Курсовой проект по предмету «Безопасность зданий и сооружений» по направлению 5640100 «бжд»

2. Влажностные деформации бетона. Бетон, твердея и различных средах, изменяет свой объем.
Свойство бетона уменьшаться в объеме при тверде­нии в сухой среде называют усадкой, при твердении во влажной среде бетон увеличивается в объеме — происхо­дит набухание. Различают усадку обратимую — связан­ную с испарением свободной воды в цементном камне и необратимую, происходя­щую в результате потери химически связанной влаги на гидратацию цемента и, как следствие, уменьшения объ­ема геля.
Усадка тем больше, чем больше содержание в бе­тоне цемента, воды и чем ниже влажность окружающей среды. При твердении в воде увеличивается количество свободной воды в цементном камне, что вызывает явле­ние, обратное усадке, — набухание.
Усадка повышает сцепление бетона с арматурой, вызывая ее обжатие, что является положительным факто­ром. Однако неравномерная усадка разных слоев бетона (у поверхности — в большей степени, во внутренних сло­ях — в меньшей) приводит к наличию «собственных» на­пряжений (внутренние слои препятствуют свободной усадке поверхностных слоев, в результате чего в послед­них возникает растяжение) и возникновение усадочных трещин, что нежелательно. Особенно существенно влия­ние усадки в массивных конструкциях.
Снижение усадки достигается подбором состава бето­на (уменьшением объема пор), увлажнением поверхно­сти в период вызревания бетона (особенно в первые дни)
Классы и марки бетона. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от их назначения и условий эксплуатации нормами уста­навливаются показатели качества бетона: классы бетона по прочности на сжатие, растяжение и марки по морозо­стойкости, водонепроницаемости ,плотности и самонапряжению. Классами по какому-либо признаку называют среднестатистическое значение основных контрольных характеристик бетона, задаваемых при проектировании. Класс бетона по прочности на сжатие(МПА):( для тяжелых бетонов): В3,5; В5; В7,5; В10; В12.5; В15; В20; В25;| ВЗО; В35; В40; В45; В55; В60
—основная характеристика, устанавливаемая в результате испытаний кубов с ребром 15 см после выдержки в течение 28 сут в нормаль­ных условиях (t= (20±2) °С, W=60 %).
Класс бетона по прочности на растяжение (В_t0,8; В_t1,2; В_t 1,6; В_t 12; В_t 2,4; В_t 2,8; В_t 3,2) устанавливают для конструкций, работающих преимущественно на растяже­ние (резервуары, водонапорные трубы).
Проектные марки по морозостойкости (F25...F500)устанавливают для конструкций, подвергающихся многократному замораживанию и оттаиванию (градирни, гидротехнические сооружения). Эта марка характеризуется количеством циклов замораживания и оттаивания, которые выдерживает бетон в насыщенном водой состоянии при снижении прочности не более чем на 15 %.
Марки по водонепроницаемости (W2.....W22) назначают для конструкций, к которым предъявляются требо­вания непроницаемости, они характеризуют давление воды (в кгс/см²), при котором еще не наблюдается просачивание ее через испытываемый стандартный образец толщиной 15 см.
Марки по средней плотности (для тяжелых бетонов D2300...D2500, для мелкозернистых бетонов D1800...D2400, для легких бетонов D800...D2100) назначают для бетонов, к которым предъявляются требования теплоизоляции.
Марки по самонапряжению (S_p0,6...S_p4) назнача­ют для конструкций, изготовляемых из бетона на напрягающем цементе. К таким конструкциям относятся железобетонные трубы, покрытия дорог, аэродромов и т.п. Марки характеризуют величину предварительного на­пряжения в бетоне (МПа) на уровне центра тяжести арматуры.
Для железобетонных конструкций применяют бетоны (тяжелые и мелкозернистые) класса не ниже В7,5, для лёгкого - В3,5; В15-при воздействии многократно повторяющейся нагрузки. Оптимальные класс и марки бетона выбирают на основе технико-экономиче­ского анализа с учетом условий эксплуатации. Наиболее широко используют: для изгибаемых элементов без предварительного напряжения В15...В20, для сжатых элементов: колонн В25...В30, ферм, арок В30...В35.
Класс бетона предварительно напряженных элементов назначают в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, ее диаметра и наличия анкерных устройств.
Сейсмостойкость зданий и сооружений — фактор, который необходимо учитывать, особенно при строительстве в сейсмически активных регионах. Одним из основных подходов к повышению сейсмостойкости на сегодняшний день является использование различных систем сейсмозащиты. Не всегда экономически выгодно и рационально повышать сейсмическую стойкость строительных конструкций или фундаментов для оборудования простым увеличением прочности. Повышение прочности конструкций приводит к увеличению их массы и, как следствие, к увеличению инерционных сейсмических нагрузок. В этой статье подробно рассматриваются различные методы сейсмической защиты, наиболее часто используемые в строительстве. Ключевые слова: сейсмостойкость зданий и сооружений, методы сейсмозащиты, традиционный метод, специальный метод. Введение Землетрясение — одно из самых опасных природных динамических явлений, обладающее огромной силой, причиняющее значительный вред территории, на которой оно происходит: катастрофическое разрушение важнейших промышленных, энергетических и строительных объектов, колоссальные экономические потери, а в отдельных случаях — полное разрушение регионов и даже государств. Большая территория Республики Казахстан находится в сейсмически опасной зоне. Самая высокая сейсмическая опасность — в Алматы. Алматы относится к району с 9-балльной сейсмичностью. Но есть и территории с 10-балльной активностью. К ним относятся предгорья. По мере изучения особенностей и закономерностей сейсмических воздействий, благодаря развитию теорий сейсмостойкости, методов расчета и средств вычислительной техники, основные принципы обеспечения сейсмостойкости зданий и сооружений, разработанные в прошлые столетия, дополнялись и развивались за счет более совершенных конструкций и специальных средств, часть из которых нашла применение в практике строительства. Тем не менее, полагать проблему обеспечения сейсмостойкости сооружений полностью решенной нельзя, о чем убедительно говорят последствия многочисленных землетрясений, произошедших за более-менее длительный период времени современной истории. В современных конструктивных решениях невозможно повысить сейсмостойкость только за счет увеличения размеров сечения, прочности и веса. Конструкция может быть более прочной, но не обязательно рентабельной из-за веса и инерционной сейсмической защиты. Эти методы включают изменение массы или жестокости или смягчение системы в зависимости от ее движений и скорости. В настоящее время известно более сотни запатентованных моделей сейсмической защиты. Традиционные методы распространились в нескольких странах, подверженных сейсмическим рискам, и являются общепринятыми. Однако специальная сейсмическая защита во многих случаях позволяет снизить стоимость армирования и повысить надежность возводимых конструкций. За последнее десятилетие десятки различных технических решений по специальной сейсмической защите зданий и инженерных сооружений были предложены в Японии, США, Новой Зеландии и странах СНГ. Многие из этих предложений были реализованы на практике. Классификация методов сейсмозащиты Традиционный метод Существующие в настоящее время методы повышения сейсмостойкости оснований и строительных конструкций сооружений принято разделять на традиционные и специальные. Традиционные методы основаны на выполнении ряда условий, часть которых применялись уже в древности и формулировались в виде следующих рекомендаций: — сооружение не должно быть очень протяженным или чрезмерно высоким; — распределение масс строительных конструкций должно быть равномерным; — сооружение в плане должно быть центрально-симметричным; — замена жесткой связи между фундаментом и сооружением за счет использования пластического вяжущего материала (в странах Средней Азии и Ближнего Востока таким материалом служил раствор на ганче — разновидности гипса); Смысл этих рекомендаций состоит в следующем. Центральная симметрия сооружения позволяет обеспечить равнопрочность конструкции здания независимо от направления. Примеры таких сооружений приведены на рис. 1. Рис. 1. Примеры центрально-симметричных сейсмостойких зданий. К сожалению, на сегодняшний день у традиционной сейсмозащиты все имеющиеся положительные резервы уже выявлены и задействованы, поэтому ожидать существенных улучшений положения в эффективности и надежности сейсмозащите не приходится. Кроме этого, при разрушительных землетрясениях, традиционные методы сейсмозащиты оказываются недостаточными и слишком затратными. Известно, что характер поведения зданий и сооружений во время землетрясения предугадать весьма сложно, в связи с этим наряду с традиционными способами сейсмозащиты были разработаны нетрадиционные способы, специальные, такие как активная и пассивная сейсмозащита. Специальные способы сейсмозащиты позволяют не только снизить затраты на усиление конструкции здания, но и повысить прочность и надежность всей конструкции. Нетрадиционный (специальный) метод Рис. 2. Классификация систем сейсмозащиты В связи со строительством высотных зданий в сейсмоактивных районах, использование специальных активных способов сейсмозащиты как никогда актуально. Активные способы включают в себя использование дополнительных источников энергии и элементы, регулирующие работу этих источников. Достоинство данной системы заключается в том, что стало возможно управлять колебательным процессом не только от сейсмических, но и от ветровых воздействий. Идеи, заложенные в создании нетрадиционных методов обеспечения сейсмостойкости, основаны на хорошо известных принципах, к которым относятся снижение собственной частоты колебаний сооружения по сравнению с преобладающими частотами сейсмического воздействия, устройство фундаментов без жесткой связи с сооружением, использование динамических гасителей различного типа и др. Достаточно сказать, что число объектов, построенных с применением различных средств сейсмоизоляции и сейсмозащиты в промышленно развитых странах в настоящее время исчисляется многими сотнями, при этом в их число входят сооружения с высокой степенью ответственности — реакторные отделения АЭС, крупные мосты, высотные здания и т. п. Некоторые примеры использования нетрадиционных методов сейсмозащиты мостов, зданий и крупных сооружений приведены на рис. 3. Рис. 3. Системы сейсмоизоляции высотных зданий Особенно интенсивно исследования и разработки этого направления осуществляется в Японии, Новой Зеландии, сейсмически активных районах Европы, Северной и Южной Америки. Вывод: На основании изложенного выше, можно сделать следующие выводы. На современном этапе проблема защиты зданий и сооружений от сейсмических воздействий является чрезвычайно важной задачей. Правильное применение метода сейсмозащиты при проектировании и строительстве зданий и сооружений может значительно повысить такие характеристики как: − Надежность зданий − Безопасность и надежность оборудования. − Экономическая эффективность зданий. − Нет необходимости в ремонте после разрушительных землетрясений. − Комфорт и удобство для жителей В последние два-три десятилетия внимание мировой науки к проблеме обеспечения сейсмостойкости конструкций, в том числе с применением нетрадиционных методов, значительно возросло, опубликованы десятки статей и докладов теоретического и экспериментального характера, проводятся международные конференции. В Республике Казахстан также создано несколько направлений по данной тематике, работы отечественных ученых занимают в них видное место, но масштабы практического применения значительно ниже, чем у зарубежных.
Пожалуйста, не забудьте правильно оформить цитату:
Халелова, А. К. Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений / А. К. Халелова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 46 (336). — С. 40-44. — URL: https://moluch.ru/archive/336/75185/ (дата обращения: 16.03.2023).