Dinamična analiza prostorskih jeklenih okvirjev v požaru - Ogrin, Anita (visokošolska dela, 2017)
V doktorski disertaciji obravnavamo toplotno in mehansko fazo požarne analize prostorskih jeklenih linijskih konstrukcij. Pri jeklenih prerezih, zaščitenih s protipožarnimi oblogami, vpeljemo iterativni postopek za določitev temperature zraka v zaprtem prostoru med oblogo in tankostenskim jeklenim prerezom, v katerem upoštevamo prenos toplote med oblogo, prerezom in notranjim zrakom tako s konvekcijo kot s sevanjem. Predstavljamo nov matematični model ravninskega prenosa toplote po intumescentnem premazu, ki služi kot požarna zaščita jeklenega prereza. V modelu so upoštevane bistvene značilnosti intumescentnih premazov, kot so postopno ekspandiranje ter temperaturno in časovno odvisne termične lastnosti. Te so določene po pravilu mešanice na osnovi deležev temperaturno odvisnih lastnosti posameznih materialnih faz. Upoštevamo intaktno, ekspandirano in zoglenelo materialno fazo premaza. Deleže posameznih faz izračunamo iz trenutnega stanja kemijske reakcije pirolize. Potek reakcije opišemo z Arrheniusovo enačbo. Za račun mehanskega odziva prostorskih jeklenih okvirjev v požaru uporabimo nedavno izpeljani matematični model za dinamično analizo prostorskih linijskih elementov, ki upošteva Reissnerjevo geometrijsko točno teorijo nosilcev, multiplikativno naravo prostorskih rotacij in za osnovne neznanke sistema vodilnih enačb končnega elementa uporabi krajevne odvode hitrosti in kotnih hitrosti. Ta model razširimo tako, da je omogočeno upoštevanje vpliva temperature. Tako razširjen model lahko upošteva temperaturno odvisne mehanske lastnosti jekla, temperaturne deformacije jekla, Harmathyjev eksplicitni model viskoznega lezenja jekla, plastično utrjevanje materiala in različne nelinearne napetostno-deformacijske materialne zveze. Izpeljane matematične modele za vsako od obeh faz požarne analize preskusimo z numeričnimi primeri in validiramo z eksperimentalnimi in numeričnimi rezultati iz literature. Vpliv nekaterih bistvenih parametrov numeričnih modelov preverimo tudi s konvergenčnimi študijami. Rezultati predstavljenih matematičnih modelov kažejo, da z njimi mehanski odziv prostorskih jeklenih okvirjev v požaru opišemo realistično in natančno.
Keywords: civil engineering; dinamika; Disertacije; dynamics; fire; geometrically exact beam theory; Gradbene konstrukcije; gradbeništvo; intumescent coating; intumescentni premaz; matematični modeli; material models; materialni modeli; mathematical models; mechanical analysis; mehanska analiza; požar; Požarna analiza; prostorski jekleni okvirji; spatial steel frames; thermal analysis; thesis; točne kinematične enačbe nosilcev; toplotna analiza