Строительные лаги  Справочник 

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

Для конструкций, находящихся на открытом воздухе, наибольшие температуры бетона и арматуры определяются при расчетной температуре теплого времени года. Вычисленные температуры не должны превышать предельно допустимой температуры применения бетона и арматуры [73].

Методика расчета сооружений с учетом температуры, излагаемая в настоящей работе, предполагает определение нагрузок по нормативным документам [31,72,76,77].

Анализ показывает, что длительные температурные воздействия для рассматриваемых групп инженерных сооружений практически всегда являются осесимметричными. Постоянные и длительно действующие нагрузки также практически для всех сооружений носят осесимметричный характер. Это позволяет существенно упростить решение задач по определению напряженно-деформированного состояния от длительного действия температуры и нагрузки для большинствасроружений. Расчет сооружений на, действие температуры и кратковременной возрастающей нагрузки следует вести на действие постоянных и временных нагрузок в наиболее неблагоприятном сочетании.

Для определения напряженно-деформированного состояния сооружения с jeroM температурных воздействий и оценки их прочности и трещиностойкости необходимо иметь информацию о полях распределения температуры в сооружении. В некоторых случаях необходима также информация о полях распределения влажности в бетоне сооружения. Распределение температуры определяется путем решения уравнения теплопроводности при заданных начальных и граничных условиях. В тонкостенных сооружениях в период эксплуатации можно считать, что внутренний источник тепла отсутствует. В этом случае уравнение теплопроводности является однородным уравнением Фурье [13]:

§.а.% О)

где а - теплопроводность бетона. Для наиболее распространенного стационарного режима эксплуатации сооружения уравнение теплопроводности упрощается и переходит в уравнение Лапласа:

Vt-O. (2)

Обычно начальным условием является заданная, постоянная по объему и на контуре сооружения температура

?= t(x,y,z,T=0). (3)

Граничные условия зависят от температурных условий эксплуатации и конструкции сооружения [13],Процессы тепло-и массо-переноса в бетоне при действии повышенных и отрицательных температур весьма сложны и являются объектом специальных исследований [1, 28, 50, 61]. Работой В.Г. Петрова-Денисова и

И.Б. Заседателева [28] установлен ряд важных особенностей тепло- и массопереноса в бетоне сооружений в стадии их эксплуатации. Процессы влагопереноса в затвердевшем бетоне имеют существенные различия в двух температурных диапазонах - при температурах нагрева до ЮОС и при температурах нагрева выше ЮООС. В первом температурном диапазоне основной причиной влагопереноса является градиент потенциала массопереноса. При этом считается возможным процессы тепло- и массопереноса рассматривать раздельно, так как распределение температур в бетоне стабилизируется намного быстрее, чем распределение влажности. Это позволяет существенно упростить расчет полей температуры и влажности. Во втором температурном диапазоне перенос обусловлен в основном градиентом нерелаксируемого давления пара в бетоне. Процесс влагопереноса осуществляется, по мнению авторов

Гботы [28] , углублением фронта испарения внутрь бетона, этом случае также возникает возможность существенно упростить аналитическое описание тепло- и массообмена, рассматривая два сопряженных температурных" поля с подвижной границей раздела - фронтом испарения. В первом температурном диапазоне используется уравнение теплопроводности (1), а для расчета стационарных температурных полей - уравнение (2). При этом учитывается влияние влажности бетона на коэффициент температуропроводности и возможность фазовых переходов воды в бетоне в лед при температурах ниже ОС.

Расчет температурных полей выполняется численными методам - методом конечных разностей или методом конечных элементов или с использованием аналоговых вычислительных машин. Помимо этих более точных методов расчета температурных полей, в проектной практике зачастую используются упрощенные методы, основанные на уравнениях (1) и (2). Приближенные инженерные методы расчета температурных полей для отдельных сооружений приведены в нормативной литературе [15,31,73].

3. Некоторые задачи термоупругости. Приведем основные уравнения термоупругости и рассмотрим некоторые из задач, которые представляют интерес для расчета круглых в плане сооружений.

С учетом температурных воздействий зависимость между деформациями и напряжениям устанавливается обобщенным законом Гука [13]:

£, - (f/£)fd, -v(6,* бфat ;

с, - (1/В)[б,- v(6»* 6.)]- ctt

в последних трех уравнениях температурные деформации не фигурируют, так как свободное температурное расширение не вызывает искажения углов.

Связь между деформациями и перемещениями устанавливается формулами Коши:

дг/ .

"f" дх ду дг ду дг дх •

Уравнения равновесия при отсутствии объемных сил:

дх дг

Введем обозначения: f » v- -с - объемное

расширение и в - 6* 6 * 6ж - сумма нормальных напряжений. Объемное расширение определим, просуммировав первые три уравнения из (4):

V • [(f-2v)/E]e *3<xt.

Решая совместно указанные уравнения, получим выражения, устанавливающие связь между напряжениями и деформациями:

6,-Av* 2&е. - Ea(t/(1-2v);

- Av *2Gi, - Eoit/(1-2v); 6,Av* 26-е, - Ea t/(l-2 vj;

где /\ - 1/ [(1-2 V) (1+ V )] - постоянная Ляме.

0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49