Оцінка вогнестійкості фланцевого вузла сталевої ферми
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.18.2026.89-101Ключові слова:
вогнестійкість, сталеві конструкції, вогнезахист, метод скінченних елементівАнотація
У статті розглянуто особливості чисельної оцінки вогнестійкості просторового вузла стикування трубчастих елементів із кільцевим фланцем і радіальними ребрами жорсткості. Актуальність дослідження зумовлена тим, що у сталевих конструкціях в умовах пожежі граничний стан часто визначається не загальною міцністю основного перерізу, а локальною роботою вузлів, де відбувається складна взаємодія основного металу, зварних швів, болтів, контактних зон і ребер жорсткості. Саме вузли є найбільш чутливими до зниження фізико-механічних властивостей матеріалу при нагріванні, оскільки в них концентруються напруження, змінюється схема передавання зусиль і швидше проявляються локальні механізми руйнування. Метою роботи є встановлення впливу вогнезахисного шару на температурний режим і несучу здатність досліджуваного вузла при дії стандартної пожежі відповідно до вимоги класу вогнестійкості R60.
Дослідження виконано у два послідовні етапи. На першому етапі проведено пожежний розрахунок вузла без вогнезахисту з використанням таких вихідних параметрів: стандартна пожежна крива, коефіцієнт конвективного теплообміну αc = 25 W/m²K, коефіцієнт випромінювальної здатності поверхні сталі εm = 0,80 та коефіцієнт випромінювання пожежного середовища εf = 1,00. Розрахунок показав інтенсивне нагрівання елементів вузла до температур приблизно 935,86–942,88°C. Однак після введення контурного вогнезахисту з такими параметрами: товщина шару dp = 30 мм, теплопровідність λp = 0,2 Вт/(м·K), питома теплоємність cp = 1700 Дж/(кг·K) та густина ρp = 800 кг/м³, температура знизилася до діапазону 221,43–380,97°C.
Посилання
Хіцков, К., & Лавріненко, Л. (2022). Аналіз вузлів металевих конструкцій на вогнестійкість із застосуванням спеціалізованих програмних комплексів 3d моделювання. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (12), 93–104. https://doi.org/10.32347/2522-4182.12.2023.93-104
Башинський, О., & Башинська, О. (2022). Аналіз напружено-деформованого стану вогнезахищеної сталевої балки перекриття. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (12), 126–138. https://doi.org/10.32347/2522-4182.12.2023.126-138
Skoruk, L. (2025). The necessity of accounting for secondary effects in fire resistance calculations of buildings and structures. Building Сonstructions. Theory and Practice, (16), 145–157. https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.145-157
Фесенко , О., Колякова, В., Скорук, Л., & Андрійченко , Л. (2024). Розрахунок залізобетонних конструкцій на вогнестійкість за температурним режимом вуглеводневої пожежі. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (15), 29–40. https://doi.org/10.32347/2522-4182.15.2024.29-40
Lavrinenko, L, Afanasieva, L., & Tonkacheiev, V. (2025). Fire resistance design analysis for structural connections according to Еurocode . Building Сonstructions. Theory and Practice, (17), 79–91.https://doi.org/10.32347/2522-4182.17.2025.79-91
Nuzhnyi, V., & Koliakova, V. (2025). Analysis of some cases residential buildings destruction as a result of combat actions. Building Сonstructions. Theory and Practice, (17), 189–199. https://doi.org/10.32347/2522-4182.17.2025.189-199
Барабаш, М., Максименко, В., Костира, Н., & Бармін, І. (2025). Оцінка стійкості захисної конструкції ангара при вибухових впливах . Будівельні конструкції. Теорія і практика, (16), 212–221.https://doi.org/10.32347/2522-4182.16.2025.212-221
Фесенко, О., & Колякова, В. (2022). Розрахунок на вогнестійкість дерев’яних згинальних конструкцій за методикою ЄВРОКОДУ 5. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (10), 94–107. https://doi.org/10.32347/2522-4182.10.2022.94-107
Buchanan, A. H., Abu, A. K. Structural Design for Fire Safety. 2nd ed. Wiley, 2016. https://doi.org/10.1002/9781118700402
Wang, Y. C. Steel and Composite Structures: Behaviour and Design for Fire Safety, 2002.
Wang, Y., Burgess, I., Wald, F., Gillie, M. Performance-Based Fire Engineering of Structures, 2012. https://doi.org/10.1201/b12076
LaMalva, K., Hopkin, D. (eds.). International Handbook of Structural Fire Engineering. Springer, 2021. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77123-2
Vassart, O., Zhao, B., Cajot, L. G., Robert, F., Meyer, U. Background and Applications of Structural Fire Design - Eurocodes. https://doi.org/10.2788/85432
Banerjee, D. K. (2021). A Review of Models for Heat Transfer in Steel and Concrete Members During Fire. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, (126), 1-33.https://doi.org/10.6028/jres.126.030
Fischer, E. C., Chicchi, R., Choe, L. (2021). Review of Research on the Fire Behavior of Simple Shear Connections. Fire Technology, (57), 1519-1540. https://doi.org/10.1007/s10694-021-01105-1
Al-Jabri, K. S., Lennon, T., Burgess, I. W., Plank, R. J. (1998). Behaviour of steel and composite beam-column connections in fire. Journal of Constructional Steel Research, (46), 308-309. https://doi.org/10.1016/S0143-974X(98)00059-5
Leston-Jones, L. C., Lennon, T., Plank, R. J., Burgess, I. W. (1997). Elevated-temperature moment–rotation tests on steelwork connections. Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Structures and Buildings, (122), 410-419. https://doi.org/10.1680/istbu.1997.29830
Al-Jabri, K. S., Davison, J. B., Burgess, I. W. (2008). Performance of beam-to-column joints in fire – A review. Fire Safety Journal, (43), 50-62. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2007.01.002
Block, F. M., Burgess, I. W., Davison, J. B., Plank, R. J. (2007). The development of a component-based connection element for endplate connections in fire. Fire Safety Journal, (42), 598-506. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2007.01.008
Wang, W.-Y., Li, G.-Q., Dong, Y.-L. (2007). Experimental study and spring-component modelling of extended end-plate joints in fire. Journal of Constructional Steel Research, (63), 1127-1137.https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2006.10.006
Qian, Z. H., Tan, K. H., Burgess, I. W. (2008). Behavior of Steel Beam-to-Column Joints at Elevated Temperature: Experimental Investigation. Journal of Structural Engineering, (134), 713-726. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2008)134:5(713)
Ding, J., Wang, Y. C. (2009). Temperatures in unprotected joints between steel beams and concrete-filled tubular columns in fire. Fire Safety Journal, (44), 16-32. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2008.02.004
Yu, H., Burgess, I. W., Davison, J. B., Plank, R. J. (2009). Development of a yield-line model for endplate connections in fire. Journal of Constructional Steel Research, (65), 1279-1289. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2008.12.001
Chlouba, J., Wald, F., Sokol, Z. (2009). Temperature of connections during fire on steel framed building. International Journal of Steel Structures, (9), 47-55. https://doi.org/10.1007/BF03249479
Garlock, M. E. M., Selamet, S. (2010). Modeling and Behavior of Steel Plate Connections Subject to Various Fire Scenarios. Journal of Structural Engineering, (136), 897-906. https://doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000179
Selamet, S., Garlock, M. E. (2010). Robust fire design of single plate shear connections. Engineering Structures, (32), 2367-2378. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2010.04.011
Chen, L., Wang, Y. C. (2012). Methods of improving survivability of steel beam/column connections in fire. Journal of Constructional Steel Research, (79), 127-139. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2012.07.025
Taib, M., Burgess, I. W. (2013). A Component-Based Model for Fin-Plate Connections in Fire. Journal of Structural Fire Engineering, (4), 113-122. https://doi.org/10.1260/2040-2317.4.2.113
Kostyra, N., Bashynskyi, O. (2025). Research on Fire Resistance of Steel Floor Beams During Reconstruction of the UN Office Building in Ukraine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, (1499), 1-13. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1499/1/012026
Башинський, О. (2024). Оцінка несучої здатності сталевої балки перекриття в умовах високих температурних впливів. Наука та будівництво, (39), 72-78. https://doi.org/10.33644/2313-6679-1-2024-8
EN 1993-1-2: Eurocode 3 – Design of Steel Structures – Part 1-2: Structural Fire Design.
https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/11d3ae10-a9fa-4bb4-89af-d06d4cccdcb5/fpren-1993-1-2
EN 1993-1-8: Eurocode 3 – Design of Steel Structures – Part 1-8: Joints. www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2015/12/en.1993.1.8.2005-1.pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Є. Цюпин, О. Глітін, С. Радецький
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами: Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
