3689

После этого нетрудно найти деформации и напряжения в любой точке сечения и величи-

ну момента Mcrc .

2. Расчет жесткости подстропильной конструкции ступенчато-переменной высо-

ты. Жесткость балки определяется по деформации εb наиболее напряженного волокна бетона сжатой зоны. Требуется определить соответствующие этой деформации высоту сжатой зоны x и изгибающий момент – сумму моментов относительно нейтральной линии напряжений в бетоне сжатой зоны и усилий в арматуре растянутой и сжатой зон. Задача усложняется тем, что сжатая зона имеет тавровое сечение. Предлагается следующая методика:

строится эпюра деформаций в пределах высоты сжатой зоны x;

строится эпюра напряжений в соответствии с эпюрой деформаций и принятой диаграммой деформирования бетона;

равнодействующая напряжений в бетоне сжатой зоны Nb вычисляется по

частям Nb,i , которые выделяются с учетом тавровой формы сечения так, чтобы для каждой из них было нетрудно определить расстояние zi до нейтральной линии поперечного сечения балки. На рис. 3 приводится пример для случая, когда b0 b b2 , где b0 0,002 иb2 0,0035 – параметры диаграммы деформирования бетона.

Рис. 3. Распределение деформаций и напряжений по высоте сжатой зоны х

предельная упругая деформация бетона, p x – высота упругой части сжатой зоны, qx – высота упруго-пластической части сжатой зоны, rx – высота пластической части сжатой зоны, d, h, d1 - ширина и высота полки сжатой зоны и толщина стенки подстропильной балки соответственно.

21

Научный журнал строительства и архитектуры

Составляется уравнение равновесия:

Из решения уравнения определяется высота сжатой зоны x, после чего определяется изгибающий момент M.

Уравнение кривизны изогнутой оси балки выглядит так:

Уравнение жесткости балки приводится как:

Расчет балки-плиты начинается с того, что для каждого из трех ее участков последовательно задаются деформации крайнего волокна сжатой зоны от b 0,00001 до b 0,00350

c шагом 0,00001 и вычисляются и заносятся в таблицу соответствующие значения изгибающего момента, деформации b , кривизны изогнутой оси и жесткости балки.

Далее применяется метод упругих решений в сочетании с методом конечных разностей. В каждом упругом решении балка разделяется по длине на малые части, по границам которых наносятся точки j 1,2,3,...n . Прогибы балки в этих точках принимаются за основ-

ные неизвестные; они определяются из решения системы уравнений равновесия малых час-

22

тей, выделенных в окрестности каждой точки j . По прогибам определяются кривизны изо-

гнутой оси балки, а по ним – строчки в таблице, откуда берутся жесткости для следующего упругого решения, причем индивидуально для каждой точки j 1,2,3,...n . Решение показыва-

ет устойчивую сходимость. Выполняются два решения.

Первое решение – расчет на прочность при расчетной нагрузке от снега и собственного веса элементов покрытия q=0,275 МН/м, при расчетных значениях характеристик бетона и

арматуры: Rb 19,8 МПа, Rbt 1, 4 МПа, Rs 435 МПа Результаты расчета – эпюры изги-

бающих моментов, вертикальных перемещений, жесткостей балки, деформаций наиболее напряженного волокна сжатой зоны и высоты сжатой зоны показаны на рис. 4.

Рис. 4. Параметры напряженного состояния подстропильной балки, расчет на прочность

23

Научный журнал строительства и архитектуры

Второе решение – расчет по деформациям. Длительная нагрузка на подстропильную балку составила 0,2 МН/м. Применяются нормативные характеристики бетона и арматуры:

Rb 29 МПа, Rbt 2,1 МПа, Rs 500 МПа

На рис. 5 приводятся эпюры изгибающих моментов, вертикальных перемещений, жесткостей подстропильной балки, деформации наиболее напряженного волокна сжатой зоны e(j) и высоты сжатой зоны z(j).

Рис. 5. Параметры напряженного состояния подстропильной балки (расчет по деформациям)

24

3. Результаты расчетов подстропильной конструкции ступенчато-переменной вы-

соты. Выполненные расчеты показали, что принятое распределение жесткостей по длине подстропильной балки, опирание ее на спаренные колонны и жесткое соединение смежных частей обеспечивают ей достаточную прочность и высокую жесткость. При относительно небольшой высоте (в приопорных частях 1,8 м, в средней части 1,5 м) балка имеет вес 0,155 МН; максимальный прогиб от длительной нагрузки q=0,2 МН/м составляет 0,015 м при предельно допустимом значении 0,08 м.

Новый вид балочной железобетонной конструкции позволит сократить расход бетона, снизить массу, при этом сохраняя свои прочностные свойства, что является экономически эффективным решением.

Выводы. Предложена и научно обоснована новая подстропильная конструкция – двутавровая балка ступенчато-переменной высоты для покрытий одноэтажных промышленных зданий с пролетом 30 м и шагом поперечных осей 18 м. Разработан алгоритм расчета балки на прочность и жесткость с учетом нелинейности деформирования бетона и арматуры с использованием рекомендованных СП [11] диаграмм деформирования: трехлинейной для бетона и двухлинейной для арматуры А500. Выполненные расчеты показывают эффективность балки переменной жесткости, изменение которой по длине должно соответствовать эпюре изгибающих моментов. Программа позволяет ввести большее, чем в примере, число участков различной жесткости и добиться более точного соответствия жесткостей балки эпюре изгибающих моментов.

Использование в практике проектирования разработанного расчетного аппарата позволит выявить фактические резервы несущей способности и деформативности статически определимых железобетонных подстропильных балок ступенчато-переменной высоты, что даст возможность применить более рациональные и экономичные конструктивные решения.

Библиографический список

1.Бондаренко, В. М. Расчетные модели силового сопротивления железобетона / В. М. Бондаренко, В. И. Колчунов. — М.: АСВ, 2004. — 472 с.

2.Голышев, А. Б. Сопротивление железобетона / А. Б. Голышев, В. И. Колчунов. — К.: Основа,

2009. — 432 с.

3.Гуща, Ю. П. К вопросу о совершенствовании расчета деформаций железобетонных элементов / Ю. П. Гуща, Л. Л. Лемыш // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций: сб. статей / Науч. исслед. ин-т бетона и железобетона. – М.: Стройиздат, 1986. – С. 26–39.

4.Габриелян, Г. Е. Расчетный анализ напряженно-деформированного состояния элементов каркаса промздания с применением пространственных конечно-элементных моделей / Г. Е. Габриелян, В. М.

Флавианов, Корома Муса // Строительная механика и конструкции. — 2017. — № 1 (14). — С. 72—87.

5.Обернихин, Д. В. Расчет прочности изгибаемых железобетонных элементов трапециевидного сечения на основе применения нелинейных диаграмм деформирования бетона и арматуры / Д. В. Обернихин, Ю. А. Никулина // Актуальные вопросы науки и техники: Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. — Вып. 2. Самара. ИЦРОН. — 2015. — С.122-124.

6.Обернихин, Д. В. Экспериментальные исследования деформативности изгибаемых железобетонных элементов различных поперечных сечений / Д. В. Обернихин, А. И. Никулин // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2017. – № 4. – С. 56-59.

7.Пат. 147222 Российская Федерация, МПК Е04В 7/20. Железобетонное покрытие одноэтажного производственного здания / Рошина С. И., Шишов И. И., Эззи Х., Рязанов М. А.; патентообладатель ВлГУ.

№2014111352/03; заявл. 25.03.2014 ; опубл. 27.10.2014. Бюл № 30 – 4 с.

8.Перельмутер, А. В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / А. В. Перельмутер,

В. И. Сливкер. — 4-е изд., перераб. — М.: СКАД СОФТ, 2011. — 736 с.

9.Рощина, С. И. Покрытие здания на сборно-монолитных стропильных конструкциях / С. И. Рощина, И. И. Шишов, Е. Н. Капцова, Х. Эззи // Бетон и железобетон. – 2013. – № 3. – С. 30 – 31.

10.Радайкин, О. В. К определению момента трещинообразования изгибаемых железобетонных элементов с учетом пластических деформаций бетона растянутой зоны / О. В. Радайкин // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. — 2018. – № 3. – С. 30-38.

25

Научный журнал строительства и архитектуры

11.СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 / Минстрой России. — М., 2012. — 155 с.

12.Тамразян, А. Г. Особенности расчета изгибаемых железобетонных элементов прямоугольного сечения согласно ЕС2 / А. Г. Тамразян // Бетон и железобетон. – 2012. – № 1. – С. 19-23.

13.Шапиро, Д. М. Метод конечных элементов в строительном проектировании / Д. М. Шапиро. — М.: АСВ, 2015. — 176 с.

14.Шишов, И. И. Покрытие промышленного здания с консольно-балочной подстропильной системой / И.И. Шишов, Е.А. Смирнов, М.А. Рязанов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». – 2017. – Т. 17, № 1. – С. 4954.

15.Darko Tasevski. Compressive strength and deformation capacity of concrete under sustained loading and

low stress rates / Darko Tasevski, Miguel Fernández Ruiz, Aurelio Muttoni // Journal of Advanced Concrete Technology. – 2018. – Vol. 16. – P. 396–415.

16. Iakovenko, I. Rigidity of Reinforced Concrete Structures in the Presence of Different Cracks / I. Iakovenko, V. Kolchunov, I. Lymar // MATEC Web of Conferences. 6th International Scientific Conference «Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings», Transbud—2017, April 19—21. — Kharkiv, Ukraine, 2017. — Vol. 0216. — 12 p.

17.Krishan, A. L. Compressed and Bending Concrete Elements with Confinement Reinforcement Meshes IOP Conference Series / A. L. Krishan, V.I . Rimshin, E. A. Troshkina // Materials Science and Engineering 753(2), 022052, 2020.

18.Merkulov, S. I. Modeling of the Stress-Strain State of a Composite External Strengthening of Reinforced

Concrete Bending Elements / S. I. Merkulov, V. I. Rimshin, I. L. Shubin, S. M Esipov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering753(5),052044, 2020.

19. Popova M.V. Calculation of the strength of normal sections of bending elements taking into account the complete diagram of concrete deformation / M. V. Popova, M. S. Lisjatnikov, A .N. Sergeeva, A. K. Modin // BST: Bjulleten' stroitel'noj tehniki [BST: Bulletin of construction technology.], 2017, no. 12 (1000), pp. 44-45 (in Russ.).

20. Sergeev, M. Multi-span composite beam International Conference on Materials Physics, Building Structures and Technologies in Construction, Industrial and Production Engineering / M. Sergeev, V. Rimshin, M. Lukin, N. Zdralovic // MPCPE 2020. Volume 896, Issue 1, 12 August 2020, DOI: 10.1088/1757-899X/896/1/012058

References

1.Bondarenko, V. M. Raschetnye modeli silovogo soprotivleniya zhelezobetona / V. M. Bondarenko, V. I. Kolchunov. — M.: ASV, 2004. — 472 s.

2.Golyshev, A. B. Soprotivlenie zhelezobetona / A. B. Golyshev, V. I. Kolchunov. — K.: Osnova, 2009. —

432 s.

3.Gushcha, Yu. P. K voprosu o sovershenstvovanii rascheta deformatsii zhelezobetonnykh elementov / Yu.P. Gushcha, L.L. Lemysh // Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsii: sb. statei / Nauch. issled. in-t betona i zhelezobetona. – M.: Stroiizdat, 1986. – S. 26–39.

4.Gabrieljan, G. E. Raschetnyj analiz naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija jelementov karkasa

promzdanija s primeneniem prostranstvennyh konechno-jelementnyh modelej / G. E. Gabrieljan, V. M. Flavianov, Koroma Musa // Stroitel'naja mehanika i konstrukcii. — 2017. — № 1 (14). — S. 72—87.

5.Obernihin, D.V., Nikulina Ju.A. Raschet prochnosti izgibaemyh zhelezobetonnyh jelementov trapecievidnogo sechenija na osnove primenenija nelinejnyh diagramm deformirovanija betona i armatury // Aktual'nye voprosy nauki i tehniki: Sbornik nauchnyh trudov po itogam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Vyp. 2. Samara. ICRON. 2015. S.122-124.

6.Obernikhin, D. V. Eksperimental'nye issledovaniya deformativnosti izgibaemykh zhelezobetonnykh elementov razlichnykh poperechnykh sechenii / D.V. Obernikhin, A.I. Nikulin // Vestnik BGTU im. V. G. Shukhova. – 2017. – № 4. – S. 56–59.

7.Pat. 147222 RU, MPK E04V 7/20. Zhelezobetonnoe pokrytie odnojetazhnogo proizvodstvennogo zdanija / Roshina S.I., Shishov I.I., Jezzi H., Rjazanov M.A.; patentoobladatel' VlGU. № 2014111352/03; zajavl. 25.03.2014 ; opubl. 27.10.2014. Bjul № 30.

8.Perel'muter, A. V. Raschetnye modeli sooruzhenii i vozmozhnost' ikh analiza / A. V. Perel'muter, V. I. Slivker. — 4-e izd., pererab. — M.: SKAD SOFT, 2011. — 736 s.

9. Roshhina, S. I. Pokrytie zdanija na sborno-monolitnyh stropil'nyh konstrukcijah / S.I. Roshhina, I.I. Shishov, E.N. Kapcova, H. Jezzi // Beton i zhelezobeton. – 2013. – № 3. – S. 30 – 31.

10.Radajkin, O. V. K opredeleniju momenta treshhinoobrazovanija izgibaemyh zhelezobetonnyh jelementov s uchetom plasticheskih deformacij betona rastjanutoj zony. Vestnik BGTU im. V.G. Shuhova. 2018. № 3. S. 30-38.

11.SP 63.13330.2012. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii. Osnovnye polozheniya. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 52-01-2003 / Minstroi Rossii. — M., 2012. — 155 s.

26

12.Tamrazjan, A. G. Osobennosti rascheta izgibaemyh zhelezobetonnyh jelementov prjamougol'nogo sechenija soglasno ES2 // Beton i zhelezobeton. 2012. № 1. S. 19-23.

13.Shapiro, D. M. Metod konechnykh elementov v stroitel'nom proektirovanii / D. M. Shapiro. — M.: ASV,

2015. 176 s.

14.Shishov, I. I. Pokrytie promyshlennogo zdanija s konsol'no-balochnoj podstropil'noj sistemoj / I.I. Shishov, E.A. Smirnov, M.A. Rjazanov // Vestnik JuUrGU. Serija «Stroitel'stvo i arhitektura». – 2017. – T. 17, № 1. – S. 49 – 54.

15.Darko Tasevski. Compressive strength and deformation capacity of concrete under sustained loading and

low stress rates / Darko Tasevski, Miguel Fernández Ruiz, Aurelio Muttoni // Journal of Advanced Concrete Technology. – 2018. – Vol. 16. – P. 396–415.

16. Iakovenko, I. Rigidity of Reinforced Concrete Structures in the Presence of Different Cracks / I. Iakovenko, V. Kolchunov, I. Lymar // MATEC Web of Conferences. 6th International Scientific Conference «Reliability and Durability of Railway Transport Engineering Structures and Buildings», Transbud—2017, April 19—21. — Kharkiv, Ukraine, 2017. — Vol. 0216. — 12 p.

17.Krishan, A.L., Rimshin, V.I., Troshkina, E.A. Compressed and Bending Concrete Elements with Confinement Reinforcement Meshes IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 753(2),022052, 2020.

18.Merkulov, S.I., Rimshin, V.I., Shubin, I.L., Esipov, S.M. Modeling of the Stress-Strain State of a Compo-

site External Strengthening of Reinforced Concrete Bending Elements. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering753(5),052044, 2020.

19.Popova M.V., Lisjatnikov M.S., Sergeeva A.N., Modin A.K. Calculation of the strength of normal sections of bending elements taking into account the complete diagram of concrete deformation. BST: Bjulleten' stroitel'noj tehniki [BST: Bulletin of construction technology.], 2017, no. 12 (1000), pp. 44-45.(in Russ.).

20.Sergeev, M., Rimshin, V., Lukin, M., Zdralovic, N. Multi-span composite beam International Conference

on Materials Physics, Building Structures and Technologies in Construction, Industrial and Production Engineering, MPCPE 2020. Volume 896, Issue 1, 12 August 2020, DOI: 10.1088/1757-899X/896/1/012058

UNDERFRAME STRUCTURE OF A ONE-STOREY INDUSTRIAL BUILDING

WITH STEP VARIABLE HEIGHT

I. I. Shishov 1, M. S. Lisyatnikov 2, A. V. Lukina 3

Vladimir State University Named after Alexander Grigorievich and Nikolai Grigorievich Stoletovs 1, 2, 3 Russia, Vladimir

1PhD in Engineering, Prof. of the Dept. of Building Structures, tel.: (4922)47-98-10, e-mail: shishov@shishov777.elcom.ru

2PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Building Structures, tel.: (4922)47-75-54, e-mail: mlisyatnikov@yandex.ru

3PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Building Structures, tel.: (4922)47-98-10, e-mail: pismo.33@yandex.ru

Statement of the problem. For a reinforced concrete covering of an industrial building with spans of 30 m and an axis pitch of 18 m, a rafter beam of step-variable section is set forth. It is necessary to develop an algorithm for calculating the strength, crack resistance and deformability for a new type of structure - a reinforced concrete I-beam of variable-step height.

Results. The performed calculations showed that the adopted distribution of stiffnesses along the length of the rafter beam, its support on paired columns and a rigid connection of adjacent parts provide it with a sufficient strength and a high rigidity.

Conclusions. A new subrafter structure is set forth and scientifically substantiated - an I-beam of stepvariable height for large-span one-storey industrial coatings. The proposed calculation program allows an increase in the number of sections of different heights and to achieve a better correspondence of the beam stiffnesses to the bending moment diagram. This will allow rational and economical design solutions to be created for industrial buildings.

Keywords: reinforced concrete, truss structure, beams, industrial buildings.

27

Научный журнал строительства и архитектуры

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ

DOI 10.36622/VSTU.2021.61.1.003 УДК 621.64

ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДЗЕМНОЙ КАМЕРЫ РЕДУЦИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ СНАБЖЕНИЯ СЖИЖЕННЫМ УГЛЕВОДОРОДНЫМ ГАЗОМ

Н. Н. Осипова 1, И. М. Бычкова 2

Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Институт урбанистики, архитектуры и строительства 1, 2

Россия, г. Саратов

1Д-р техн. наук, зав. кафедрой теплогазоснабжения, вентиляции, водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики, тел.: 8(8452)99-88-93, e-mail: osnat75@mail.ru

2Аспирант кафедры теплогазоснабжения, вентиляции, водообеспечения и прикладной гидрогазодинамики,

тел.: 8(8452)99-88-93

Постановка задачи. При проведении процесса редуцирования паровой фазы пропан-бутана в регуляторах давления надземных шкафных газорегуляторных пунктов наблюдается выпадение конденсата, а при минусовых температурах – образование льда и кристаллогидратов. Для предотвращения указанного явления применяются методы в виде нанесения тепловой изоляции и обогрева внутреннего пространства шкафа, что значительно увеличивает стоимость конструкции и процесса редуцирования. В качестве альтернативы авторами предложена подземная камера редуцирования. В статье приводится научное обоснование применения подземной камеры в практике газоснабжения потребителей.

Результаты. Обоснована конфигурация камеры редуцирования. Проведено математическое моделирование теплообменных процессов камеры с окружающим грунтовым массивом. Подобрана толщина тепловой изоляции восходящего участка паровой фазы и камеры редуцирования. Сделано моделирование процесса редуцирования паровой фазы в регуляторах давления.

Выводы. Результаты проведенных исследований показали, что для камеры редуцирования оптимальна цилиндрическая форма, обеспечивающая минимальную суммарную поверхность ограждающих конструкций. Реализация экономико-математической модели позволила рекомендовать оптимальные толщины тепловой изоляции камеры и восходящего участка паровой фазы, позволяющие проводить процесс дросселирования паровой фазы сжиженного углеводородного газа в регуляторах давления без выделения воды в свободном виде и образования ледяных и гидратных пробок.

Ключевые слова: подземная камера редуцирования, сжиженный углеводородный газ, конфигурация камеры, оптимальная толщина тепловой изоляции, экономико-математическая модель, моделирование процесса редуцирования.

Введение. При газоснабжении объектов, независимо от температуры окружающей среды, уровня заполнения резервуара сжиженным углеводородным газом (СУГ), содержания в паровой фазе пропана и бутана, перед подачей потребителю необходимо обеспечить требуемое давление газовой фазы [10, 13, 18]. Для снижения давления и его поддержания на задан-

© Осипова Н. Н., Бычкова И. М. 2021

28

ном уровне при переменном расходе газа применяют регуляторы давления, установленные непосредственно на головке резервуара или в шкафных газорегуляторных пунктах (ГРПШ) [20]. Наибольшее распространение получили надземные отдельно стоящие ГРПШ [21]. Однако наружная установка и эксплуатация ГРПШ обеспечивает температуру редуцируемого газа, равную температуре окружающей среды, что в случае с парами сжиженного углеводородного газа, особенно в зимний период времени года, приводит к выпадению конденсата из паровой фазы пропан-бутана и образованию ледяных и гидратных пробок в регуляторах давления [2, 3, 17].

Для исключения указанного недостатка применяется газовый, электрический и водяной обогрев ГРПШ [6, 7, 11]. Это приводит к значительному увеличению эксплуатационных расходов, связанных с наличием внешних источников подвода энергетических ресурсов и дополнительного оборудования для осуществления нагрева [19]. Также повышение температуры редуцирования достигается за счет нанесения тепловой изоляции на элементы систем газоснабжения: резервуарные головки, регуляторы давления, трубопроводную обвязку [7, 11]. Значительным недостатком указанных методов является необходимость нанесения изоляции на сложные рельефные элементы систем газоснабжения, что приводит к ограниченному выбору видов изоляционных покрытий, усложнению его нанесения и удорожанию строитель- но-монтажных работ. В качестве альтернативного варианта ГРПШ предлагается камера редуцирования, заглубляемая в грунт [16], реализующая преимущества, обуславливающие снижение стоимости редуцирования газа и всей системы газоснабжения от резервуаров в целом. К этим преимуществам относятся:

1) возможность использования тепла грунтового массива для поддержания более высоких температур по сравнению с температурой окружающего воздуха для проведения процесса редуцирования;

2)отсутствие дополнительных энергоносителей, применяемых для обогрева корпуса

камеры;

3)уменьшение длины трубопровода паровой фазы, обеспечивающего перемещение па-

ров к камере редуцирования по линейной части, находящейся в грунте, с более высокой температурой и в ненасыщенном состоянии.

С учетом значительной стоимости систем резервуарного снабжения потребителей газом разработка технического решения, позволяющего обеспечить бесперебойное снабжение потребителей при снижении капитальных вложений и эксплуатационных затрат представляется весьма актуальной задачей.

Всвязи с вышеизложенным, целью исследования является обоснование конфигурации

ирежимов эксплуатации подземной камеры редуцирования, обеспечивающей безгидратное

редуцирование паров сжиженного углеводородного газа перед подачей потребителю.

1. Обоснование оптимальной конфигурации подземной камеры редуцирования. В

качестве материала изготовления камеры предлагается использовать бетон, широко применяемый в системах водоснабжения, водоотведения и тепловых сетях в виде квадратной и прямоугольной конфигурации или цилиндрических колодцев. Преимуществом таких сооружений является:

-индустриализация изготовления;

-широкий номенклатурный ряд изделий;

-отсутствие коррозионных процессов корпуса изделия.

Коэффициент теплопроводности бетона почти в 25 раз меньше коэффициента теплопроводности стали, что способствует высокой сопротивляемости стенок камеры процессу передачи тепла. При выборе оптимальной конфигурации камеры редуцирования соблюдалось условие минимизации поверхности для обеспечения минимальных потерь тепла в окружающую среду, а также возможность обслуживания регулятора давления в рассматриваемой камере при условии минимальных габаритных размеров последней. Данному условию

29

Научный журнал строительства и архитектуры

отвечает минимальный размер 0,7 м, позволяющий производить обслуживание и ремонтные работы установленного в камере оборудования.

Таким образом, должны выполняться условия:

марные потери тепла камерой редуцирования в окружающую среду, Вт.

Сравнение конфигурации камеры в виде цилиндра и в форме параллелепипеда с квадратным основанием, с учетом минимальных размеров сооружения, показало, что суммарная площадь поверхностей конфигурируемой цилиндрической камеры составила 1,87 м2, а для конфигурации в форме параллелепипеда – 2,38 м2, что больше на 21,5 %. Таким образом, к применению рекомендована подземная камера редуцирования с цилиндрической конфигурацией.

2. Тепловое взаимодействие подземной камеры редуцирования с окружающей средой. Математическое моделирование процесса теплообмена подземной камеры и грунтового массива представлено на рис. 1.

Рис. 1. Схема задачи теплообмена редуцирующей камеры с грунтовым массивом

Поле температур редуцирующей камеры представлено линейными источниками тепла q1к , qк2 , ..., qкn , располагаемыми по оси у на некотором расстоянии друг от друга . При этом

расстояние от любого источника qкm до поверхности полуограниченного массива может быть определено по выражению:

где hпривк – приведенная глубина заложения камеры с учетом наличия снегового покрова (дополнительного слоя) в зимний период времени года, м [5]; hк.р. – высота подземной камеры

редуцирования, м; – длина шага между источниками тепла, м; m – номер шага, по оси y в направлении от крышки камеры до линейного источника; n – количество источников.

Температурное поле грунта формирует значения температур на контуре камеры: в точ- ке Е - thпривк -hк.р. ; в точке G - thкприв ; в точке F - thпривк -hк.р. /2 .

30