Проектування дитячого садочку у смт Ворзель Київської обл.

Abstract

Актуальність теми обумовлена необхідністю забезпечення належного рівня пожежної безпеки громадських будівель, зокрема закладів дошкільної освіти, у яких перебуває значна кількість дітей. Одним із основних критеріїв безпеки таких будівель є забезпечення необхідної межі вогнестійкості несучих конструкцій. Сучасні тенденції монолітного будівництва передбачають застосування конструктивних елементів із зменшеними розмірами поперечного перерізу, що дозволяє оптимізувати витрати матеріалів та підвищити ефективність конструктивних рішень. Однак зменшення ширини залізобетонних елементів може негативно впливати на їхню роботу в умовах пожежі через швидший прогрів конструкції та втрату несучої здатності. Особливої уваги потребують монолітні залізобетонні пілони шириною 200 мм, для яких питання забезпечення нормативної межі вогнестійкості є недостатньо дослідженим у сучасній практиці проєктування. У зв’язку з поступовим переходом України до європейських стандартів проєктування важливим є також порівняння підходів ДБН та Єврокодів щодо оцінки вогнестійкості залізобетонних конструкцій. Застосування сучасних програмних комплексів, зокрема ПК «ЛІРА-САПР» із системою «Теплопровідність», дозволяє більш точно моделювати температурний вплив та визначати межу вогнестійкості конструкцій, що підвищує достовірність результатів дослідження. Метою наукової роботи є визначення межі вогнестійкості монолітних залізобетонних пілонів каркасу дитячого садка у смт. Ворзель Київської області із застосуванням системи «Теплопровідність» у ПК «ЛІРА-САПР» відповідно до вимог ДБН та положень Єврокодів. Об’єкт дослідження – є процес роботи монолітних залізобетонних пілонів каркасу дитячого садка у смт. Ворзель Київської області в умовах температурного впливу пожежі. Предмет дослідження – є вогнестійкість монолітних залізобетонних пілонів перерізом 200×1000 мм та закономірності зміни їхнього напружено-деформованого стану під дією високих температур. Методи дослідження: - методи чисельного моделювання температурного впливу на конструкції; - методи розрахунку вогнестійкості залізобетонних конструкцій відповідно до ДБН та Єврокодів; - метод скінченних елементів, реалізований у ПК «ЛІРА-САПР»; - методи аналізу температурних полів та напружено-деформованого стану конструкцій; - порівняльний аналіз отриманих результатів. 1. У магістерській роботі виконано дослідження вогнестійкості монолітних залізобетонних конструкцій каркасу дитячого садка у смт. Ворзель Київської області із застосуванням системи «Теплопровідність» у ПК «ЛІРА-САПР». У процесі роботи було проаналізовано нормативну базу України та положення Єврокодів щодо забезпечення вогнестійкості залізобетонних конструкцій, а також досліджено особливості роботи монолітних залізобетонних пілонів в умовах високотемпературного впливу пожежі. 2. У роботі розглянуто основні фактори, що впливають на вогнестійкість залізобетонних елементів, зокрема зміну фізико-механічних характеристик бетону та арматури при нагріванні, особливості нестаціонарного процесу теплопровідності та вплив температурного режиму стандартної пожежі на напружено-деформований стан конструкції. 3. На основі вимог ДБН В.1.1-7:2016, ДСТУ-Н Б EN 1992-1-2:2012 та ДСТУ EN 1363-1:2023 виконано аналіз методів визначення межі вогнестійкості залізобетонних конструкцій та встановлено, що найбільш ефективним підходом для оцінки температурного стану конструкцій є чисельне моделювання методом скінченних елементів. 4. У середовищі ПК «ЛІРА-САПР» було створено скінченно-елементну модель монолітного залізобетонного пілона перерізом 200×1000 мм та виконано моделювання температурного впливу стандартної пожежі відповідно до температурного режиму ISO 834. У ході розрахунку отримано ізополя температур у різні моменти часу та визначено характер поширення температури по перерізу конструкції. 5. За результатами теплотехнічного розрахунку встановлено, що при тривалому високотемпературному впливі відбувається інтенсивний прогрів зовнішніх зон пілона, а температура в області розташування робочої арматури через 90 хв пожежного впливу досягає приблизно 760–800 °С. Такі температури суттєво перевищують критичні значення для арматурної сталі та призводять до значного зниження її міцності та жорсткості. 6. На основі аналізу ізотерм температур встановлено, що після 90 хв пожежного впливу значна частина бетонного перерізу прогрівається вище 500 °С, що відповідно до положень Єврокоду 2 може розглядатися як зона деградованого бетону, яка не враховується у подальшому розрахунку несучої здатності конструкції. У результаті ефективний робочий переріз пілона суттєво зменшується. 7. Проведений аналіз показав, що монолітний залізобетонний пілон перерізом 200×1000 мм характеризується недостатньою ефективністю щодо забезпечення нормативної межі вогнестійкості R90 без застосування додаткових конструктивних або вогнезахисних заходів. Основною причиною є мала товщина перерізу, що сприяє швидкому прогріванню арматури та втраті несучої здатності конструкції. 8. У результаті дослідження підтверджено доцільність застосування ПК «ЛІРА-САПР» та системи «Теплопровідність» для розрахунку вогнестійкості залізобетонних конструкцій. Використання чисельного моделювання дозволяє більш точно визначати температурні поля, оцінювати зміну характеристик матеріалів та прогнозувати роботу конструкцій в умовах пожежі. 10. Отримані результати можуть бути використані під час проєктування монолітних залізобетонних конструкцій громадських будівель, а також при розробленні заходів щодо підвищення їхньої пожежної безпеки та забезпечення нормативної межі вогнестійкості.