Дослідження поведінки дерев'яної плити під час пожежі за допомогою методу скінченних елементів

Abstract

UK: Мета роботи полягає у визначенні основних параметрів напружено-деформованого стану, схем деформування, розподілення дефектів, а також відомості щодо механізму та причин руйнування дерев’яних плит перекриттів під час пожежі при застосуванні методу кінцевих елементів. Методика. Для математичного моделювання поведінки дерев’яної плити в умовах пожежі використаний метод кінцевих елементів. При застосуванні методу кінцевих елементів застосовані надійні мате-матичні моделі міцності та пластичності деревини, а також алгоритм вирішення нелінійних задач теплопровідності та міцності Результати. Отримані відомості щодо параметрів напружено-деформованого стану та механізму руйнування дерев’яної плити перекриття в умовах впливу пожежі із стандартним температурним режимом. Наукова новизна. Показано, що дерев’яна плита на певному часовому інтервалі зменшує свій максимальний прогин після чого його значення стабілізується протягом майже 40 хв., показано, що наявність зменшення максимального прогину дерев’яної плити на певному часовому інтервалі і подальша його стабілізація зумовлена температурним розширенням нижніх шарів каркасу плити, виявлено, що наявність гіпсокартонної плити знизу перекриття, дозволяє істотно підвищити вогнестійкість даних плит за ознакою втрати несучої здатності до класу вогнестійкості REI 60. Практична цінність. Розроблена математична модель дерев’яної плити та отримані результати чисельного експерименту, який проведений із використанням даної математичної моделі, дозволяють розроблення алгоритмів розрахункових методів для проектування вогнестійких дерев’яних плит перекриттів

RU: Цель работы состоит в определении основных параметров напряженно-деформированного состояния, схем деформирования, распределение дефектов, а также сведения о механизме и причинах разрушения деревянных плит пере-крытий во время пожара при применении метода конечных элементов. Методика. Для математического моделирования пове-дения деревянной плиты в условиях пожара использован метод конечных элементов. При применении метода конечных элементов примененные надежные математические модели прочности и пластичности древесины, а также алгоритм решения нелинейных задач теплопроводности и прочности Результаты. Получены сведения о параметрах напряженно-деформированного состояния и механизма разрушения деревянной плиты перекрытия в условиях воздействия пожара со стандартным температурным режимом. Научная новизна. Показано, что деревянная плита на определенном временном интервале уменьшает свой максимальный прогиб после чего его значения стабилизируется на протяжении почти 40 мин., показано, что наличие уменьшения максимального прогиба деревянной плиты на определенном временном интервале и дальнейшая его стабилизация обусловлена температурным расширением нижних пластов каркаса плиты, выявлено, что наличие гипсокартонной плиты снизу перекрытия, позволяет существенным образом повысить огнестойкость данных плит за признаком потери несущей способности к классу огнестойкости REI 60. Практическая значимость. Разработанная математическая модель деревянной плиты и полученные результаты численного эксперимента, который проведен с использованием данной математической модели, позволяют разработку алгоритмов расчетных методов для проектирования огнестойких деревянных плит перекрытий

EN: Purpose. The aim of the work is to define the basic parameters of the stress-strain state of deformation schemes, the distribu-tion of defects, as well as information on the mechanism and causes destruction of timber frames during a fire in the application of the finite element method. Methods. For the mathematical modeling of the behavior of the timber frames in a fire, use the finite element method. When applying the finite element method using a reliable mathematical models of strength and ductility wood and algorithm for solving nonlinear problems of heat conduction and strength results. Obtained information about the parameters of the stress-strain state and the destruction of timber frames overlap mechanism under fire exposure to the standard temperature conditions. Scientific novelty. It is shown that the timber frame at a certain time interval reduces its maximum deflection and then its value has stabilized for about 40 min., Showing that the presence of reducing the maximum deflection of the timber frame at a certain time interval and its further stabilization is due to thermal expansion of the lower layers of the plate frame, It revealed that the presence of plasterboard ceiling from below, allows significantly improves the fire resistance data frames for signs of loss of load-carrying capacity to the fire resistance class REI 60. The practical significance. The developed mathematical model of the timber frames and the results of the numerical experiment, which is held using this mathematical model allows the development of algorithms of calculation methods for the design of fire-resistant timber frame