ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Учет влияний температурных воздействий при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений 9
1.1 Учет сезонных изменений температуры при проектировании зданий и сооружений 9
1.2 Необходимость учета температурных воздействий 10
1.3 Основные факторы температурных воздействий 10
1.4 Параметры температурных воздействий 11
1.5 Конструкция отапливаемого здания, не защищенная от солнечного излучения 12
1.6 Влияние отрицательной температуры на диаграммы деформирования бетона 13
1.7 Температурные швы 15
1.8 Влияние знакопеременных температурных воздействий на железобетон 16
1.9 Повреждения в строительных конструкциях при нарушении требований устройства деформационных швов 18
1.10 Выводы по главе 1 22
Глава 2 Конструктивные решения здания ледового дворца спорта 23
2.1 Общие сведения 23
2.2 Металлические конструкции 25
2.3 Обследование конструкций здания ледового дворца спорта 26
2.3.1 Обследование консолей колонн 28
2.3.2 Тепловизионное обследование 49
2.3.3 Результаты обследования 63
2.3.4 Рекомендация по результатам обследования 64
2.4 Выводы по главе 2 66
Глава 3 Компьютерное моделирование температурного воздействия на элементы железобетонного каркаса ледового дворца спорта 67
3.1 Общие сведения о ПК ЛИРА (LiraSAPR2013) 67
3.2 Создание расчетной схемы 67
3.3 Загружения в LiraSAPR2013 69
3.4 Сбор нагрузок на плиты покрытия и перекрытий 72
3.5 Анализ результатов расчета 74
3.6 Выводы по главе 3 77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 78
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 79
Учет температурного влияния на надежность эксплуатации строительных конструкций зданий и сооружений должен выполняться при проектировании всех объектов строительства. Температура эксплуатации и возможные погодно-климатические и технологические изменения температуры определяют выбор материалов конструкции, глубину залегания фундамента, конструктивные решения ограждающих конструкций, размеры температурных блоков. Нарушение конструктивных требований по формированию деформационных швов здания может приводить к значительным повреждениям в конструкции и снижению надежности эксплуатации объекта. Здания и сооружения рамной конструктивной системы с жесткими узлами сопряжения несущих конструкций оказываются более чувствительными и склонными к повреждению при конструктивных нарушениях, связанных с учетом температурных воздействий. Назначение самого прочного материала, не способно обеспечить несущую способность жесткости и трещиностойкости элемента при значительных вынужденных деформациях, вызванных температурными перепадами. Поэтому здания и сооружения со значительными линейными размерами в плане требует более высокой культуры производства и контроля проектных и строительно-монтажных работ.
На территории РФ в последние годы возводится много объектов спортивного назначения, в том числе ледовые спортивные комплексы, которые представляют собой высоко материалоемкие протяженные здания. Подобные постройки отличаются высокой социальной значимостью, большой единовременной посещаемостью, что предопределяет значительное внимание к спортивным сооружениям с точки зрения соблюдения требований нормативных документов в области температурных воздействий.
Проектирование и строительство ледовых спортивных комплексов, а также спортивных сооружений в целом, в последнее десятилетие на территории РФ осуществлялось преимущественно по индивидуальным проектам. Подготовка и реализация уникальных строительных проектов потенциально является источником возможных недочетов в сравнении с типовыми проектами. Опыт эксплуатации одного из ледового дворца спорта подтверждает указанное предположение, а результаты обследования подтверждают значимость скрупулезности учета температурного влияния при выполнении проектных строительно-монтажных работ, что является содержательной частью предлагаемой магистерской диссертации.
Актуальность работы. Одним из характерных воздействий, которое воспринимает здание или сооружение, является температурные воздействия. Температурные воздействия на строительные конструкции могут иметь самое разнообразное происхождение, но чаще всего рассматриваются климатические температурные воздействия и технологические температурные воздействия. Нормативные документы учитывают ряд положений по влиянию температурного воздействия на напряженно- деформированное состояние, в том числе рекомендации по использованию марок стали (для стальных конструкций и арматуры), формирование температурных блоков в здании.
Пример первых лет эксплуатации ледового дворца спорта показал, что при учете в проекте указанного перечня мероприятий по влиянию температурного воздействия все равно возникают повреждения, нарушающие нормальную эксплуатацию объекта. Дальнейшее изучение влияния температурного воздействия на напряженно-деформированное состояние железобетонных конструкций является актуальной задачей по повышению надежности строительных систем при эксплуатации.
Цель исследований - оценка влияния температурного воздействия на работоспособность строительных конструкций после допущенных при проектировании и строительстве дефектов на примере ледового дворца спорта.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Анализ требований нормативных документов, регламентирующих учет температурных воздействий при проектировании зданий и сооружений.
2. Изучение проектной документации ледового дворца спорта и знакомство с объектом.
3. Проведение визуального и тепловизионного обследования ледового дворца спорта.
4. Построение конечно-элементной модели объекта строительства с учетом влияния температурного воздействия в условиях выявленных дефектов и повреждений.
5. Анализ напряженно-деформированного состояния строительных конструкций на компьютерной модели ледового дворца спорта
6. Разработка рекомендаций по обеспечению нормативной работы здания при температурных воздействиях.
Объект исследования магистерской диссертации - ледовый дворец спорта.
Предметом исследования - магистерской диссертации является температурные воздействия на строительные конструкции ледового дворца спорта с ошибками проектирования и дефектами строительства.
Научная новизна исследования заключается в предложенной методике оценки напряженно-деформированного состояния статически неопределимой конструкции при различных изменения температуры отдельных ее элементов.
Методы проведения исследования базируются на существующей методологии проведения технического и тепловизионного обследования строительных конструкций, зданий, сооружений, а также моделировании работы элементов строительных конструкций на расчетной схеме, формируемой из конечных элементов.
Практическая значимость заключается в возможности применения предлагаемой методики оценки напряженно-деформированного состояния элементов при неравномерном нагревании или охлаждении на этапе проектирования или эксплуатации.
Научная обоснованность и достоверность подтверждается соответствием результатов технического обследования напряженно- деформированному состоянию элементов строительных конструкции, полученных при моделировании в ПК ЛИРА.
Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования были представлены по материалам XXX международной конференции «Актуальные проблемы науки XXI века» (г. Москва, 2018г.) на тему «Разработка расчетной модели поврежденного железобетонного элемента» Авторы: Д.С. Тошин, С.Н. Новиков, Е.В. Шигаранова. и была опубликована статья в сборнике международной исследовательской организации «Cognitio».
Была опубликована научная статья на тему: «РАСЧЕТ СЕКТОРА ЛЕДОВОГО ДВОРЦА СПОРТА НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ В LiraSAPR 2013» Автор: Шигаранова Е.В. в научном журнале студенческий вестник №19(69) г. Москва, 2019 г.
Опубликована научная статья в сборнике статей «Агентство международных исследований» Международной научно-практической конференции "КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ НАУКИ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ" на тему «Соотношение предельных усилий в расчетах железобетонных элементов на прочность по нормированным методикам», состоявшейся 28 декабря 2018г. в г.Казань, РФ. Авторы: Е.В. Шигаранова; А.А. Абраменко.
Структура и объем магистерской диссертации. Магистерская диссертация включает в себя введение, три главы, заключение, список используемых литературных источников. Работа состоит из 82 страниц машинописного текста, 12 рисунков и 4 таблиц.
1. По результатам визуального обследования установлены недочеты проекта ледового дворца спорта. В местах температурных деформационных швов в перекрытиях и покрытии обнаружены трещины в стенах не имеющих вертикальной разрезки.
2. Обследованием установлены отклонения при выполнении деформационных швов: узел опирания несущей конструкции перекрытий и покрытия со стороны податливого соединения омоноличен, что является существенным нарушением проектного решения при реализации. В отдельных местах не демонтирована опалубка в температурных швах, что нарушает нормальную работу конструкций деформационных блоков.
3. Тепловизионным обследованием установлены места промерзания наружных ограждающих конструкций подоконной части ниже конструкции витража. Отсутствие требуемого утепления в зимний период приводит к уменьшению температуры главной балки монолитного перекрытия, расположенной по крайней кольцевой оси. Компьютерное моделирование подтверждает предпосылку скалывания бетона консолей колонн при продольных смещений концов главной балки.
4. Обеспечение работоспособности масштабных объектов, аналогичным ЛДС, возможно при учете требований нормативных документов при подготовке проекта и точной реализации при его строительстве. Результаты обследования и компьютерного моделирования в ПК Лира показывает, что нарушения по учету температурных воздействий могут возникнуть на любом этапе «жизненного цикла» объекта; последствия этих ошибок, как правило, значительны, а решения по устранению - трудоемкие и технически сложные.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
