Konstrukcje

od Buczka:

1.omówić MRS w ujęciu wariacyjnym

2. potencjalne źródła błędów przy projektowaniu zbiorników prostopadłościennych

Potencjalne źródła błędów przy projektowaniu zbiorników.

Błędy wynikają z:

Zbiorniki prostopadłościenne należy zaliczyć do konstrukcji specjalnych. Stosowanie dylatacji musi być bardzo wnikliwie przeanalizowane i uzasadnione. Nie można bezkrytycznie do tego typu konstrukcji stosować zawartych w literaturze zaleceń dotyczących maksymalnych odległości miedzy dylatacjami. Błędne także, jest stosowanie normy dotyczącej murów oporowych w celu sprawdzenia warunku stateczności poszczególnych segmentów zdylatowanego zbiornika. Ponieważ o szczelności zbiornika decydują wzajemne przemieszczenia poszczególnych segmentów, zatem taką konstrukcję należy analizować jako całość. Nie bez znaczenia jest także ocena zasadności stosowania dylatacji konstrukcji w zależności od warunków gruntowych jej posadowienia. Na słabych gruntach występuje duże prawdopodobieństwo nierównomiernego osiadania, a zatem duże zagrożenie wzajemnego przesuwania się poszczególnych segmentów zbiornika, co może prowadzić do zniszczenia taśm dylatacyjnych i przecieków.

Należy podkreślić, że najważniejszym problemem w projektowaniu zbiorników prostopadłościennych jest zapewnienie szczelności konstrukcji, aby zapobiec zanieczyszczeniu środowiska. W tym celu najkorzystniejszym rozwiązaniem jest wykonanie konstrukcji bez szczelin dylatacyjnych. Dodatkowe naprężenia w konstrukcji żelbetowej powstałe na skutek skurczu, można skutecznie zminimalizować stosując odpowiednią technologię betonowania elementów konstrukcji. Natomiast pozostałe wpływy obciążenia ściekami, wpływy termiczne, nierównomierne osiadanie można uwzględnić na etapie projektowania nie wprowadzając żadnych dylatacji.

3. metody wyznaczania wielkości statycznych dla zbiorników prostopadłościennych

Metody wyznaczania wielkości statycznych dla zbiorników prostopadłościennych.

Zbiorniki prostopadłościenne stanowią złożone układy płytowe, przy czym poszczególne płyty mogą być połączone ze sobą w sposób przegubowy lub sztywny. Zbiorniki przeznaczone do magazynowania cieczy wykonane są najczęściej o monolitycznym połączeniu poszczególnych płyt (ścian) choć spotyka się i takie konstrukcje, w których ściany są połączone z dnem w sposób przegubowy.

METODY OBLICZENIOWE STOSOWANE W PRAKTYCE

Wybór metody obliczeniowej uzależniony jest od pracy statycznej ustroju, a ta z kolei w głównej mierze zależy od stosunku wymiarów zbiornika oraz jego konstrukcji (połączenia poszczególnych płyt).

W związku z tym dzieli się zbiorniki na 3 grupy:

A. zbiorniki niskie, o dużych wymiarach rzutu poziomego

B. zbiorniki o ścianach, których wymiary mieszczą się przy zbiornikach otwartych w granicach 1:3, a przy zamkniętych w granicach 1:2

C. zbiorniki, w których wysokość jest większa od 3 krotnej długości ścian.

W przypadku zbiorników mieszczących się w grupie A, obliczenia wykonuje się traktując ściany jak mury oporowe lub rozpatruje się model ramy płaskiej wyciętej z ustroju przekrojami pionowymi. Przy zbiornikach wydłużonych można ustrój obliczać przyjmując model ramy płaskiej, a dla ścian czołowych model płyty dwukierunkowo zginanej. Konsekwencją takiego obliczania jest konieczność konstrukcyjnego dozbrojenia strefy przypodporowej ścian przy narożach pionowych oraz krawędzi poziomej przy połączeniu krótszej ściany z dnem. Zbiorniki zaliczane do grupy B oblicza się jako złożone z pojedynczych płyt dwukierunkowo zginanych. W zależności od przewidywanej konstrukcji zbiornika ( połączenia ścian przegubowe lub monolityczne) może się on składać z płyt o schematach statycznych np. 4 krawędzie w pełni utwierdzone lub 3 krawędzie utwierdzone i wolne podparcie. Dla schematów obciążeń: równomiernego i hydrostatycznego znaleźć można rozwiązania w różnych tablicach. Do najbardziej znanych tablic należą:

tablice Kałmanoka, tablice Stiglat – Wippel, tablice Bareša

Z tablic tych można uzyskać wielkości momentów zginających oraz ugięć w charakterystycznych punktach płyty. Po wyznaczeniu tych wartości na ogół występuje konieczność wyrównania momentów zginających z uwagi na otrzymanie różnych ich wartości wzdłuż wspólnej krawędzi stykających się ścian. Dzieje się tak w przypadku różnych długości poszczególnych ścian lub różnego obciążenia działającego na sąsiednie ściany (nie przeprowadza się wyrównania w przypadku zbiorników o wymiarach kwadratowych). Wyrównanie przeprowadza się najczęściej metodą Crossa lub przy niewielkich różnicach momentów występujących na wspólnej krawędzi można posłużyć się wskazówkami podanymi przez Mitzela. Wskazówka mówi, że jako krawędziowy należy przyjąć moment większy, a różnicę momentów krawędziowych stykających się płyt powiększyć o moment przęsłowy w ścianie, dla której moment zamocowania był większy.

Po takim wyrównaniu moment przęsłowy nie może być większy od występującego w płycie o krawędziach swobodnie podpartych.

METODA CRAMERA

Polega na wycięciu z konstrukcji dwóch krzyżujących się ram : jednej pionowej, a drugiej poziomej. Istota tej metody polega na takim rozdzieleniu obciążenia działającego na ściany, aby uzyskać identyczne ugięcie obu ram w miejscu przecięcia.

Po takim rozdziale obciążenia oblicza się momenty w ramie poziomej oraz moment zamocowania w dnie obliczając go jak dla wspornika belkowego.

OBLICZANIE ZBIORNIKÓW H/L>3

Przy zbiornikach wysokich, zaliczanych do grupy C, momenty zginające i siły normalne wyznacza się „wycinając” z konstrukcji poziome ramy i obciążając je obciążeniem przypadającym na wysokości rozpatrywanej ramy. Dno w takim przypadku oblicza się jak płytę częściowo utwierdzoną na krawędziach. Przy monolitycznych zbiornikach wysokich (H/L>3) większa część ściany pracuje jak rama obciążona równomiernie ciśnieniem cieczy lub gruntu q. Siłę rozciągającą (lub ściskającą) obliczamy ze wzoru:

momenty zginające w narożu z formuły:

a w środku ścianek ze wzorów:

Dno jest płytą częściowo utwierdzoną na krawędziach. Momenty krawędziowe można przyjąć równe momentom utwierdzenia, a momenty przęsłowe jako średnia wartość z momentów obliczonych jak dla płyty swobodnie podpartej i utwierdzonej. Przyjąć można, że momenty utwierdzenia w ścianach pionowych zanikają na wysokości równej dziesięciokrotnej grubości ściany.Przedstawione metody należy traktować jako uproszczone. Stosowanie ich może być dozwolone tylko dla nielicznej grupy zbiorników.

Monolityczne zbiorniki prostopadłościenne są to typowe układy płytowe charakteryzujące się przestrzenną pracą statyczną. Są one bardzo czułe na wszelkiego rodzaju uproszczenia nie uwzględniające tej cechy. Aktualnie w dobie komputeryzacji, przy obliczaniu zbiorników powinno się posługiwać programami, które uwzględniają przestrzenny charakter pracy konstrukcji. W przeciwnym razie można przy określaniu sił przekrojowych popełnić błędy, których wielkość jest trudna do oszacowania. Do obliczania sił wewnętrznych w zbiornikach prostopadłościennych używane są programy:

TEZO (obliczenia z uwzględnieniem wpływu temperatury)

ZBOT (do obliczeń zbiorników otwartych bez uwzględniania wpływu temperatury)

2 i 3.Metody obliczenia momentów zginających dla płyt, warunku brzegowe dla płyt, podać definicję płyty, powłoki i tarczy.

4. studnie opuszczane

5. warunki brzegowe dla płyt. metoda obliczania momentów zginających dla płyt. podać def. płyty, powłoki, tarczy

Warunki brzegowe dla płyt:

by Stachu ©

A) krawędź x= const. Jest swobodna

Krawędź ta ma określone różne od zera ugięcia oraz kąt obrotu. Na krawędzi tej zarówno Moment zginający jak i siła tnąca działające w kierunku prostopadłym do krawędzi muszą być równe zero Mx=0 i qx=0. Korzystając z zależności (3) powyższe warunki można przedstawić w postaci:

B) Krawędź y=const. Jest swobodnie podparta

Warunki brzegowe mają postać w=0 My=0

C) Krawędź x=const. Jest utwierdzona

Wzdłuż tego brzegu krawędź nie może doznać żadnych odkształceń. Ugięcie i kąt obrotu muszą być równe zero. W=0

Przy dokonywaniu obliczeń należy pamiętać, iż

W przypadku zamocowania sztywnego wirtualny punkt za zamocowaniem jest równy wartością punktowi leżącemu w takiej samej odległości przez znakiem.

W przypadku swobodnego podparcia wirtualny punkt za zamocowaniem jest równy wartością punktowi leżącemu w takiej samej odległości przez znakiem, ale z przeciwnym znakiem!. Dla płyt o brzegach prostoliniowych i kolistych można znaleźć rozwiązanie równania (1) stosując scisłe metody rozwiązywania równania różniczkowego jednakże, jeżeli mamy doczynienia z płytami o złożonym kształcie lub o nieciągłych warunkach brzegowych, czy też z płytami nieregularnymi wzmocnionymi dodatkowo żebrami bądź osłabionymi otworami.

Metody obliczenia momentów zginających dla płyt, podać definicję płyty, powłoki i tarczy.

Zastosowanie metody różnic skończonych do obliczeń statycznych ustrojów płytowych

Elementem składowym większości budowli wodno melioracyjnych są ustroje płytowe. Płytą nazywamy płaski dźwigar powierzchniowy, tzn. taki, w którym jeden wymiar zwany grubością jest zdecydowanie mniejszy od pozostałych, mające różną od zera sztywność
na zginanie, obciążony siłami, które wywołują zakrzywienie powierzchni środkowej. Zakłada się, że materiał płyty jest ciałem sprężystym, jednorodnym i izotropowym. Odkształcenie sprężyste jest to takie odkształcenie, które ustępuje po zdjęciu sił powodujących to odkształcenie, przez jednorodność materiału rozumiemy niezależność gęstości ρ od miejsca. Oznacza to, że własności sprężyste materiały są jednakowe we wszystkich punktakach płyty. Przez izotropie rozumiemy niezależność własności sprężystych ciała od kierunku.

Tak, więc, za podstawę rozważań przyjmujemy materiał idealny. Materiał konstrukcyjny taki jak stal, a zwłaszcza beton czy żelbet są dalekie od przyjętego ideału. Doświadczenia wykazały, że rozwiązania oparte na przyjęciu jednorodności i izotropii materiału w zakresie małych odkształceń sprężystych mogą być stosowane z zadowalającą dokładnością.
W związku z tym zakłada się, że teoria oparta na powyższych założeniach słuszna jest
dla ugięć w nie mniejsze od h.

Teoria płyt cienkich o małym ugięciu, oparta jest na założeniach, które w przypadku jednowymiarowym są podstawą elementarnej teorii zginania belek.

A więc:

Powierzchnia środkowa płyty nie doznaje żadnych wydłużeń ani odkształceń
pod postaciowych

Punkty płyty leżące na normalnej do płaszczyzny środkowej przed odkształceniem leżą na normalnej do powierzchni środkowej po odkształceniu płyty.

Naprężenia normalne prostopadłe do płaszczyzny płyty mogą być pominięte.

Rozwiązanie płyt jednorodnych o stałej grubości i małych ugięciach sprowadza
się do wyznaczenia f-cji ugięcia spełniającej równanie:

V – operator różniczkowy Laplace’a; p(x,y) – obciążenie prostopadłe do powierzchni środkowej, D – sztywność płyty na zginanie

by Klaudia ©

by Klaudia ©

W funkcjonale (4) poszczególne pochodne należy zastąpić odpowiednimi ilorazami różnicowymi w tym celu obszar płyty dzielimy obszar A płyty dzielimy siatką linii
na elementarne podobszary. Pochodne funkcji ugięcia w węzłach przyjętej siatki podziału wyrażamy poprzez różnice skończone.

Całkowanie funkcjonału (4) odnoszące się do całego obszaru płyty zmieniamy na sumy
po elementarnych podobszarach.

Po wykonaniu tych czynności funkcjonał (4) energii możemy zapisać w postaci sumy ugięć
w węzłach podziału płyty. Korzystając z twierdzenia, że dla układu będącego w stanie statycznej równowagi jego całkowita energia osiąga minimum, po zróżniczkowaniu funkcjonału (4) otrzymany układ równań algebraicznych liniowych na wyznaczenie ugięć
w poszczególnych węzłach siatki podziału.

Dla każdego wk (k= 1,2,….n)

Liczba równań odpowiada, więc liczbie niewiadomych. Z uwagi na kwadratową formę wyrażenia (4) otrzymany zawsze układ równań symetryczny względem głównej przekątnej.

Płyta-element powierzchni; bryła ograniczona dwiema równoległymi płaszczyznami której grubość jest znacznie mniejsza od pozostałych wymiarów.

Przepona-(membrana)elastyczna przegroda przenosząca tylko obciążenia rozciągające.

Tarcza-element konstrukcyjny o małej grubości obciążany zwykle w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku grubości (w odróżnieniu od płyt)

Łupina, powłoka - przekrycie krzywiznowe cienkościenne o dwukierunkowym rozkładzie naprężeń, głównie ściskających i rozciągających

Od Grabcowej

5.Cechy charakterystyczne betonów hydrotechnicznych wynikające z uwarunkowań technologicznych i środowiskowych.

Beton hydrotechniczny

uwarunkowania środowiskowe:

*czynniki fizyczne

*oddziaływania chemiczne

*oddziaływania mechaniczne

Beton hydrotechniczny

uwarunkowania technologiczne

termika betonów

KONSTRUKCJE HYDROTECHNICZNE - WYMAGANE PARAMETRY TECHNICZNE

Szczególne cechy betonów hydrotechnicznych:

- występowanie przerw technologicznych i roboczych

- dylatacje

- termika betonów (wysoka!)

- szwy robocze

Termika betonów

W wielkich masywach betonowych stosunek powierzchni chłodzonej do kubatury betonu jest wielokrotnie mniejszy niż w konwencjonalnych betonach lub konstrukcjach żelbetowych. Skutkuje to powolnym oddawaniem ciepła do atmosfery ; maksymalnymi przyrosty temperatur wewnątrz bloku są bardzo duże. Wnętrze bloku rozpręża się i części licowe (oziębione powietrzem zewnętrznym) są „rozrywane” przez pęcznienie partii środkowych betonu. W zależności od rzeczywistych warunków pracy beton hydrotechniczny powinien odpowiadać wymaganiom zawartym w normach państwowych. W zależności od sposobu układania i zagęszczania mieszanki betonowej, od wymiarów elementów konstrukcji i od procentu zbrojenia, konsystencja mieszanki betonów hydrotechnicznych powinna być zgodna polską normą. Hydrotechniczny beton podwodny i beton w strefie zmiennych położeń zwierciadła wody powinien być odporny na chemiczne, niszczące działanie wody. Określenie stopnia agresywności wody jako środowiska, w którym będzie znajdował się beton, wybór rodzaju cementu i ewentualne zastosowanie środków podwyższających odporność betonu na działanie wód agresywnych powinny być zgodne z normami państwowymi.

Wodoszczelność betonu stref wewnętrznych budowli powinna być uzależnione od wartości parcia hydrostatycznego. Dla konstrukcji cienkościennych narażonych na duże parcie wody (stosunek parcia wody do grubości konstrukcji) należy przyjmować większą markę wodoszczelności.

7.Przydatność domieszek chemicznych w technologii betonów hydrostatycznych i krótko wymienić

Domieszki chemiczne

-Napowietrzające

-Opóźniające wiązanie

-Plastyfikatory

-Superplastyfikatory

Zadanie

- obniżające w/c – wzrost wytrzymałości

- poprawa urabialności

- zmniejszenie zużycia cementu

- redukcja skurczu – obniżenie ciśnienia hydratacji.

Podział:

- Środki uplastyczniające (plastyfikatory)

∆H2O 5-12%, 8-15%

- środki upłynniające (superplastyfikatory)

∆H2O > 12%, >25%

Dla superplastyfikatorów nowszej generacji ∆H2O > 30%

Superplastyfikatory nowej generacji

- większa retencja urabialności

- większe upłynnienie

- większa redukcja ilości wody zarobowej

- mniejsze zjawisko wyciekania wody zarobowej na powierzchnię próbki

Domieszki napowietrzające związki powierzchniowo czynne o działaniu hydrofobowym, mające zdolność wytwarzania i stabilizowania dużej liczby pęcherzyków powietrza w mieszance betonowej pozostającej pozostającej po stwardnieniu.

Stosowane od 0,05-0,5% masy cementu

Objętość zawartości powietrza w mieszance 4-6%

- poprawiają mrozoodporność

- zmniejszają nasiąkliwość

- spadek wytrzymałości

Zastosowanie

Beton hydrotechniczny

Beton do nawierzchni drogowych i lotniskowych.

Domieszki opóźniające wiązanie :

- są to preparaty przedłużające czas do rozpoczęcia przechodzenia betonu ze stanu plastycznego w sztywny

- zmniejszające rozpad składu cementu lub tworzące warstwę ochronną na ziarnach cementu

- opóźniające PW od 1-3 godzin

- wytrzymałość początkowa zmniejszona końcowa zwiększona

Zastosowanie

- betonowanie podczas upałów

- układanie na dużych powierzchniach i przy dużych objętościach betonu

- pompowanie mieszanki betonowej

- beton architektoniczny

- beton towarowy

Domieszki uszczelniające zwiększają wodoodporność – preparaty zmniejszają przepuszczalność betonu narażonego na działanie wody pod zwiększonym ciśnieniem, zmniejszają nasiąkliwość – żywica silikonowa

Przy doborze danej domieszki trzeba ją skorelować z rodzajem cementu CEM I, II lub III.

Skuteczność domieszki zależy od składu, ilości domieszki, obecności innych domieszek, rodzaju cementu, czasu mieszania, rodzaju kruszywa, temperatury otoczenia stosunku w/c

8.Dojrzewanie i pielęgnacja betonu w warunkach dużej budowy.

Pielęgnacja betonu:

- pielęgnacja mokra

* nawilżanie

* zanurzenie w wodzie

* nakrycie folią

- pielęgnacja powłokowa

* natrysk preparatu żywicznego (izoluje termicznie, zabezpiecza przed skurczem)

Rola preparatów antyadhezyjnych w pielęgnacji betonu - zapobiegając przywieraniu do formy zapewniają lepszą jakość powierzchni (powłoki) betonu

Pielęgnacja:

Okres w którym betony masywne powinny pozostawać w deskowaniu wynosi min, 3 doby; pożądane jest jego wydłużenie do 5-6 dni, w okresie chłodów do 10-12 dni (w nawet przez całą zimę w okresie przymrozków). Należy bezwzględnie pamiętać o stosowaniu preparatów antyadhezyjnych.

Przyszłością są obecnie betony samozagęszczalne o specyficznych cechach:

- nie wymagają wibrowania ( a nawet jest to niewskazane)

- wysoka wytrzymałość (ale ze względu na większą ilość cementu mogą wykazać większy skurcz)

- modelowo większa trwałość

- idealnie gładka powierzchnia (dobór właściwych preparatów antyadhezyjnych)

9.Kryteria doboru cementów dla budownictwa wodnego.

Dobór cementu: cement powinien być-niskokaloryczny, -niski udział alkaliów, -aktywny udział związków krzemianowych.

Cementy które mają grubszy przemiał mają cechy:- proces hydratacji spowolniony, -wydzielanie ciepła mniejsze, Cementy czystoklinkierowe (CEM-I) można je używać w konstrukcjach niemasywnych, portlandzki hutniczy (CEM II CEM III) można je używać w konstrukcjach średniomasywnych, niemasywnych ma większa odporność na korozje C3A-im mniej tym lepiej. Większa ilość powoduje korozje siarczanową.

Do betonu hydrotechnicznego należy stosować cementy o właściwościach technicznych zgodnych z normami państwowymi pod warunkiem uwzględnienia wymagań określonych dla tych spoiw w niniejszych ST i normach na beton hydrotechniczny.

Ciepło hydratacji cementów do betonu hydrotechnicznego układanego w konstrukcjach masywnych o przekroju poprzecznym powyżej 1,5 m powinno być zgodne z normami państwowymi lub założeniami projektowymi.

W przypadku dodawania do cementu drobno mielonych dodatków hydraulicznych ciepło hydratacji należy oznaczać łącznie dla cementu i dodatków.

Początek wiązania cementów do wykonywania betonów hydrotechnicznych w konstrukcjach masywnych o przekroju poprzecznym powyżej 1,5 m nie powinien następować wcześniej niż po 5 godz. i nie później niż po 10 godz., licząc od chwili zarobienia mieszanki betonowej wodą.

W przypadku przeznaczenia cementów do wykonywania betonu hydrotechnicznego w konstrukcjach masywnych należy ustalić dla danej konstrukcji wymagania techniczne dla cementów oraz kontrolować ściśle ich jakość w ciągu całego okresu trwania budowy.

10.Termika betonów hydrotechnicznych i sposoby ich redukowania, łagodzenia.

Ze względu na dużą termikę – egzotermia większe temperatury, zapobiegające naprężeniom rozciągającym.

Ograniczenie egzitermii:

- wstępne chłodzenie mieszanki betonowej obniżenie temperatury mieszanki o 8-12 C/ 12-18 C/ 10-.

- wewnętrzne chłodzenie ułożonego betonu

- obniżenie temperatury w rdzeniu bloku o

Chłodzone może być kruszywo, cement, w pewnym sensie i woda ( wodę zastępuje się lodem) – nie narusza w/c

8- to chłodzenie kruszywa zimną wodą może być zagrożone w/c, bezpośrednio amoniakiem lub zimnym powietrzem

- sprężanie młodego betonu za pomocą cięgna:

- cięgna o działaniu wzdłużnym

- beton ekspansywny

11.Kryteria doboru kruszyw dla budownictwa hydrotechnicznego.

Dobór kruszywa: -kruszywo mineralne naturalne (lepsza urabialność gorsza przyczepność) –kruszywo łamane gorsza urabialność lepsza przyczepność: dzielimy je na płukane(rzeczne mniej zanieczyszczeń lepsza przyczepność kruszywa do zaczynu) kopalniane(więcej zanieczyszczeń).

Beton jest uniwersalnym materiałem budowlanym, którego cechy umożliwiają zastosowanie we wszystkich obszarach inżynierii lądowej i wodnej. Beton powstaje przez wymieszanie odpowiednio dobranego kruszywa (mieszanki kruszyw) z zaczynem cementowym, w którym cement stanowi spoiwo, a woda umożliwia dyspersje ziaren cementu. Następnie, w procesie fizyko-chemicznym zwanym hydratacja, następuje przy udziale wody związanie spoiwa cementowego z kruszywem.

Podstawowe cechy kruszywa do betonów hydrotechnicznych:

- dobra przyczepność do zaczynu cementowego

- powinno być kruszywem o takim składzie by nie ulegało korozji wewnętrznej

- jak najmniejszą nasiąkliwość

- mrozoodporność

- szczelność stosu

Dobór ilościowy i jakościowy jest bardzo ważny przy doborze do betonu, zajmuje ok. ¾ objętości betonu (kruszywo grube >2mm)

Kruszywa mogą być stosowane jako naturalne (piasek i żwir) oraz łamane (wymagają rozdrobnienia surowców skalnych – droga metoda)

Przyczepność może być mniejsza (ziarna gładkie – naturalne), większa (ziarna szorstkie – łamane). Urabialność z kruszyw naturalnych jest lepsza częściej stosowana.

Przyczepność mechaniczna lepsza przy kruszywach łamanych

Przyczepność chemiczna nie występuje przy wszystkich kruszywach – mały zakres

Przyczepność fizyczna – chwilowa na etapie wiązania wody zarobowej, która później zostaje zużytkowana podczas hydratacji cementu*.

Kruszywo może być kopane lub rzeczne (mniej zanieczyszczeń), kruszywo z obecnością cząstek mineralnych, gliny organicznych związków są to składniki zanieczyszczenia które ograniczają przyczepność mechaniczną – kopalne.

Przy kruszywach płukanych występuje więcej ziaren nieforemnych – brak równowagi geometrycznej- pogarszają urabialność.

Nie wskazane kruszywa lekkie ze skał porowatych celowo z zastosowaniem keramzytu.

Kruszywo musi być mrozoodporne – duże znaczenie w betonie , udział szkodliwych porów kapilarnych (0,1-0,01mm) jest szkodliwa w kruszywie, ponieważ woda w nich spowoduje po zamrożeniu naprężenia.Skład frakcji w kruszywie:

Dn.<0,25mm , 4-6% szczelność stosu, PP 35-40%. pyły => 1 – 3 %

12.Rodzaje kruszyw zalecanych do budownictwa hydrotechnicznego.

ok. ¾ objętości betonu (kruszywo grube >2mm)

Podstawowe cechy kruszywa do betonów hydrotechnicznych:

- dobra przyczepność do zaczynu cementowego

- powinno być kruszywem o takim składzie by nie ulegało korozji wewnętrznej

- jak najmniejszą nasiąkliwość

- mrozoodporność

- szczelność stosu

Do betonów hydrotechnicznych należy stosować kruszywo mineralne w postaci piasków, żwirów lub kruszyw łamanych, których właściwości techniczne odpowiadają wymaganiom określonym w normach na beton hydrotechniczny.

Kruszywo naturalne (piasek, żwir) powinno być zbadane na zawartość skał osadowych; stosowanie kruszyw zawierających skały osadowe jest dopuszczalne po laboratoryjnym zbadaniu betonu z tego rodzaju kruszywa na wytrzymałość na ściskanie oraz odporność na działanie danego środowiska wodnego.

Cechy fizyczne i chemiczne piasku powinny odpowiadać wymaganiom określonym dla piasków do betonu zwykłego, z tym że zależnie od położenia betonu hydrotechnicznego w budowli piasek powinien spełniać dodatkowo wymagania zgodnie z normami państwową.

Żwir i kruszywo łamane powinno odpowiadać wymaganiom normy jak dla betonu zwykłego, z tym że zawartość ziaren wydłużonych i płaskich nie powinna być większa niż 20% w stosunku do masy; w przypadkach technicznie uzasadnionych dopuszcza się w konstrukcjach hydrotechnicznych kruszywo o uziarnieniu do 120 mm.

Ilość frakcji kruszywa w betonie powinna odpowiadać normom państwowym.

13.Transport i układanie mieszanki betonowej w warunkach dużej budowy.

Transport mieszanki betonowej:

temp. mieszanki : 5-30oC (zależne od wariantu mieszania)

czas transportu: 20-120 minut (j.w.)

Betonowanie z podziałem na bloki (betonowanie jednoetapowo):

wariant ze stosowaniem przerw pionowych (betonowanie blokami, najpierw co drugiego)

wariant ze stosowaniem przerw poziomych (betonowanie warstwami o grubości pojedynczej warstwy <= 2m)- CZĘŚCIEJ STOSOWANE ROZWIĄZANIE!

Transport mieszanki betonowej:

A) ze względu na odległość:

- bliski (do 300m)

* przenośniki taśmowe

* taczki- wywrotki

* ciągniki kołowe

- daleki (300m - kilkunastu/kilkudziesięciu km)

* betoniarki na podwoziu samojezdnym (standard)

* wywrotki samochodowe

*koleje wąskotorowe

*transport pompowy (poziomy ok. 1km, pionowy do 160m)

B) ze względu na orientacje:

- poziomy

* wąskotorowy

*transport szynowy

*transport drogowy

*przenośniki taśmowe

- pionowy

- poziomo- pionowy

* żurawie (wieżowe, masztowe, samojezdne)

* pompy i przenośniki taśmowe

Wykonawstwo betonów hydrotechnicznych (transport):

-czynniki negatywne podczas przewożenia:

* rozsegregowanie składników

* zmiana ilości wody (w/c)- szczególnie przy transporcie otwartym

* ochłodzenie lub przegrzanie mieszanki betonowej (przegrzanie jest czynnikiem bardziej niekorzystnym niż ochłodzenie)

Podawanie mieszanki betonowej:

- koryta

- rynny zsypowe

- leje zsypowe

Układanie mieszanki betonowej:

- poziomymi warstwami ciągłymi

-poziomymi warstwami ze stopniami

- warstwami pochyłymi (konieczne uszczelnienie przerw roboczych specjalnymi taśmami z PCV lub blachy stalowej ocynkowanej)

Deskowania:

- jednorazowe

- rozbieralno- przestawne

- przesuwne

Rola: nadają kształt elementom, izolują termicznie

Grubość: > = 40-50mm

Materiały : z drewna, stali, betonu, żelbetu (jako okładziny prefabrykowane)

Zagęszczanie mieszanki betonowej:

- wibratory wgłębne (głębokość zanurzenia 5-10cm; optymalny czas wibracji 30-40s)

14.Przydatność cementu hutniczego do wykonywania betonów w budownictwie wodnym i

hydrotechnicznym.

CEM III – cement hutniczy – wysoka odporność na działanie siarczanów i kwasów humusowych pozwala na stosowanie w środowiskach o podwyższonej agresywności, dlatego najczęściej wykorzystywany jest do prac fundamentowych. Nie powinien być jednak używany, gdy temperatura otoczenia spada poniżej +5°C

Cem III – redukcja skurczu i ciepła hydratacji

Zastosowanie cementu CEM III wynika z wymagań dotyczących cementu:

- cement powinien być cementem niskokalorycznym

- spoiwo z niskim udziałem alkaliów

- znaczący udział związków krzemianowych

- mniejszy udział alitu (C3S) a większy belitu (C2S)

- cementy grubszego przemiału

- cement CEM I można używać do konstrukcji niemasywnych i elementów znajdujących się powyżej zwierciadła wody

- im jest mniej C3A w cemencie tym lepiej

Stosowane cementy hutnicze w budownictwie hydrotechnicznym:

CEM III/A, CEM III/B, CEM III/C (A,B,C – zawartość dodatków A- najmniej)

15.Grupy domieszek chemicznych przydatnych do modyfikowania właściwości betonów do budownictwa hydrotechnicznego z uzasadnieniem.

Domieszki chemiczne:

- napowietrzające

- opóźniające

- uszczelniające

- plastyfikatory

- superplastyfikatory:

obniżenie w/c -> wzrost wytrzymałości

poprawa urabialności (betony samozagęszczalne)

zmniejszenie zużycia cementu -> redukcja skurczu, obniżenie ciepła hydratacji

Superplastyfikatory- związki wielocząsteczkowe o rozwiniętej budowie liniowej,

Powstające z syntezy chemicznej, droższe ale mniej zanieczyszczone,

dawka 10 razy większa niż plastyfikatorów (średnio 1,5 – 2%)

Dogodności stosowania superplastyfikatorów:

- dyspersja ziaren cementu w H2O, większa powierzchnia właściwa ziaren

cementu, lepsze ich zwilżenie, pełna hydratacja, zmniejszona lepkość

mieszanki betonowej, efekt upłynnienia (cechy tiksotropowe)

Niedogodności:

- krótsze oddziaływanie na mieszankę betonową niż w przypadku

plastyfikatorów, po 60 –90 minutach mieszanka powraca do pierwotnej

urabialności.

Sposoby zapobiegania:

- dodawanie z opóźnieniem, dawkowanie porcjami

Wydłużenie czasu działania do >120 minut dzięki superplastyfikatorom nowej

generacji. Zastosowanie superplastyfikatorów łącznie z domieszkami

napowietrzającymi lub regulującymi wiązanie i twardnienie.

Na czym polega wyższość superplastyfikatorów:

retencja urabialności, większe upłynnienie, większa redukcja wody zarobowej, mniejsze opóźnienia wiązania, brak w składzie formaldehydu, kompatybilność z dodatkami mineralnymi

Efektywność działania:

Cechy cementu: Wł. domieszki :

Kompatybilność: cement- superplastyfikator

Kryterium podziału – wg ΔH2O

środki uplastyczniające ( plastyfikatory)

ΔH2O 5-12% (8-15%)

- środki upłynniające ( superplastyfikatory)

ΔH2O >12% (>15%)

Dla superplastyfikatorów nowej generacji => ΔH2O >30%

Domieszki napowietrzające

Związki powierzchniowo czynne o działaniu hydrofobowym, mające zdolność do wytwarzania i stabilizowania dużej liczby pęcherzyków powietrza w mieszance betonowej, pozostających po stwardnieniu np. abitynian sodowy

stosowane od 0,05 – 0,5% masy cementu

objętościowa zawartość powietrza w mieszance =4÷6%

Cechy:

poprawa mrozoodporności (+)

zmniejszenie nasiąkliwości (+)

spadek wytrzymałości (-)

Zastosowanie:

budownictwo hydrotechniczne

betony do nawierzchni drogowych i lotniskowych

betonowanie w warunkach zimowych

Jakość zależy od dokładności i jednorodności napowietrzenia. To z kolei jest zależne od intensywności mieszania ( im szybciej tym więcej pęcherzyków), granulometrycznego kruszywa (im mniej najdrobniejszych ziaren tym mniej pęcherzyków), sposób zagęszczania( im dłuższa wibracja tym więcej pęcherzyków ucieknie z mieszanki), sposób transportu mieszanki (pompowanie zmniejsza napowietrzanie).

Domieszki opóźniające wiązanie. Opóźnienie początku wiązania w technologii betonu. Preparaty przedłużające czas do rozpoczęcia przechodzenia mieszanki betonowej ze stanu plastycznego w sztywny zmniejszające rozpuszczalność składników cementu lub tworzące warstewki ochronne na ziarnach cementu

Zastosowanie:

- betonowanie podczas upałów

- beton towarowy

- pompowanie mieszanki betonowej

- beton architektoniczny

- układanie na dużych powierzchniach i przy dużych objetościach betonu

Domieszki uszczelniające. Preparaty zmniejszające przepuszczalność betonów narażonych na działanie wody pod zwiększonym ciśnieniem i zmniejszające nasiąkliwość.

Np. pyły krzemionkowe, popioły lotne, mączki kamienne, mielone pucolany, bentonit, żywice sylikonowe, emulsje bitumiczne

Działanie przez:

- zmniejszenie liczby i przekroju kanalików

- zablokowanie porów otworowych

- związanie wodorotlenku wapnia w nierozpuszczalne związki blokujące filtracje wody,

- hydrofobizacja wgłębna

Skuteczność domieszki – czynniki determinujące:

czas mieszania (sposób dodawania)

skład mieszanki (chemizm)

ilość domieszki

obecność innych domieszek (szczególnie plastyfikatory i superplastyfikatory)

rodzaj cementu (właściwości cementu, stopień rozdrobnienia cementu)

rodzaj kruszywa (uziarnienie)

temperatura

wskaźnik wodno – cementowy W/C

Przy dobieraniu domieszek do betonu należy kierować się zasadą kompatybilności cement – domieszka.

16. Metoda Eymana - wypełniania kruszywa zaczynem, założenia naukowe, etapy realizacji.

Metoda Eymana - służy do doboru kruszywa jako składnika mieszanki betonowej. Jest to inaczej metoda wypełniania jam kruszywa zaczynem cementowym. Poszukujemy zatem optymalnego połączenia kruszywa grubego i frakcji piaskowej. W metodzie Eymana wypełnia się jamy kruszywa grubego kruszywem drobnym do momentu zrównoważenia z objętością zaczynu cementowego. (dlatego poszukiwaliśmy wartości min. nie samej jamistości kruszywa ale jamistości powiększonej o 8% z uwagi na to, że zaczyn cementowy „rozpycha” ziarna kruszywa zwiększając jego jamistość). Dobór kruszywa w ten sposób może być stosowany tylko, gdy mamy do czynienia z kruszywem frakcjonowanym! (im więcej frakcji tym lepiej, bardziej optymalny stos okruchowy)

Etapy projektowania mieszanki betonowej:

  1. Dobór stosunku frakcji kruszywa grubego wg zasady:

gdzie:

wk- wodożądność kruszywa [ dm3/kg] (czyli ilość wody wymagana na jednostkę masy kruszywa, potrzebna do zwilżenia kruszywa w celu osiągnięcia przez mieszankę założonej konsystencji.

Wodożądność zależy od:

j- jamistość kruszywa/ stosu okruchowego [dm3/kg] (czyli stopień upakowania kruszywa w jedn. objętości--> gęstość nasypowa w stanie luźnym kruszywa; świadczy o zawartości pustek między ziarnami kruszywa)

Kruszywo drobne musi wypełnić luki kruszywa grubego (60% 4-8 mm, 40% 8-16 mm – łączymy z frakcją piasku 0-2 mm) dopełniamy jamy kruszywa grubego piaskiem do momentu zrównoważona obj. zaczynu cementowego.

  1. Poszukiwanie wzajemnego stosunku kruszywa grubego i drobnego.

W tym celu zwiększamy jamistość kruszywa mieszanego różnych stosunków (wyznaczana podobnie jak w pkt.1) o 8% (ze względu na rozpychanie ziaren przez zaczyn cementowy). i również poszukujemy wartości minimalnej

  1. Ustalenie mieszanki kruszyw w metodzie wypełniania jam

W tym celu należy nanieść na wykres zależności jamistości (wodożądności) od stosunku procentowego zawartości kruszywa grubego i drobnego w mieszance kruszyw, wartości oraz połączone linią prostą. Punkt przecięcia tej prostej z krzywą j+8%j (z wartości naniesionych wg tabeli) zrzutowany na podwójną oś rzędnych (z procentową zawartością kruszyw) daje informacje o optymalnych stosunku kruszywa grubego i drobnego dla zapewnienia szczelności stosu okruchowego.

  1. Określnie receptury mieszanki betonowej (to już ostatni elememnt)

Określnie składu mieszanki betonowej polega na podaniu ilości wody, cementu i kruszywa (z podziałem na frakcje).

  1. Warunek szczelności (wzór na 1000)

gdzie:

C- ilość cementu, kg

K- ilość kruszywa, kg

ρc, ρk- gęstość odpowiednio cementu i kruszywa kg/dm3

  1. Warunek wodożądności (wzór na wodę)

gdzie:

C- ilość cementu, kg

K- ilość kruszywa, kg

wc, wk’- wodożądność odpowiednio cementu i kruszywa (ogólnego), dm3/kg

  1. Warunek wytrzymałości (wzór Bolomeya)

17.Technologie specjalne przydatne przy wznoszeniu budowli masywnych.

Są to pewne sposoby wykonania betonu ze względu na dużą termikę – egzotermia większe temperatury, zapobiegające naprężeniom rozciągającym.

Ograniczenie egzotermii:

- wstępne chłodzenie mieszanki betonowej obniżenie temperatury mieszanki o 8-12 C/ 12-18C/10-18C.

- wewnętrzne chłodzenie ułożonego betonu

- obniżenie temperatury w rdzeniu bloku o

Chłodzone może być kruszywo, cement, w pewnym sensie i woda ( wodę zastępuje się lodem) – nie narusza w/c

8- to chłodzenie kruszywa zimną wodą może być zagrożone w/c, bezpośrednio amoniakiem lub zimnym powietrzem

- sprężanie młodego betonu za pomocą cięgna:

- cięgna o działaniu wzdłużnym

- beton ekspansywny

Zagęszczenie mieszanki betonowej- stosuje się po to aby usunąc z mieszanki betonowej pęcherzyki powietrza. – wibratory wgłębne(gł. zanurzenia 5-10cm, optymalny czas wibracji 30-40s)

Pielęgnacja betonu:

Beton hydrotechniczny to beton o wysokiej jakości gdzie trwałość jest parametrem nadrzędnym. Rodzaje cementu dla betonu hydrotechnicznego :

- CEM III

- CEM IV

- CEM II

- cementy specjalne o niskim cieple hydratacji

Cem III – redukcja skurczu i ciepła hydratacji

Domieszki napowietrzające

Zasada kompatybilności

Deskowanie filtracyjne

Kontrola jakości

Przerwy robocze – wynikają ze względów statyczno – konstrukcyjnych i uwarunkowań techniczno – organizacyjnych (szybkość wiązania, wymiary geometryczne, rotacja form).

Otwarte do ustąpienia występowania czasowo obciążeń technicznych wywołanych skurczem.

Przerwy dylatacyjne - wykonuje się przez pozostawienie szczelin o szerokości 1- przechodzących przez wszystkie elementy ścian. W ścianach zbiorników na ciecze w osi zdylatowanych elementów umieszcza się elastyczne taśmy dylatacyjne. Przerwy te stosuje się zarówno z uwagi na pracę termiczną konstrukcji oraz z uwagi na skurcz bądź pęcznienie betonu. Według Kobiaka i Stachurskiego gdy wpływy skurczowe zostały mocno zmniejszone przez wykonanie dylatacji roboczych, oraz gdy nie występują wpływy termiczne ( Np. przy zbiornikach obsypanych gruntem ) dylatacje stałe ścian zbiorników prostopadłościennych wykonuje się co około . Jeżeli jednak wpływy termiczne są znaczne, odległość między dylatacjami powinna być zmniejszona do .

Nie przestrzeganie podanych powyżej zaleceń, powoduje, że zdylatowane ściany klawiszują, a przerwy dylatacyjne ulegają nadmiernym przemieszczeniom podłużnym i poprzecznym. Stwarza to miedzy innymi mało elastyczny wygląd i nieszczelności.

Max odległości między pionowymi

przerwami roboczymi konstrukcji ścian betonowych

Grubość ściany

(cm)

do 30

30 – 60

60 – 100

100 – 150

150 - 200

Technologia wykonania ścian szczelinowych polega na:-wydrążeniu szczeliny wąskoprzestrzęnnej, o kształcie odp gabarytowi projektowanego obiektu,- montaż w szczelinie zbrojenia i urządzeń pomocniczych,- wypełnienia szczeliny betonem. Stateczność drążonego wykopu zapewnia zawiesina tiksotropowa o odp właściwościach, a w jego części żelbetowe murki prowadzące, wyznaczające jednocześnie linie zabudowy ścian szczelinowych i mające charakter kastr. Pomocniczej. W drążeniu głębokich wykopów szczelinowych stosuje się specjalne koparki, wyposażone w osprzęt dostosowany do pracy w wykopie wypełnionym zawiesiną oraz pozwalający na uzyskanie pionowego wykopu. W gotowym wykopie montuje się kolejno: kolumny rur rozdzielczych na krańcach sekcji, które zapewniają ciągłość ściany szczelinowej,- prefabrykaty zbrojeniowe,- kolumnę rur contractorowych z lejem. Następnei wykop wypełnia się mieszanką betonową wodoszczelną W8, od B25 do B40 odpompowując jednocześnie zawiesinę. Po odkopaniu ściany szczelinowej i oczyszczeniu jej pow z resztek zawiesin, można do jej wykończenia zastosować torkret, tynk , okładzinę bądź pozostawić surowy beton. Ściany szczelinowe są konstrukcjami szczelnymi i nie wymagają dodatkowej izolacji. Metoda betonowania podwodnego uzyskuje się beton o bardzo wysokich parametrach wytrzymałościowych., idealnie zagęszczony. Jakiekolwiek pęknięcia i rysy są wykluczone z uwagi na optymalne warunki dojrzewania betonu. Współpraca ścian szczelinowych ze stropami pośrednimi oraz płytą denną uzyskuje się poprzez pozostawienie odpowiednio wykształconych wnęk oraz prętów zbrojeniowych. Ściany szczelinowe stanowiące obudowę wykopu mogą pracować jako wspornikowe, rozparte konstrukcją stalową, kotwione w gruncie lub rozparte stropami podziemia wykonanymi metodą stropową.

Dodatki:

- popioły lotne

- żużle wielkopiecowe

- włókna polipropylenowe

Popiół lotny

- poprawia urabialność mieszanki betonowej

- zwiększa odporność na SO2-4

- zwiększenie odporności betonu na temperaturę (z 400 -> 600oC)

- obniżenie zawartości cementu (przy betonach niższych klas)

- spowolnienie twardnienia

- zmniejszenie skurczu

- wodoodporność: maleje przy zamianie cementu na popiół; zwiększa się przy C=cost

- mrozoodporność: maleje (domieszki napowietrzające)

- niekiedy korozja stali (siarczki w popiele)

SiO2 ≥ 40%

SO3 ≤ 3%

Str. prażenia ≤ 7%

Powierzchnia właściwa ≥ 300m2/g (wg.Blaine’a)

Max ilość popiołów lotnych = 40% masy cementu

Żużel wielkopiecowy

Oddziałowywanie technologiczne podobne jak popiół lotny; granulowany, zmielony do miałkości popiołów

Włókna

Dodatki uodparniające na oddziałowywanie mechaniczne (stosowane po to by zmniejszyć skurcz w pierwszych 10h)

- jako mikrozbrojenie / zbrojenie rozproszone

Rola włókien

  1. zmiana właściwości struktury kompozytu cementowego – powstrzymanie propagacji rys, redukcja pęknięć skurczowych, przenoszenie części sił wewnętrznych po zarysowaniu

Wpływ na to ma:

- równomierne rozmieszczenie włókien w matrycy

- przyczepność włókna - matryca

  1. poprawa wytrzymałości – na rozciąganie przy zginaniu, na ściskanie; udarność; odporność na ścieranie; odporności zmęczeniowe; też: mrozoodporność i wodoszczelność

  1. Włókna stalowe:

Parametry:

-długość 25-60mm

- średnica 0.5-2mm

- smukłość >=50

- wytrzymałość na rozciąganie stali, kształt prosty, z zakrzywionymi końcówkami, falisty.

Mają tendencję przy większej ilości do skupiania się w aglomeraty, tworząc tzw. jeże.

  1. Włókna polipropylenowe

- produkowane jako fibrylowe (wiązki kilku włókien), cięte z folii lub włókna elementarne z przędzy

Właściwości włókien fibrylowych

- chropowate, dodatkowo rozdzielające się wskutek „mieszania” powierzchni-> z tego wynika dobra przyczepność z zaczynem cementowym; siatkowa postać włókien, 3-wymiarowe rozprowadzanie w matrycy.

-parametry: długość od 12-38mm, od 6 -12mm, średnica 35-40m.

Wpływ włókien stalowych i polipropylenowych na właściwości betonu (tab)

Właściwość:

  1. skurcz 2. wytrz. na ściskanie 3. wytrz. na rozciąganie 4 wytrz na zginanie 5. wytrz. na miejscowy dotyk 6. udarność 7. moduł sprężystości 8. mrozoodporność 9. ścieralność 10. wodoszczelność 11. nasiąkliwość

Rodzaje włókien:

  1. stalowe:

ad.1) redukcja o około 30-50%,ad.2) wzrost o 10-30%,ad.3) wzrost o 20-40%,ad.4) wzrost o 30-70% ,ad.5) wzrost o 15-30%,ad.6) wzrost do 6 razy,ad.7) praktycznie bez zmian,ad.8) wzrost o 30-60%,ad.9) redukcja do 50%,ad.10) praktycznie bez zmian lub niewielkie polepszenie,ad.11) bez zmian lub niewielki wzrost

  1. polipropylenowe:

ad.1) redukcja o ok. 30-50%(zwłaszcza skurcz plastyczny),ad.2) niewielki wzrost,ad.3) niewielki wzrost,ad.4) niewielki wzrost,ad.5) niewielki wzrost,ad.6) wzrost do 3 razy,ad.7) praktycznie bez zmian,ad.8) wzrost o ok. 30%,ad.9) praktycznie bez zmian,ad.10) polepszenie o ok 20%,ad.11) bez zmian lub niewielkie obniżenie


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Materiały konstrukcyjne
konstrukcja rekombinowanych szczepów, szczepionki
konstrukcje stalowe
1 PROCES PROJEKTOWO KONSTRUKCYJNY
Podstawowe stale konstrukcyjne i narzędziowe
Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych wtryskarek (ENG)
Złożone konstrukcje metalowe
2004 07 Szkoła konstruktorów klasa II
Konstrukcje metalowe egzamin1
K5 konstrukcja w osi C
Podstawy konstruowania urządzeń precyzyjnych 09
PN EN 1990 2004 AC Podstawy projektowania konstrukcji poprawka
Konstrukcje metalowe 1 Przyklad 8 Polaczenia srubowe
MechTeor wyk 4 oddziływania na konstrukcję biale tlo
Dobór materiałów konstrukcyjnych – projekt oprawki do okularów
Dobieranie materiałów konstrukcyjnych u
konspekt MONTAZ KONSTR2010

więcej podobnych podstron