Детальная информация

Тема выпускной квалификационной работы: «Характеристики напряженно-деформированного состояния оболочки градирни высотой 150 м из современных высокопрочных бетонов».Работа посвящена исследованию характеристик напряженно-деформированного состояния (НДС) оболочки градирни высотой 150 м из современных высокопрочных бетонов, а также оценке эффективности применения высокоэффективных модифицированных бетонов для её возведения на основе анализа результатов расчетов с применением современных программных комплексов и методик расчета.Задачи, решаемые в процессе исследования:1. Выполнить анализ влияния температурно-влажностных воздействий на НДС статически неопределимых ж/б конструкций зданий и сооружений.2. Изучить и обобщить особенности влияния температурных воздействий на характеристики свойств современных модифицированных высокопрочных бетонов (ВПБ).3. Изучить применяемые на практике методы расчета характеристик НДС железобетонных элементов конструкций при неравномерном нагреве и увлажнении.4. Выполнить расчет моделей градирен из бетонов классов В30 и В80 при действии силовых факторов в ПК SCAD.5. Установить расчетными методами распределение температуры и влажности по толщине расчетных элементов градирни.6. Определить характеристики НДС ж/б элементов градирен при температурно-влажностных воздействиях по инженерной (согласно СП 27.13330.2017) и машиноориентированной (на основе нелинейной деформационной модели) методикам расчета.7. Оценить эффективности применения ВПБ при возведении градирен.Из результатов анализа опытных данных ряда авторов о влиянии повышенных температур на характеристики свойств высокопрочных бетонов (ВПБ) следует, что кратковременный нагрев в диапазоне температур до 200 °С приводит к снижению прочности ВПБ в сравнении с прочностью при нормальной температуре не более чем на 10% (для обычного тяжелого бетона снижение - 25-27%), длительный нагрев - к практически полному ее восстановлению и некоторому приросту до 14%. Предельные значения удельных деформаций ползучести высокопрочного бетона.Отечественные нормативные методы расчета железобетонных конструкций на температурные воздействия представлены в СП 27.13330.2017 и содержат основные положения инженерной методики и принципы построения методики на основе нелинейной деформационной модели.  Инженерная методика является упрощенной и содержит ряд ограничений. Расчеты выполняются только для двух температурных режимов (первый кратковременный и длительный нагревы) и распространяются на бетоны классов не выше В60. Выполнены расчеты на основе нелинейной деформационной модели с учетом физической нелинейности деформирования бетона при совместном действии силовых и температурно-влажностных факторов, что позволяет получить более полную оценку НДС сложных конструкций с учетом неоднородности свойств бетона и арматуры, обусловленных неравномерным по сечению нагревом и трещинообразованием в бетоне, с учетом физической нелинейности деформирования, усадки и ползучести бетона.Результаты расчетов по инженерной методике и по деформационной модели на действие силовых и температурно-влажностных факторов при летнем и зимнем режимах работы градирни подтверждают эффективность применения высокопрочных бетонов вследствие уменьшения толщины оболочки, снижения температурных моментов, снижения веса сооружения.

The subject of the graduate qualification work is "Characteristics of the strain-stress distribution of the cooling tower shell of a 150 m high from modern high-strength concrete".The work is devoted to the study of the characteristics of the stress-strain state of the cooling tower shell with a height of 150 m made of modern high-strength concrete, as well as the evaluation of the effectiveness of the use of highly efficient modified concrete for its construction based on the analysis of calculation results using modern software packages and calculation methods.Tasks that were solved during the study:1. Analysis of the influence of temperature and humidity effects on the strain-stress distribution of statistically indeterminate railway structures of buildings and structures.2. Study and generalization of the effect of temperature exposure on the characteristics of the properties of modern modified high-strength concrete.3. Analysis of methods calculating characteristics of the strain-stress distribution of reinforced concrete structural elements with uneven heating and humidification.4. Calculation of models of cooling towers made of concrete B30 and B80 under the action of force factors in the SCAD software package.5. Calculation of the temperature and humidity distribution over the thickness of the design elements.6. Determination of the strain-stress distribution characteristics of the w/w elements of cooling towers under temperature and humidity influences according to engineering (according to ACoP 27.13330.2017) and machine-oriented (based on a nonlinear deformation model) calculation methods.7. Evaluation of the effectiveness of the use of high-strength concrete in the construction of cooling towers.From the results of the analysis of experimental data on the effect of increased temperatures on the properties of high-strength concrete, it follows that short-term heating in the temperature range up to 200°C leads to a decrease in the strength of high-strength concrete in comparison with the strength at normal temperature by no more than 10% (for ordinary heavy concrete, a decrease in 25-27%), prolonged heating - to its almost complete restoration and a certain increase to 14%.Domestic normative methods for calculating reinforced concrete structures for temperature effects are presented in ACoP 27.13330.2017 and contain the main provisions of the engineering methodology and principles of constructing a methodology based on a nonlinear deformation model. The engineering methodology is simplified and contains a number of limitations. Calculations are performed only for two temperature conditions (the first short-term and long-term heating) and apply to concrete of classes no higher than B60.Calculations are performed on the basis of a nonlinear deformation model taking into account the physical nonlinearity of concrete deformation under the combined action of force and temperature-humidity factors, which makes it possible to obtain a more complete assessment of the stress-strain state of complex structures, taking into account the heterogeneity of the properties of concrete and reinforcement caused by uneven heating and cracking in concrete, taking into account the physical nonlinearity de-forming, shrinkage and creep of concrete.The results of calculations based on engineering methodology and on the deformation model for the effect of power and temperature-humidity factors in summer and winter modes of operation of the cooling tower confirm the effectiveness of the use of high-strength concrete due to a decrease in the thickness of the shell, a decrease in temperature moments, a decrease in the weight of the structure.