|
Распределение температуры в сечениях колонн из высокопрочного бетона классов В45 и В60, обогреваемых с четырех сторон для заданных периодов времени определяли теплотехническим расчетом, который основан на решении краевых задач нестационарной теплопроводности твердых неоднородных капиллярно-пористых тел, находящихся в условиях "стандартного" пожара. В теплотехническом расчете также учитывалось влияние влажности бетона на распределение температуры в сечении колонн из-за испарения воды в порах бетона.
Влажность высокопрочного бетона опытных колонн составляла 2—3%, что в среднем соответствует нормальной влажности высокопрочного бетона в конструкциях, эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях.
Через 15—20 мин огневого воздействия на боковых поверхностях колонн ло трещинам просачивались вода и пар под давлением. В результате потери тепла 539 ккал/кг" вследствие испарения свободной воды, находящейся в порах бетона, замедляется прогрев высокопрочного бетона колонн, который быстро прогревался до температуры 100°С.
Согласно методу элементарных тепловых балансов для конечных элементов, которые выделялись в сечении колонн, составлялись уравнения теплового баланса. Для этого на поперечное сечение колонн наносили сетку с квадратными ячейками так, что узлы сетки располагались по периметру сечения и в центрах сечений стержней продольной арматуры. В формулах алгоритма теплотехнического расчета железобетонных колонн из высокопрочного бетона также учитывалась фиктивная температура слоев бетона с арматурой, которая имела другие коэффициенты теплопроводности и теплоемкости, чем высокопрочный бетон.
Вычисленные через 30, 60, 90, 120, 150 и 180 мин нагрева температуры в сечении железобетонных колонн из высокопрочного бетона классов В45 и В60 с использованием ЭВМ методом элементарных тепловых балансов дали хорошую сходимость с опытными. Расхождение теоретических и опытных температур не превышает 10%. В результате быстрого нагрева в сечении колонн наблюдается большой перепад температур.
Таким образом испарение воды, происходящее при температуре 100—150°С замедляет прогрев высокопрочного бетона колонн вследствие потери тепла, идущего на парообразование. При нагреве во время пожара в сечении колонн из высокопрочного бетона будет наблюдаться значительный перепад температур.
В среднем пределы огнестойкости колонн из высокопрочного бетона при уровнях нагрузки 0,31—0,42Л составили 1 ч 35 мин и 1 ч 50 мин. Колонны разрушились в результате исчерпания прочности на сжатие высокопрочного бетона и арматуры. Температура высокопрочного бетона в середине сечения колонн не превышала 150—170°С, арматуры — 450—780°С.
|
|
