ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ



7.1. Долговечность наружных ограждающих конструкций определяется сроком их службы с сохранением в требуемых пределах эксплуатационных качеств в данных климатических условиях при заданном режиме эксплуатации зданий.

При проектировании наружных ограждающих конструкций необходимо учитыватьих долговечность, при выборе типа ограждения предпочтение следует отдавать более долговечной конструкции,

Жилые здания для северной строительно-климатической зоны следует проектировать с наружными ограждающими конструкциями с долговечностью не менее 50 лет.

7.2. Необходимую долговечность наружных стен следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащие прочность, морозостойкость и влагостойкость, а также соответствующими конструктивными решениями, предусматривающими, в случае необходимости, специальную защиту элементов конструкции, выполняемых из недостаточно стойких материалов.

7.3. Срок службы отдельных элементов, от которых зависит долговечность наружных ограждающих конструкций (стальные закладные и крепежные детали, связи, узлы и их сопряжения), должен быть не ниже срока службы всей конструкции.

7.4. Наружные однослойные стены должны иметь защитные слои надлежащей долговечности. Их марка по морозостойкости должна быть на 1-2 ступени выше, чем у материала стены.

7.5. Долговечность наружной ограждающей конструкции оценивается по се сравнительному или фактическому значениям. Под долговечностью понимается продолжительность в годах первого доремонтного периода эксплуатации ремонтируемых ограждающих конструкции или их элемента, например защищенного слоя (сравнительная долговечность), или продолжительность срока службы ремонтируемой конструкции с капитальными ремонтами, а также неремонтируемой конструкции или ее неремонтируемой части, например простенка (фактическая долговечность).

Сравнительная долговечность ограждающей конструкции не должна быть ниже нормативной периодичности капитальных ремонтов, предусмотренной действующими нормативными документами.

7.6. Расчетом на долговечность наружной ограждающей конструкции здания определяется:

сравнительная или фактическая долговечность конструкции при данном конструктивном решении ограждения, выбранном материале и заданной его марке по морозостойкости;

требуемая марка по морозостойкости выбранного материала при заданном (нормативном или требуемом) сроке службы ограждающей конструкции и материале.

7.7. Долговечность q, лет, наружной ограждающей конструкции или ее наружного защищенного слоя определяется по формуле

,                               (39)

где N - выдерживаемое материалом ограждения или соответственно его наружным защищенным слоем число циклов попеременного замораживания при стандартных испытаниях на морозостойкость, численно равное цифровому индексу устанавливаемой марки по морозостойкости (например, 35 циклов при F35); wн - массовое отношение влаги в материале, соответствующее его полному водонасыщению без вакуумирования, принимаемое по табл. 18; wр - среднее равновесное массовое отношение влаги в материале, ниже которого при температуре -20°С лед в нем не образуется, принимаемое по табл. 19; wэз, wэл - массовые отношения влаги в материале в зоне промерзания ограждения в условиях его эксплуатации на зимне-весеннем (з) и летне-осеннем (л) периодах года соответственно при расчетах на долговечность; x(ti) - соответствующие данному зимне-весеннему или летне-осеннему периоду года переменные коэффициенты, принимаемые по табл. 20, в зависимости от достигаемой материалом отрицательной температуры t i в каждом отдельном случае i ее перехода через 0°С ниже температуры начала замерзания tнз в нем жидкой влаги (см. табл. 18); пiз, пiл - соответственно число таких случаев i-го достижения температуры ti в году на этих периодах.

Таблица 18

Материал go, кг/м3 wн, % по массе tнз, °С
Цементно-песчаный раствор: 2100 8,3 -2,7
1:1 1950 9,4 -3,5
1:2 1700 10,8 -1,9
1:4 1300 35,8 -1,3
Поризованный раствор 800 54 -1,8
Ячеистый бетон 1450 10,3 -1,8
Керамзитобетон 1000 18 -2,7
Шунгизитогазобетон 1100 33 -1,6

Таблица 19

Материал wр, % по массе
Ячеистый бетон 4
Шучгизитогазобетон 2,2
Керамзитобетон 1,8
Цементно-песчаный раствор 0,6

При обычно наблюдаемом нестационарном (неустановившемся) температурном поле ограждения при данной температуре (см. пример 2) наблюдается только один цикл i, поэтому

niз=niл=1 цикл/год.

Для установления числа случаев i и, соответствующих им температур ti, по которым находят коэффициенты x(ti), необходимо предварительное определение полных нестационарных температурных полей ограждающей конструкции на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года с учетом характеристик климатической активности района строительства, влияющих на долговечность наружных ограждений.

Таблица 20

Материал

gо, кг/м3

tнз

Коэффициенты x(ti) при температуре t i, °С

-3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -15 -20 -30 и более
Цементно-песчаный раствор:                          
1:1 2100 0 0,097 0,363 0,522 0,628 0,704 0,761 0,805 0,84 0,947 1 1,004
1:2 1950 0 - 0,153 0,365 0,506 0,607 0,682 0,741 0,788 0,929 1 1,07
1:4 1700 0 0,407 0,582 0,686 0,756 0,806 0,843 0,874 0,895 0,965 1 1,035
Поризованный раствор 1300 0 0,605 0,721 0,791 0,837 0,87 0,896 0,915 0,931 0,977 1 1,023
Ячеистый бетон 800 0 0,444 0,607 0,706 0,771 0,818 0,853 0,88 0,902 0,967 1 1,033
Керамзита бетон 1000 1450 0 0 0,106 0,133 0,369 0,454 0,527 0,711 0,632 0,775 0,707 0,821 0,763 0,855 0,807 0,882 0,842 0,903 0,947 0,967 1 1 1,052 1,032
Шунгитогазобетон 1100 0 0,522 0,663 0,747 0,803 0,843 0,873 0,897 0,916 0,972 1 1,028

7.8. При рабочем проектировании однослойных наружных ограждающих конструкций долговечность стены рекомендуется рассчитывать на ЭВМ по программе KLIMAT, приведенной в прил. 11. Долговечность наружного защитного слоя бел при этом определяется по формуле

,                                          (40)

где индексы «ст» и «сл» указывают на принадлежность данной величины соответственно к материалу тела стены или защитного слоя.

7.9. Долговечность наружного защитного слоя наружной ограждающей конструкции без применения ЭВМ определяется при коэффициентах x(ti), найденных для середины этого слоя по ее полному температурному полю по п. 7.19.

7.10. Долговечность основной части наружной ограждающей конструкции без применения ЭВМ определяется при коэффициентах x(ti), найденных для середины слоя устойчивого промерзания па активных периодах года, по ее полному температурному полю по пп. 7.13-7.24.

Толщина слоя устойчивого промерзания на активных периодах года устанавливается в соответствии с указаниями п. 7.20.

7.11. Массовые отношения влаги в материале wэз и wэл зоне промерзания наружной ограждающей конструкции в условиях ее эксплуатации на зимне-весеннем (з) и летне-осеннем (л) периодах года при расчете ее долговечности без применения ЭВМ принимаются соответственно равными:

                                        (41)

где g0 g0min - соответственно расчетная и минимальная плотности материала ограждения в сухом состояния (прил. [3*]); w - соответствующее расчетное массовое отношение влаги в материале такое же, как принимаемое, исходя из условий эксплуатации при теплофизических расчетах, приведенное в этом же приложении; Dwср - его предельно допустимое приращение, принимаемое по табл. [14*].

7.12. Долговечность наружных ограждающих конструкций южной ориентации в зависимости от интенсивности солнечной радиации и числа дней безоблачного неба в году может быть на 10-20% ниже расчетной долговечности, найденной по формуле (39) без их учета. Поэтому для этих стен желательны меры по снижению влияния солнечной радиации (светлые отделка или окраска, экранирование и т. п.).

7.13. При определении температурного поля однослойной стены различие в теплофизических характеристиках защитного слоя и основной части стены не учитывается. Их значения принимаются соответствующими ее основной части и расчетному массовому отношению влаги в материале по прил. [3*].

7.14. Квазистационарная составляющая температурного поля на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года однослойной наружной ограждающей конструкции общей толщиной d, связанная с годовым ходом среднемесячных температур наружного воздуха tсм, при температуре внутреннего воздуха tв определяется по формуле

t (х, t)=m1+m3х+m5x2+m6x3+(m2+m4х)t,                                  (42)

где х - координата точки ограждения, отсчитываемая от его наружной поверхности; t - время, отсчитываемое от середины месяца зимне-весеннего или соответственно, летне-осеннего периодов года, предшествующего началу периодических оттепелей или соответственно заморозков па этих периодах с переходом через tиз; mi - постоянные коэффициенты, определяемые по формулам:

                               (43)

                                            (44)

            (45)

Здесь: а - коэффициент температуропроводности материала ограждения; b - темп изменения среднемесячных температур наружного воздуха на зимне-весеннем или летне-осеннем периодах года, соответственно определяемый по указаниям п. 7.21; tв - расчетная температура внутреннего воздуха;

.                                             (46)

Здесь

,                                         (47)

где aв и aн определяются соответственно по табл. [4*] и [6*].

7.15. Гармонические составляющие температурного поля однослойной наружной ограждающей конструкции определяются с учетом соответствующих амплитуд и периодов, назначаемых в соответствии с пп. 7.21 и 7.23.

Учитываются две составляющие, связанные:

первая -с суточными колебаниями температуры наружного воздуха со средней амплитудой Ас (см. п. 7.20) и периодом Р=24 ч;

вторая - с устойчивыми периодическими заморозками и оттепелями со средними амплитудами Ар, периодами Рр и числом т в году (см. п. 7.23).

7.16. Амплитуда суточных колебаний температуры в слое ограждения, отстоящем на расстоянии х от его наружной поверхности, определяется по формуле

,                                      (48)

где Aп - амплитуда суточных колебаний температуры на наружной поверхности ограждения

.                                    (49)

В формулах (48) и (49) р - период суточных колебаний температуры, равный 24 ч; Ас - средняя амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха, принимаемая по п. 7.21.

7.17. Амплитуды колебаний температуры в слое ограждения, отстоящем на расстоянии х от его наружной поверхности, связанные с устойчивыми периодическими заморозками и оттепелями с периодом Рр (см. п. 7.23), находят по формуле.

,                                     (50)

где Ар - средняя расчетная амплитуда этих заморозков и оттепелей на данном зимне-весеннем или летне-осеннем периодах года, определяемая в соответствии с п. 7.23; d - толщина ограждения.

7.18. Полное температурное поле однослойной наружной ограждающей конструкции находится наложением на его составляющую двух гармонических колебаний (см. п. 7.15) с амплитудами и периодами, назначаемыми в соответствии с п. 7.16, 7.17, 7.20, 7.23.

7.19. Глубину устойчивого промерзания однослойного ограждения на активном периоде года находим из уравнения (42) при t(х t)=0. Она определяется дважды: для начала зимне-весеннего и конца летне-осеннего периодов и находится как среднеарифметическое из этих двух ее значений.

7.20. Для расчета нестационарных температурных полей наружных ограждающих конструкций на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года, с учетом которых производится прогнозирование их долговечности, необходимы следующие климатологические параметры наружного воздуха:

среднемесячные температуры tсм по месяцам года;

средние амплитуды Ас суточных колебаний температуры по месяцам года с периодом Р=24 ч;

среднесуточные температуры tсс по дням месяцев года;

темп b изменения среднемесячных температур tсм в их годовом ходе на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

средние расчетные полупериоды Рр устойчивых периодических заморозков и оттепелей по отношению к годовому ходу среднемесячных температур tсм на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

средние расчетные амплитуды Ар этих заморозков и оттепелей с полупериодом Рр на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

среднее расчетное число mp указанных заморозков и оттепелей в году на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

средняя календарная дата начала устойчивых периодических оттепелей по отношению к годовому ходу среднемесячных температур tсм на зимне-весеннем периоде года;

средняя календарная дата начала устойчивых периодических заморозков по отношению к годовому ходу среднемесячных температур tсм на летне-осеннем периоде года.

Указанные характеристики определяются по СНиП 2.01.01-82, а отсутствующие там величины по пп. 7.21-7.23.

Примечания: 1. Зимне-весенним и летне-осенним периодами года называются его активные периоды в указанное время, на которых возможны периодические оттепели и заморозки с переходами температуры наружного воздуха через 0°С. 2. В прил. 2 СНиП 2.01.01-82 указаны удвоенные значения Ас.

7.21. Темп b изменения среднемесячных температур tсм наружного воздуха на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года определяется по графику их годового хода на участках, где эти температуры изменяются практически линейно.

7.22. Среднесуточные температуры tсс наружного воздуха определяются по наблюдениям за год по метеорологическим ежемесячникам.

7.23. Средние расчетные амплитуды Ар, средние расчетные периоды Рр, среднее число в году mp и календарные даты начала устойчивых периодических оттепелей и заморозков на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года определяются как средние арифметические за последние пять лет по графикам годового хода среднемесячных температур. При этом учитываются только периодические оттепели и периодические заморозки с переходом за tнз.

Для некоторых городов северной строительно-климатической зоны средние расчетные характеристики климатической активности, связанные с устойчивыми периодическими заморозками и оттепелями, и календарные даты начала последних приведены и табл. 21.

Таблица 21

Город

Зимне-весенний период

Оттепели

Заморозки

начало Рр, сут Ар, °С mp, цикл/год Рр, сут Ар, °С mp, цикл/год
Воркута 30.04 1,9 3,8 4 4,7 4,1 7
Магадан 02.05 2 2,1 3 4,7 2,2 3
Надым 16.01 3,6 5,2 1 5,7 6,1 6
Новый Уренгой 20.04 3,3 2,7 3 5,7 7 6
Норильск 27.04 1,6 3,7 1 10,8 10,5 3
Сургут 04.04 5,8 5,7 5 3,4 4 6
Тында 09.04 3,5 3,6 3 5,2 3,8 3
Якутск 16.04 4,6 4,6 2 6,1 4,4 2

Продолжение табл.

Город

Летне-осенний период

Оттепели

Заморозки

начало Рр, сут Ар, °С mp, цикл/год Рр, сут Ар, °С mp, цикл/год
Воркута 29 09 4,8 3,2 3 3,3 3,1 2
Магадан 08.10 4,9 4,4 1 4,7 2,9 1
Надым 29.09 3,7 3 3 3,4 3,8 2
Новый Уренгой 28.09 3,9 2,8 3 2,5 3,2 2
Норильск 28.09 4 4,1 1 1,6 2,5 1
Сургут 03.10 6,1 7,5 4 2,4 3,5 5
Тында 01.10 3,4 3,6 2 2,9 3,4 2
Якутск 25.10 2,7 1,8 2 5,7 5,2 2

Рис. 15. Годовой ход температур на летне-осеннем периоде 1973г. в г. Норильске

1 - среднемесячных; 2 - среднесуточных; 3 - апроксимация годового хода полусинусоидами

Пример 1. Определить характеристики климатической активности района строительства г. Норильска.

А. Исходные данные

Ввиду отсутствия данных полных многолетних метеорологических наблюдений в г. Норильске воспользуемся данными ближайшей метеорологической станции (табл. 22).

Таблица 22

Месяц

Параметры наружного воздуха, °С

среднемесячные температуры tсм средние суточные амплитуды Ас
I -27,6 4,1
II -25,2 3,7
III -21,4 4,35
IV -14 4,75
V -5,2 3,75
VI 5,9 4,1
VII 13,4 4,65
VIII 10,4 4,05
IX 3,6 3,05
X -8,8 3,15
XI -21,8 3,9
XII -25,6 4

По наблюдениям этой станции найдены среднесуточные температуры по дням за 1973-1976 гг. для летне-осеннего (сентябрь-ноябрь) и зимне-весеннего (апрель-май) периодов года. Пример соответствующего графика годового хода этих температур за 1973 г, на летне-осеннем периоде этого года показан на рис. 15. Там же нанесена кривая годового хода среднемесячных температур (см. табл. 22) на указанном периоде года и на нем выделены границы участка, где наблюдаются периодические изменения среднесуточных температур с переходами через 0°С, за пределами которого температура наружного воздуха уже скачкообразно, но устойчиво повышается или понижается без переходов через 0°С. В границах этого участка определены полупериоды и амплитуды соответствующих переходов (заморозков и оттепелей) через кривую годового хода среднемесячных температур. Таким же образом для каждого из рассматриваемых годов были найдены полупериоды оттепелей и заморозков, их амплитуды и их количества в году на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах (табл. 23 и 24).

Б. Порядок расчета

По табл. 23 найдем, что на зимне-весеннем периоде года средняя амплитуда оттепелей

°С;

средняя амплитуда заморозков

°С;

средний полупериод оттепелей

 сут;

средний полупериод заморозков

 сут.

Таким образом на зимне-весеннем периоде - средняя расчетная амплитуда заморозков и оттепелей

°С;

средний расчетный период оттепелей и заморозков

Рр=6,3+10,4=16,7 сут;

среднее расчетное число заморозков и оттепелей в год

 цикл/год.

Таблица 23

Год

Характеристики климатической активности

Летне-осенний период

Зимне-весенний период

Оттепели

Заморозки

Оттепели

Заморозки

1973 Амплитуда, °С 2,7 9,6 12,8 8,8 9,8 11,2 5,6   14,5 7,2 11,5
  Полупериод, сут 2,25 2,25 6,75 9,5 7 5 2,6   8,75 8,75 13
1974 Амплитуда, °С   5,6     6   9,6   9,6 5,2 5,4
  Полупериод, сут   6     10,5   11   14 12,5 11,5
1975 Амплитуда, °С   -     -   15 11,6 7,8 11  
  Полупериод, сут   -     -   6 5 7 18  
1976 Амплитуда, °С   -     -   12,8 8 6,2 7  
  Полупериод, сут   -     -   8 5 4 16,5  
1977 Амплитуда, °С   7,8     8,7   10,2 9,6 8,9 7,9  
  Полупериод, сут   4,3     8   5,9 6,9 5 5,8  
Сумма Амплитуда, °С   38,5     44,5     82,4   103,2  
  Полупериод, сут   21,55     40     50,4   124,8  

Таблица 24

Год

Зимне-весенний период

Количество m

Начало оттепелей

оттепелей заморозков
1973 1 3 5 мая
1974 1 3 27 апреля
1975 2 2 14 »
1976 2 2 19 »
1977 2 2 25 »

Итого за 5 лет

   
  8 12 25 апреля

Продолжение табл. 24

Год

Зимне-весенний период

Количество m

Начало оттепелей

оттепелей заморозков
1973 3 3 23 сентября
1974 1 1 19 »
1975 - - -
1976 - - -
1977 1 1 18 сентября

Итого за 5 лет

   
  5 5 20 сентября

Аналогичным образом найдем, что на летне-осеннем периоде года средняя амплитуда оттепелей

°С;

средняя амплитуда заморозков

°С;

средний полупериод оттепелей

 сут;

средний полупериод заморозков

 сут.

Таким образом на летне-осеннем периоде средняя расчетная амплитуда заморозков и оттепелей

°С;

средний расчетный период оттепелей и заморозков

Рр=4,3+8=12,3 сут;

среднее расчетное число заморозков и оттепелей в год

 цикл/год.

На рис. 16 по данным табл. 22 построена кривая годового хода среднемесячных температур и по ней приближенно выделены зимне-весенний (май-июнь) и летне-осенний (сентябрь-октябрь) периоды года, на которых возможны переходы температуры наружного воздуха через 0°С. Для них определены темпы изменения среднемесячных температур, как тангенсы угла наклона соответствующих линейных участков указанной кривой к осям времени t с началом его отсчета в предшествующем этим периодам месяце. Эти темпы оказались равными на зимне-весеннем периоде b=0,0131°С/ч; на летне-осеннем периоде b=-0,0166°С/ч.

Таким образом все характеристики климатической активности района строительства tсм, tcc, b, Ас, Ар, Рр, mp и начала оттепелей и заморозков определены.

Пример 2. Оценить долговечность защитного слоя однослойной наружной стены

А. Исходные данные

Стена жилого дома толщиной d=0,4 м из керамзитобетона с gо=1000 кг/м3 с F35 на пористом песке с защитным слоем толщиной dр=0,03 м из цементно-песчаного раствора состава 1:2 с gо=1950 кг/м3 и F50.

Район строительства г. Норильск. Условия эксплуатации Б (см. прил. [1*] и [2*]).

Рис. 16. Годовой ход среднемесячных температур в г. Норильске

Б. Порядок расчета

Находим w=0,1; l0=0,27 Вт/(м·°С): С0=0,84 кДж/(кг·°С); l=0,41 Вт/(м·°С) (прил. [3*]) Dwср=0,05 (табл. [14*]) с переводом процентов в доли, единицы; aн=23 Вт/(м2·°С) (табл. [6*]) aв=8,7 Вт/(м2·°С), табл. [4*]); tв=18°С (ГОСТ 12.1.005-88); tсм и Ас - по табл. 22.

Далее находим

 м2/ч,

где коэффициент 0,278 принят для перевода кДж в Вт·ч

 по формуле (47);

 по формуле (46)

Определяем квазистационарное температурное поле стены (п. 7.14) на зимне-весеннем периоде года при tсм=-14°С для апреля (табл. 22 и рис. 16) и b=0,0131°С/ч (пример 7.1).

по формулам (44).

по формулам (45)

Далее находим

по формулам (43)

Для средней плоскости защитного слоя (x=0,015 м) по п. 7.9

m1+m3x+m5х2+m6х3=-12,80+67,295·0,015+5,380·0,0152-4,014·0,0153=-11,790°С;

m2+m4x =0,0126-0,0282·0,015=0,0122°С/ч.

Таким образом для этой плоскости по формуле (42)

t(0,015; t)=-11,790+0,0122t, °С.

Амплитуду Aс суточных колебаний температуры наружного воздуха найдем как среднюю для V и VI месяца (табл. 22)

°С

и для них по п. 7.15 величина Р=24 ч.

При этом амплитуда суточных температурных колебаний Aп на наружной поверхности стены по формуле (49) равна

а в слое х=0,015 м по формуле (48)

°С.

Амплитуда же колебаний температуры этого слоя на указанном периоде, связанная с периодическими устойчивыми оттепелями и заморозками (формула (50)

°С.

Для двух выбранных точек t=30 сут и t=50 сут интервала времени, где возможны переходы температуры стены в точке х=0,015 м через 0°С по формуле (42) найдем

для t=30 сут t(0,015; 30)=-11,790+0,0122(30·24)=-3°С;

для t=50 сут t(0,015; 50)=-11,790+0,0122(50·24)=2,9°С.

На рис. 17 с учетом этого для средней плоскости защитного слоя х=0,015 м построен линейный график квазистационарного изменения t(0,015; t) во времени на зимне-весеннем периоде года и на него с учетом п. 7.15 наложены два гармонических колебания температуры этой плоскости с найденными амплитудами А(0,015)=2,7°С и периодом р=24 ч и А(0,015)=8,8°С и периодом 16,7 сут.

Рис. 17. Изменение температуры середины защитного слоя в зимне-весенний период

а - квазистационарное; б - гармоническое, связанное с устойчивыми заморозками и оттепелями; в - то же связанное с суточными колебаниями температуры: г - их огибающие; 1-15 - переходы через 0°С, № 5 и № 9 - минимальное значение t после перехода через 0°С (ниже fнз)

Теперь определим квазистационарное температурное поле стены на летне-осеннем периоде года при tсм=13,4°С для августа (см. табл. 22) и b=-0,0166°С/ч (пример 7.1).

 формулы (44).

 формулы (45)

Далее находим

формулы (43)

Для средней плоскости защитного слоя (x=0,015 м) по п. 7.9

m1+m3x+m5х2+m6х3=-13,611+11,850·0,015-6,832·0,0152+5,081·0,0153=13,787°С;

m2+m4x=-0,0160+0,0357·0,015=-0,0155°С/ч.

Таким образом t(0,015; t)=13,787-0,0155·t, °С.

Суточные колебания температуры наружного воздуха на летне-осеннем периоде года (IX месяц) имеют амплитуду Ас=3,1°С (табл. 22) и для них (п. 7.15) Р=24 ч. Поэтому амплитуда суточных колебаний на наружной поверхности стены (формула 49) на летне-осеннем периоде года будет равна:

°С.

а в слое х=0,015 м (формула(48)

°С.

Амплитуда же колебаний температуры этого слоя на указанном периоде года, связанная с устойчивыми заморозками и оттепелями (формула (50)).

°С.

Возможный интервал времени, где могут быть переходы температуры стены в точке х=0,015 м через 0°С равен 25-45 сут (рис. 18). Для его границ (формула (42) для t=25 сут t(0,015; 25)=13,787-0,0155·25·24=4,5°С, а для t=45 сут t(0,015; 45)=13,787-0,0155·45·24=-2,9°С.

На рис. 18 с учетом этого построен линейный график квазистационарного изменения t(0,015; t) во времени в интервале 25-50 сут на летне-осеннем периоде года и на него наложены два гармонических колебания температуры этого слоя с найденными амплитудами А(0,015)=2,2°С и периодом Р=24 ч и А(0,015)=7,7°С и периодом Р=12,3 сут,

Рис. 18. Изменение температуры середины защитного слоя в летне-осенний период:

а - квазистационарный; б - гармоническое связанное с устойчивыми заморозками и оттепелями; в - то же, связанное с суточными колебаниями температуры; г - их огибающие; 1-3 - переходы через 0°С; № 1 и № 3 - минимальные значения t после перехода через 0°С (ниже tнз)

Из рис. 17 и 18 следует, что на зимне-весеннем периоде года в защитном слое будет 15 переходов через 0°С, из них два (№ 5 до -16,6°С и № 9 до -11,8°С) за tнз=-3,5°С (табл. 18), а на летне-осеннем периоде - три перехода через 0°С и из них два (№ 1 до -8,2°С и № 3 до -4,4°С) через tнз. Для указанных переходов за tнз определяем температуры переходов и им соответствующие коэффициенты x(ti) (табл. 20):

зимне-весенний период

t5=-16,6°С; x(t5)=0,952;

t9=-11,8°С; x (t9 )=0,839

летне-осенний период

t1=-8,2°С; x(t1)=0,694;

t3=-4,4°С; x (t3 )=0,233

Для материала защитного слоя (цементно-песчаный раствор) будем иметь wн=0,094 (табл. 18); wp= 0,006 (табл. 19); w=0,04 и g0min=1800 кг/м3 (прил. [3*]: Dwср=0,035 (табл. [14*]: среднее для легкого и тяжелого бетонов). Отсюда (формулы (41)

При этом долговечность защитного слоя по формуле (39) будет

 лет.

Таким образом, для обеспечения нормативного срока службы защитного слоя, равного 50 г (см. пп. 7.1-7.5) понадобится либо один капитальный ремонт, либо повышение его марки по морозостойкости до F75. В этом случае долговечность защитного слоя

 лет

и будет уже близка к нормативной.

Пример 3. Оценить долговечность всей однослойной стены

А. Исходные данные

Условия примера 2.

Б. Порядок расчета

Квазистационарное распределение температуры в стене с учетом формулы (42) и коэффициентов, найденных в примере 2, будет равно:

на зимне-весеннем периоде

t(х, t)=-12,800+67,295х+5,380х2-4,014x3+(0,0126-0,0282x)t, °С;

на летне-осеннем периоде

t(х, t)=13,611+11,85x-6,832x2+5,081x3+(0,0357x-0,0160)t, °C.

Пользуясь указаниями п. 7.26 для отыскания глубины промерзания стены на середине зимне-весеннего периода при t=30 сут будем иметь уравнение 4,014 x3-5,38x2-46,991x+3,728=0.

Решая уравнение, найдем глубину промерзания стены равной х=7,78 см.

Из них на защитный слой приходится 3 см и на тело стены 4,78 см. Таким образом, придется оценить долговечность стены для слоя

.

При этом на зимне-весеннем периоде для него

m1+m3x+m5х2+m6х3=-12,800+67,295·0,05+5,380·0,052-4,014·0,053=-9,442°С;

m2+m4x=0,0126-0,0282·0,05=0,0112°С/ч.

Таким образом t(0,05; t)=-9,422+0,0112t, °С;

на летне-осеннем периоде

m1+m3x+m5х2+m6х3=13,611+11,850·0,05-6,832·0,052+5,081·0,053=14,187°С;

m2+m4x=-0,0160+0,0357·0,05=-0,0142°С/ч.

Таким образом t(0,05; t)=14,187-0,0142·t, °С.

Амплитуда суточных колебаний температуры в слое х=0,05 м (формула (48):

ил зимне-весеннем периоде

°С.

на летне-осеннем периоде

°С.



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.204.180.223 (0.085 с.)