Experimentální studie a numerické modelování ocelobetonových kruhových sloupů s rozptýlenou výztuží za požáru

Abstract

Práce je věnovaná zkouškám a numerickému modelování mechanického chovaní ocelobetonových sloupů kruhového uzavřeného průřezu vyplněných drátkobetonem za požáru. Disertace shrnuje data z experimentů. Popisuje numerický materiálový model drátkobetonu a globální teplotní a mechanický model celého sloupu. Validuje model sloupu. Studuje citlivost na významné parametry. Experimentální studie zahrnuje šest zkoušek ve čtyřbodovém ohybu za běžné a zvýšené teploty a pět v tlaku v svislé peci. Trojrozměrný numerický MKP model byl vytvořen v programu ATENA. K simulaci přesného chování drátkobetonu v tlaku a tahu byl využit lomově-plastický materiálový model. Studie citlivosti dokládá významné zlepšení požární odolnosti sloupů při využití drátkobetonu. Numerický model je připraven pro budoucí použití při vývoji analytického návrhového modelu pro stanovení požární odolnosti ocelobetonových sloupů s rozptýlenou výztuží, který bude využit jako příloha nebo technický doplňující podklad v evropské normě pro návrh ocelobetonových prvků při požáru EN1994-1-2:2024.

This research is dedicated to the experimental study and numerical modelling of the mechanical behaviour of circular hollow section columns with steel fibre-reinforced concrete infill in the fire situation. The work includes data from experimental studies, development of the steel fibre reinforced concrete material model, investigation of the global thermal and mechanical models, its validation, and a sensitivity study of the main parameters. Experimental studies include six tests in four-point bending under ambient and elevated temperature and five experiments in compression in the vertical furnace. The three-dimensional numerical finite element method model was established using ATENA software. The fracture-plastic material model was used to simulate the exact behaviour of the steel fibre-reinforced concrete in compression and tension. The sensitivity study shows definite improvements in columns fire resistance by implementing the steel fibre-reinforced concrete unique properties. The numerical model is prepared for future use in developing an analytical design model for determining the fire resistance of the composite steel and fibre-reinforced concrete columns, which will be used as an appendix or supplementary technical basis in the corresponding European standard for the design of reinforced concrete elements in fire EN1994-1-2: 2024.