автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Работа монолитных железобетонных конструкций в условиях субэкваториального климата

Р Г 6 од

., „ .ПОЛТАВСКИЙ ИШЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬННИ ИНСТИТУТ

I о Сна

На правах рукописи

Баха Злдин Кохамед Мекки

1!.

УДК 691.328.1:620.163.3

Работа монолитных «елезобетонных конструкций в условиях субэкваториального климата

Специальность 05.23.01-Строитвльныа конструкции, здания и соорумения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Полтава - ¿993

Диссертационная работа выполнена в Харьковском именерно-строительном институте.

Научный руководитель-Кандидат технических наук, профессор Фомин С.Л. .

Офйцальные оппоненты-доктор технических наук, профессор Крйчевсний А.П.

-кандидат технических наук, доцент Молодченко Г.А.

Ведущая организация-ПромстройНииПроект (г.Харьков)

Задита диссертации состоится в/£_часов на заседании специализированного совета К 068.40.01 "Строительные конструкции, здания и соорумения". при Полтавской шшенерно-строительном институте по адресу: 314601, г.Полтава, проспект Первомайский,24.

С диссертацией ыомно ознакомиться в библиотеке института.

Отзывы на автореферат просии присылать на имя ученого секретаря в двух экземплярах, заверенные печатью.

Автореферат разослан "££"___1993г.

Ученый секретарь специализированного совета; кандидат технических наук,доцент _ Бондарь В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.В промышленном и гражданском строительстве республики Судан- находят широкое применение монолитные железобетонные констр!тодш, которые помимо статических и динамических нагрузок испытывают климатические темпвратурно-влажност-ные воздействия. Большая часть республики расположена в области 16 Субэкваториального климатического пояса II по международной классификации, характеризующейся низкой относительной влажностью воздуха, составляющей 10-13* и средней месячной температурой до 34°С . При таких условиях окружающей среда происходят шггенсивные процессы обезвоживания Сетона, которые сопровождаются развитием собственных тенпературно-усадочных напряжений в конструкциях, возникновением температурных усилий в статически неопределимых элементах, образованием трещин. По данным натурных обследований в Судана ряд конструкция имекгг повреждения, связанные с возникновением напряженного состояния от температурно-

-усадочных деформаций. ♦

. Важной народно-хозяйственной задачей республики Судан является обеспечение необходимой эксплуатационной надежности строительных конструкций из монолитного железобетона в условиях тем-гаратурно-влажностных воздействий климатической среды.

Актуальной научной задачей, направленной на совершенствование "конструктивных решений из монолитного железобетона, является разработка методик расчета • их напряженно-деформированного состояния, принципов проектирования и защиты от темгоратурно-влашостных климатических воздействий.

Выбранное направление 'соответствует также народнохозяйственным задачам по совераенствованию телезобетонных конструкций, намеченных планами научно-исследовательских работ Украины.

Целью работы является .изучение особенностей влияния темто-

3 :

ратурно-влажностной среды субэкваториального климатического пояса на процэссы тепло-и влагопереноса d бетонных монолитных . конструкциях, исследом -'ад их напряженно-деформированного состояния, разработка методики расчета и рекомендация по проектированию.

Автор защищает:

- результаты натурных исследований влияния субэкваториального климата на монолитные железобетонные конструкции, результаты экспериментальных исследований темгоратурно-усадочных деформаций бетона в натурных ютаматических условиях Судана, предложения по определению темшратурно-влажностных режимов работы строительных конструкция на территории республики.

- алгоритмы и программы расчёта на ПК IBM PC/AT темгоратурно-влажносткых полой в сечениях железобетонных элементов.

- методику определэния темпвратурно-влажностных деформация бетона на основе теоретического анализа объемного напряженно-деформированного состояния образцов-призм в процессе сушки.

- результаты экспериментальных исследований усадки и набухания тяжелого бетона фундаментов под турбоагрегаты при различных температурах нагрева.

- результаты экспериментально-теоретических исследований нап-ряаюшю-дзформированного состояния железобетонных монолитных • массивных конструкций в условиях субэкваториального климата.

- предложения по учету климатических воздействий Судана, при расчете и проектировании монолитных железобетонных конструкций.

Научная новизна работы:

- установлено влияние климатических воздействия на прочность, жесткость и трешиностойкость монолитных массивных железобетонных конструкций в натурных условиях Судана, выявлены особенности темдаратурно-усадочных деформаций образцов из бетона обследуемых фундаментов, испытанных как в помещении- электростанции Burrl

4

(г.Хартум), так и при наличии солнечной радиации.

- предложены расчетные зависимости годового хода основных параметров среды (потенциала влажности и температуры) для формулиро-рования граничных условия задач тепло- и влагопроводности в железобетонных конструкциях здания и сооружения. ■

- разработана метоДлха определения температуряо-влажностных деформаций бетона, позволяющая существенно упростить испытания и снизить погрешность измерения деформация.

- предложены зависимости деформация усаДки и набухания тяжелого бетона фундаментов под турбоагрегаты от относительноя весовой влажности бетона и темшра'туры.

- разработана методика расчета распределения температуры и влажности в сечениях железобетонных элементов с учетом изменчивости характеристик тепловлагопёреноса в зависимости от темпера-' ратуры ипотенциала влажности.- Составлены •алгоритм и программа расчета'на ПК IBM PC/AI в среда Turbo basic.

- выявлены особенности напряженно-деформированного состояния

ч „

■ фундаментов под турбоагрегаты и разработаны1, предложения по расчету и проектированию монолитных железобетонных конструкция, работающих в субэкваториальном климате.

Практическое значение работы:

- предложены расчетные параметры темшратурно-влажностных режи-

■ мов субэкваториального климата; уточнены климатические условия республики Судан и предложены расчетныё зависимости годового ' хода потенциала влажности и температуры для пяти климатических зон.

- получены данные о тешзрэтурно-влажностных деформациях ( температурной усадки - набухания) тяжйлого бетона, применяемого для монолитных конструкция Судана.

- разработана методика ощвделэния температурно-влажностных

деформаций батона.

- разработаны методики расчета распределения темюратуры, влажности, напряжений и деформация в элементах железобетонных конструкций. Составлены программы расчета на IBM PC/AT.

- даны предложения по проектированию и расчету монолитных желв-вобетонных конструкций в субэкваториальном климате.

Достоверность результатов подтверждается данными лабораторных и натурных экспериментов в различных условиях климатических воздействий республики Судан. Реализация работы.

Результаты теоретических исследований влияния субэкваториального климата на напряженно-деформированное состояние монолитных железобетонных конструкций и экспериментальные данные о характеристиках бетонов, применяемых в Судане, используются государственной фирмой НЕС при совершенствовании решений и методов расчета фундаментов под турбоагрегаты.

Отдельные результаты проведенных исследований: внедрены в проект усиления контрфорса коксовой батареи N9 Авдеевского коксохимического завода, в проект здания, а также при разработке час-торебристых конструкция покрытий при одностороннем нагрева. ■ Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: .

- На зональной конференции "Пути снижения материалоемкости и стоимости в строительстве при реконструкции зданка". г.Пенза, октябрь, 1990г.;

- в ГШ Промстроапроект "Совершенствование проектных решений промышленных зданий и сооружений на основе использования научных достижений". г.Днепропетровск , сентябрь, 1990г.;

На научно-технической конференции студентов и преподавателей Харьковского инженерно-строительного института "Совершенствование подготовки специалистов в области строительства и реконстру-

6

: кции здания и сооружения". г.Харьков, апрель, 1991г.;

- На 47 научно-технической конференции "Повышение эффективности строительства", г.Харьков, 19Э2г;

- На международной конференции "Ресурсосберэгащэ технологии •строительных материалов, изделиа и конструкция". г.Белгород,

' 1993г.

Объем работы. Диссертации состоит из введения, пяти раз-далов и списка использованноа литературы. Работа содержит 18у страниц, включая 68 рисунков, 18 таблиц, библиографии из 152 источников и приложения.

СОДОТАНИЕ РАБОТЫ Во вводанки дано обоснование актуальности темы диссертационной работы, приведены общая характеристика' работы и основные положения, которые автор выносит на защиту.

В тарвоа главе изложены краткие сведения о состоянии и условиях работы железобетонных конструкций при темпвратурно-влаж-ностных воздействиях климатичвекоа среда в районах с жарки* кли-иатом. Аридная зона земного тара характеризуется повышенной температурой воздуха до БО°С и поверхности до 80°С, периодом сравнительно низкой относительной влажности наружного воздуха до 9-20%, большими перепадами температуры и влажности в течение суток и в точение года, суховея«™ и пыльными бурями. Исследованиями А. А. Ахматова, Б.Саияи, А.П.Кричевского, Г.Липсмагу^С. А. Миронова, Е.Н.Маинского, В.П.Лунгина, А.Н. РимшУ, В.Н.Самой-лвнко, О.Г.Тарасова, Фомина С.Л., Е.Н.Щербакова, Т.М.Юголь, З.Ю. Юсупова, Я. Ясичакди др. установлено, что возникновение тем-пературно-влажностных деформаций неравномерно распределенных по сечению элементов приводит к появлении внутренних или наружных трещин, попеременное увлажнение и высушивание поверхностных слоев к ЕЫКрзшкванмо и отслоению бетона, изменению физик'о-

" -механических характеристик.

Оценка влияния температурно-влажностной среда состоит в определении температуры и влажности в сечениях элементов, определении сзободных деформаций усадки и набухания, анализе напря-' женно-деформированного состояния.

Расчету температурно-влажностных полэя в бетонных и железобетонных конструкциях посвящоны работы С.В.Александровского, А.В.Белова, П.К.Васильева, А.А.Гвоздева, А.В.Лыкова, Ш.Н.Плята, А.Н.Могилата, Н.Е.Прокоповича, С.А.Фрида, К.Ф.Фокина, В.М.Штейн-берга и др.

.Опыты показывают, что в диапазоне изменения климатических - температур ей распределение в сечении элементов может быть определено на основе решения линейного дефференциального уравнения теплопэрэноса* Применение аналогичного уравнения для расчета полеа влажности приводит к отклонению от опытного. Решить .эту задачу позволяет теория Б..Н.Богословского, в которой вводится понятие потенциала влажности в и характеристики влагопереноса: коэффициенты влагопроводности*, влагоомкости -о, влагообмена с окружающей средой Р. Для' опытного определения .потенциала влажности В.Н.Богословским и Е.Н.Тергичником разработана специальная шкала. Экспериментальные исследования С.Л.Фомина показали, что характеристики влагопереноса тяжелого бе.тона существенно изменятся от температуры и.потенциала влажности, в связи с чем дифференциальное уравнение влагопроводности становится нелинейным и требует специальных подходов и способов к его решению, (Л.А. Коздоба, Дк.'Кранк, А.В.Лыков, Ю.^Мацевитыя, Н.Фридман и др.).

Исследования усадочных деформаций проводились С.В.Александровским, А.В.Беловым, О.Я.Бергом, А.В.Голъшевым, И.Н.Заславским и Г.С.Куком, Г.Л.Ингляндом, А.П.Кричевским, А.Ф.МилИвановым, A.B. Путансом, Л.Р.Серых, В.Н.Самояленко, И.Н.Улицким, С.Г.Фарбером,

С.Л.Фоминым, В.Н,Щербаковым, и др. Несмотря на разработанные стандарта и рекомендации методики экспериментального ■определения вынужденных деформация обладают рядом неточностей. Одной из причин погрешностей измерения является наличга объемного напряженного состояния в торцевых частях образцов.

Темпвратурно-усадочныё напряжения изучались С.В.Александровским, Н.Х.Арутюняном, А.В.Беловым, Б.Боли к Дж.Уэинером, В.М. Бондаренко, П.А.Васильевым, Г.Д.Вишневским, А.А.Гвоздевым, А.Б. Голышевым, А.П.Кричевским, Г.Н.Масловым, Э.Меланом и Г.Паркусом, А.Ф.Миловановым, Н.Е.Прокоповичим, А.Р.Ржаницыным, В.Н.Самойле-нкО , И.Н.Улицким, А.П.Трапезниковым, С.Л.Фоминым, С.А.Фридом и др. При учйте линейной ползучести целесообразно использовать теоремы Н.Х.Арутюнша и методику С.В.Александровского, учёт нелинейной ползучести может быть проведен на основе разработок П.Н.Васильева, С.Е.Фрайфельда, В.М.Бондаренко и А.Л.Шапша.

На основе анализа состояния вопроса определены цели диссертации и сформулированы основные задачи исследовании.

Во второй главе уточнены температурно-влажностные режимы работы строительных конструкций в субэкваториальном климате.

По международной классификации Судан расположен в субэкваториальном <1б) и частично в тропическом (5) климатических поясах. Каждый пояс характеризуется средними значениями температуры и •относительной влажности воздуха. Существует также региональная классификация, основанная на обработке результатов метеорологических каблюдониа мэотвых обсврзаторга. Использования этих данных позволяет существенно уточнить"тенгоратурно-влажностныэ ре-еимы работы строительных конструкций. В частности,территория Судана разделена на 5 климатических зон с нормируемыми показателями среда, на основе которых предложены расчетные зависимости годового хода температуры и потенциала влажности, которые являются

основными параметрами граничных условий задач тешовлагопровод-ности в железобетонных конструкциях здании я сооружений.'

В третьей главе разработана методика расчета нестационарных темпаратурно-влажностных полей в железобетонных конструкциях.

В диапазоне климатических температур <ICfC-80°C) изменчивость, теплофизических характеристик тяжелого бетона от температуры и влажности не велика, поэтому для оценки распределения температуры в сечениях конструктивных элементов можно Использовать классическое линейное дифференциальное уравнение теплопроводности:

Для наиболее распространенной прямоугольной формы попв-речноГо сечения на основе известных решений для одномерного потока и приема шремяожения решений составлены программы на IEM PC/AT в среде Turbo Basic определения температурных полей в стенке, пластине и призме для условий теплообмена с окружавдэй воздушной средой. Полученные решения обладают повышенной (наперед заданной) точностью по сравнению с известными в литературе, основанными на удержании 6 членов ряда.

Экспериментальные исследования показывают, что влагофизи-ческиэ характеристики существенно изменяются в зависимости от' температуры и влажности, в связи с чем дифференциальное уравнение Влагопроводности является нелинейным:

>-»<*,t).g+ vx(e,t)ve (2)

Рассмотрен наиболее часто встречающийся случай расчета распределения влажности в бетонных элементах прямоугольного сечения в изотермических условиях, например, при п:стоянной температуре воздуха terr^34°C и среднего потенциала влажности евк1=150В наиболее жаркого месяца Г.Хартума. Дкя выбранных условий зависимости коэффициентов влагопроводности. и влагоэм-

Рис.1. Аппроксимация х.чрзетеристик влигспереноса

Рлс.2. Блск-схеуа программ решений нелинейного уравнения влагопроводности для изотермических условий.

кости представлены на рис.1 .Характер этих'зависимостей позволяет их аппроксимировать ступенчатыми функциями.

Следовательно, исследуемую систему можно представить состоя-ври из двух зон. каждая из которых обладает постоянными характеристиками влагогореноса и граница между которыми изменяется во времени. Для каждой из зон уравнения (2) преобразуются в ' линейные уравнения типа:

вв гв"в оге о'в 1

■ (3>

<4>

Ох* Оу Ог.г )

ВО

гъ-

где - средние коэффициенты влагопроводности и

влагоемкости различных зон области.

Для бетонного элемента прямоугольного сечения размерами 2Ьх21х2(} при влагообмене с окружающей средой и постоянном коэффициенте влагообмена Р^ начальные и граничные условия будут иметь вид:

еи.у.г.О) = во (5)

--- в1мт)]

аа(О.у.г.т) . аэ(х. О.г.т^ . ае(х.у.О.т).

о-л ■ ' ву " От. '

По аналогии с методикой определения температурного поля получим решение трехмерной задачи для указанного временного периода:

о =

к I

в -в . О «к 1

А А А сов( ¡1 С)сов(Ц<;)со*({|К)*

П ) I П j V

* exp [—fj'fo^ ]exp]expf—3 (T)

где Fo,= g, Foy= SI; roB= SI,

^ h f? L fJ Q

Bi : -^—l B1 = B1 :

x m y к i м

Параметр среднего потенциала влажности: - 8 8 й

Q = -з—з- = ) > ) В B,B.cos(fJ D )сов( fJ,Q )соа( м.К}я

У — У L* ¿л it n j I п J I

О *к t п j v

к ехр[-р Fo ]exp[-^j Fo lexpt-jj Го.] (8)

Решение (7)-(8) используется до момента достижения потенциала на поверхности критического значения еоу. С этого момента необходимо рассматривать систему, состоящую из двух зон в соответствии с (3)-(4). Числе иное решение задачи включает заданш определенной толщины поверхностного слоя, определения времени достижения критического потенциала влажности, формирования двухзонной системы с постоянными коэффициентами потенциалопро-водности, эквивалентного преобразования в однослойную ■ систему, решение линейной задачи с новым генеральными размерами, обратного преобразования и повторения процедуры для нового временного слоя. Алгоритм решения реализован, программой расчета на IBM PC/AI (РИС.2).

В четвертой главе разработана методика экспериментального определения темпвратурно-влажностных деформаций бетона, позволяющая существенно упростить испытания и снизить погрешность измерения деформаций. Погрешность в определении усадки на ' открытых бетонных образцах-призмах связана с возникновением объемного напряженно-деформированного состояния в торцевых частях призм даже в случав гидроизоляции торцевых поверхностей по ГОСТ 24 544-81. Теоретическое исследование величины этой погрешности проведено путем определения двумерного поля' влажности в

сечениях призмы при боковом влагооОмена с окружающей средой по разработанной методике и по следу rap го анализа напряженно-деформированного состояния, методом конечных элементов в горо-иещэниях на IBM PC/AT с помощью программного комплекта КеСоп (Reinforced Concrete), разработанного в НИИАССе Украины.

Анализ расчета напряженно-деформированного состояния показывает, что имеет место сильная депланация сечения вблизи тор--цов и ее уменьшение к средней части, в связи с чем будут отличаться и результаты измерения деформаций тензометрами, установленными на различных базах. Относительные деформации на полной

*

высоте призмы 300мм превышают деформации на базе 160мм; эта разница изменяется во времени, достигая максимальной величины 38%. Предложен поправочный коэффициент, его изменение во времени описано эмпирической формулой (Рис.3), . .

К=52ехр(-0. 0014т )-* 52ехр<-0. 015т) (9)

Экспериментальными исследованиями установлены особенности деформаций усадки тяжелого бетона в диапазоне климатических температур 20°С - 70°С. Опыты проведены на образцах, изготовленных на электростанции Burri (г.Хартум) из бетона по составу и технологии анологичного примененному дяя изготовления монолитных фундаментов под турбоагрегаты. Образцы выдерживались в опалубке 7 дней, затем они были обернуту мокрой тканью и запаяны в пластиковые пакеты и авиатранспортом доставлены на Украину.

В процессе изготовления торцевые поверхности образцов гидроизолировались- металлическими пластинами, толщиной .3 мм с проволочными анкерами для надежного крепления к бетону призм.

Измерение относительных деформаций проводилось тензометрами с использованием инвентарных рамок, закрепляемых на образец четырьми винтами с острыми наконечниками и индикаторами часового типа с цэной деления 0.001 мм, установленными с 4-х сторон

60 so ■ w sa ' 2Ö

О

/ÉOO Время, ч

Рмс.З. Зависимость коэффициент*Д чт температуры и времени

о— 20" G л— 50°с а— 70° 0

V/Ч А

ч -

Влажиоаь ,

Рис.4. Зависимость усадки от температуры и влажности

гкс.5. Нормильшс напряжения в;сечении фундамента,Мпа. Зону трещин заприхсваны. .

призмы на базе ISO мм в средней части образца. Измерение относительных деформаций на полной базе 300 мм проводилось двумя тензометрами, установленными по диагонали торцевого сечения с помощью специальных верхних жестких консолей, прикрепленных к верхней металлической пластине винтами и нижних ромбовидных консолей, в которые запрессованы стальные шарики-упоры. Между шариками-упорами и шариками индикаторных. штоков размещались' металлические стержни-удлинители, на торцах которых накернены углубления в виде трехгранных пирамид.

Усадочные деформации исследовались при стабилизации температуры в термостатах Ц 1241 МУ 42 при трех уровнях: 20°С. БЙ°С и 70°С. Обработка результатов эксшрементов проводилась по методике, в соответствии с которой оценивается зависимость между относительными деформациями усадки и относительной весовой влажностью с помощью табличного процессора Super Cale 4 на IBM PC/AI Экстраполируя вперед линейные эмпирические зависимости wb получим предельные относительные деформации температурной усадки «C(MJt, а также вычислим значения коэффициентов линейной усадки "áut. Зависимости этих параметров от температуры описываются следующими эмпирическими формулами:

•^-««.доаф [-0,0074 (t-20)] =68x10-'exp[-0,0074(t-20)] (10)

a.ut= -^«4>[-0.025(t-20>] = 2,IXlD-'exp[-0,025(t-20)] (II)

Экспериментальные исследования показывают, что с увеличением температуры наклон графиков "*eïl- wb" уменьшается и нулевое ввачение усадки не совпадает с максимальным влагосодв ржанием. Участок графика в окрестности wb требуется при расчото изменения усадки в начальном триоде оушки, для прогнозирования

усилий в статически неопределимых элементах и т.п., поотому

■о

одновременно с- линеаризацией основного участка зависимости

аппроксимируем часть,прилегающую к wbm<u( также отрезком прямой.' Таким образом, полная зависимость относительных деформация усадки от влажности представляется ломаной прямой:

г = с - а V (12)

cal caul cal Ь * '

при 0 s \s wbcv v. - V.

*CY .. (13)

bmax bCV

Yf £ W <

bCY b bmaJt

Результаты экспериментов показывают (Рис.4), что перелом прямых при разных темепературах происходит при одной и той же влажности бетона, которую назовем критической влажностью и обозначим wb<j.Y. В нашем случае wbcy= 3,2 1СГ*кг/кг. Величины усадочных деформаций, соответствующих этой влажности назовем критическими деформациями ссу. Зависимость этих деформаций от температуры описывается формулой:

-avs 'csut"acsf3'2- »"* <U>

Выявлены относительные деформации набухания исследуемого'

бетона. Получено, что зависимости деформации набухания от увеличения влажности могут бы1ъ аппроксимированы прямыми. Выведена эмпирическая формула роста коэффициента линейного набухания от температуры:

í^-b.45 + О, 04S( t-20 )}']0-а (15)

в натурных условиях Судана получены результаты исследования усадки бетона высыхающего с момента распалубки в машинном зала электростанции, в помещении с кондиционированием воздуха и. на кровле. Выявлено,что деформации образцов под воздействием прямой солнечной радиации превышают деформации образцов, помещенных в машзале и образцов при кондиционировании воздуха. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает удовлетворительное совпадение.

Пятая глава посвящена анализу напряженно-деформированного

состояния железобетонных массивных конструкций. Разработана методика расчета железобетонных элементов прямоугольной формь! при вынужденных темшратурно-влажностных деформациях с учетом реологических свойств бетона на основе линейной теории упруго- --ползучего тела. В соответствии о теоремой Н.Х.Арутюняна при вынужденных темшратурно-влажностных деформациях внутри области и шремещениях на контуре . напряжения получайся интегральным ' преобразованием напряжений упругомгновенноя задачи, а. деформации перемеш/эния совпадают с упругомгновенными деформациями и шремедениями. Определение полных напряжений сводится к умножению соответствующих составляющих тензора упругих напряжений упруго-мгновенной задачи на коэффициент затухания H*(t,to), учитывающий изменение напряжений вследствие ползучести бетона, начиная с момента начала воздействия вынужденных деформация.

С.В.Александровским показано, что упрошрниз задачи ползучести в этой постановке может быть достигнуто следующая формой задания вынужденных деформаций

• •= *.у<*> = -«.«*> = <»6>

Если поле влажности Wb представить в виде произведения

W°(t) = WoT(t)P(x,y.z), (17)

что полные напряжения описываются в. форме

c/(t) = ff(t)H*(t,tD),

т*уа) = V""'!1''.)' <18>

•................<x,y,z), .

а коэффициент затухания определится из уравнения

I

H*(t,to) - T(t) - jT(T>E(t,T)dr (19)

I

ù

Для наследственной функции второго рода R(t,T) составлены таблицы, ориентированные на "средний" бетон, с помощью которых

зная - значэниз функции Т(т) численным методом вычисляется интеграл правой части уравнения (19), а эатоя коэффициент затухания.

На основе решения задачи влагопроводности (глава 3) для одномерного, двумерного и трехмерного потока влаги пблучены значения Т(г):

Т(т) = \ Aexp<VFo ), (20)

6 П г»к

_ п

Т(т)=у ) A A.0XP<-aj*Fo )exp(-^i*Fo ), . (21)

rt i 1. ' v

Т(т )=) J У A A.A exp(-fj*Fo )Bxp(-p*Fo )exp(p*Fo ), (22)

a L. n j пк _ I Y t «

величины которых с заданной точностью вычисляться по разработа-rhmi программам на IBM PC/AT.

Решение упруго-мгновенной задачи может быть проведено одним из численных методов, используя широко распространенные пакета прикладных программ. По полученным'составляющим тензора напряжений полные напряжения с учетом ползучести определятся по формуле

о, . .

с <x,y,z,-t) _

<r,<*,y.z;t> - -^-Н (t.to)

..........................(х,у,г)

т^х.у.г.*, Г у Т(т)-Н <1.1в)

..........................( х, у, г )

• Проведена оценка трещююстойкости фундамента под _ турбоагрегат электростанции Вигг1 (г.Хартум) с использованием разработанной методики. Показано, что возникновение трещин в теле ■фундамента связано с интенсивными процессами развития у'садки. при воздействии экваториального.климата (Рис.5).

Проведении натурные обследования состояния фундаментов под турбоагрегаты 2*10 Мват N6 и N5, выявлено влияние климатических воздействий на их. прочность, жесткость и трещиностойкость. Установлено наличие трещин усадочного характера до приложения нагрузки на фундаменты. Отклонений от проекта не обнаружено. Проч-

ность бетона, наличие и расположение арматуры, состав бетона, технология изготовленио и условия твердения соответствуют нормам. Наличие трощин снижает иосткость фундамента, его делает более уязвизшл при динамических воздействиях,снижает его несущую способность, эксплуатационную надежность.

Разработаны предложения по расчету и проектированию монолитных железобетонных конструкций в субэкваториальном климате.

Результаты исследований используются государственной фирмой Судана NIC при совершенствовании решений и методов расчета фундаментов под турбоагрегаты. "Предложения.внедрены в проект усиления контрфорса коксовой батареи N9 Авдеевского коксохимического завода и при разработке часторебристых конструкций покрытий при одностороннем нагрева.

Основые вывода и результаты

1.Уточненны температурно-влажностные режимы работы строительных конструкций в субэкваториальном климате по данным сети метеорологических станций республики Судан, предложены расчетные зависимости и годового хода основных параметров среды (потенциала влажности и температуры) для формулировки граничных условий задач тепло- и влагопроводности в железобетонных конструкциях зданий и сооружений. .

2.Разработанна методика расчета темшратурно-влажностных полей в сечениях железобетонных элементов прямоугольного поперечного сечения с учетом изменчивости характеристик влагодареноса в зависимости от температуры и влажности. Вэшеяия основаны на теории потенциала влажности, значительно повышающей достоврность результатов. Разработаны алгоритмы и составлены программы расчета на ibm pc/at для одномерных, двумерных и трехмерных потоков тепла и .влаги для условий тешго- и влагооб

. ' л : ¡¿0

мейа с окружавшей возданной средой.

3.Разработана методика экспериментального определения тем-пературно-влажностных деформаций бетона, позволяющая существенно упростить испытания и снизить погрешности измерения деформаций. Проведены теоретические и экспериментальные исследования погреиности измерения усадки путем анализа обьемного нап-рямженно-дефорыированного состояния методом конечных элементов на IBM PC/AT с использованием полученных решений плоской задачи влагопроводности. Выявлено, что относительные деформации, замеренные тензометрами на полной высоте призмы 300мм превыаавт деформации, замерянные на базе ISO мм; эта разница изменяется во

времени,4Достигая в некоторый момент максимальной величины 38Х

»

и затем уменьваясь теоретически до нуля; в опытах-до некоторой величины, зависящей от температуры. Предложен поправочных« коэффициент, изменение которого от температуры и времени описано эпирической формулой.

^Экспериментальными исследованиями установлены особенности деформаций усадки тяжелого бетона в диапазоне климатических температур 20 С - 70 С. Опыты проведены на образцах, изготовленных в Судане из бетона аналогичного по составу и технологии, применяемому для изготовления монолитных фундаментов под турбоагрегаты электростанции BurrltГ.Хартум). Обработка результатов исследований проводилась с помощью табличного процессора Super Cale 4 на IBH PC/AT. Подтвержден факт уменьшения относительных деформаций усадки с повышением температуры, что проявляется-в снижении предельных относительных деформаций температурной усадки и коэффициентов линейной усадки, для которых получены эмпирические формулы.

Предложено зависимости между относительными деформациями усадки и относительной влажностью аппроксимировать ломаными

с

V

линиями. С помощью таких зависимостей удается расчйтать изменения размеров конструктивных элементов во времени любого поперечного сечения, не прибегая к грубой оценке по подуло открытой поверхности. Зависимости этих деформаций от темепературы представлены эмпирическими формулами.

5. Получены зависимости между относительными деформациями набухания исследуемого бетона, влажностью и теипературой. Выведена эмпирическая формула роста коэффициента линейного набухания от температуры.

6. Получены результаты исследований усадки Сетона в натурных условиях Судана на образцах, высыхающих с момента распалубки в машинном зале электростанции, в-помещении с кондиционированием воздуха и на кровле. Выявлено, что деформации усадки при воздействии прямой солнечной радиации превышают деформации образцов, помеченных в машинном зале и образцов при кондиционировании воздуха. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает удовлетворительное совпадение.

7. Разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния массивных железобетонных элементов прямоугольного сечения при вынужденных темепературно-влажностных деформациях нц, основе линейной теории ползучести. Приведены алгоритмы расчета для одномерной, двумерной и трехмерной задач.

8. Проведена оценка трециностойкости фундамента под турбоагрегат электростанции Вигг! (г.Хартум) с использованием разработанной клодики. Показано, что возникновение трещин в теле фундамента связано с интенсивным процессом развития усадки при воздействии субэкваториального климата.

9. Проведенные натурные обследования состояния фундаментов под турбоагрегаты 2x10 Нват N5 и N6 выявили влияние климатических воздействий на их прочность, жесткость и трещиностойкость.

10. Разработаны предложения по расчета и проектировании монолитных железобетонных конструкций в субэкваториальном климате, содержание рекомендации по расчету параметров режимов среды, по расчету распределения температуры и влажности, деформаций усадкй и набухания, напряженно-деформированного состояния, рекомендации по проектировании, уходу и реконструкции.

11. Результаты исследований используются государственной фирмой Судана NEC при совервенствовании реиений и методов расчета фундаментов под турбоагрегаты. "Предложения ..." внедрены в проект усиления контрфорса коксовой батареи N9 йвдеевского коксохимического завода и при разработке часторебристнх конструкций покрытий при одностороннем нагреве.

Основные положения и результаты диссертационной работы опубликовны в следущих работах:

1. Фомин С.П., Баргути Ф.М., Баха Злдин Мохамед. Работа железобетонных покрытий с пустотными блоками в условиях жаркого климата// Пути снижения материалоемкости и стоимости в- строительстве и при реконструкции зданий: Тез.докл. к зональной конференции.- Пенза, 1990.-с.59-60.

2. Фомин С.Л., Баха Злдин Нахамед, Салех Й.Р. Температурные усилия в ребристых железобетонных конструкциях при одностороннем нагреве// Йути снижения материалоемкости и стоимости в строительстве и при реконструкции зданий: Тез.докл. к зональной конференции- Пенза, 1990.-с.60-61.

3. Фомин С.Л., Баха Злдин Нохаиед, Салех йбдель Рахим.. Температурные усилия в ребристых перекрытиях,'работающих в жарком климате// Прочность и деформативнось железобетонных кострукций,--Харьков, 1990.

4. Фомин С.Л.. Баха Злдин Мохамед, йматья Суиил, Иерстаха Карунда. Определение длины температурно-усадочных блоков железо-

бетонных конструкций// Прочность и деформативнось железобетонных . хострикциА,- Харьков, 1991.

5. Фомин С.Л.. Баха Злдин Мохамед, Абутика Редуан. К расчета монолитных железобетонных фундаментов. работавших в субэкваториальной климате// Совершенствование подготовки специалистов в

области строительства и реконструкции зданий и сооружений: Тез.

#

докл. межрегиональной студенческо-преподавательской научно-технй-ческой конференции.-Харьков, 1991.-с.3-4.

6. Баха Злдин Мохамед. Усилиние фундаментов под турбоагрегат 2x10 Мват на станции Бури (Судан)// Повывение эффективности

строительства: Тез. докл. 47-й научно-технической конф.-Харьков, 1992. - с. 48-49.

7. Оомин С.Л., Магди Иариф Али. Баха Злдин Мохамед, Гапич А.И. Особенности работы зданий на температурные воздействия климатической среды// Повышение эффективности строительства: Тез., докл.47-й научно-технической конф.-Харьков, 1992.-е. 56.

6. Фомин С.Л., Баха Злдин Мохамед, Магди Вариф.Определение потерь предварителного напряжения от усадки. Сб. НИНСК, - Киев. 1992. -

9. Оомин С.Л., Баха Злдин Мохамед, Магди Вариф Салих. Экспериментально-теоретические исследования температурно-влажностных деформаций бетона// Ресурсосберегающие технологии строительных материалов изделий и конструкций: Тез. докл. международной конф.-Белгород,1993,- с. 88-89. --------

_ / ■'; р.

ВКдпоаа'далышЛ випусковнй СюрожеНКО Л.И.

ГПдп. до др) ку fáPS-94 Формат 60Х84'/|6- Пашр. друк. Друк офсетиий. ~ Умоак.-друк. арк. ¿ ^ 1 Умовн-. фарбо-шдб. ¿У Обл)к.-вид. арк. f, О Тираж ICO прим. Зам. JVs /У/У . Оезплатпо.

Харк|вське орендне полирафнне пипрпемства. 310093, XapKiu, i>\;i. Свердлсша, 115.