.-Mekh. Polya, 2007, vol. 50, no. 3, pp. 166 – 177. [in Ukrainian] 13. Drobenko B., Hachkevych A., Kournyts’kyi T. Thermomechanical behaviour of polarizable and magnetizable lectroconductive solids subjectted to induction heating, Journal of Engineering Mathematics, 2008, vol. 61, no. 2 – 4, pp. 249 – 269. 14. Modeling and optimization In thermomechanics of electroconductive heterogeneous solids. Edited by Ya.J. Burak and R.M. Kushnir. Vol. 4: Thermomechanics of magnetizable electroconductive thermosensitive solids, O.R. Hachkevych, B.D. Drobenko, Lviv: SPOLOM, 2010. 256 p. [in Ukrainian]
Завантажити