Temperatūrų pasiskirstymo gelžbetoninėse plokštėse nustatymas, taikant sluoksnių modelį

Abstract

Šiame magistriniame darbe nagrinėjamas temperatūrų pasiskirstymas gelžbetoninėse plokštėse gaisro metu. Darbe sluoksnių modelis pritaikytas aukšta temperatūra veikiamų gelžbetoninių plokščių temperatūros pasiskirstymo nustatymui, įvertinant netiesines šilumines medžiagų savybes. Darbe sprendžiami keli pagrindiniai uždaviniai: modelių, apibūdinančių medžiagų šilumines ir fizines mechanines charakteristikas, analizės atlikimas; gelžbetoninių plokščių, veikiamų aukštos temperatūros, temperatūros pasiskirstymo skaičiavimo sluoksnių metodu algoritmo sukūrimas; temperatūros pasiskirstymų ir įlinkių, apskaičiuotų sluoksnių modeliu ir baigtinių elementų metodu, palyginimas su eksperimentinėmis reikšmėmis. Darbą sudaro įvadas, keturi skyriai, darbo pabaigoje pateikiami pagrindiniai darbo rezultatai ir išvados, literatūros sąrašas. Taip pat yra keturi priedai. Įvadiniame skyriuje nagrinėjamas problemos aktualumas, formuojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašomas darbo naujumas, struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame aprašomas šilumos perdavimo procesas, pateikti gaisrų scenarijai, pateikta betono ir armatūros modelių analizė. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados. Antrajame skyriuje aprašytas temperatūrinio uždavinio sluoksnių modelis. Pateikti skaitiniai sluoksnių modelio taikymo pavyzdžiai. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados. Trečiajame skyriuje pateiktas eksperimentinių bei sluoksnių ir baigtinių elementų metodais apskaičiuotų gelžbetoninių plokščių temperatūros pasiskirstymų ir įlinkių palyginimas. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados. Ketvirtame skyriuje pateikta aukšta temperatūra veikiamų gelžbetoninių plokščių temperatūros pasiskirstymui įtakojančių faktorių parametrinė analizė, atlikta su baigtinių elementų programa ATENA. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados. Darbo gale pateikiami pagrindiniai rezultatai ir išvados.

High temperature distribution in reinforced concrete slabs is considered in this master’s paper. Layered model was applied for calculations of elevated temperature distribution in reinforced concrete slabs taking into account non-linear thermal properties of materials. The following main tasks were solved in this work: to perform analysis of models which characterize material thermal and physical-mechanical properties; to develop temperature calculating algorithm based on layered model for reinforced concrete slabs subjected to high temperatures; to compare temperature and deflection results calculated using FE packages and layered model with experimentally obtained data. Work consists of introduction, four chapters and in the end of the work general results and a conclusion is given. Four annexes are also enclosed. Topicality of the problem, aims and tasks of the work, scientific novelty are considered in the introduction. The first chapter presents literature review on different fire scenarios, heat transfer process and presents analysis of concrete and steel models in high temperatures. Conclusions are formulated at the end of the chapter. The second chapter describe layered model for reinforced concrete slabs under high temperature. A numerical examples of layered model applications is given. Conclusions are formulated at the end of the chapter. The third chapter presents comparison of temperature distribution and deflection results calculated using FE packages, layered model and experimentally obtained data. Conclusions are formulated at the end of the chapter. The fourth chapter presents parametric analysis of factors which can influence temperature distribution in reinforced concrete slabs at high temperatures. Analysis is performed with the FE program ATENA. Conclusions are formulated at the end of the chapter. Results and conclusions are presented at the end of the research.