19773

Строительные конструкции

Реферат

Производство и промышленные технологии

71. Конструктивные схемы прокладки линейной части трубопроводов Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть непрерывная нить сваренная из отдельных труб или секций и уложенная вдоль трассы тем или иным способом. В настоящее время су

Русский

2013-07-17

6.62 MB

37 чел.

7-1. Конструктивные схемы прокладки линейной части трубопроводов

Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть - непрерывная нить, сваренная из отдельных труб или секций и уложенная вдоль трассы тем или иным способом.

В настоящее время существуют следующие конструктивные схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземная, полуподземная, наземная и надземная. Выбор той или иной схемы прокладки определяется условиями строительства и окончательно принимается на основании технико- экономического сравнения различных вариантов.

Подземная схема укладки является наиболее распространенной (98% от общей протяженности) и предусматривает укладку трубопровода в грунт на глубину, превышающую диаметр труб (рис. 1,а - д). При подземной укладке достигается максимальная механизация работ всех видов, не загромождается территория и после окончания строительства используются пахотные земли, отсутствует воздействие солнечной радиации и атмосферных осадков, трубопровод находится в стабильных температурных условиях. Однако на участках с вечномерзлыми, скальными и болотистыми грунтами данная схема укладки является неэкономичной из-за высокой стоимости земляных работ.

Кроме того, необходимость специальной балластировки (особенно газопроводов) на участках с высоким стоянием грунтовых вод и надежного антикоррозионного покрытия от почвенной коррозии значительно удорожает стоимость строительства.

Рис. 1. Подземная и полуподземная схемы укладки:

а -   с  вертикальными     боковыми     откосами;     б— комбинированная    траншея; в—д   наклонными   боковыми   откосами;     г — пригрузка   одиночными   грузами; д — пригрузка   металлическими   винтовыми    анкерными   устройствами;

  е — полуподземная   схема   укладки.

Полуподземная схема укладки применяется при пересечении трубопроводом заболоченных и солончаковых участков, при наличии подстилающих скальных пород. Трубопровод укладывается в грунт на глубину менее диаметра с последующим обвалованием выступающей части (рис. 1 е).

Наземная схема укладки в насыпи преимущественно используется в сильно обводненных и заболоченных районах. При всех ее преимуществах недостатком является слабая устойчивость грунта насыпи и устройство большого числа водопропускных сооружений (рис. 2).

Рис. 2.  Наземная  схема  укладки трубопровода на обводненном участке трассы:

1 — трубопровод;  2 — торфяная  или  хворостяная  подготовка;  3 — обвалование или насыпь из песчаного грунта;    4 — лежневая дорога;   5 — дренажная канава

Надземная прокладка как линейной части магистральных трубопроводов (рис.3 а), так и отдельных его участков (рис. 3 б) рекомендуется в пустынных районах, районах горных выработок и оползней, на участках вечномерзлых грунтов и болот III типа, а также на переходах через естественные и искусственные препятствия.

Рис. 3а . Надземная схема укладки линейной  части магистрального трубопровода:

а — трубопровод с компенсаторами; б — трубопровод в виде зигзагообразного самокомпенсирующего контура; в — упругоискривленный самокомпенсирующий трубопровод; г — трубопровод со слабоизогнутыми участками; 1—трубопровод; 2 — промежуточная продольно-подвижная опора; 3 — неподвижная опора; 4 — П-образный компенсатор; 5 — промежуточная или скользящая опора; б — шарнирная опора; 7 - свободно-подвижная опора; 8 — слабоизогнутып участок (компенсатор)

При надземной прокладке сводится к минимуму объем земляных работ, отпадает необходимость в дорогостоящей пригрузке и в устройстве защиты от почвенной коррозии и блуждающих токов. Однако надземная уклада имеет недостатки: загроможденность территории, устройство опор, специальных проездов для техники и миграции животных и значительная подверженность трубопровода суточному и сезонному колебаниям температуры, что требует принятия специальных мер.

Рис. 3 б.   Надземная      прокладка   отдельных      участков магистральных трубопроводов: I Балочные системы: а - однопролетный трубопровод;

б - многопролетный трубопровод в обычных грунтах;

в – многопролетный трубопровод на земляных призмах; г - трубопровод с П или Г - образными компенсаторами. II Арочные системы; д – однотрубный переход круговой или параболической формы; е - треугольный; ж - трапецеидальный.

III Висячие системы,   з - вантовый   переход;   и - гибкий   переход;   к – самонесущий переход.

7-2. Конструкции компенсирующих устройств.

Для разгрузки трубопроводов от термических напряжений применяют сальниковые, линзовые и гнутые компенсаторы – П, Г и Z – образных форм.

Сальниковый компенсатор (рис.1) состоит из корпуса и скользящего в нем стакана, присоединенного к концу компенсируемого участка трубопровода.

Рис.1. Конструкция сальникового компенсатора:

1 -  фланцы   компенсатора; 2 -  стакан  компенсатора; 3  - ограничитель хода; 4- втулка сальника;  5- упорное кольцо;  6 - корпус компенсатора; 7- фланец;

8- сальниковая  набивка.

Герметичность компенсатора обеспечивается сальниковой набивкой. Для предупреждения вырывания стакана из корпуса давлением нефтепродукта на орпусе предусмотрен предохранительный бурт или дополнительный фланец. Сальниковые компенсаторы изготовляют из чугуна и стали. Ввиду того, что внутреннее давление в трубопроводе оказывается неуравновешенным, неподвижные опоры, находящиеся по концам компенсируемого участка, нагружаются силой  где D — наружный диаметр   стакана   компенсатора;

 р — внутреннее давление в трубопроводе.

Это ограничивает применение обычных сальниковых компенсаторов при повышенных давлениях.

Достоинства сальниковых компенсаторов заключаются в их компактности и большой компенсирующей способности (200—250 мм и более). Недостатками являются недостаточная плотность, необходимость периодической перебивки сальника, опасность защемления при просадке опор и перекосе труб.

Обычная область их применения: малые давления (до 1 МПа) и большие диаметры трубопроводов. При малых диаметрах труб компенсаторы часто перекашиваются и «заедают» вследствие большой естественной гибкости трубопровода.

Линзовые компенсаторы (рис. 2) изготовляют из обычных труб путем высадки в их стенке складок-волн по окружности. Такие компенсаторы недостаточно гибки, так как высота волн не превосходит 20—30 мм. Значительно большей компенсирующей способностью обладают линзовые компенсаторы, изготовленные из отдельных штампованных тарелок, каждая пара которых образует одну волну высотой 50—200 мм. Компенсирующая способность одной волны составляет 5 - 8 мм.

 Рисунок 2. Линзовый компенсатор

Предназначены для компенсации температурных линейных расширений за счет перемещения сильфона (сжатия или расширения) в осевом направлении.

Для предотвращения продольного изгиба компенсатора и неравномерной работы волн компенсатор составляют не более чем из 12 волн.

Линзовые компенсаторы просты по конструкции, герметичны, имеют малые габариты, удобны в обслуживании. Однако применение их ограничено вследствие того, что они плохо выдерживают внутреннее давление, так как разрывающая сила пропорциональна квадрату диаметра волны DB'. Поэтому линзовые компенсаторы применяют при малых давлениях (0,25 — 0,5 МПа)  на трубопроводах средних и больших диаметров.

Сильфонные компенсаторы изготавливаются в соответствии с ОСТ 34-10-569-93, ОСТ 34-10-572-93, ОСТ 34-10-581-93 (для всех предприятий теплоэнергетики) и ТУ 3683-016-00220302-98 и могут применяться без ограничений как для строительства новых сетей и оборудования, так и для замены используемых компенсаторов, выполненных другим методом. При изготовлении сильфонные компенсаторы испытываются на прочность и герметичность в объеме 100%, а также проходят выборочный контроль (периодические испытания) на соответствие всем параметрам и характеристикам.  Сильфонные (линзовые) компенсаторы могут изготавливаться с использованием сталей: из углеродистых (ст. З, ст. 5, сталь 20 и др.), из низколегированных сталей (09Г2С и др.), из нержавеющих сталей (12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т и др.).

Гнутые компенсаторы изготовляют из тех же труб, из которых построен магистральный трубопровод. Эти компенсаторы различных форм (рис. 3) обладают рядом положительных качеств: 1) их можно изготовить в процессе монтажа трубопровода: 2) они пригодны для любых давлений; 3) они плотны и потому надежны; 4) внутреннее давление в них уравновешено, поскольку труба не разрезается. Недостатками гнутых компенсаторов являются их значительные габариты и сравнительно малая компенсирующая способность.

  

Рис. 3. Конструкции гнутых компенсаторов

Гнутые компенсаторы соединяют с прямыми участками трубопроводов при помощи фланцев или сварки. Для устройства таких компенсаторов, как правило, используют колена холодного гнутья, а в естественных условиях – сварные заводского изготовления с радиусом  r  равным не менее пяти диаметров труб. Между коленами необходимо вваривать прямые вставки длиной также не менее пяти диаметров труб. Для уменьшения напряжений в компенсаторах следует предусматривать колена с углами: в симметричных трапецеидальных – 450, в несимметричных трапецеидальных – 36-480 со стороны передачи усилия и 45 – 600 с противоположной стороны, в Z-образных — 45—60°.

При выборе мест подключения к магистрали отводов, устройства перемычек,   узлов   запорной   арматуры и т. п.   следует  учитывать  наличие  углов поворота   трассы,   используя   их  в  качестве   ограничителей   продольных перемещений трубопроводов.

На горячих трубопроводах и паропроводах гнутые компенсаторы монтируют с предварительной растяжкой на половину температурного удлинения трубы.   Компенсирующая   способность такого растянутого компенсатора вдвое больше, чем установленного без предварительной растяжки. В каталогах, чертежах и т. п. компенсирующая способность компенсатора обычно указывается с учетом предварительной растяжки.

7-3. Основные свойства строительных материалов.

Удельный вес — вес единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот). Он обозначается буквой   и определяется по формуле

                                                     (1)

где G — вес образца, г; Va - объем образца в абсолютно плотном состоянии, см3.

Объемный вес — вес единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами. Он обозначается 0 и вычисляется по формуле

                                             (2)

где G — вес образца, г; V1 — его объем, см3.

Объемный вес большинства материалов меньше удельного. Например, объемный вес глиняного кирпича составляет в среднем 1,7 г/см3, тогда как его удельный вес — около 2,5 г/см3.

Только для абсолютно плотных материалов (стекло, сталь, битумы, некоторые пластмассы и жидкости) величины удельных и объемных весов совпадают.

Насыпной объемный вес — это вес единицы объема рыхлого материала, насыпанного в какую-либо тару без уплотнения. Вычисляется он так же, как и объемный вес.

Плотность — степень заполнения объема материала веществом, из которого он состоит. Плотность определяется как отношение объема материала в абсолютно плотном состоянии к его внешнему объему в естественном состоянии или как отношение объемного веса к удельному:

                                               (3)

Плотность может быть выражена и в процентах:                   (4)

Пористость — степень заполнения объема материала порами. По величине  пористость П0 является дополнением плотности до единицы или до 100%:

или                          (5)

Водопоглощение — свойство материала впитывать и удерживать в себе воду. Водопоглощение определяется по разности весов образца материала в насыщенном водой (g2) и в абсолютно сухом (g1) состоянии и выражается в процентах от веса сухого материала.

Влажность — весовое содержание воды в материале, выраженное в %.

Водопроницаемость — способность материала пропускать воду под давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 час через 1 см2 поверхности материала при заданном постоянном давлении.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без заметных признаков разрушения и без значительного понижения прочности. От морозостойкости материала зависит долговечность многих элементов строительных конструкций. Особенно в районах Западной Сибири и Крайнего Севера, где расположены основные месторождения нефти и природного газа нашей страны.

Газопроницаемость. Газопроницаемостью называют способность материала пропускать через свою толщу газ (воздух). Часто между внешней средой и внутренним объемом сооружения (например, газгольдера) имеется разность давлений, вызываемая условиями его службы (действие ветра, различная плотность нагретого и холодного воздуха и пр.).

Объем V газа, проходящего через слой материала (стену), прямо пропорционален площади стен F, времени протекания газа t, разности давлений (P 1P2  )и обратно пропорционален толщине стены h:

                                         (6)

 где   - коэффициент газопроницаемости.

Из  формулы  (6)  определяется   коэффициент  газопроницаемости:

.                                             (7)

На степень газопроницаемости материала влияет не только общая величина его пористости, но и размер и характер пор. Если поры крупные и сообщаются между собой, то газопроницаемость больше, если они мелкие или в значительной степени замкнутые — то меньше.

Газопроницаемость материала очень сильно зависит от его влажности. Например, сухой бетон имеет воздухопроницаемость 0,04, а водонасыщенный почти не пропускает воздуха. Газопроницаемость стен и других элементов сооружений можно значительно уменьшить, покрывая их масляными красками или битумными составами, оклеивая полимерными пленками или оштукатуривая.

Теплопроводность — способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий при наличии разности температур на ограничивающих его поверхностях.

Теплопроводность измеряется коэффициентом теплопроводности, т. е. количеством тепла в килокалориях (ккал), которое проходит через ограждение из данного материала толщиной 1 м при площади в 1 м 2 в течение 1 часа при разности температур на противоположных поверхностях ограждения в 1°С.

Общее количество тепла Q, прошедшее через ограждение, может быть выражено формулой

                                  (8)

где - коэффициент теплопроводности материала, ккал/м градчас;  F — площадь ограждения, м2; h - толщина ограждения, м; tВtН- разность температур на противоположных поверхностях ограждения, град;   - время, час.

Большое влияние на коэффициент теплопроводности оказывает структура материала: при слоистом или волокнистом строении с определенным направлением волокон коэффициент теплопроводности зависит от направления потока тепла по отношению к волокнам.

Величина пор материала также влияет на коэффициент его теплопроводности: мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами.

Теплоемкость — свойство материала поглощать тепло при нагревании и отдавать его при охлаждении. Теплоемкость измеряется величиной коэффициента теплоемкости С (называемым иногда удельной теплоемкостью), который представляет собой количество тепла в ккал, необходимое для нагревания 1 кг данного материала на 1°С.

Огнестойкость — способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур.

По огнестойкости строительные   материалы   делятся на три группы:

  •  несгораемые (бетон, кирпич), под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;
  •  трудносгораемые (фибролит, асфальтовый бетон), под воздействием огня или высокой температуры трудно воспламеняются, обугливаются или тлеют; после удаления огня тление прекращается; Некоторые материалы этой группы воспламеняются при воздействии высокой температуры.
  •  сгораемые, например дерево, под воздействием огня воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Огнеупорность — способность материалов противостоять длительному воздействию высоких температур, не размягчаясь и не деформируясь.

Химическая стойкость — способность материалов сопротивляться действию кислот, щелочей, солей, растворенных в воде, и газов.

Прочность — способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих в нем от нагрузки или других факторов и вызывающих сжатие, растяжение, срез, изгиб или кручение.

Твердость — способность материала сопротивляться проникновению (внедрению) в него другого, более твердого тела.

Упругость — способность материала деформироваться и вновь восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки, под действием которой она в той или другой мере изменялась.

Пластичность — способность материала под влиянием действующих на него нагрузок изменять размеры и форму в значительных пределах без образования трещин и нарушения прочности и сохранять принятую форму после их снятия.

Хрупкость — свойство материала под действием внешних сил разрушаться внезапно, без предварительной деформации.

Выпускаемая промышленностью строительных материалов продукция должна соответствовать государственным общесоюзным стандартам (ГОСТам), представляющим собой официально утвержденные документы, в которых содержится полное описание материала, изделия или детали. ГОСТами устанавливаются требования, которым должны отвечать строительные материалы, и правила их приемки.

Истираемость показывает стойкость материала к абразивному износу и оценивается потерей массы материала, отнесенной к единице его площади, или уменьшением толщины материала. Чем выше истираемость, тем менее износостоек материал.

7-4. Бетоны, бетонные и железобетонные изделия. Подбор состава тяжелого бетона.

Бетоном называется искусственный камень, получаемый в результате твердения смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей: мелкого — песка и крупного — гравия или щебня.

Виды бетонов, их свойства и применение. Бетон классифицируют по объемному весу, виду вяжущего, на котором он приготовлен, и назначению.

По объемному весу бетоны разделяют на особо тяжелые с объемным весом более 2500 кг/м3, тяжелые с объемным весом от 1800 до 2500 кг/м3; легкие с объемным весом от 500 до 1800 кг/м3 и особо легкие (ячеистые) с объемным весом меньше 500 кг/ж3.

По роду вяжущего различают бетоны на портландцементе, гипсобетон, известковый бетон и др.

По назначению бетоны бывают: для несущих конструкций зданий и сооружений, гидротехнический, дорожный и др.

Общими положительными свойствами бетона являются его высокая прочность при сжатии, возможность придания выполняемой из него конструкции любой формы, огнестойкость и водостойкость. Возможно, также получать бетоны, обладающие высокой морозостойкостью, химической стойкостью и непроницаемостью для различных жидкостей и газов.

Существенным фактором, влияющим на прочность бетона, является количественное соотношение в бетонной смеси воды и цемента: чем меньше водоцементное отношение (В/Ц), тем выше прочность. Однако при очень малом количестве воды прочность бетона может понизиться. Повышенную прочность имеет бетон с зерновым составом заполнителей, обладающим большой плотностью. Прочность жестких (с малым количеством воды) бетонов повышается при увеличении плотности укладки.

Прочность бетона принято характеризовать пределом прочности при сжатии образцов в виде кубиков размерами 200200200 мм в 28-дневном возрасте. В зависимости от величины предела прочности (в кГ/см2) для бетонов установлены следующие марки: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600.

Твердение бетона ускоряется с повышением температуры и замедляется с ее понижением. При температуре на 2—3°С ниже нуля твердение прекращается.

Прочность бетона при растяжении в 8—15 раз меньше, чем при сжатии. Поэтому и на изгиб бетон тоже работает плохо.

В бетонные конструкции, подверженные воздействию растягивающих, изгибающих и скалывающих усилий вводят стальной каркас- арматуру, состоящую из отдельных стержней, которые связаны между собой проволокой или соединены сваркой. Сталь, воспринимая растягивающие усилия, создает совместно с работающим на сжатие бетоном прочную конструкцию, выдерживающую значительные нагрузки.

Конструкции и детали из бетона, работающего совместно с арматурой, называются железобетонными. Сталь, введенная в бетон, способна сохраняться в нем, не подвергаясь коррозии (ржавлению), а сила сцепления стали с бетоном во многих случаях превышает силу сцепления частиц бетона между собой. Количество и сечения стержней арматуры зависят от величины усилий, воспринимаемых конструкцией, и определяются расчетом.

Следовательно, выгодно также применять железобетон для строительных элементов, подверженных изгибу. При совместной работе таких элементов возникают два противоположных напряжения — растягивающие и сжимающие. Сталь хорошо воспринимает растягивающие напряжения, а бетон — сжимающие, и железобетонный элемент в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам и сжатию.

Арматура железобетонного элемента по своему назначению разделяется на рабочую, площадь поперечного сечения которой определяется расчетом, и монтажную, устанавливаемую по конструктивным соображениям. Монтажная арматура совместно с рабочей образует арматурный каркас (сетку) элемента и воспринимает не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона и изменения температуры, способствует распределению сосредоточенных нагрузок или местных напряжений, а в сборных элементах может служить для обеспечения их прочности при транспортировании и монтаже. Соединение стержней между собой осуществляется, как правило, контактной точечной сваркой (сварные сетки и каркасы); возможно также соединение стержней вязальной проволокой (вязаные каркасы).

Арматура, укладываемая в конструкцию без натяжения, называется ненапрягаемой; арматура, которая при изготовлении предварительно напряженных конструкций натягивается, называется напрягаемой.

В зависимости от технологии изготовления арматурная сталь делится на две основные группы: стержневая арматура, получаемая путем проката на металлургических заводах (горячекатаная арматура), и проволочная арматура, получаемая путем холодной протяжки прокатных стержней через фильеры с последовательно уменьшающимися отверстиями.

Проволочная арматура не имеет на диаграмме растяжения стали площадки текучести и относится к твердым сталям.

Избежать образования трещин в бетоне при эксплуатационных нагрузках можно предварительным сжатием бетона, в местах, подверженных растяжению. В сжатом бетоне трещины появляются только в том случае, если растягивающие напряжения перерастут напряжения предварительного сжатия.

Еще большего эффекта при работе бетонного элемента на изгиб можно достичь, если бетон в растянутой зоне предварительно сжать напряжением растянутой арматурой. В этом случае по способу изготовления различают два вида предварительно напряженных конструкций. В первом случае арматуру предварительно напрягают до затвердения бетона, а во втором — после получения бетоном определенной прочности.

Порядок расчета состава бетонной смеси. 

1. Для обеспечения требуемой прочности бетона RБ  при заданных величинах активности цемента RЦ  и качества заполнителей А определяют численные значения соотношение воды и цемента (водоцементное отношение В/ Ц):

 а) для пластичных смесей (при В/ Ц 0,4)

б) для особо жестких смесей (при В/Ц< 0,4)

2.  Расход воды В определяют исходя из заданной удобоукладываемости    (подвижности ПО   или жесткости  Ж ) бетонной смеси по справочной таблице. Расход воды выражают в л (кг) на 1 м3 бетонной смеси.

3. Зная расход воды В, вычисляют расход цемента Ц (кг) по формуле Ц=В:(В/Ц).

Если рассчитанный расход цемента окажется ниже допустимого, то его увеличивают, соответственно увеличивая расход воды так, чтобы сохранить рассчитанное В/Ц.

4.   Расчет расхода заполнителей (песка П и крупного заполнителя З) выполняют,  решая совместно два уравнения, характеризующие строение бетонной смеси.

Первое — объем 1 м3 (1000дм3) плотно уложенной бетонной смеси слагается из абсолютных (без воздушных пустот) объемов цемента , воды В песка  , и крупного заполнителя : + В ++ = 1000 дм3.

Второе — пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной смесью с учетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки : + +В =

где Ц, В, П, З — расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг на 1 м3 бетона; Ц, П, З  соответственно истинные плотности цемента, песка, крупного заполнителя, кг/м3; нас — насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3; VПУСТотносительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя.

Коэффициент раздвижки зерен для жестких бетонных смесей принимают равным 1,05 - 1,15, в среднем — 1,1; для пластичных смесей принимают по таблице.

Решая совместно приведенные выше уравнения, получаем формулы для определения расходов (в кг на 1 м3 бетона)

крупного заполнителя    

песка  

Таким образом, получают расчетный состав бетона в виде расхода материалов Ц, В, П, З (кг) для получения 1 м3 бетона.

Расчетная плотность бетонной смеси Б.С,  (кг/м3) составит

Б.С, = Ц + В + П + З.

Легкие бетоны бывают на пористых (легких) заполнителях, крупнопористые (беспесчаный) и ячеистые. Их применяют при устройстве конструкций облегченного веса и низкой теплопроводности.

Заполнители для легких бетонов разделяют на природные и искусственные. Природные заполнители получают путем дробления легких пористых горных пород (пемзы, туфа, ракушечника). Искусственные легкие заполнители получают из топливных и доменных гранулированных шлаков или из специально приготовленных пористых материалов: керамзита (обожженной, вспученной от выделения газов глины) и шлаковой пемзы (пористого доменного шлака).

Крупнопористый беспесчаный бетон, получаемый из вяжущего вещества, воды и крупного заполнителя, не имеет в своем составе мелкого заполнителя — песка. Для его приготовления используют как легкие, так и тяжелые камни и берут до 100— 150 кг цемента на 1 м3  бетона. Крупнопористый бетон прочностью 100—150 кГ/см2  используют для изготовления крупных стеновых блоков.

Ячеистыми называют бетоны без заполнителей, но с воздушными пустотами. Это наиболее легкие бетоны, пористость которых может достигать около 85%, объемный вес — не более 600 кг/м3, коэффициент теплопроводности — от 0,10 до 0,25 ккал/мградч. К ячеистым бетонам относятся пенобетон и газобетон. Изделия из них обычно подвергают термовлажностной обработке в автоклавах.

7-5. Нормативные и расчетные нагрузки и сопротивления, структура расчетных формул.

Установленные нормами наибольшие нагрузки, которые могут действовать на конструкцию при ее нормальной эксплуатации, называют нормативными нагрузками qn. Расчетные нагрузки q получают путем умножения нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты перегрузки: q=qn·n.

Нагрузки: постоянные (действуют на конструкцию в течение всего периода ее эксплуатации – собственный вес, вес опирающихся элементов, вес и давление грунтов); временные – величина и расположение в процессе эксплуатации конструкций может меняться.

Временные нагрузки по степени возможной длительности воздействия делятся на длительно действующие (вес стационарного оборудования, давление жидкости и газа в трубопроводах, резервуарах, сыпучих веществ в емкостях, нагрузка на перекрытиях складов, библиотек) и кратковременно действующие (мостовые краны в насосных и компрессорных цехах, нагрузки от веса людей и мебели в жилых домах, от веса людей и деталей в зоне обслуживания стационарного оборудования, снег, ветер, монтажные нагрузки). Особые нагрузки: сейсмические, от просадки основания, аварийные.

Установленную нормами величину предельного сопротивления материала называют его нормативным сопротивлением RH (в Н/см2). Для стали это наименьшая величина ее сопротивления растяжению, установленную ГОСТами: для углеродистой и низколегированной стали – наименьшая величина предела текучести, для высокопрочной стальной проволоки – наименьшая величина временного сопротивления разрыву.

Расчетное сопротивление Rp (в Н/см2) получают умножением нормативного сопротивления на коэффициент однородности (меньше 1), а в необходимых случаях – на к. условий работы m, учитывающий степень использования прочности материала в данном расчете: R=Rn·k·m.

Структура расчетных формул

Существует два метода нормативных расчетов конструкций по двум предельным состояниям.

1) первое предельное состояние соответствует расчету конструкций по несущей способности. В этом случае в левой части формул записывается расчетное (внутреннее) усилие, которое действует в конструкции с учетом коэффициента перегрузки, а в правой части – расчетное сопротивление материала с учетом коэффициента однородности и условия работы.

Nпост – постоянные нагрузки нормативные;

Nвр – временные нагрузки нормативные;

n – коэффициенты перегрузки («1» - при действии постоянной нагрузки, «2» - при действии временной нагрузки);

Rp – расчетное сопротивление (=Rн*К*m)

F – площадь поперечного сечения образца

φ – коэффициент продольного изгиба

2) второе предельное состояние. В левой части формулы записываются предельная расчетная величина прогиба, а в правой – нормативная (по прогибу)

 

по образованию и раскрытию трещин:

ар – ширина трещин

ан – зависит от вида перекачиваемого и хранимого продукта

7-6. Теплофизический расчет ограждающих конструкций.

Процесс передачи тепла через ограждение состоит из трех этапов восприятия тепла внутренней поверхностью от воздуха помещения; передачи его через толщу ограждения и отдачи тепла наружной поверхностью воздушной среде.

На первом этапе тепло от воздуха помещения к внутренней поверхности ограждения передается конвекцией и излучением. Поток тепла, падающий на единицу поверхности:                   

Поток тепла, проходящего через толщу ограждения на втором этапе:                                                 

На третьем этапе наружная поверхность ограждения отдает тепло наружному воздуху конвекцией и излучением:                                            

δ – толщина конструкции, м;

– коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях ограждения, Вт/(м2 °С);

– температура воздуха помещения и наружного воздуха соответственно, °С;

– температуры на внутренней и наружной поверхностях ограждения, °С; λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м °С).

Поток, проходящего через единицу площади ограждения, учитывающую теплообмен и теплопередачу:                                              - сопр-е теплопередаче ограждающей конструкции.

Толщина стенки δ определяется из условия

- требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций,;

 п - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха, С;

tн - расчетная зимняя температура наружного воздуха, С;

tн - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции,;

в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций.

Требуемое сопротивление теплопередаче дверей и ворот должно быть не менее 0,6 стен зданий и сооружений при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

и    сопротивлениями тепловосприятию и теплоотдаче,  – термическим сопротивлением материального слоя конструкции.

Для однослойных ограждений                                                      

Для многослойных ограждений                                            Ri = λii – термическое сопротивление i-го слоя, имеющего толщину δi и расчетный коэффициент теплопроводности .

Термическое сопротивление конструкции, имеющей замкнутую воздушную прослойку .          

7-7. Расчет железобетонных элементов на изгиб.

h0— полезная (рабочая) высота сечения,

а — расстояние от нижнего края сечения до центра тяжести арматуры,

h  = h0 + а — полная высота сечения,

b - ширина сечения,

Fa и  Fбплощадь арматуры и бетона,

х— высота сжатой зоны бетона,

с— защитный слой бетона,

е— расстояние   между   стержнями арматуры.

 d диаметр арматуры.

В изгибаемом ж/б элементе при постепенном увеличении нагрузки вплоть до разрушения на основании многочисленных опытов были установлены четыре стадии напряженного состояния. Стадия III – предельное напр-е состояние, при котором наступает полное разрушение сечения, в основу расчета несущей способности (прочности элементов).

Эпюра напряжений в сжатой зоне в стадии разрушения имеет криволинейный вид. Поэтому для упрощения вывода расчетных формул ее принимают прямоугольной с ординатой, равной Rпр = Rи (расчетное сопротивление бетона на сжатие при изгибе).

Сжимающее усилие в бетоне      

Растягивающее усилие в арматуре  Эти усилия образуют пару сил с плечом z:Из суммы всех сил, действующих в горизонтальном  направлении, следует D = T,   или                                      

Прочность в опасном сечении балки будет обеспечена, если момент от внешних нагрузок  Мвн будет равен или меньше, чем момент внутренней пары сил  и : и .                

Граница предельного  армирования определяется условием:                                                          

- статический    момент    площади     бетона   сжатой   области сечения относительно центра тяжести растянутой арматуры Fа, S0—статический    момент раб.площади бетонного сечения высотой h0 относительно той же оси; - к.,   зависящий от   проектной марки бетона.

               

                                   (7.20)

Положение нейтральной оси         

Получим квадратное уравнение

Условие, ограничивающее площадь сечения, сжатой зоны                                            

Макс.насыщенность арматурой   прям. сеч.  Обозначим , тогда                                     

Площадь сечения растянутой арматуры Fа можно получить и через коэффициент :.  Определим рабочую высоту сечения , где .                                                                    

Зная h0, опр. ширину b, затем подбирают площадь попер. сеч. растянутой арматуры.

В статическом и конструктивном отношении, плиты делятся на два типа:

1) балочные, рассчитываемые как балки на изгибающий момент, действующий в одном направлении и имеющие поэтому рабочую арматуру в одном направлении;

2) опертые по контуру, рассчитываемые на изгибающие моменты, действующие в обоих направлениях и имеющие поэтому перекрестную рабочую арматуру.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4898. Основы маркетинга. Анализ рыночной ситуации в маркетинге. Конспект лекций 857.5 KB
  Введение в маркетинг План: Маркетинг и социально-экономическое развитие страны. Сущность и основные понятия маркетинга. Краткая история маркетинга и особенности его становления в России. Маркетинг как составная часть мене...
4899. Логістика. Навчально-методичний посібник 1.15 MB
  Метою вивчення дисципліни є формування системи знань з теорії, методології, методики та організаційних основ логістичного управління ресурсними потоками в національній економіці вивчення практики логістичного обслуговування споживачів різнома...
4900. Социологические исследования в библиотеках 968 KB
  В содержании и условиях деятельности российских библиотек происходят глубокие изменения. Библиотекам необходимо не только адаптироваться к новым экономическим, политическим, социокультурным условиям, но и выработать инновационные стратегии своего по...
4901. Управление персоналом: понятие и подходы 34.59 KB
  Управление персоналом: понятие и подходы Предприятие (организация, фирма), будучи целостной производственно-хозяйственной системой, тем не менее может быть представлено как совокупность составляющих ее элементов (подсистем), естественно взаимосвязан...
4902. Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения 621 KB
  Обзор моделей жизненного цикла разработки программного обеспечения Модели жизненного цикла разработки ПО Определение модели ЖЦ разработки ПО Проект – это уникальный процесс, в ходе выполнения которого получают уникальный продукт. Таким об...
4903. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем 1013.5 KB
  CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем Несмотря на высокие потенциальные возможности CASE-технологии (увеличение производительности труда, улучшение качества программных продуктов, поддержка унифицированн...
4904. Современные методы и средства проектирования информационных систем 754.5 KB
  Современные методы и средства проектирования информационных систем Основы методологии проектирования ИС Жизненный цикл по ИС Модели жизненного цикла ПО Методологии и технологии проектирования ИС. Общие...
4905. CASE-технологии. Консалтинг в автоматизации бизнес-процессов 3.01 MB
  В современных условиях динамично развивается рынок комплексных интегрированных систем автоматизации предприятий и учреждений самого различного профиля (финансовых, промышленных, офисных) и самых различных размеров с разнообразными схемами иерархии, ...
4906. Споживні властивості макаронних виробів торгової марки «Чумак» Вермішель та Ракушки 963 KB
  Макаронні вироби дуже поживні через те, що складаються з пшеничного борошна і для їх приготування вже для вживання безпосередньо в їжу не потрібно багато часу і вмінь. Найчастіше їх вживають як гарнір до будь-яких мясних страв або як самостійне блюдо.