Главная Статьи Теплопроводность бетона: основы

Теплопроводность бетона: основы

14.03.2011

Конструктивные системы высотных зданий из монолитного железобетона характеризуются большими нагрузками на вертикальные несущие элементы и широким применением в качестве фундаментов плитно-свайных оснований. Фундаментные плиты (ростверки) в таких зданиях по значению модуля поверхности m относятся к массивным конструкциям (m < 2). Модуль поверхности колонн нижних этажей достигает значений 1,9–3, что вплотную приближает их к классу массивных конструкций.

При производстве работ в период ухода за бетоном особое значение приобретает контроль температурного режима, так как скорость нагрева и остывания бетона, а также максимальные значения температур ограничиваются нормами и регламентами проектов производства работ. Неравномерность распределения температур в железобетонном элементе может стать дополнительным фактором трещинообразования на стадии возведения здания. Для теплотехнических расчетов можно использовать программный комплекс по методу конечных элементов ANSYS, поддерживающий следующие виды теплообмена: теплопроводность, конвекция и излучение. Программный комплекс сертифицирован Госатомнадзором РФ (рег. номер ПС в ЦОЭП при РНЦ КИ № 490 от 10.09.2002, рег. номер паспорта аттестации № 145 от 31.10.2002), а также многими зарубежными органами сертификации (ISO 9001, ISO 9000-3, British standard BS 5750, Lloyd’s Register’s software certification, NAFEMS QA certification и др.). В расчетах, приведенных ниже, использован ANSYS версии 11.0 (лицензия № 155748 от 28.04.2003).

Теплопроводность реализуется как обусловленный градиентом температур обмен внутренней энергией, который можно описать уравнением для скорости переноса тепла, известным как закон Фурье. Под конвекцией понимается передача тепла, которая происходит между поверхностью объекта и окружающей средой, когда они имеют различные температуры. Теплопередача конвекцией описывается законом Ньютона. Для получения разрешающих уравнений используется закон сохранения энергии (первый закон термодинамики). Учитывая изменчивость тепловыделения цемента и температур во времени, следует решать задачу нестационарного теплообмена. Прежде чем приступать к проектному анализу массивных железобетонных конструкций на действие нестационарных тепловых воздействий, желательно сделать тестовые расчеты известных экспериментов и теоретических изысканий. Это позволяет в дальнейшем с достаточной точностью производить аналогичные расчеты. Возможности современных вычислительных программно-аппаратных комплексов позволяют составлять и решать адекватные расчетные схемы, с учетом геометрической сложности исследуемых объектов, нелинейности нагрузок и свойств материалов. Кроме того, имеется возможность передачи результатов решения тепловой задачи в прочностной модуль, например, для расчета деформаций по полученным температурным полям.

 

Журнал "Высотные здания"

Адрес: Россия, 141500, Московская область, г.Солнечногорск, ул. Революции, д. 3. E-mail: contros@mail.ru HostCMS