Исследование тепловых полей отогреваемых грунтовых и бетонных оснований
|
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 7
1.1. Методика производства бетонных работ при возведении различных конструкций на грунтовых и бетонных основаниях 8
1.2. Изучение свойств промерзания и оттаивания грунтовых оснований
1.3. Информация из нормативной документации 21
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТТАИВАНИЯ ГРУНТА 24
2.1. Исходные данные 24
2.2. Моделирование полей 31
2.3. Результаты моделирования 36
3. СРАВНЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 50
ВЫВОД 52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК: 54
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 56
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 88
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 7
1.1. Методика производства бетонных работ при возведении различных конструкций на грунтовых и бетонных основаниях 8
1.2. Изучение свойств промерзания и оттаивания грунтовых оснований
1.3. Информация из нормативной документации 21
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТТАИВАНИЯ ГРУНТА 24
2.1. Исходные данные 24
2.2. Моделирование полей 31
2.3. Результаты моделирования 36
3. СРАВНЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ 50
ВЫВОД 52
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК: 54
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 56
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 72
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 88
В настоящее время в строительной отрасли довольно инертно относятся к
применению новых технологий и методов, зачастую это связано с экономическим эффектом, когда стоимость внедрения и использования новых методов производства работ значительно более высокая чем проверенных временем. В описанном выше подходе есть явный минус - если не обращать внимание на новые методы и технологии, то происходит застой, в случае же, когда идет процесс изучения и использования новых технологий постепенно стоимость оборудования и самого производства работ снижается, что в конечном итоге дает положительный экономический эффект.
В данной работе будем рассматривать один из методов производства оттаивания грунтовых и бетонных оснований:
В современной строительной отрасли все чаще обращаются к методам производства работ в зимнее время. Это позволяет значительно экономить время общего строительства здания.
Особенности производства работ в зимнее время, учитывая продолжительный период с отрицательной температурой наружного воздуха, довольно хорошо и подробно изучены в нашей стране. Но среди всего многообразия научных изысканий обнаружен пробел в изучении процессов оттаивания (отогревания) оснований перед производством работ.
На процесс оттаивания оснований влияет большое количество факторов, таких как тип, плотность и влажность грунта, температура наружного воздуха в рассматриваемый период и средняя температура месяца, а так же глубина промерзания грунта.
Цель данного исследования: изучение тепловых полей, отогреваемых грунтовых и бетонных оснований. Требуется установить зависимости от выше перечисленных факторов.
Задачами данного исследования являются:
- Изучить предлагаемые в настоящий момент варианты оттаивания грунта
- Выделить среди них наиболее актуальные и перспективные
- Смоделировать данный метод с помощью программного комплекса.
- Проанализировать получившиеся результаты.
- Предоставить результат в пригодном для дальнейшего использования виде.
Исследовать процесс оттаивания для неиспользуемых в данный момент способов оттаивания считаем бессмысленным занятием, а среди современных методов в настоящее время несколько недооцененных на рынке можно выделить несколько, о чем подробнее далее.
Результаты моделирования и анализа требуется обработать таким образом, что в дальнейшем ими могли воспользоваться разработчики проектов производства работ, для задания в своих проектах адекватного времени оттаивания грунтовых и бетонных оснований.
Согласно нормативной и рекомендательной документации перед укладкой бетонной смеси основание должно быть отогрето до положительной температуру на глубину не менее 300-500 мм в зависимости от свойств основания.
Исходя из этого и доступных для применения климатических свойств, и свойств грунтовых оснований и будет составляться модель оттаивания.
Изучение процесса оттаивания оснований позволит гибко управлять данным процессом, с уменьшением затрат на излишний обогрев почвы и уменьшением вероятности промораживания бетона в зоне контакта с основанием.
Промораживание в зоне контакта опасно тем, что при недостаточном наборе прочности бетона, вследствие замерзания бетона возникает эффект неравномерного перераспределения усилий и намного увеличивается вероятность повреждения фундамента при полной загрузке, что может быть обнаружено через значительный срок и затраты на усиление или восстановление будут довольно значительными, поэтому так важно соблюдать тонкий баланс при отогревании оснований, что бы напрасно не расходовать свои средства при производстве работ и не допустить больших затрат при эксплуатации на восстановление труднодоступных конструкций.
применению новых технологий и методов, зачастую это связано с экономическим эффектом, когда стоимость внедрения и использования новых методов производства работ значительно более высокая чем проверенных временем. В описанном выше подходе есть явный минус - если не обращать внимание на новые методы и технологии, то происходит застой, в случае же, когда идет процесс изучения и использования новых технологий постепенно стоимость оборудования и самого производства работ снижается, что в конечном итоге дает положительный экономический эффект.
В данной работе будем рассматривать один из методов производства оттаивания грунтовых и бетонных оснований:
В современной строительной отрасли все чаще обращаются к методам производства работ в зимнее время. Это позволяет значительно экономить время общего строительства здания.
Особенности производства работ в зимнее время, учитывая продолжительный период с отрицательной температурой наружного воздуха, довольно хорошо и подробно изучены в нашей стране. Но среди всего многообразия научных изысканий обнаружен пробел в изучении процессов оттаивания (отогревания) оснований перед производством работ.
На процесс оттаивания оснований влияет большое количество факторов, таких как тип, плотность и влажность грунта, температура наружного воздуха в рассматриваемый период и средняя температура месяца, а так же глубина промерзания грунта.
Цель данного исследования: изучение тепловых полей, отогреваемых грунтовых и бетонных оснований. Требуется установить зависимости от выше перечисленных факторов.
Задачами данного исследования являются:
- Изучить предлагаемые в настоящий момент варианты оттаивания грунта
- Выделить среди них наиболее актуальные и перспективные
- Смоделировать данный метод с помощью программного комплекса.
- Проанализировать получившиеся результаты.
- Предоставить результат в пригодном для дальнейшего использования виде.
Исследовать процесс оттаивания для неиспользуемых в данный момент способов оттаивания считаем бессмысленным занятием, а среди современных методов в настоящее время несколько недооцененных на рынке можно выделить несколько, о чем подробнее далее.
Результаты моделирования и анализа требуется обработать таким образом, что в дальнейшем ими могли воспользоваться разработчики проектов производства работ, для задания в своих проектах адекватного времени оттаивания грунтовых и бетонных оснований.
Согласно нормативной и рекомендательной документации перед укладкой бетонной смеси основание должно быть отогрето до положительной температуру на глубину не менее 300-500 мм в зависимости от свойств основания.
Исходя из этого и доступных для применения климатических свойств, и свойств грунтовых оснований и будет составляться модель оттаивания.
Изучение процесса оттаивания оснований позволит гибко управлять данным процессом, с уменьшением затрат на излишний обогрев почвы и уменьшением вероятности промораживания бетона в зоне контакта с основанием.
Промораживание в зоне контакта опасно тем, что при недостаточном наборе прочности бетона, вследствие замерзания бетона возникает эффект неравномерного перераспределения усилий и намного увеличивается вероятность повреждения фундамента при полной загрузке, что может быть обнаружено через значительный срок и затраты на усиление или восстановление будут довольно значительными, поэтому так важно соблюдать тонкий баланс при отогревании оснований, что бы напрасно не расходовать свои средства при производстве работ и не допустить больших затрат при эксплуатации на восстановление труднодоступных конструкций.
В ходе проведенных исследований можно сделать вывод о том, что одним из самых современных и перспективных способов отогревания основания является использование гидравлических станций - устройств с непрерывно циркулирующей подогреваемой водно-гликолевой смесью по уложенным на промерзшее основание шлангам. Применение данного способа гарантирует требуемые параметры отогрева по скорости и конечному результату. При достаточном контроле производительность данного метода является одной из самых лучших на сегодняшний день.
При моделировании способа отогревания оснований, представленного выше, было проведено значительное количество вариаций начальных параметров и их влияние на конечный результат моделирования. В результате был проведен анализ результатов, согласно которому удалось вывести эмпирическую формулу, применение которой возможно уже в настоящий момент.
Применение данной формулы по сравнению с другими способами определения времени оттаивания показывает преимущество в точности перед инструкцией по применению механизма [12], и различие в расчетах с принятой формулой, берущей свое начало из документов конца прошлого столетия.
Различие с инструкцией [12] связано с тем, что в ней учитывается значительно меньшее количество факторов, из-за чего результат получается с значительной погрешностью, но при этом с простотой расчетов.
Разница с формулой в п.5.13 [8], происходит от того, что формула из рекомендаций в отличии от выведенной в данной работе не учитывает плотность и влажность грунта, так же в ней никак не учтены методы производства работ, что говорит, о том, что при составлении данной формулы (и данных по которым она составлена) находили применение только несколько способов оттаивания основания, которые в основном прогревали сразу всю рассматриваемую поверхность, в рассматриваемом же способе оттаивания происходит от линейных источников тепла, что не позволяет говорить об единой температуре поверхности.
На основании выше сказанного можно сказать что в данном исследовании представлена рабочая методика по определению времени оттаивания грунтовых и бетонных оснований с помощью программного комплекса Elcat Профессиональная версия, с помощью которой можно добить значительной точности моделирования и использовать эти данные в дальнейшем для разработки ПНР.
Так же можно сказать что исследование и применение новых и современных способов производства работ позволяет добиться более точного результата и способствуют повышению производительности на производстве и уменьшению затрат (в долгосрочной перспективе).
При моделировании способа отогревания оснований, представленного выше, было проведено значительное количество вариаций начальных параметров и их влияние на конечный результат моделирования. В результате был проведен анализ результатов, согласно которому удалось вывести эмпирическую формулу, применение которой возможно уже в настоящий момент.
Применение данной формулы по сравнению с другими способами определения времени оттаивания показывает преимущество в точности перед инструкцией по применению механизма [12], и различие в расчетах с принятой формулой, берущей свое начало из документов конца прошлого столетия.
Различие с инструкцией [12] связано с тем, что в ней учитывается значительно меньшее количество факторов, из-за чего результат получается с значительной погрешностью, но при этом с простотой расчетов.
Разница с формулой в п.5.13 [8], происходит от того, что формула из рекомендаций в отличии от выведенной в данной работе не учитывает плотность и влажность грунта, так же в ней никак не учтены методы производства работ, что говорит, о том, что при составлении данной формулы (и данных по которым она составлена) находили применение только несколько способов оттаивания основания, которые в основном прогревали сразу всю рассматриваемую поверхность, в рассматриваемом же способе оттаивания происходит от линейных источников тепла, что не позволяет говорить об единой температуре поверхности.
На основании выше сказанного можно сказать что в данном исследовании представлена рабочая методика по определению времени оттаивания грунтовых и бетонных оснований с помощью программного комплекса Elcat Профессиональная версия, с помощью которой можно добить значительной точности моделирования и использовать эти данные в дальнейшем для разработки ПНР.
Так же можно сказать что исследование и применение новых и современных способов производства работ позволяет добиться более точного результата и способствуют повышению производительности на производстве и уменьшению затрат (в долгосрочной перспективе).