Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Geodesy,architecture and constraction

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
12.02.2016
Размер:
4.67 Mб
Скачать

Коли при збільшенні швидкості забарвлена струминка починає викривлятися,починають утворюватися окремі завихрення та розриви. Струминка починає розмиватися по всьому об'єму. Це свідчить про інтенсивне поперечне перемішування

рідини.Такий

режим

 

 

руху

 

 

називається

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

турбулентним(від

 

 

латинського

 

 

turbulentus-

Рис. 2. Профіль швидкості при русі рідини в трубі

 

бурхливий,безладний) [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при ламінарному режимі

 

 

 

 

 

 

Аналіз останніх досліджень

 

 

 

Дані таблиці описано формулою

 

 

 

 

 

 

 

критичне

 

 

Reв.кр = 10041·d0,1613 .

 

 

 

 

Відомо, що

для

напірних

труб

 

верхнє

Екстраполюючи

 

цю

 

формулу

до

діаметра

число Рейнольдса Reв.кр , що відповідає переходу від

 

 

d = 0,0213 м, було отримано Reв.кр = 5397.Формула дає

ламінарного режиму руху до турбулентого

завищене значення Reв.кр тому,що вона описує більші

змінюється від 4000 до 5000 [1]. Проте, це число може

діаметри,ніж у нашій лабораторній установці

 

 

залежати від діаметра труб (див. таблицю) [2, с.47].

 

 

 

 

Висновок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАЛЕЖНІСТЬ ReВ.КР = f(d)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При дослідженні на лабораторній установці

d, м

 

0,10

 

0,15

 

0,20

 

0,25

 

 

0,30

 

0,40

0,50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одержано

число

Reв.кр = 4754,

при якому

в трубі

Reв.кр

7000

 

7333

 

7667

8000

 

8333

8667

9000

 

 

 

 

 

діаметром

21,3 мм

ще

спостерігався

ламінарний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дослідження режимів руху рідини

режим руху

води.

Верхнє

критичне

число

 

Рейнольдса,що його отримано експериментально

 

 

Ламінарний режим руху води контролювали

 

 

дорівнює 4754,що відповідає рекомендованим у

за наявністю параболічного профілю швидкості з

літературі значенням 4000...5000. При екстраполяції

максимумом на осі труби (рис. 2), який спостерігали.

залежності Reв.кр = f(d),

дійсної для труб діаметрами

При цьому число Рейнольдса становило 4754.

 

 

100…500 мм,

розрахункове значення

Reв.кр = 5397,

 

 

Ламінарний режим руху рідини виникає так.

відрізняється від експериментального на 13,6%.

 

В реальних гідросистемах, навіть при ламінарному

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

режимі руху рідини в круглих трубах, на шляху

 

 

 

 

Література

 

 

 

 

 

потоку зустрічаються ділянки з іншою геометрією. Це

[1]. Дослідження

режимів

руху рідини:

Методичні

можуть бути з'єднання труб, вигини, гідроапарати та

інше.

На таких ділянках характер потоку міняється,

вказівки до лабораторної роботи № 3 з дисциплін

“Технічна

 

механіка

рідин

 

і

газів”,

режим

руху

стає

турбулентим.

 

Зате

після

 

 

 

“Гідрогазодинаміка”,

“Гідравліка,

гідро-

та

прохождения такої ділянки при вході рідини в пряму

пневмоприводи”

/

Укладачі

Б.М. Завойко,

трубу

при

відповідній

швидкості

встановлюється

О.О. Мацієвська

Львів:

Видавництво

параболічний

розподіл

 

швидкостей.

 

Потік

знову

 

 

Національного

 

університету

 

"Львівська

прагне до ламінарного режиму руху. Відбувається це

 

 

політехніка", 2004. – 9 с.

 

 

 

 

 

 

не раптово, а протягом деякого часу на визначеній

 

 

 

 

 

 

[2]. Цивин М.Н.

Конспект

лекций

 

по

курсу

довжині труби [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“Техническая

 

механика

жидкости”.

Курс

с

 

 

Турбулентнийрежим

руху

рідини

виникає

 

 

 

применением MathCAD. – К.: НТУ "КПИ", 2008.

так.

Якщо

на

деякій

ділянці

трубопроводу

існує

– 207 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

турбулентний потік, то це не означає, що він

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[3]. Сазанов И.И. Гидравлика. Конспект лекций.

збережеться

по всій

трубі.

На

 

різних

ділянках

трубопроводу і

навіть на одних і

тих же ділянках в

Учебное

пособие.

М.:

ИЦ

МГТУ Станкин,

2004. – 292 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

різні періоди часу потік може мати різний храктер. Це

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

може визначатися або різними діаметрами

[4]. Большаков В.А., Попов В.Н. Гидравлика. Общий

трубопроводів, або зміною швидкості руху рідини. У

курс:

Учебник

для вузов.

К.:

Вища

школа.

всіх

випадках

при

виникненні

умов

турбулентного

Головное из-во, 1989. – С 78-81.

 

 

 

 

режиму він встановлюється в трубі не раптово. Це

 

 

 

 

[5]. Константінов Ю.М., Гіжа О.О. Технічна механіка

відбувається протягом певного часу на ділянці труби з

рідини і

газу:

Підручник.

К.:

Вища школа,

визначеною

довжиною

.Перехід

до

турбулентного

2002. – С. 93-94.

 

 

 

 

 

 

 

 

режиму може вібуватися з ламинарного, наприклад, в

 

 

 

 

 

 

 

 

[6]. Левицький Б.Ф., Лещій Н.П. Гідравліка.

результаті плавної чи раптової зміни діаметру труби.

Такий же перехід можливий за рахунок зміни

Загальний курс. – Львів: Світ, 1994. – С. 135-138.

швидкості рідини. До утворення турбулентного

[7]. Панова М.В. Лабораторный практикум по

режиму може приводити також і зміна форми потоку

гидравлике. Учебное пособие для вузов. – М.:

рідини [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия, 1969

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

101

Міцність і жорсткість тришарової залізобетонної плити з утеплювачем при горизонтальному навантаженні

Василь Сорохтей, Наталя Холод, Тарас Приставський

Інститут будівництва та інженерії довкілля Національний університет “Львівська політехніка", Україна, м. Львів,

вул. С.Бандери, 12, Е-mail: monzza@ukr.net

Abstract - reinforced-concrete, three-layered flags,

II. Конструкція дослідного зразка і

 

resources and energy keeping, results of experimental.

 

 

 

методика випробувань

 

 

Ключові слова – монолітний залізобетон, тришарові

 

 

 

Загальні розміри дослідного зразка, який

плити, ресурсо- і енергозбереження, результати

експериментів.

 

 

 

 

 

 

 

 

випробовували на горизонтальне навантаження,

 

 

 

I. Вступ

 

 

 

 

 

визначали габарити вихідної конструкції плит ТЕКА:

 

 

 

 

 

 

 

 

товщина 18 см, ширина 120 см, довжина 300 см (рис.

Все

актуальніші

проблеми

ресурсо-

та

1).

 

 

 

 

енергозбереження спонукають до пошуку нових

Вихідною конструкцією плити ТЕКА (абревіатура

тришарових плит, які виготовляє будівельна компанія

конструктивно-технологічних

рішень

споруд,

«БудФормація») є пакет ПМ-1 з брускових

альтернативних до традиційних способів будівництва.

пінополістирольних елементів, в проміжках між

Одним з цих рішень є тришарові збірно-монолітні

якими укладені зигзагоподібні металеві елементи К-1

плитні конструкції. В основі цієї системи лежить

(рис.1а). На відстані захисного шару (~15÷25 мм) до

новий

спосіб

поєднання

конструктивних

і

них з кожного боку приварені сітки С-1.

 

 

теплоізоляційних матеріалів, різних за своїми фізико-

Сітки С-1 виготовлені з дроту класу Вр-І діаметром

механічними характеристиками. На відміну від

3 мм, зигзагоподібний каркас К-1 – з дроту класу Вр-І

збірних плит, збірно-монолітні конструкції плит

діаметром 4 мм, який має антикорозійне покриття.

 

виготовляють комбіновано: в заводських умовах та в

а)

 

 

 

 

умовах будівельного майданчика, тобто вихідна

 

 

 

 

 

попередньо

виготовлена

 

конструкція

утеплюючого

 

 

 

 

 

пінополістирольного шару з арматурою після

б)

 

 

 

 

монтажу обетоновується шляхом торкретування при

 

 

 

 

 

зведенні будівлі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Такі плитні конструкції можуть бути використані не

 

 

 

 

 

лише у якості стінових огороджуючих і

в)

 

 

 

 

конструктивних елементів, але і в якості поперечних

 

 

 

 

несучих конструкцій (покриття, горищне перекриття

 

 

 

 

 

тощо).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Перші відомі з інформаційних джерел дослідження

г)

 

 

 

 

тришарових систем були проведені у 1985р в

 

 

 

 

 

технічному університеті Graz для фірми ICS 3-D Panel

Рис. 1. Конструкція дослідного зразка плит ТЕКА:

 

Works, Inc [1]. Результати їх випробувань були

 

а – вихідна конструкція (пакет ПМ-1); б, в, г –

 

позитивними і рекомендовані до використання.

 

 

конструкція після обетонування (б, в - поздовжні перерізи

 

З деякими відмінностями і модифікаціями ці

відповідно по пінопласту і між пінопластовими брусками,

 

системи

тривалий

час

 

використовують

у

різних

Після

г – поперечний переріз)

боків

і

країнах світу (Канада, США, Австрія, Італія). Зокрема

почергового

обетонування з 2-х

досягнення проектної міцності бетону зразок плити

це системи

Emmedue (Італія)

[2], ICS

3D

Panels

(США) [1], «Русская стена» (Росія) [3] та ін.

 

 

ТЕКА був виставлений на випробувальний

стенд

і

 

 

випробуваний на поперечний згин як вільнообпертий

В Україні подібні системи розробляють і

по коротких сторонах плити елемент з рухомою і

впроваджують фірма «Практик» (Одеська обл.) [4],

нерухомою опорами (рис. 2).

 

 

МДМ

(м.

Чернівці),

будівельна

компанія

При проектному класові бетону В25 фактична

«БудФормація» (м. Львів)[5]. Широке використання

міцність бетону становила ~28,7÷29,5 МПа.

 

 

цих нових ресурсо- і енергоощадних технологій в

Для завантаження використовували бетонні і

Україні стримує відсутність експериментально-

залізобетонні блоки, зважені з точністю до 1кгс.

теоретичної бази та досвід виготовлення таких

Завантаження проводили поетапно за двома схемами:

конструкцій1.

 

 

 

 

 

 

 

 

схема І передбачала випробування нормальних

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перерізів плити, тому вантажі були переважно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

розташовані в середній частині прольоту (рис. 2а);

1 Дослідження проведені під керівництвом доцента, к.т.н.,

схема ІІ

відповідала

перевірці міцності

похилих

наукового керівника ГНДЛ-112 Мельника І.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

102 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

перерізів з переважаючим розташуванням вантажів

195-деної витримки під наваженням за схемою ІІ

ближче до опор (рис. 2б). Після завантаження до

плита не зруйнувалася.

 

 

певного рівня за схемою І плита була повністю

Жорсткість дослідної плити оцінювали за

розвантажена і поступово завантажена за схемою ІІ до

величиною прогинів, заміряних посередині прольоту

більш високого рівня, після чого залишена під цим

плити. Вони подані на рис. 3 у вигляді суміщених

навантаженням на довготривалу витримку.

графіків прогинів за схемами І і ІІ.

 

а)

Як бачимо, характер зміни прогинів комплексної

 

тришарової плити є подібним до прогинів звичайних

 

(цільних)

плитних

залізобетонних

елементів.

 

Максимальне значення прогинів при еквівалентному

 

навантаженні 770 кг/м2 становить 1,19 см або 1/235

відносно прольоту при допустимому значенні прогинів 1/200.

б)

Рис. 2. Завантаження тришарової плити: а – за схемою І, б – за схема ІІ; 1 – дослідний зразок; 2 – блоки вагою 47 кг, 3 – блоки вагою 720 кг.

Для визначення прогинів використовували прогиноміри системи 6ПАО, які заміряли переміщення з двох боків посередені прольоту плити і осідання опор.

III. Результати випробувань

При поетапному завантаженні за схемою I до рівня еквівалентного по моменту навантаження 625 кг/м2 жодних ознак руйнування плити зафіксовано не було. Після цього плита була повністю розвантажена і завантажена за схемою ІІ. При поетапному завантаженні до рівня 770 кг/м2 жодних характерних ознак вичерпання несучої спроможності плити на приопорних ділянках і в середній частині прольоту не було виявлено. Слід зауважити, що максимальне значення згинального моменту за схемою ІІ перевищувало значення моменту за схемою І. Після

 

800

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

750

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

700

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

650

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/м2

600

 

 

 

І

 

 

 

 

 

ІІ

 

 

кг

550

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

навантаження,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

450

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

400

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

350

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еквівалентне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 см

 

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

 

 

 

 

 

 

Прогин

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Графік прогинів при випробуванні за схемами І і

 

 

 

 

 

 

 

ІІ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

 

 

 

 

1.Тришарові збірно-монолітні плити з пінополістирольним теплоізоляційим шаром відносяться до нових ресурсо- і енергозберігаючих систем, які можуть бути використані для багатьох споруд у якості не лише вертикальних огороджуючих конструкцій, але й горизонтальних несучих конструктивних елементів.

2.Випробування комплексної тришарової плити прольотом 2,8 м на поперечний згин показало, що вона має значну жорсткість і міцність. Проте доцільно провести дослідження плит під навантаженням при більших прольотах.

References

[1] Інформаційні матеріали та матеріали досідження тришарових залізобетонних плит фірми ICS 3-D

Panel Works, Inc(США).

[2]Інформаційні матеріали системи Emmedue (Італія).

[3]Інформаційні матеріали системи «Руская стена» (Росія).

[4]Інформаційні матеріали фірми «Практик» (Україна).

[5]Інформаційні матеріали фірми «БудФормація» (Україна).

“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

103

Покращення комфортних умов в приміщеннях пташників

Надія Сподинюк

Кафедра теплогазопостачання і вентиляції, Національний університет «Львівська політехніка», УКРАЇНА, м. Львів, вул.

С.Бандери, 12, e-mail: n_spoduniuk@meta.ua

The results of work researches of an infra-red heater in premises of hen houses at change of its thermal capacity, heights of a heater accommodation, a blackness degree of a radiation surface, a mobility of air in a zone of a bird’s accommodation are presented. Results of researches can be used at designing systems of infra-red heating in premises of

hen houses.

Ключові слова: Infra-red heating, degree of blackness, temperature of air, thermal capacity.

I. Вступ

Сприятливе навколишнє середовище стимулює життєві процеси в організмі птиці і сприяє підвищенню їх продуктивності. Мікроклімат (температура, вологість, склад і швидкість руху повітря) в птахівничих приміщеннях повинен відповідати зоогігієнічним вимогам [1].

У зимовий період птиця постійно знаходиться в закритому приміщенні, повітря в якому неминуче піддається систематичному забрудненню і псуванню шкідливими виділеннями у вигляді вологи, вуглекислого газу, аміаку та ін. Кількість виділень залежить від віку і виду птиці. При поганій вентиляції приміщення кури стають млявими, у них погіршується апетит, падає продуктивність і можуть з'явитися різні захворювання.

Таким чином, слід наділяти достатньо уваги ефективним системам опалення та вентиляції, які могли б забезпечувати і підтримувати на належному рівні умови комфортності в зоні перебування птиці.

II.Актуальність роботи

Основне завдання опалення - забезпечення приємного відчуття тепла, тобто необхідного мікроклімату в приміщеннях пташників. Підтримання необхідних параметрів мікроклімату можливе за рахунок систем опалення і вентиляції. Ефективними системами забезпечення мікроклімату є системи інфрачервоного опалення, що здійснюють локальний нагрів за рахунок випромінювання.

Якщо збільшити середню температуру внутрішнього повітря за рахунок високотемпературних випромінювачів, то тепловтрати зменшуються внаслідок збільшення променистої складової температури внутрішнього повітря. В результаті температура повітря може залишатися нижчою від температури поверхні тіла птиці.

На рис.1 зображені газові інфрачервоні нагрівачі

"TERMOBILE" і “SIERRA” [2]. Вони можуть використовуватися як додаткові засоби нагріву до існуючої системи опалення в пташнику.

а)

б)

Рис. 1. Газові інфрачервоні нагрівачі

"TERMOBILE"(а), і “SIERRA” (б).

Інфрачервоні газові випромінювачі такого типу працюють на природному або зрідженому газі. В результаті немає необхідності опалювати весь пташник для досягнення необхідної температури в зоні перебування птиці. Підлога пташника постійно перебуває під дією інфрачервоних променів і залишається сухою, на відміну від використання інших систем опалення. Таким чином відбувається економія енергії від 30 до 50% [3]. Але цей пристрій не здійснює локалізації і видалення забрудненого повітря, оскільки не має витяжного зонта, а також через круглу форму керамічної пластини не забезпечує рівномірного нагрівання усієї поверхні прямокутної підлоги.

III.Експериментальні дослідження

Проводились експериментальні дослідження різних факторів впливу на параметри теплового режиму в пташнику. Зокрема визначалася зміна температури внутрішнього повітря в залежності від теплопродуктивності інфрачервоного нагрівача, висоти його встановлення, ступеня чорноти поверхні опромінення та рухомості повітря в зоні опромінення. На рис.1 наведено схему установки, на якій проводилися дослідження.

Вимірювалась температура внутрішнього повітря. За допомогою вентилятора 2 і повітророзподільника 7 створювалась рухомість повітря в зоні опромінення. Інфрачервоний нагрівач 6, розміщений на штативі 8 здійснював нагрів підстилаючої поверхні.

Термоанемометром 11 вимірювалась температура та рухомість повітря в певних точках зони опромінення при різних ступенях чорноти поверхні опромінення. Шибером 9 змінювалась витрата

104 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

повітря в повітропроводі 4. Дослід повторювався при зміні висоти встановлення нагрівача та при різних теплових потужностях.

Для підвищення ефективності роботи системи інфрачервоного опалення над інфрачервоним нагрівачем 6 був розміщений витяжний зонт 5, призначений для видалення конвективної складової від інфрачервоного випромінювача. Нагріте повітря може бути локалізоване і в подальшому використовуватись для попереднього нагріву припливного повітря в теплообмінниках системи вентиляції, або на догрів теплоносія конвективної системи опалення [4].

11

4

5

 

ТА

 

 

7

3

9

6

 

10

 

8

 

11

2

13

 

ТА

 

12

 

1

 

Рис.2 Схема експериментальної установки для дослідження параметрів теплового режиму зони перебування птиці

1 – вентилятор на всмоктування; 2 – вентилятор на нагнітання; 3, 4 – повітропроводи; 5 – витяжний зонт; 6 – інфрачервоний нагрівач; 7 – повітророзподільник; 8 – штатив; 9, 10 – шибер; 11 – термоанемометр типу АТТ – 1004; 12 – інфрачервоний пірометр типу «Німбус-530»; 13 – координатна сітка.

Експериментальні дослідження зміни температури t , ºС показали, що на значення цієї температури впливають теплова потужність інфрачервоного нагрівача Q Вт, висота його встановлення H м,

ступінь чорноти поверхні опромінення ε та рухомість повітря в зоні опромінення v, м/с. Зміна

температури визначається, як t = tо tв , ºС. В цій формулі tо - температура внутрішнього повітря в зоні

опромінення, ºС; tВ - температура внутрішнього

повітря в приміщенні, ºС.

Для математичного визначення зміни температури повітря була виведена аналітична залежність різниці температури внутрішнього повітря в зоні опромінення та в приміщенні при відомих значеннях теплової потужності нагрівача, висоти його встановлення, ступеня чорноти поверхні опромінення та рухомості повітря в зоні опромінення.

t = 2,09 + 0,22

Q 800

+ 0,85 ε 0,54

+ 0,13

v 0,2

(1)

 

 

 

400

 

 

0,39

0,1

 

 

0,93

H 1,64

+ 0,14

Q 800

ε 0,54

 

 

 

 

0,36

 

 

 

400

0,39

 

 

 

 

v=0,1 м/с

 

 

 

 

0,92

0,2

 

 

 

 

0,9

 

 

 

 

 

0,8

0,3

 

 

 

 

0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

0,3

 

 

 

 

 

 

=0,15

 

 

0

400

800

1200 Q, Вт

H=2,0

м

1

 

 

 

 

 

 

 

1,75

 

2

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

1,25

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

t, °С

 

 

Рис. 3 Залежність зміни температури внутрішнього

повітря від теплової потужності нагрівача, ступеня

чорноти поверхні опромінення, рухомості повітря в

зоні опромінення та висоти встановлення нагрівача.

Висновок

Отримані результати залежності зміни температури внутрішнього повітря дають якісну оцінку роботи системи інфрачервоного опалення в приміщенні пташнику. При врахуванні усіх можливих факторів впливу на тепловий режим приміщення пташнику можливе забезпечення необхідних умов комфортності в зоні перебування птиці.

Результати експерименту дозволяють з допомогою отриманої аналітичної залежності визначити зміну температури повітря в зоні перебування птиці. Вони можуть використовуватися при проектуванні системи інфрачервоного опалення в приміщеннях пташиних комплексів.

Література

[1]Захаров А.А. Применение тепла в сельском хозяйстве. – М.: «Колос», 1980. – 310с.

[2]Сподинюк Н.А., Желих В.М. Енергоощадні заходи покращення мікроклімату в приміщеннях

пташників / «Нова тема». - КНУБА. – 2009. –

№20.

[3] Федоров П.В. Применение тепла в сельском хозяйстве. – М.: Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования, 1975. – 64с.

[4] Патент України на корисну модель №32437. Нагрівальний пристрій для пташників / В.М. Желих, Н.А. Сподинюк. 2008.

“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

105

Експериментально-теоретичні дослідження впливу одночасної дії навантаження при підсиленні на міцність залізобетонних балок

Роман Хміль, Євген Царьов

Кафедра будівельних конструкцій та мостів, Національний університет “Львівська політехніка”, УКРАЇНА, м.Львів,

вул.С.Бандери, 12, E-mail: roman_hl@ukr.net ; tsarioff@rambler.ru

ABSTRACT: Strengthening of the reinforced concretes beams by arranging of holder under loading and without it is examined in the article. The results of experimental researches of the strength of the reinforced concretes beams are given.

Key words strengthening, reinforced concretes beams, loading.

I. Вступ

Експлуатація будівель та споруд, часто в несприятливих зовнішніх умовах, призводить до необхідності ремонту чи підсилення залізобетонних конструкцій. При цьому особливістю таких робіт є те, що підсилення необхідно виконувати при дії навантаження, принаймні від власної ваги [1]. Це впливає на повноту використання фізико-механічних характеристик елементів підсилення. Тому актуальним є дослідження ефективності включення в роботу елементів підсилення при дії навантаження.

Дослідженням ефективних методів підсилення залізобетонних конструкцій займалося багато вчених [2…5]. Це дозволило розробити конструктивні рішення підсилення залізобетонних конструкцій. Однак недостатньо висвітлені питання ефективності використання конструктивних елементів підсилення при їх влаштуванні під дією навантаження. Це вносить особливості і в процес розрахунку підсилених конструкцій. Аналіз виконаних досліджень показує, що їх більшість стосується підсилення без врахування постійної дії навантаження на конструкції та викликаного ним початкового напружено-деформованого стану.

Метою даної роботи є дослідження напруженодеформованого стану залізобетонних балок, підсилених обоймою при наявності і відсутності одночасної дії навантаження та визначення ступеню впливу цієї дії на міцність підсинюваної конструкції.

Усі балки були близнюками, робоча арматура 2 12 мм А400 та у стиснутій зоні конструктивне армування з 2 5 Вр-І. Поперечне армування 5 Вр-І з кроком 75…150 мм. Звичайну балку випробували двома зосередженими силами, прикладеними по верхній грані в третинах прольоту для отримання максимального згинального моменту, що відповідає

M exp

граничному стану (текучості арматури) балки u . Навантаження балок перед підсиленням проходило в два етапи. Спочатку навантаження доводилося до

M exp

проектного рівня 0.6 u ступенями

F = 0.05....0.1Fmax з витримкою після кожної ступені 15 хв. Це була короткотривала складова випробування балки. В процесі навантаження фіксували прогини, деформації бетону і арматури балок, а також вівся контроль за моментом утворення тріщин і їх розвитком Навантаження створювалося за допомогою тяжів, системи траверс і силової пружини. Значення зусилля контролювалося протарованими кільцевими динамометрами, які були опорами балок.

Після навантаження балок до проектного рівня почався етап підсилення бетонною обоймою. Проектна товщина обойми складала 2 см. Довжину ділянки з обоймою приймали за розрахунком. Оскільки дуже важливим є зчеплення старого бетону конструкції з новим бетоном обойми, було застосовано спеціальний з’єднувальний шар на мінеральній основі Cerinol ZН фірми Dietermann.

Далі на балки встановлювали в’язаний каркас з сталевого дроту Ø1,2 мм (чотири поздовжні стержні та поперечні хомути з кроком 60 мм) та фіксували кріплення для мікроіндикаторів годинникового типу перед влаштуванням обойми (рис. 1).

II.Методика експериментальних

досліджень.

Методика досліджень передбачала кілька етапів: а) Випробування звичайної непідсиленої балки

до руйнування (марка БЗ-1,1)

б) навантаження залізобетонної балки до рівня 0,6 від максимального (марка БПб-1.3-0.6);

в) підсилення балок (без дії - марка БПб-1.2 та

під дією навантаження - марка БПб-1.3-0.6) бетонною

обоймою;

 

г) руйнування підсилених

під навантаженням

залізобетонних балок.

Рис. 1. Підготовлення балки перед її підсиленням

106 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

Далі наносили з’єднувальний шар і підсилювали переріз балок в опалубці бетоном з використанням суперпластифікатора (рис. 2).

а)

б)

в)

Рис. 2. Підсилення балки бетонною обоймою: а) нанесення з’єднувального шару; б) влаштування бетонної обойми під навантаженням ; в) влаштування бетонної обойми без одночасної дії навантаження.

Для влаштування бетонної обойми прийнятий бетон зі співвідношенням складників Ц:П:Щ=1:1,26:2,42 при водоцементному відношенні В/Ц=0,38. Цемент марки М-400 Миколаївського цементного заводу. Пісок використано кварцевий Славутського карєру Хмельницької області без домішок з модулем крупності Мс=2.04, щебінь гранітний Селіщанського кар’єру Рівненської області фракції 5...10 мм. Кількість суперпластифікатора (осадка конуса бетону15см), складала 1.5% від маси цементу. Кубикова міцність бетону підсилення складала 47,4 МПа.

Не раніше, ніж через 28 діб після влаштування обойми підсиленні балки випробовували прикладанням короткочасного навантаження до руйнування.

Навантаження балок відбувалося аналогічно як і до підсилення бетонною обоймою. Прогини балок замірювалися за допомогою чотирьох індикаторів годинникового типу з ціною поділки 0,01 мм. Деформації бетону замірювали за допомогою 14-ти мікроіндикаторів годинникового типу зі шкалою 0,001 мм: 4 – з них розміщували на бетоні обойми з базою замірів 200 мм. Індикатори кріпили до кріплень, що були приклеєні до поверхні бетону обойми ("нового" бетону) епоксидним клеєм. Кріплення, що були приклеєні до існуючого ("старого") бетону, не обетоновували бетоном, оскільки до підсилення їх огортали гумовими «шайбами», які після підсилення легко видаляли. Це дало можливість також встановлювати величини деформацій по висоті перерізу "нового" та "старого" бетонів балки.

Розміщення вимірювальних приладів на експериментальних балках-зразках і схема прикладання навантаження в процесі випробувань подані на рис.3. Стенд для випробувань балок на згин короткотривалим навантаженням представлений на рис.4.

Рис. 3. Схема розташування приладів при випробуванні підсиленої балки

Рис. 4. Загальний вид підсиленої балки при випробовуванні

“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

107

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦЯ 1

РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ВИПРОБУВАНЬ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК, ПІДСИЛЕНИХ БЕТОННОЮ ОБОЙМОЮ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометричні розміри

Величина згинальних моментів, кН см

 

 

 

 

 

перерізу, b×h, мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Експеримент

Розрахунок

 

exp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M u

Ефект

 

Шифр

 

 

при

 

Згідно СНиП

 

По ДБН

 

 

 

граничний

 

 

M unorm1

підсилення

 

балок

 

 

2.03.01-84*

 

В.3.1-1-2002

 

 

 

Звичайна

Підсилена

посиленні

 

 

 

 

 

 

 

, %

 

 

Mu exp

звичайна

 

посилена

 

 

 

 

 

 

M exp

Mu norm

 

Mu1 norm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БЗ 1.1

99×202

-

-

1980

1715

-

 

1.155

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БПб-1.2

98×202

145.3×246.3

-

2216

1715

1979

 

1.120

11.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БПб-1.3-0.6

101×201

146.2×249.1

1140

2130

1690

1978

 

1.077

7.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІІ.Результати експериментальних досліджень.

Експериментальні і розрахункові величини згинальних моментів, які відповідають граничному стану і руйнуванню, а також їх порівняння наведені в табл. 1.

Згідно рекомендацій [7] визначали несучу здатність для елементів з комбінованим бетонним перерізом (старий та новий бетон підсилених балок). При визначенні розрахункової несучої здатності в формули підставляли дійсні величини підсиленого перерізу балки, арматури, призмову міцність бетону Rb, і в якості розрахункового опору арматури фактичне значення σу границі текучості арматури.

При визначенні граничного моменту текучості арматури використовували графіки деформацій по арматурі та прогинів балок.

Руйнування балок, підсилених бетонною обоймою пройшло при досягненні напружень в арматурі границі текучості з подальшим роздробленням бетону стиснутої зони. При руйнуванні не було помічено відшарування старого бетону та бетону підсилення. Типовий характер руйнування підсилених балок показано на рис. 5.

Рис. 5. Характер руйнування експериментальних балок

Як видно з результатів експериментальних випробувань внаслідок підсилення бетонною обоймою несуча здатність нормальних перерізів експериментальних зразків збільшилась на 7.6…11.9%. Для балки підсиленої під навантаження 0,6 Muexp розбіжність експериментально отриманої міцності і розрахункової згідно ДБН складає 7.7% на відміну від 12% для балки підсиленої без одночасної дії навантаження. Отже більш невигідним є дослідження балок посилених при дії навантаження.

Результати, які отримали після визначення теоретичних величин міцності нормальних перерізів за методикою ДБН В.3.1-1-2002 дозволили встановити, що дана методика дозволяє визначати міцність підсилених балок з задовільною збіжністю. Для балок підсилених під навантаження ця збіжність є з меншим запасом 7.7% в порівнянні з 12.0% для звичайної балки.

Висновки

1.Дослідження напружено-деформованого стану підсилених залізобетонних конструкцій, яке виконується при дії навантаження є більш невигідним поєднанням ніж випробування конструкцій підсилених без врахування одночасної дії навантаження.

2.Методика ДБН В.3.1-1-2002 дозволяє визначати міцність підсилених балок з задовільною збіжністю, проте для балок підсилених під навантаження ця збіжність є з меншим запасом.

Список використаних джерел

[1] Бліхарський З.Я. Напружено-деформований стан залізобетонних конструкцій в агресивному середовищі при дії навантаження. Дис. док. техн. наук, Киев, 2005. -

348с

[2]Бліхарський З.Я. Реконструкція та підсилення будівель і споруд. – Львів; НУ «Львівськаполітехніка», 2008. – 108с.

[3]Аль Сухайджи Салех Али Кайд Прочность и деформативность усиленных железобетонных элементов. Дис. канд. техн. наук, Киев, 1994. - 142с

[4]Барашиков А.Я., Подольский Д.М., Сирота М.Д. Надежность восстанавливаемых и усиливаемых зданий и сооружений. - Черкассы, 1993. - 44с.

[5]Голышев А.Б., Кривошеев П.И., Козелецкий П.М. и др.; под. Ред. Голышева А.Б. Расчет и технические решения усилений железобетонных конструкций производственных зданий и просадочных оснований. -

К; ЛОГОС, 2008. – 304 с.

[6]СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР -М.:ЦИТД 1989.-80С.

[7]ДБН В.3.1-1-2002. Ремонт і підсилення несучих та огороджувальних будівельних конструкцій і основ промислових будинків та споруд. - К.: Держбуд України, 2003. - 82с.

108 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

Перспективи диверсифікації енергоресурсів та підвищення екологічної безпеки в цементній промисловості

Софія Хруник

Кафедра автомобільних шляхів, Інститут будівництва та інженерії довкілля, Національний університет “Львівська політехніка”, УКРАЇНА, м.Львів, вул.С.Бандери, 12, E-mail: sofiya_khrunyk@yahoo.com

In this paper we present the results from our studies focused on wastes as alternative fuels co-processing in the cement industry and related with this environmental aspects.

Obtained results show, that the use of alternative fuels offers new possibilities for lowering production costs via reduced fuel costs and greenhouse gas emissions from cement production

as well as decrease amount of wastes.

Ключові слова alternative fuels, cement industry, wastes, coal, environmental security, fuel substitution.

I. Вступ

Процес виробництва цементу є високоенергоємним. Близько 60% собівартості готового цементу визначають вартість палива, електроенергії та транспортування; загальна частка енергозатрат сягає 30-40% [1]. В останні роки спостерігається постійне зростання цін на паливо, електроенергію і залізничні перевезення. У зв’язку з цим, актуальними є питання диверсифікації енергоресурсів в цементній промисловості шляхом використання альтернативного природному газу палива (вугілля і палив на основі горючих відходів), модернізації виробництва з заміною мокрого способу виробництва сухим та підвищення екологічної безпеки в цементному виробництві.

II. Постановка проблеми

На сучасних цементних заводах споживання теплової енергії на випал клінкеру становить близько 3,0-3,3 ГДж/т тоді як довгі печі мокрого способу використовують більш як 6,0-6,5 ГДж/т клінкеру. Витрати теплової енергії згідно вимог для сучасних заводів повинні не перевищувати 2,9-3,2 – 4,0 ГДж/т клінкеру залежно від способу виробництва. Сухий спосіб виробництва є на 40% більш енергоощадним, до того ж завдяки системі циклонних теплообмінників, куди потрапляють відхідні гази з печі для очистки, повторно використовується їх тепло на попередній підігрів сировинної суміші, а об’єм газоповітряних викидів значно скорочується [1].

Попри те, що традиційним паливом для цементних заводів є вугілля, газ та мазут, більшість цементних заводів України як основне паливо використовують імпортований з Росії природний газ. Вугілля є єдиною вуглеводневою викопною сировиною, запаси якої можуть забезпечити потреби промисловості й енергетики України в найближчі 200-300 років [2]. Водночас в Україні залишається невирішеною проблема ірраціонального поводження з відходами, в тому числі горючими, як потенційною енергетичною сировиною. Серед альтернативних палив, доступних сьогодні на ринку і придатних для спалювання в цементних печах, основне місце займають вугілля,

зношені автомобільні шини та альтернативне паливо на основі подрібнених горючих промислових і комунальних відходів [3].

Перехід на використання вугілля чи альтернативного палива вимагає технічної та технологічної модернізації цементного заводу, зокрема заміни пальника на багатоканальний з можливістю використання різних видів палива окремо або одночасно, спорудження спеціальних складів для твердого палива, кам’яновугільних млинів, силосних веж і бункерів для зберігання підготованого твердого палива, баків і цистерн для рідкого палива та відповідних транспортних ліній для подачі палива вобертову цементну піч тощо.

III.Особливості переходу цементних заводів на використання вугілля

За наявності інвестицій у технічну і технологічну модернізацію підприємств цементної промисловості України можливий перехід усіх цементних заводів на використання вугілля та палива на основі горючих промислових і комунальних відходів.

Загальні ресурси кам’яного вугілля в Україні становлять близько 100 млрд.т (Донбас, ЛьвівськоВолинський і Дніпровський вугільні басейни) [2]. Однак слід враховувати деякі особливості заміни газу вугіллям на цементних заводах.

Вугілля на відміну від газу потребує попередньої доставки, складування, підготовки (розмелювання), систем транспортування і подачі у піч. Вугілля зберігають як і сировинні матеріали, в критих складських приміщеннях; помелене (готове) кам’яне вугілля зберігають виключно в силосних вежах. Якість вугілля повинна бути максимально високою і стабільною, калорійність – постійною і високою, а вологість, вміст сірки та інших небажаних компонентів – низькими.

У середньому калорійність вугілля становить близько 26 ГДж/т. Згідно розрахунків, при сучасному виробництві цементу в Україні на рівні 15 млн.т/рік потреба вугілля за умов 100% заміни природного газу складатиме близько 3,5-4 млн.т/рік Також слід враховувати певні екологічні

особливості використання вугілля. У процесі його спалювання збільшується кількість викидів пилу, SO2 і у деяких випадках ртуті у газоповітряних викидах. Сірчистість українського вугілля є вищою від російського і коливається в межах >1…>4 мас.% S. З усіх вугільних шахт Донбасу 47% мають сірчистість вугілля до 2,5 мас.% [2]. Підвищення викидів SO2 може стати причиною утворення кислотних дощів. Лужне середовище в цементній печі забезпечує часткову адсорбцію кислих газових компонентів (HCl,

“GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

109

HF, SO2), а сполуки, які при цьому утворюються, входять у склад клінкеру. Вугілля Донбасу характеризується підвищеним вмістом ртуті від 0,08 до 8,5 г Hg/т вугілля (середнє значення – 0,7 г Hg/т). Ртуть – леткий метал, усі сполуки якого отруйні. При спалюванні вугілля близько 90% ртуті потрапляє з димовими газами в атмосферу і лише 10% потрапляє у золу [4]. Оскільки процес випалу клінкеру є безвідходним, то при використанні вугілля з підвищеним вмістом ртуті існує потенційна можливість потрапляння цього леткого токсичного металу в готовий цемент.

IV. Особливості переходу цементних

заводів на використання альтернативного палива з відходів

Вперше в Україні на цементному заводі концерну LAFARGE ВАТ «Миколаївцемент» успішно впроваджується співспалювання вугілля і альтернативного палива на основі відходів, проводиться контроль якості альтернативного палива і викидів в атмосферу продуктів згорання. У Таблиці 1 наведено результати досліджень основних енергетичних характеристик деяких відходів як складників альтернативного палива.

ТАБЛИЦЯ 1

ЕНЕРГЕТИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕЯКИХ ВІДХОДІВ

Термічна утилізація промислових і комунальних відходів як альтернативного палива в цементній промисловості (при 100% заміні викопних палив) дозволить щорічно скорочувати їх кількість на 3,5 – 5,7 млн.т.

Альтернативне паливо з промислових джерел може потребувати попередньої обробки (сортування, подрібнення, сушка, гомогенізація). При використанні альтернативного палива важливо контролювати такі параметри як калорійність, вологість, зольність, хімічний склад тощо. Вологість альтернативного палива зазвичай є вищою, а калорійність нижчою у порівнянні з традиційним паливом. Рідке і порошкоподібне альтернативне паливо можна подавати в цементну піч з тих самих місць, що й традиційні види палива. Грубоподрібнене і громіздке тверде альтернативне паливо (цілі шини, брикети тощо) подаються в середню зону обертової цементної

печі для чого необхідне спорудження транспортерів та встановлення спеціального шлюзу і зважувальнодозуючих пристроїв. Для забезпечення повного згорання альтернативного палива необхідно подавати більше кисню у піч. При заміні традиційного палива альтернативним можливе збільшення викидів СО, NOx і Hg. Альтернативне паливо на основі побутових відходів або осадів стічних вод може містити ртуть у підвищеній кількості. Високий вміст азоту в альтернативному паливі може призвести до півищення викидів NOx. Альтернативне паливо має відмінні від традиційного палива паливні характеристики, тому при його використанні можливе підвищення викидів СО [5].

З метою уникнення потенційно можливих негативних для довкілля наслідків слід дотримуватися при модернізації існуючого виробництва або спорудження нових цементних заводів рекомендацій щодо вибору кращих доступних технічних рішень і використання найбезпечніших для довкілля технологій розроблених для цементної промисловості.

Висновок

За умов дотримання екологічних стандартів і нормативів та проведення модернізації цементних заводів використання вугілля і альтернативного палива на основі горючих промислових та комунальних відходів дозволяє: зменшити енергетичну залежність цементної промисловості від дорогого імпортного палива (природного газу); реалізувати принципи раціонального природокористування, шляхом заміни використання невідновлюваних викопних палив альтернативними на основі відходів; без шкоди для довкілля утилізувати багатотоннажні горючі відходи та знизити емісію парникових газів; зменшити витрати на переробку відходів та їх складування, а також отримати значний економічний ефект виробникам цементу в Україні.

References

[1] Guidelines on co-processing waste materials in cement production. Final draft. / L.Timberlake edit, May 2005. – 78 р.

[2]Саранчук В. Стан вуглехімії в Україні // Донецьк.

вісн. НТШ. – т.3. – Донецьк, 2003. – 136 с.

[3]Energetyczne wykorzystanie odpadów w przemyśle cementowym / J. Bień, М. Sanytsky, K. Rećko, S. Khrunyk // Budownictwo o zoptymalizowanym

potencjale energetycznym. – Częstochowa (Poland), 2007. – S. 11-16.

[4]Панов Б.С., Сахно С.В. Про проблеми екології у зв’язку з ртутоносністю вугілля Донбасу // Эл.журнал "Проблемы экологии". – № 1-2. –

Донецк: ДонНТУ, 2004. – С. 145-150.

[5]Morten Kyhnau Hansen. Possibilities for the use of alternative fuels in the cement industry // GF

MAGAZINE. – May 2008, pp. 29-32.

110 “GEODESY, ARCHITECTURE & CONSTRUCTION 2009” (GAC-2009), 14-16 MAY 2009, LVIV, UKRAINE

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]