Коэффициент линейного расширения бетона
795792.ru

Строительный портал

Коэффициент линейного расширения бетона

СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений Часть 4

7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Учет температурных воздействий следует производить:

а) при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п. 5.1, а также при расчете их по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние силовые воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкции;

б) при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в п. 6.1;

в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;

г) при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;

д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.

Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.

7.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.

Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температyp, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.

Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений.

7.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.

7.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.

Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:

тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.

7.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.

7.6. Данные о температуре и влажности наружного воздуха и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по СНиП 2.01.01-82 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.

Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.

7.7. Для сооружений I класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетона допускается принимать по табл. 1 и 2 рекомендуемого приложения 2.

7.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:

начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут – по формуле

где – безразмерный параметр, принимаемый по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

– возраст бетона, сут;

начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут и более следует принимать в соответствии с п. 2.15.

Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл. 4 рекомендуемого приложения 2.

Для сооружений I класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.

7.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:

а) при проверке образования трещин и определении их размеров

Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (74) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 , где – максимальный размер крупного заполнителя бетона;

б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,

в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний,

где и – соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на осевое растяжение, определяемые в соответствии с п. 2.11;

– коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона производственного состава, определяемый в соответствии с п. 7.10;

– коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое растяжение от возраста и принимаемый в соответствии с п. 7.11;

– модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с п. 7.8;

– коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений – 1,1, для остальных – 1,0;

– работа растягивающих напряжений на соответствующей разности полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:

где – текущее время;

– температура бетона в момент времени ;

– температурный коэффициент линейного расширения бетона;

– деформации бетона, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона;

– растягивающие напряжения в бетоне:

где – напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона.

7.10. Коэффициент определяется по формуле

где – коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при = 0,95 и 1,28 при = 0,90;

– коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.

В проектах бетонных и железобетонныx конструкций гидротехнических сооружений следует принимать = 0,135 при = 0,95, = 0,17 при = 0,90.

7.11. Значение в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл. 5 рекомендуемого приложения 2, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.

Для сооружений I и II классов коэффициент следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.

7.12. Для сооружений I и II классов в технико-экономическом обосновании, а для сооружений III и IV классов – во всех случаях допускается расчет по образованию (недопущению) трещин от температурных воздействий производить по формуле

где – температурные напряжения в момент времени ;

– коэффициент, определяемый согласно указаниям п. 5.3;

– предельная растяжимость бетона, определяемая по табл. 6 рекомендуемого приложения 2;

– коэффициент, учитывающий зависимость от возраста бетона, определяемый по табл. 7 рекомендуемого приложения 2.

При определении коэффициента значения следует принимать равными длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (79) следует принимать при см или при наличии на участке эпюры растягивающих напряжений зоны с нулевым градиентом напряжений.

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок и воздействий

в поперечном сечении элемента

М – изгибающий момент;

N – продольная сила;

Q – поперечная сила.

– расчетные сопротивления бетона осевому сжатию соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетные сопротивления бетона осевому растяжению соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента;

– расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

– начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;

– модуль упругости арматуры;

– отношение соответствующих модулей yпpугости арматуры и бетона .

Характеристики положения продольной арматуры

в поперечном сечении элемента

– обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов – расположенной в зоне, растянутой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов – расположенной в зоне, растянутой от действий усилий или у наименее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов-наименее удаленной от точки приложения внешней продольной оси;

г) для центрально растянутых элементов – всей в поперечном сечении элемента;

– обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов – расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов – расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий или у наиболее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов – наиболее удаленной от точки приложения внешней продольной силы.

– ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового или двутаврового сечения;

– высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения;

– расстояние от равнодействующей усилий соответственно в арматуре и до ближайшей грани сечения;

-рабочая высота сечения ( );

– высота сжатой зоны сечения (бетона);

-относительная высота сжатой зоны бетона, равная

– расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;

– эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения;

– расстояние от точки приложения продольной силы соответственно до равнодействующей усилий в арматуре и ;

– номинальный диаметр арматурных стержней;

– площадь всего бетона в поперечном сечении;

– площадь сечения сжатой зоны бетона;

– площадь приведенного сечения элемента;

– площадь сечений арматуры соответственно и ;

– площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

-площадь сечения отогнутых стержней, расположенных в одной наклонной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

– момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента;

– момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;

– момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;

– момент инерции сжатой зоны бетона относительно центра тяжести сечения;

– статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно точки приложения равнодействующей усилий в арматуре ;

– статические моменты площади сечения всей продольной арматуры относительно точки приложения равнодействующей усилий соответственно в арматуре и .

– надежности по назначению сооружения;

– условий работы сооружения;

– условий работы бетона;

– условий работы арматуры;

– армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры к площади поперечного сечении элемента , без учета свесов сжатых и растянутых полок.

Читать еще:  Пропускает ли бетон воду?

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА ДЛЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ

Онлайн расчет температурного линейного расширения материалов, металлов, камней, пластиков

Если данный калькулятор был для Вас полезным, пожалуйста нажмите на одну или несколько социальных кнопочек. Благодарим за Ваш большой вклад в поддержку нашего проекта. Желаем Вам крепкого здоровья, счастья, успехов в профессиональной деятельности и дальнейшего процветания Вашего бизнеса. Огромное спасибо.

Может Вам будет это интересно?

Каждый кто задумывается над строительством дома так или иначе задавал себе вопрос – какой построить дом одноэтажный который получил название бунгало или дом в два или три этажа?. Читать полностью

В этой статье рассматривается ковровая плитка. Её достоинства и недостатки.. Читать полностью

Типы дымоходов, их свойства и то что вам нужно знать. Читать полностью

Расчет температурного линейного расширения

Так же, как и здание после строительства может дать «усадку», некоторые материалы, напротив, со временем увеличиваются или удлиняются. Это явление в физике называется тепловым расширением, потому что возникает оно по мере того, как на твердое тело воздействует высокая температура. Оно становится причиной увеличения площади, поэтому фактор расширения необходимо принимать во внимание при строительстве автомагистралей и зданий.

К примеру, при возведении дома с железобетонными элементами в климатических условиях, близким к тропическим или южным, строители могут не учесть вероятность линейного расширения. Впоследствии увеличенные металлические конструкции могут привести к повреждению других механизмов и преждевременному разрушению всей конструкции.

Подобный пример можно привести и при строительстве железнодорожных рельс. Нагреваясь под прямыми лучами солнечного света, молекулы металла расширяются и удлиняются. В холодное время года рельсы напротив, укорачиваются. Хотя это сложно заметить невооруженным взглядом, с целью безопасности нужно учитывать это при строительстве с применением не только металла, но и камня, даже пластика.

Как определить температурное линейное расширение

Чтобы избежать негативных последствий расширения материалов, используются специальные термометры. Они чувствительны к малейшим изменениям температуры. Но лучше предусмотреть возможные изменения и перестраховаться еще на стадии планирования производства. Для этого разработан онлайн-калькулятор, который моментально демонстрирует:

  • коэффициент линейного теплового расширения;
  • удлинение по осям Х, Y и Z;
  • величину, на которую удлиняется материал при заданной температуре.

Все, что нужно сделать для этого – выбрать из выпадающего списка нужный материал, выбрать его параметры: толщину, дину и ширину. Если нужно конкретно узнать его состояние при той или иной температуре, можете выбрать и эту функцию на сайте. Отметим, расчеты проводятся относительно начальной температуры материала 0°C. Ответы выдаются на анализе коэффициентов линейного теплового расширения, и расчетам, которые уже проведены и запрограммированы на сайте. Система реагирует на изменения и самостоятельно выполняет подсчет.

Какие материалы чаще всего подвергаются расширению

Прежде всего, это – металлы: алюминий, купрум, медь. Среди камней можно отметить гранит базальт, кварцит и даже кирпич. Аналогично на высокие температуры реагируют дерево, сложные штукатурки и стекло. Из вышеперечисленных материалов наименьший коэффициент теплового расширения имеют:

  • клинкерный и стеновой кирпич;
  • дерево;
  • штукатурка;
  • базальт;
  • стеновой кирпич.

Для сравнения, наибольший показатель – у алюминия, стали и меди. К примеру, КТЛР алюминия составляет 24•10-6 1/град, что в 2 раза больше, чем у стали. Поэтому монтаж трубопровода невозможен без предварительных расчетов, особенно если планируется использовать алюминиевые трубы для горячего водоснабжения или отопления. Изменение длины трубопровода при перепадах температуры определяется по формуле

dL = a • l • (tmax – tc), мм, где:

  • а – КТЛР материала, из которого изготовлена труба или другое изделие;
  • tmax – наибольшая температура, которой достигает теплоноситель;
  • tс – температура окружающей среды на момент установки конструкции;
  • l – длина трубопровода.

Также есть специально составленные таблицы значений среднего температурного коэффициента линейного расширения различных материалов. Но прибегать к ним и сложным расчетам не обязательно, если под рукой есть интернет и безошибочное решение можно получить с помощью калькулятора за считанные минуты.

СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений Часть 4

7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Учет температурных воздействий следует производить:

а) при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п. 5.1, а также при расчете их по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние силовые воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкции;

б) при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в п. 6.1;

в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;

г) при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;

д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.

Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.

7.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.

Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температyp, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.

Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений.

7.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.

7.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.

Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:

тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.

7.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.

7.6. Данные о температуре и влажности наружного воздуха и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по СНиП 2.01.01-82 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.

Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.

7.7. Для сооружений I класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетона допускается принимать по табл. 1 и 2 рекомендуемого приложения 2.

7.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:

начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут – по формуле

где – безразмерный параметр, принимаемый по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

– возраст бетона, сут;

начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут и более следует принимать в соответствии с п. 2.15.

Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл. 4 рекомендуемого приложения 2.

Для сооружений I класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.

7.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:

а) при проверке образования трещин и определении их размеров

Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (74) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 , где – максимальный размер крупного заполнителя бетона;

б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,

в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний,

где и – соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на осевое растяжение, определяемые в соответствии с п. 2.11;

– коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона производственного состава, определяемый в соответствии с п. 7.10;

– коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое растяжение от возраста и принимаемый в соответствии с п. 7.11;

– модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с п. 7.8;

– коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений – 1,1, для остальных – 1,0;

– работа растягивающих напряжений на соответствующей разности полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:

где – текущее время;

– температура бетона в момент времени ;

– температурный коэффициент линейного расширения бетона;

– деформации бетона, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона;

– растягивающие напряжения в бетоне:

где – напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона.

7.10. Коэффициент определяется по формуле

где – коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при = 0,95 и 1,28 при = 0,90;

– коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.

В проектах бетонных и железобетонныx конструкций гидротехнических сооружений следует принимать = 0,135 при = 0,95, = 0,17 при = 0,90.

7.11. Значение в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл. 5 рекомендуемого приложения 2, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.

Для сооружений I и II классов коэффициент следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.

Читать еще:  Нарезка швов в бетоне технология

7.12. Для сооружений I и II классов в технико-экономическом обосновании, а для сооружений III и IV классов – во всех случаях допускается расчет по образованию (недопущению) трещин от температурных воздействий производить по формуле

где – температурные напряжения в момент времени ;

– коэффициент, определяемый согласно указаниям п. 5.3;

– предельная растяжимость бетона, определяемая по табл. 6 рекомендуемого приложения 2;

– коэффициент, учитывающий зависимость от возраста бетона, определяемый по табл. 7 рекомендуемого приложения 2.

При определении коэффициента значения следует принимать равными длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (79) следует принимать при см или при наличии на участке эпюры растягивающих напряжений зоны с нулевым градиентом напряжений.

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок и воздействий

в поперечном сечении элемента

М – изгибающий момент;

N – продольная сила;

Q – поперечная сила.

– расчетные сопротивления бетона осевому сжатию соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетные сопротивления бетона осевому растяжению соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой и второй групп;

– расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента;

– расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

– начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;

– модуль упругости арматуры;

– отношение соответствующих модулей yпpугости арматуры и бетона .

Характеристики положения продольной арматуры

в поперечном сечении элемента

– обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов – расположенной в зоне, растянутой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов – расположенной в зоне, растянутой от действий усилий или у наименее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов-наименее удаленной от точки приложения внешней продольной оси;

г) для центрально растянутых элементов – всей в поперечном сечении элемента;

– обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов – расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов – расположенной в зоне, сжатой от действия внешних усилий или у наиболее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов – наиболее удаленной от точки приложения внешней продольной силы.

– ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового или двутаврового сечения;

– высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения;

– расстояние от равнодействующей усилий соответственно в арматуре и до ближайшей грани сечения;

-рабочая высота сечения ( );

– высота сжатой зоны сечения (бетона);

-относительная высота сжатой зоны бетона, равная

– расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;

– эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения;

– расстояние от точки приложения продольной силы соответственно до равнодействующей усилий в арматуре и ;

– номинальный диаметр арматурных стержней;

– площадь всего бетона в поперечном сечении;

– площадь сечения сжатой зоны бетона;

– площадь приведенного сечения элемента;

– площадь сечений арматуры соответственно и ;

– площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

-площадь сечения отогнутых стержней, расположенных в одной наклонной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

– момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента;

– момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;

– момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;

– момент инерции сжатой зоны бетона относительно центра тяжести сечения;

– статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно точки приложения равнодействующей усилий в арматуре ;

– статические моменты площади сечения всей продольной арматуры относительно точки приложения равнодействующей усилий соответственно в арматуре и .

– надежности по назначению сооружения;

– условий работы сооружения;

– условий работы бетона;

– условий работы арматуры;

– армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры к площади поперечного сечении элемента , без учета свесов сжатых и растянутых полок.

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА ДЛЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ

Линейное расширение труб

Под линейным расширением подразумевают способность изделия изменять свои размеры при повышенных температурах. Данная особенность свойственна для трубопроводов всех материалов, в том числе и из полипропилена.

Что такое коэффициент линейного расширения

Коэффициент линейного расширения представляет собой физическую характеристику, которая показывает относительное увеличение линейных габаритов труб либо других изделий в условиях возрастания температуры на 1К (Кельвин) при неизменном давлении.

коэффициента линейного расширения осуществляется по формуле:

α– коэффициент линейного расширения;
Δl – удлинение трубы;
l1 – первоначальная длина трубы при Т1;
Δt – разность температур.

Независимо от того, из какого материала изготовлены трубы (металла, полипропилена или какого-то другого), в любом случае при проектировании трубопроводных коммуникаций следует учитывать линейное расширение стали, ПП и т.д.

В трубопроводах холодного водоснабжения изменения температуры практически отсутствуют, поэтому в этом случае трубы не изменяют свои размеры, следовательно, на данную величину можно не обращать внимания. Совсем иначе обстоят дела с системами подачи горячей воды и отопительными коммуникациями, в которых имеет место процесс температурного расширения.

Чем опасно линейное расширение

Стоит отметить, что у неармированных трубопроводных изделий коэффициент температурного расширения гораздо выше, нежели у армированных. Данное обстоятельство также следует учитывать при расчёте трубопроводов.

Если выпустить из виду линейное расширение полипропиленовых труб, то в результате воздействия температурных нагрузок возможно вырывание элементов крепежа и появление на прямолинейных участках синусоидальных деформаций. В таких местах начинает собираться воздух, на фоне чего ухудшится пропускная способность сети. В системах отопления происходит снижение температуры рабочей среды в радиаторе и поломка соединений.

Факторы, влияющие на тепловое расширение

Каждый материал отличается химическими характеристиками и физическими показателями, которые влияют на особенности эксплуатации и подверженность изделия воздействию внешних факторов.

Коэффициент линейного расширения труб во многом зависит от химического состава материала, из которого они изготовлены. Например, полипропиленовые изделия при многих своих преимуществах перед металлическими трубопроводами, более подвержены температурному удлинению. Но если говорить именно о трубах из ПП, то более устойчивы армированные модели.

Отдельного внимания заслуживает продукция “Акватерм”, которая по сравнению с другими трубами из полипропилена гораздо устойчивее к температурным нагрузкам.

Рассмотрим особенности линейного расширения различных материалов.

Особенности линейного расширения труб из поливинилхлорида

Поливинилхлоридные (ПВХ) трубы так же, как и другие пластиковые изделия подвержены тепловым деформациям. В условиях эксплуатации ПВХ систем из поливинилхлорида происходит удлинение трубопровода. При этом линейное расширение составляет 0,06-0,08 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения труб из ABS

У труб ABS величина линейного удлинения составляет 0,09 мм/м ( о С), что гораздо больше, чем у полипропиленовых труб.

Особенности линейного расширения труб из полиэтилена

По сравнению с трубопроводной продукцией из полипропилена, полиэтиленовые трубы обладают достаточно высоким температурным удлинением – 0,15-0,20 мм/м ( о С). В то время, как этого недостатка лишены изделия из сшитого полиэтилена, у которого данный показатель составляет 0,024 мм/м ( о С). Благодаря этому, трубы PEX подходят для использования в системах, которые будут эксплуатироваться при повышенных температурных нагрузках. Но тем не менее для продления срока службы трубопроводной коммуникации крайне важно компенсировать тепловые деформации.

Особенности линейного расширения труб PVDF

Трубы из PVDF имеют много плюсов, но при этом у них довольно высокий коэффициент линейного расширения. Поэтому они менее подходят для создания отопительных сетей и коммуникаций горячего водоснабжения, чем полипропиленовые трубы. Тепловое удлинение трубы PVDF составляет 0,12-0,18 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения труб PB

Изделия из PB (полибутилена) при всех своих достоинствах реагируют на скачки температуры. У труб PB линейное расширение достигает 0,12 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения труб из металлопласта

Металлопласт представляет собой многослойную конструкцию. Каждый из входящих в состав материалов имеет разное тепловое расширение. В результате этого при температурных колебаниях возможно расслоение изделия и нарушение герметичности в месте соединения. В целом линейное расширение металлопласта не превышает 0,025 мм/м ( о С).

Особенности линейного расширения стали

Коэффициент линейного расширения стали зависит от марки металла, каждая из которых имеет свой состав. Включение тех или иных добавок обуславливает свойства материала. При создании отопительных коммуникаций из ПП изделий для компенсации линейного расширения реализуются разные решения. В большинстве ситуаций создаются угловые соединения. При необходимости создать строго прямолинейный участок данная проблема устраняется с помощью технологии скользящей трубы – создание подвижного соединения, которое располагается между двумя точками крепежа. При этом в случае повышения температуры обеспечивается нужное удлинение.

Особенности линейного расширения металла

Линейное расширение металла является одним из самых минимальных. Коэффициент теплового удлинения можно рассчитать самостоятельно или посмотреть в соответствующей справочной литературе. Наиболее подвержены температурным нагрузкам алюминий и медь. Если сравнивать алюминиевые и стальные трубы, то данная величина у изделий из алюминия в два раза больше, нежели у трубопроводной продукции из стали. Поэтому при использовании металлических труб для создания отопительных сетей, следует заранее выполнить необходимые расчёты (формула линейного расширения указана выше).

Особенности линейного расширения труб из полипропилена

Как показывает расчёт линейных расширений, обычные ПП трубы обладают высоким коэффициентом температурного удлинения. Так, например, если монтировать трубопровод при температуре 20 о С, а потом начать транспортировать по нему рабочую среду при температуре 90 о С, то сама коммуникация нагреется до 70 о С. В результате температурного воздействия произойдёт изменения размеров: 10,5 мм на каждый метр.

Эффективным решением данной проблемы стало изготовление армированных труб, у которых коэффициент температурного расширения в 5 раз меньше, нежели у изделий без армирования.

Читать еще:  Перевести марку бетона в класс

Из всего существующего ассортимента полипропиленовых трубопроводных систем, представленного на современном рынке, у труб “Акватерм” один из самых низких коэффициентов линейного удлинения.

Сводная таблица линейного расширения разных пластиковых труб

Наименование труб Коэффициент линейного удлинения труб мм/м ( о С)
ПВХ (поливинилхлорид) 0,06-0,08
PEX (сшитый полиэтилен) 0,024
PVDF ( поливинилиденфторид ) 0,12-0,18
ABS ( акрилонитрил-бутадиен-стирол ) 0,09
PE (полиэтилен) 0,15-0,20
PB (полибутилен) 0,12
Металлопласт 0,025
ПП (полипропилен) 0,035

Как избежать линейного расширения

Такая особенность, как деформация в результате воздействия температур, со временем приводит к удлинению и провисанию системы. В случае с полипропиленовыми трубами вопрос решился благодаря гибким компенсаторам, которые устанавливаются на прямых участках коммуникации более 10 м. Данные компенсирующие детали представляют собой достаточно простые соединительные элементы, напоминающие завёрнутую петлю. В их задачу входит компенсация расширения труб в результате резких скачков температуры и давления.

  • Обеспечить стабильное давление в трубопроводах на протяжении всего периода эксплуатации системы;
  • Сохранить прямолинейность на всех участках трубопровода.

Использование гибких компенсаторов решает вопрос с линейным расширением у полипропиленовых труб. А у труб Акватерм он полностью нейтрализуется и значение приближается к 0. При этом остаются все положительные качества ПП труб, которые позволяют создавать надёжные и долговечные трубопроводы.

Как решить проблему линейного расширения труб из других материалов

Если для полипропиленовых труб используются гибкие компенсаторы, то при монтаже коммуникаций из поливинилхлоридных комплектующих вообще не устанавливаются компенсирующие элементы. А для PVDF систем предназначены компенсаторы Козлова. Их установка положительно сказывается на качестве трубопровода и эксплуатационном периоде.

Разновидности компенсаторов

В настоящее время выпускаются разные модели компенсаторов:

Г-образные;
Z-образные;
П-образные;


Сильфонные, которые в свою очередь бывают сдвиговыми, осевыми и т.д.

О компенсаторах более подробно будет рассказано в нашем следующем обзоре.

Подводя итог, стоит сделать акцент на важность значения линейного расширения труб при проектировании трубопроводов, поскольку оно влияет на их качество и срок службы.

Полипропиленовые трубы не требующие компенсаторов

Полипропиленовые трубы от немецкой компании “Aquatherm” имеют много преимуществ, одним из которых является минимальное линейное тепловое расширение 0,035 мкм. Таким низким показателем не может похвастаться ни одна аналогичная продукция. В большинстве случаев коэффициент линейного термического расширения составляет 0,15 мкм.

Минимальная деформация гарантирует работу трубопровода без повреждений долгие годы и обеспечивает возможность не использовать компенсаторы при вертикальной прокладке в шахте и каналах.

Трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Система отлично подходит для подведения воды к бассейнам, как в частных, так и промышленных масштабах. Так же используется для транспортировки химических сред.

Трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Трубопроводная система из инновационного материала fusiolen, специально разработанная для систем холодоснабжения, обогрева поверхностей, транспортировки агрессивных сред и сжатого воздуха, а также для систем геотермальной энергетики.

Вопросы, комментарии, отзывы

Ваш комментарий отправлен!

Чтобы задать любой интересующий Вас вопрос, отправить запрос на расчет продукции или запросить необходимую документацию Вы можете воспользоваться специальной формой на сайте, отправить письмо по электронной почте или позвонить по телефону

УП «МИНСКОБЛДОРСТРОЙ»: НОВЫЙ ПОДХОД К РЕМОНТУ ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Снижение растягивающих напряжений, действующих на защитные слои из модифицированных битумов, является основной задачей при ремонте цементобетонных покрытий. Одним из таких видов ремонта и усиления покрытий является устройство упругих поглощающих мембран и прослоек, снижающих действие растягивающих напряжений и в конечном итоге исключающих появление отраженных трещин. В мировой практике известно достаточное количество технических решений использования упругих поглощающих мембран на основе модифицированных битумов.

Основными дефектами цементобетонных покрытий являются:

наличие раскрытых и нераскрытых трещин на плитах покрытия как в продольном, так и в поперечном направлениях;

отсутствие герметизации продольных и поперечных швов, их разрушение и засорение;

шелушение поверхности бетонного покрытия;

наличие ям и выбоин;

разрушение цементобетонных плит, вертикальное и/или горизонтальное их смещение.

Условно, по сочетанию дефектов можно классифицировать три степени разрушения цементобетонного покрытия, подлежащего ремонту с применением технологий на основе полимерных вяжущих:

первая степень — отсутствие герметизации продольных и поперечных швов и их засорение; поверхность бетонного покрытия ровная, без шелушения; разрушение плит произошло за счет образования температурных трещин, в основном, в продольном направлении; вертикального и горизонтального смещения плит нет;

вторая степень — имеются места с незначительным горизонтальным и вертикальным перемещением плит или их фрагментов; в остальном, состояние покрытия аналогично первой степени;

третья степень — в дополнение к дефектам второй степени имеют место шелушение поверхности бетонного покрытия, очаговые места разрушения покрытия.

Технология ремонта цементобетонного покрытия состоит из подготовительных работ, устройства трещинопрерывающей мембраны из модифицированного битума с предварительной подгрунтовкой покрытия, устройства защитного слоя методом поверхностной обработки или из асфальтобетонной смеси на модифицированном битуме. Основные технические решения по ликвидации дефектов назначаются в зависимости от состояния покрытия и технико-экономического обоснования.

На подготовительном этапе организуется безопасное движение на ремонтируемом участке, выполняется герметизация швов и трещин, очистка покрытия от пыли и грязи, ликвидируется ямочность. Как правило, необходимо устройство швов расширения через 250—300 м, шириной 0,7 м, с последующим заполнением их пористым асфальтобетоном на модифицированном битуме. При ремонте и герметизации швов и трещин цементобетонных покрытий в УП «Минскоблдорстрой» применяются следующие материалы: грунтовки Г-1, Г-2, обеспечивающие адгезию мастичного заполнителя к цементобетонному покрытию и герметичность шва во всем диапазоне рабочих температур в сухом и водонасыщенном состоянии в условиях многократного температурного расширения/сжатия; битумно-полимерная мастика Ш-75, изготавливаемая с применением полимеров отечественного или зарубежного производства и обладающая высокими показателями теплостойкости и деформативности при отрицательных температурах; черный щебень.

Перед устройством трещинопрерывающей мембраны необходимо выполнить подгрунтовку бетонного покрытия катионными битумными эмульсиями с 30-процентным содержанием битума. Устройство мембраны производится путем распределения по поверхности бетонного покрытия модифицированного битума. Рабочая температура вяжущего должна быть в пределах I70—180 оC.

При устройстве защитного слоя методом одиночной поверхностной обработки осуществляется россыпь черного щебня фракции 6,3—10 мм. С целью обеспечения надежного сцепления щебеночного материала с вяжущим технологический разрыв между розливом битума и распределением черного щебня должен быть не более 30 секунд. Уплотнение щебня производится сразу после его распределения с помощью пневмокатков за 3—5 проходов по одному следу.

При устройстве защитного слоя методом двойной поверхностной обработки после устройства нижнего слоя щебнем фракции 10—14 мм производится второй розлив модифицированного битума. После этого, вслед за розливом вяжущего, производится россыпь черного щебня фракции 4—6,3 мм с последующим уплотнением его с помощью пневмокатков за 3—5 проходов по одному следу. Через 2—3 часа после уплотнения производится удаление незакрепившегося щебня механическими щетками и открывается движение транспорта с ограничением скорости не более 40—50 км/час в течение первых двух суток после выполнения ремонтных работ.

Подготовительные работы и создание трещинопрерывающей мембраны при устройстве защитного слоя из асфальтобетонной смеси на модифицированном битуме аналогичны описанным выше. Для сохранения целостности мембраны при передвижении асфальтоукладочной техники (во время укладки защитного слоя) производится распределение технологического слоя черного щебня фракции 10—14 мм. В целях качественного сцепления щебня с модифицированным битумом мембраны технологический разрыв между розливом вяжущего и россыпью щебня должен быть не более 1 мин. Уплотнение щебня должно осуществляться катками на пневмоходу за 2—3 прохода по одному следу.

Устройство защитного слоя из асфальтобетонной смеси на модифицированном битуме может осуществляться на следующий день, но не позднее 3 суток после распределения щебня. Толщина защитного слоя определяется в зависимости от интенсивности движения и обычно варьируется в пределах 3—4 см. Укладку его следует осуществлять асфальтоукладчиком на всю ширину покрытия или, при отсутствии широкозахватных асфальтоукладчиков, сопряженными полосами. Для обеспечения качественного поперечного сопряжения продольных полос длина укладываемой полосы назначается в зависимости от температуры окружающего воздуха и не должна превышать 100 м. Температура асфальтобетонной смеси на технологических этапах ее использования должна быть:

при выходе из смесителя — 170—180 оС;

при укладке — не менее 150 оС;

при уплотнении — не менее 125 оС.

Уплотнение смеси (первые 2—3 прохода) рекомендуется осуществлять катками на пневмоходу или комбинированными катками с вибротрамбующим эффектом. Последующие 5—6 проходов осуществляются гладковальцевыми катками массой 8—10 т.

Качество и срок службы защитных слоев определяются не только строгим соблюдением технологии приготовления и хранения модифицированного битума, но и физико-химическими свойствами исходного сырья — битума. Опыт показал, что битум, выпускаемый на крупнотоннажных производствах с глубокой переработкой нефти, не отвечает требованиям стандартов. Осознание этого факта определило необходимость создания в УП «Минскоблдорстрой» локальной битумной установки, которая позволила выпускать дорожные битумы и вяжущие на их основе со строго заданными физико-химическими свойствами и дала возможность освоить спектр новых технологий строительства и ремонта автомобильных дорог.

Внедрение прогрессивных технологий не дань моде. Целью является снижение ресурсо- и энергоемкости выполняемых работ, повышение технико-эксплуатационных характеристик и продление сроков службы дорожного покрытия при снижении удельных затрат. Объемы внедрения и полученный экономический эффект приведены в таблице. Экономия основных строительных материалов и энергоносителей составила:

битума — 10,3 тыс. т;

щебня — 179 тыс. куб. м;

минерального порошка — 11 тыс. т;

электроэнергии — 2,9 млн. кВт/час;

условного топлива — 1,7 тыс. т.

Для обеспечения высокого качества работ в УП «Минскоблдорстрой» разработана и действует система управления качеством, которая впервые среди дорожных организаций Республики Беларусь была сертифицирована по стандарту ИСО 9001. УП «Минскоблдорстрой» готов к любым формам взаимовыгодного сотрудничества в области внедрения перечисленных технологий, а также может выполнить работы любой степени сложности по проектированию, строительству и ремонту автомобильных дорог.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector