Задачи для ПГЗ09

13

Рекомендуемый порядок решения

1.Несущая способность бетонного элемента при τ=0 определяется следующим образом [13,14].

1.1.Расчет изгибаемых бетонных элементов (балка) следует производить из условия

1.2. Расчет сжатых бетонных элементов (стойка) прямоугольного сечения при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента производят из условия

N Rb Ab, (4.4)

Для элементов прямоугольного сечения

где Ab – площадь сжатой зоны бетона, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения продольной силы N (с учетом прогиба);

14

=0,92 при l0/h ≤6 – коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки в зависимости от гибкости элемента;

0 – расчетная длина элемента.

При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы следует учитывать случайный эксцентриситет е0, принимаемый не менее:

1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями,

закрепленными от смещения;

1/30 высоты сечения;

1 см.

1.3.Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний

первой группы Rb и Rbt определяется по табл.4.3. Класс бетона по средней прочности бетона по условиям обследования определяется по табл.4.2.

Таблица 4.2 – Соотношения между классами бетона по прочности на сжатие и марками [4]

Таблица 4.3 – Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы [13.14]

15

Далее определим несущую способность бетонного элемента, подвергающегося воздействию жидкой среды, агрессивной по признаку сульфатной коррозии.

2. Время τ0, в течение которого произойдет разрушение заданного слоя ур [9]:

3.Несущая способность элемента с разрушенным защитным слоем определяется следующим образом [9].

3.1 Площадь сечения элемента делится на три и более слоя (рис.5).

Для определения ширины каждого слоя наименьшее значение размера сечения элемента делится на равные части:

Принять bi h1 h2 .

Для квадратного сечения h3 h1 h2 ;

Для прямоугольного сечения h3 h 2( ур h1 h2 ) .

На рис. 3 показаны слои: 1 – слой, ближайший к внешней грани; 2 – следующий слой и 3 – внутренний слой.

где уi – расстояние от середины слоя i до ближайшей внешней грани.

16

II

Рисунок 4.1 – Определение несущей способности элемента с разрушенным защитным слоем:

I – первоначальный контур сечения; II – контур сечения при разрушенном защитном слое; 1, 2 и 3 – слои бетона различной плотности.

3.2Для каждого i-го слоя определяются следующие величины:

Количество связанного с цементом ангидрида серной кислоты SО3 в i-том слое ( %) [9]:

зависимости от влияния агрессивной среды:

если m 1, то прочность бетона возрасла;

1б .с

если m 1, то прочность бетона не изменилась;

1б .с

если m 1 , то прочность бетона снизилась.

1б .с

количества QSO3 [9]:

17

Геометрическая площадь i-того слоя Аi (см2) и общая площадь слоев А

(см2):

n

A Ai .

i 1

3.3Средняя прочность поврежденного бетона по сечению:

3.4Аналогично п.1 определяется несущая способность поврежденного бетона М*ult или N* сечения размерами (b–2ур)·(h–2ур).

Если окажется, что требования всех предельных состояний удовлетворяются по формулам (4.1) или (4.4), то срок службы железобетонной конструкции τож= τ0.

3.5Если хотя бы одно из требований не выполняется, то подбором находится такое наибольшее значение τ, при котором выполняются требования всех предельных состояний.

Подбор рекомендуется выполнять методом деления отрезка пополам следующим образом [9].

Проводится проверка выполнения требований предельных состояний при τ= τ0/2. При этом площадь сечения уменьшается с учетом величины разрушенного слоя ур (4.6), и по формуле (4.14) определяется вводимая в расчет прочность бетона.

Если при τ= τ0/2 требования всех предельных состояний удовлетворяются, то τож> τ0/2 и следующий расчет проводится при значении τ, находящемся посередине между τ0 и τ0/2, то есть τ=3τ0/4.

Если же при τ= τ0/2 хотя бы одно из требований предельных состояний не выполняется, то следующий расчет проводится при значении τ, находящемся посередине между 0 и и τ0/2, то есть τ=τ0/4 и т.д.

18

4.Результаты расчетов представляют в табл. 11, из которой определяют

наибольший отрезок времени τож, для которого выполняются условия (4.1)

или (4.4).

Таблица 4.4 – Результаты расчетов [9]

Действия, исключающие типичные ошибки при решении:

1)При проверке несущей способности бетонного элемента расчеты должны приводиться к одинаковым единицам измерений.

2)При выборе класса бетона по прочности на сжатие (табл.4.2) берется нижний предел значения В.

3)При выборе расчетных значений сопротивления бетона для предельных

состояний первой группы Rb и Rb (табл.4.3) промежуточные значения берутся методом интерполяции.

4)Во всех формулах геометрические параметры удобнее выражать в «см», а не переводить в «м» или «мм».

5)В формулах (4.6) и (4.11) значения Wb и nС3А подставляются в «%», а не в долях.

6)При расчете геометрической площади i-того слоя Аi рассчитывается площадь каждого слоя. Площади 1-го и 2-го слоев рассчитываются как площади рамок, 3-го слоя – как площадь прямоугольника. Таким образом, общая площадь всех слоев будет равна площади сечения элемента за вычетом разрушенного слоя ур, то есть:

ΣАi= А1+ А2 + А3 = (b–2ур)·(h–2ур).

7)При проверке несущей способности поврежденного за срок τ0 бетона Мult или N (п.3.4) в расчеты вводятся параметры поврежденного сечения:

b*=b–2ур и h*=h–2ур;

Rb* или Rb*t ;

Аb* .

Практическая работа №3

Разработка защитных мероприятий по обеспечению

19

химической стойкости полов

Цели и задачи работы

Разработать конструктивное решение полов в цехе с химически агрессивными технологическими жидкостями с обеспечением их антикоррозионной защиты и гидроизоляции. Определить оптимальную величину уклона полов в зависимости от вида выбранного покрытия и интенсивности воздействия агрессивных жидкостей; подобрать материал трапа для отвода этих жидкостей.

Краткие сведения из теории 1 Характеристика химически стойких полов

Впромышленных зданиях при воздействии в них агрессивных сред (жидких, газовых или твердых) наиболее ускоренному износу подвергаются конструкции перекрытий и полов. Поэтому полы в таких зданиях должны обладать химической стойкостью и непроницаемостью.

Врезультате механических и коррозионных воздействий совместно с действием повышенных температур и других тяжелых условий некачественное проектирование химически стойких полов может быть причиной разрушения конструкций зданий (плит перекрытий, колонн, стен и т.д.), а полов на грунте – также и подземных конструкций (фундаментов, фундаментных балок, свай) и коммуникаций (водопровода, канализации, технологических трубопроводов).

Взависимости от условий и технологии производства материалы конструкций химически стойких полов должны отвечать следующим

требованиям:

химической или биологической стойкости;

непроницаемости;

механической прочности;

жаростойкости;

требованиям промышленной эстетики;

электропроводности;

диэлектричности,

«беспыльности»,

отсутствия сорбции;

необходимости обогрева в зимнее время;

атмосферостойкости (полы открытых площадок и этажерок);

другим специальным требованиям.

Полы являются многослойной конструкцией, в которой каждый «слой» выполняет определенную функцию.

Конструкции полов в разных помещениях с различными условиями могут

20

отличаться. В зависимости от назначения различают следующие

конструктивные элементы полов:

покрытие;

прослойка;

изоляционный слой;

стяжку;

теплоизоляцию;

подстилающий слой;

основание;

защиту от грунтовых вод или капиллярной влаги.

Основные конструктивные элементы химически стойких полов приведены ниже.

Покрытие – верхний слой пола, непосредственно подвергающийся эксплуатационным воздействиям [12].

Покрытия полов в промышленных зданиях можно разделить на две большие группы:

из штучных материалов;

сплошные (монолитные, бесшовные, рулонные).

Номенклатура видов покрытий полов приведена в нормах [7, 12].

Прослойка – промежуточный слой пола, связывающий покрытие с нижележащим споем пола или служащий для покрытия упругой постелью [12].

Вкачестве прослойки в штучных покрытиях могут применяться различные материалы – от цементного раствора до полимерных и битумных мастик. Материал покрытий и прослойки определяется непроницаемостью, химической стойкостью, прочностью, достаточной адгезией; морозостойкостью (в атмосферных условиях).

Вкачестве прослойки в сплошных полах могут применять мастику, клей, замазку.

Изоляционный слой (гидроизоляционный слой, непроницаемый химически стойкий подслой) – слой, препятствующий прониканию через пол сточных вод и других жидкостей, а также прониканию в пол грунтовых вод

[12].Такой слой необходим в условиях гидросмыва и агрессивных сред. Он выполняет функцию непроницаемого барьера, задерживающего кислоты, щелочи, водные растворы от проникания к нижележащим конструкциям пола. В целях исключения протечек стоков через углы примыкания вертикальных поверхностей (колонн, стен) к полам изолирующий слой (гидроизоляция) по нормам [12] должен быть заведен на вертикальную поверхность на высоту не менее 300 мм от поверхности покрытия (рис. 7.3 а).

Поэтому материал, применяемый для устройства изоляциоонго элемента, должен обладать гидроизолирующими свойствами, и, если необходимо, химической стойкостью. В качестве изолирующего слоя применяются рулонные, мастичные материалы, полипропилен и т. д. Среди современных

21

материалов, применяемых в качестве изоляционных, можно выделить мембрану «Alchimica SA», мастики «Битурэл», «Гидрофор», «Магир», герметик «КБ-0,5С», пленки «МКА» и «Поликамс» и другие.

Стяжка – (основание под покрытие) – слой пола, служащий для:

выравнивания поверхности нижележащего слоя пола или перекрытия,

придания покрытию пола на перекрытии заданного уклона,

укрытия различных трубопроводов,

распределения нагрузок по нежестким нижележащим слоям пола на перекрытии [12].

Отсутствие стяжки может быть причиной нарушения сплошности изоляционного слоя, обычно имеющего небольшую толщину (несколько миллиметров).

Уклон полов по перекрытиям достигается укладкой стяжки переменной толщины.

Подстилающий слой – слой пола, распределяющий нагрузки на грунт [12]; выполняется в основном из бетона или железобетона.

По нормам [7, 12] толщина подстилающего слоя в производственных помещениях должна быть не менее 100 мм при марке бетона В 22,5.

Конструкция подстилающего слоя во многом влияет на надежность и долговечность химически стойких полов, так как его деформации могут нарушить покрытие пола. Поэтому наиболее оптимальным вариантом является устройство сплошного подстилающего слоя, особенно в условиях сильно агрессивных сред, и особенно при проливах на полы агрессивных жидкостей.

Основанием полов для одноэтажных зданий являются грунты. Пол следует устраивать на грунтах, исключающих возможность деформации конструкции от просадки грунта [7, 12].

Основное требование к ним – отсутствие деформаций при эксплуатации и коррозионной активности по отношению к бетону. Кроме того грунты не должны вступать в химическое взаимодействие с теми жидкими продуктами, которые могут при разрушении покрытия и подслоя проникать к ним с полов первого этажа. Некоторые группы сильно агрессивных сред (кислоты, концентрированные щелочи) способны при взаимодействии с грунтами увеличиваться в объеме, вызывая значительные необратимые деформации.

При воздействии капиллярного поднятия грунтовых вод на подстилающий слой снизу, а также при отсутствии в помещениях воздействия на пол жидкостей (в том числе агрессивных) средней и большой интенсивности следует предусматривать по нормам [7,12] одну из следующих мер:

понижение горизонта грунтовых вод;

повышение уровня пола;

при бетонном подстилающем слое применение гидроизоляции для защиты от грунтовых вод.

22