Анотація до роботи:

Жакін І.А. Несуча здатність сталебетонних колон при силових та інтенсивних температурних впливах. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруди. - Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2004.

У дисертації розглядаються бетонна і сталебетонна циліндричні колони при силових та інтенсивних теплових впливах. Бетон розглядається як трифазне середовище: твердий несучий матеріал; сукупність рідких уключень у порах; газ у порах. Розраховується температурне поле в перерізі колони з обліком внутрішньої рухливої границі паротворення; досліджується напружено-деформований стан колони з урахуванням триосьового напруженого стану бетону; визначаються контактні сили між бетонним ядром і сталевою обоймою. На підставі отриманих результатів оцінюється несуча здатність колони при пожежі.

1. Виконано огляд літератури і проведено аналіз роботи бетонних, залізобетонних і сталебетонних конструкцій. Огляд показав наступне. При нормальній і підвищеній температурах до оцінки стану конструкцій можна застосувати ті самі рівняння рівноваги з урахуванням зміни властивостей матеріалів конструкції при пожежі. Такий підхід забезпечується методом пружних рішень у формі методу перемінних параметрів пружності. Для розрахунку температурних полів у бетоні найбільш прийнятна його модель як пористого вологого трифазного середовища.

1. Розроблено методику розрахунку напружень у круглому і кільцевому перерізах сталебетонної колони, що враховує тривісний напружений стан у бетоні. Напружено-деформований стан описується рівняннями теорії пружності з перемінними параметрами деформування.

2. Розроблено методику розрахунку на силові і температурні впливи бетонних колон; сталебетонних колон суцільного перерізу; сталебетонних колон кільцевого перерізу. Для описання температурних полів використана модель бетону як трифазного середовища. Розрахунок нестаціонарного температурного поля з рухливою границею паротворення здійснюється рішенням системи нелінійних рівнянь тепломасообміну. На підставі розподілу температури в кожен момент часу розраховується напружено-деформований стан колони з урахуванням зміни фізико-механічних характеристик матеріалів.

3. Досліджено несучу здатність бетонної колони при пожежі. Розроблено методику визначення радіуса несучого ядра і сформульовані умови руйнування.

4. Досліджено роботу бетонної колони в сталевій обоймі при нормальній температурі. Вивчено залежність ефекту обойми (відношення міцності бетону в обоймі до міцності ізольованого бетону) від міцності бетону, товщини обойми, радіуса бетонного ядра, способу навантаження.

5. Вивчено вогнестійкість сталебетонної колони суцільного перерізу з різними видами теплових захисних матеріалів.

6. Вивчено вогнестійкість сталебетонної колони кільцевого перерізу при пожежі з зовнішньої сторони колони. Зроблено висновок про розмір співвідношення зовнішнього і внутрішнього радіусів бетонного ядра, при якому збігаються вогнестійкості колон суцільного і кільцевого перерізів. При зовнішньому радіусі м це співвідношення складає 0,6.

7. Вивчено вогнестійкість сталебетонної колони кільцевого перерізу при пожежі зсередини колони. Зроблено висновок про те, що використання колон кільцевого перерізу з зовнішнім радіусом до 1м і співвідношенням внутрішнього і зовнішнього радіусів 0,3 як несучих елементів недоцільно з погляду вогнестійкості. При великих зовнішніх радіусах (від 2,5м) і співвідношеннях радіусів 0,4 - 0,6 такі конструкції задовольняють вимогам пожежної безпеки.

8. Результати дисертаційної роботи у вигляді методики і програми розрахунку вогнестійкості сталебетонної колони на силові і температурні впливи впроваджені в практику проектування станцій метрополітену в м. Харкові, ВАТ «Харківметропроект».

Публікації автора:

1. Чихладзе Е.Д., Жакін І.А. Температурне поле бетонної циліндричної колони при інтенсивному тепловому впливі // Зб. наук. праць – Харків: ХарДАЗТ, 2001. – Вип. 45. – С. 116 – 124.

Особистий внесок – рішення лінійної задачі теплообміну у перерізі колони у вигляді ряду по функціям Бесселя.

2. Чихладзе Э.Д., Жакин И.А. Напряженно-деформированное состояние бетонных цилиндрических колонн при силовых и температурных воздействиях // Вестник БГТУ им.В.Г. Шухова. – Белгород:БГТУ, 2003.–№ 5. – С. 454–456.

Особистий внесок – визначення переміщень з рівнянь рівноваги, отримання чисельних оцінок.

3. Чихладзе Э.Д., Веревичева М.А., Жакин И.А. Расчет сталебетонных цилиндрических колонн на силовые и температурные воздействия // Зб. наук. праць: Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди / Видавн. Укр. держ. універс. водного господарства та природокористування: Рівне, 2003. – Вип. 9. – С. 359 – 365.

Особистий внесок – визначення для переміщень у бетоні, проведення розрахунків.

4. Чихладзе Э.Д., Веревичева М.А., Жакин И.А. Расчет бетонных цилиндрических колонн в стальной обойме на силовые и температурные воздействия // Зб. наук. праць УкрДАЗТ: Будівельні конструкції. – Кн. 1. – Вип. 59. – 2003. – С. 318 – 325.

Особистий внесок – чисельне рішення контактної задачі та визначення границь вогнестійкості.

5. Жакин И.А. Напряженно-деформированное состояние бетонных цилиндрических колонн при силовых и температурных воздействиях // Вісник ДонДАБА «Будівельні конструкції, будівлі та споруди» – Вип. 2003-2(39).– Т.2. – С. 156 – 160.

6. Жакін І.А. Розрахунок бетонних циліндричних колон у сталевій обоймі на силові і температурні впливи //Зб. наук. праць – Харків, УкрДАЗТ, 2003. – Вип. 56. – С. 93 – 100.

7. Жакин И.А. Влияние температуры на напряженно-деформированное состояние бетонных цилиндрических колонн // Зб. наук. праць – Київ: КиївЗНДІЕП, 2003. – Спец. випуск – С. 181 – 184.

8. Чихладзе Э.Д., Веревичева М.А., Жакин И.А. Расчет бетонных цилиндрических колонн в стальной обойме на силовые и температурные воздействия // Зб. наук. праць. – Київ: НДІБК, 2003. – Вип. 59. – С. 318 – 326.

Особистий внесок – визначення переміщень у бетонному ядрі, розрахунки.

9. Жакин И.А., Кравцив Л.Б. Математическое моделирование процессов деформирования и разрушения бетонных и сталебетонных цилиндрических колонн при пожаре // Зб. наук. праць Луганського державного аграрного університету. Серія: Технічні науки. – Луганськ: Видавництво ЛНАУ, 2004. – № 40(52). – С. 97 – 105.

Особистий внесок – розробка алгоритму визначення часу несучої здатності сталебетонної колони.