Obciążenie termiczne
Chciałbym zadać obciążenie termiczne w taki sposób,że na zewnątrz mam jakąś określoną temperaturę np 40 C, a wewnątrz konstrukcji również stałą 10 C. Czy może ktoś wykonywał takie coś i mógłby podpowiedzieć jak zadać w Robocie. Dzięki
prybak
Wysłano: Czwartek 17 Marzec 2011, 17:57
bez tytulu
Najpierw musisz określić rozkład temp. w przegrodzie a następnie obciążasz panele gradientem temp. który będzie różnicą temp na powierzchni wew. i zew. Nie przykładaj delta T = 30st bo to zapewne nieprawda i da zawyżone siły.
sybill
Wysłano: Piątek 18 Marzec 2011, 12:57
obciążenie termiczne
Witam
Chciałbym jeśli to możliwe trochę rozszerzyć ten wątek ponieważ moim zdaniem obciążenie termiczne w żelbecie nie jest taką prostą sprawą. Chciałbym poznać opinie innych projektantów na temat obciążenia termicznego w żelbecie (czy jest sens je w ogóle uwzględniać, jeżeli tak to jakie wartości).
Na przykład ja projektując konstrukcję żelbetową zmniejszam normowe wyznaczone wartości obciążenia termicznego. Już spieszę z wyjaśnieniami.
Jak pewnie wszyscy wiemy żelbet jest materiałem o pewnych specyficznych właśnościach. Jedną z nich jest ortotropowość oraz zmiana parametrów w czasie. Przykładając obciażenie termiczne powiedzmy jako równomierne nagrzanie o wartości DT=30 oC to obliczając siły wewnętrzne zakładamy że materiał jest izotropowy i nie rysuje się - wartość naprężenia wyniesie wówczas sigma=alfa*Dt*Ecm. Takie założenie moim zdaniem prowadzi do bardzo poważnych zawyżeń sił wewnętrznych w konstrukcji ponieważ beton w chwili wystąpienia rozciągoania na pewno się porysuje co spowoduje spadek momentu bezwładności przekroju a co za tym idzie i jego sztywności. Wobec tego przekrój nie bedzie w stanie przejąć sił które mógły przejmować gdyby nie był przekrojem zarysowanym. Do tego wszystkiego beton ma bardzo dobrą bezwładność cieplną dzięki czemu nie możliwa jest sytuacja w której nastąpi natychmiastowe nagrzanie konstrukcji (pomijam oczywiście zagadnienia związane z pożarem, wybuchem itp, itd).
Mając na uwadze to wszystko co przedstawiono powyżej, podczas obliczeń dokonuję zmniejszenia wartości obciążenia temperaturą.
Chciałem się dowiedziec jake macie sposoby "radzenia sobie" z tym zjawiskiem.
Pozdr
nugget
Wysłano: Poniedziałek 21 Marzec 2011, 16:30
bez tytulu
"Nie przykładaj delta T = 30st bo to zapewne nieprawda i da zawyżone siły"
kontrprzykład: budowa trwa 3 lata, goła konstrukcja wylewana wiosna, lub jeszcze gorzej latem stoi sobie przez te lata na wolnym powietrzu. W zimie jest narażona na obciążenie większe niż -30C.
Dodatkowo wymiary w rzucie przekraczaja 30x30m - wg mnie nie zamodelowanie pełnej temperatury to strzał w głowe.
A jeszcze lepiej jest jak masz jeszcze wiezi zewnetrzne np. w postaci trzonow umieszczonych na zewnetrznych krawedziach lub tez sciana szczelinowa.
Pod wplywem temperatury rzeczywiscie elementy sie rysuja i jak wiemy dochodzi do redystrybucji, ale czesto gesto przez takie niekontrolowane zarysowanie kompletnie zmieniaja sie wykresy momentow zginajacych (mozesz dostac rozciaganie tam gdzie powinno byc sciskanie[xeff]), powstaja rysy wskrosne, dochodzi do plyniecia stali w rysie, niedaj boze jeszcze jakas korozja stali np na stropie parkingu i tragedia murowana :)
A jak modelowac... chyba jeszcze nikt nie napisal jak modelowac temperature w zelbecie... ja nie redukuje temperatury. Inna sprawa jest w zamknietych budynkach, ogrzewanych, ograniczonych w rzucie, podylatowanych. Tam bym sie tak temperatura nie przejmowal.
PS. Czytalem o parkingu ktory mial strop dlugosci 140m - nie mogl byc dylatowany, a konstruktor uwzglednil tylko mocno zredukowana temperature. Skrajne slupy konstrukcji ścieło - strop sie tak skurczyl.
prybak
Wysłano: Poniedziałek 21 Marzec 2011, 20:04
bez tytulu
sybill, nie przemawia do mnie redukcja temp. o której piszesz, dużo zależy od układu konstrukcyjnego ale na pewno nie można tematu potraktować z automatu.
nugget, tak jak napisałeś kompletne zamodelowanie temperatury, tym bardziej z uwzględnieniem faz budowy, to ”strzał w głowę”.
Amplituda DT=30st w naszym klimacie nie jest niczym dziwnym np. - to fakt z którym nie dyskutuję. Nawet nie próbowałem zastanawiać się nad podanymi wartościami 10/40st bo nie wiem skąd one się wzięły i czego dotyczą.
axl1910 zapytał o gradient temperatury przy zadanej różnicy temperatur wew. i zew.
Opowiadam czysto technicznie na pytanie - trzeba wyznaczyć rozkład temp. w przegrodzie i w ten sposób obliczyć gradient. W takim przypadku zwykle różnica temp. powietrza nie jest tożsama z gradientem bo są jakieś izolacje, tynki itd.
sybill
Wysłano: Wtorek 22 Marzec 2011, 09:15
bez tytulu
No dobrze to co powiedzie na to że nawet profesor Starosolski zaleca zmniejszanie do obliczeń sztywności przekroju i liczenie statyki od obciążenia termicznego jak dla przekroju zasysowanego?
Co do przykładu podanego przez nuggeta o stropie 140m bez dylatacji - obciążenie skurczem to nie jest obciążenie klimatyczne. Owszem zastępuje się odkształcenia skurczowe obciążeniem termicznym ale uważam że takiego obciażenia nie powinno się redukować.
Ja pisałem o obciążeniu typowo klimatycznym.
macjar
Wysłano: Wtorek 22 Marzec 2011, 11:55
bez tytulu
...moim zdaniem skurcz w porównaniu do obciążenia klimatycznego to raczej mniejszy problem, kwestia odpowiedniej technologii robót betonowych (pielęgnacji, składu i temperatury mieszanki, przerw roboczych).Co do obciążenia klimatycznego to najtrudniejsze jest określenie temperatury "zwarcia" konstrukcji, roboty betonowe są prowadzone w zakresie temp -5/+25(przynajmniej teoretycznie) i zimą delta może dochodzi do -50!?...wymóg zabezpieczania konstrukcji w trakcie realizacji przed wpływem temperatury w okresie niskich temperatur powinien być obligatoryjny. W przypadku gdy konstrukcja jest narażona na takie drastyczne zmiany temperatury w trakcie eksploatacji rozsądnym rozwiązaniem konstrukcyjnym jest sprężanie konstrukcji
nugget
Wysłano: Wtorek 22 Marzec 2011, 13:57
bez tytulu
Zgadzam się, że poszedłem troche za daleko w dywagacjach - bo mowa tu o gradiencie, a nie o rownomiernej zmianie temp - a z metoda z wyliczeniem sredniej temp przegrody zgadzam sie w 100%. Jak juz jednak zaczalem o rownomiernej to skoncze, bo staram sie zglebiac ten temat juz od jakiegos czasu.
Rzeczywiscie Starosolski w ksiazce o modelowaniu komputerowym redukuje, lecz nie pisze jak nalezy to robic... jest poprostu napisane "do obliczen przyjeto wartosc..." Owszem redukcja w przypadku skurczu jest wg mnie sluszna... wynika to z zaleznosci Ecm(t)/Ecm, wytrzymalosci na rozciaganie od czasu (byl osobny temat ostatnio). Dodatkowo, jak kolega napisał, skurcz przy uwzględnieniu wieku betonu w obliczeniach nie jest wymiarujacy jesli porownac go do rownomiernej zmiany temperatury (zakladam dojrzaly beton).
Rzeczona degradacja sztywności nastepuje po zarysowaniu - do tego momentu gdy beton jest niezarysowany sprężysty model analityczny jest sluszny i wystepujaca w nim sila membranowa od temperatury prawdziwa. Po zarysowaniu siła w przekroju jest caly czas taka sama - w betonie jest ryska, siła jest w stali. Siła tak po prostu nie znika, a jeśli jest za duża to dochodzi do zjawiska płyniecia stali. I tutaj zachodzi pytanie czy ta degradacja sztywnosci jest dobra i czy chcemy do niej doprowadzic (kontrole nad rozkladem rys zapewnia Asmin=kc*k...). Zachodzi również pytanie jeżeli redukować to jak i dlaczego? Ja do tej pory nie znalazlem na to pytanie odpowiedzi... wydaje mi sie ze takiej zmiany temperatury nie powinno sie redukowac. Niestety czesto jest tak ze sily rozciagajace uniemozliwiaja wymiarowanie elementow zelbetowych, co wtedy? Redukować i czekać na awarię konstrukcji?
stahlbau
Wysłano: Środa 23 Marzec 2011, 19:54
temperatura
1.Problem jest bardziej skomplikowany. Zalecenia ze starych podręczników są nieaktualne, gdyż uproszczone podejścia czasami są sprzeczne z ideami nowych norm. Niemniej fizyka się nie zmieniła i niektóre pomysły wydają się trochę ryzykowne. Zakładanie, iż wpływy temperatury się "rozmyją" przez zarysowanie jest moim zdaniem co najmniej wątpliwe. Przyjmując jednak nawet taką tezę, trzeba by całą konstrukcję obliczyć jako zarysowaną o małej sztywności i tak obliczać siły wewnętrzne od innych oddziaływań, czyli np powodowało by to znaczny spadek sztywności i drastyczny wzrost efektów drugiego rzędu.
2. Samą redukcję wpływu temperatury uzyskuje się przecież w kombinacjach, gdy występuje kilka obciążeń zmiennych, poza głównym inne są redukowane, i to chyba jedyna dopuszczalna redukcja, poza ewidentnymi przypadkami gdy mamy obiekt z kontrolą wilgotności i temperatury.
3. Zwracam jednak uwagę, iż tak naprawdę prawie nigdy nie mamy do czynienia z liniową zmianą temperatury w przekroju. Występuje to wyłącznie przy stacjonarnych zagadnieniach termicznych a odsłonięte obiekty prawie zawsze podlegają wpływom zmiennym w czasie, gdzie przebieg temperatury w przekroju jest nieliniowy (np paraboliczny). Wbrew informacjom podawanym na mechanice budowli przy nieliniowym przebiegu temperatury (faktycznym!) nawet w ustrojach statycznie wyznaczalnych powstają siły wewnętrzne! Wiadomo, że wszystkiego się nie policzy, a budownictwo to nie apteka - ale jeśli normy nie dają dokładnych zaleceń a zmniejsza sie zapasy bezpieczeństwa (przykładowo wsp. materiałowy dla stali wg ec3 wynosi 1,0! a dla zbrojenia wg ec2 na razie 1,15 ale mogą go zmniejszyć) to kto musi podejmować decyzję co uwzględniac a co nie i jak? wiadomo - projektant, normodawca za nic nie odpowiada. Nikt nie jest nieomylny, tymczasem nowe normy zakładają że nie ma miejsca na błędy.
macjar
Wysłano: Środa 23 Marzec 2011, 20:35
bez tytulu
...zgodnie z Warunkami Technicznymi minimalna temperatura w pomieszczeniach mieszkalnych to 16st (i taka jest minimalna fabryczna temperatura na termostatach) maksymalna może być w granicach 24 stopni (łazienki), po zastosowaniu prostego kalkulatora do obliczeń cieplno wilgotnościowych otrzymamy deltę T z uwzglednieniem wszystkich warstw stropowych...delta T na stropie może wynosić nawet 1-3 stopnie, a w stropie nad garażem gdzie temperatura jest dużo niższa (5-15st) nawet 5...gdy delt T=5 to mniej więcej powoduje takie momenty jak ciężar własny stropu (wartość raczej nie do pominięcia)... osobiście stropy nad garażem projektuję na deltę +/-5 a stropy kondygnacji mieszkalnych -/+ 2.
stahlbau
Wysłano: Czwartek 24 Marzec 2011, 08:05
macjar
Można by oczywiście dyskutować, czy 16 stopni wewnętrz to minimum, bo możliwe że jedna kondygnacja będzie czasowo niezamieszkana i nieogrzewana i wtedy będzie wewnątrz np. -5stopni. Ale problem generalnie dotyczy głównie konstrukcji narażonych na bezpośrednie oddziaływania temperatury, a nie stropów w budynkach ogrzewanych i ocieplonych. Nie wiem czy jest sens w ogóle bawić się w obliczenia gradientu temperatury pt. 2 stopnie? Zbiornik z biomasą o temperaturze +30stopni i zima -25stopni (ok.50stopni różnicy)oraz walka z technologiem o warstwę izolacji w celu zmniejszenia gradientu temperatury w ścianie żelbetowej. To jest problem, gdzie trudno też arbitralnie zmiejszyć wpływ temperatury.
macjar
Wysłano: Czwartek 24 Marzec 2011, 09:39
bez tytulu
...masz racje zbiornik na biomasę to nieporównywalne zagadnienie ale uważam że w przypadku o którym ja myślę ten "niepozorny" 2-5 stopniowy gradient w stropie też ma swoje niebanalne znaczenie... biorąc pod uwagę że masa stropu to około 50% obciążenia całej przegrody a obciążenie od gradientu temperatury powoduje porównywalne momenty jak ciężar własny to nie jest to do pominięcia
stahlbau
Wysłano: Czwartek 24 Marzec 2011, 15:50
macjar
Nie twierdzę że mam patent na wiedzę, ale przyznam, iż teza że 2 stopnie gradientu temperatury na stropie w budynku ogrzewanym miało by dawać efekt równy ciężarowi stropu uważam za naciąganą. Nie przypominam sobie nigdzie wytycznych do obliczeń stropów by to zalecano uwzględniać. Ewentualne efekty kryją się najpewniej we współczynnikach materiałowych i obciążeń. Co innego mosty, konstrukcje odsłonięte lub w trakcie realizacji.
Idąc dalej, stosując ec2, będziesz miał współczynnik ciężaru własnego 1,35, obciążeń użytkowych i temperatury 1,5,trochę to zmniejszone współczynnikami kombinacyjnymi psi, ale w efekcie po uwzględnieniu temperatury zaprojektujesz strop 2x lepiej zazbrojony niż te, które eksploatuje się w kraju od 50lat? Trochę dyskusyjne.
macjar
Wysłano: Czwartek 24 Marzec 2011, 16:12
bez tytulu
...co by było gdyby nie te współczynniki ?-)
stahlbau
Wysłano: Czwartek 24 Marzec 2011, 17:56
macjar
Bez przesady, za bardzo wierzysz w proste modele mes. Test: płyta 5x5m standardowy panel robota betonowy 30cm podparty przegubowo na obwodzie. Obciążenia ciężarem własnym i gradient temperatury 2 stopnie. Od ciężaru własnego moment ok. 8,17kNm od temperatury ok. 1,97kNm czyli ok.25%. Lepsze są jednak inne rezultaty - dla ciężaru własnego robot pokazuje w narożach momenty 4,76kNm! (tego samego znaku) a od temperatury przeciwnego znaku 5,64kNm! Oczywisty niuans mesu, dla stropów jednokierunkowych efekt znika prawie całkowicie. Dla porównania moment od ciężaru własnego wg Kobiaka dla ni=0 jest 6,72kNm (82%)a wg Starosolskiego dla ni=0,15 jest 7,95kNm (97%).
Podsumowując, gradient 2 stopnie dla stropów w budynkach to demagogia lub jakiś zapas ekstra, ale wtedy tak to nazywaj, chcesz mieć zapas, OK. Natomiast ogólnie temperatury nie wolno lekceważyć.
macjar
Wysłano: Czwartek 24 Marzec 2011, 18:10
bez tytulu
...skupiłeś się na tych 2 stopniach... a może przeczytaj najpierw dokładnie to co napisałem...napisałem że momenty dla gradient -5 wynosi 100-120% ciężaru własnego...pozdrawiam
sybill
Wysłano: Piątek 25 Marzec 2011, 07:35
bez tytulu
Nie wiesz że Stahlbau ma zawsze racje we wszystkim ;)
macjar
Wysłano: Piątek 25 Marzec 2011, 08:49
bez tytulu
...a ja bardzo cenię sobie jego uwagi i sugestie uważam że jest jednym z bardziej kompetentnych forumowiczów (a może i najbardziej) i trzeba sie cieszyć że ktoś taki jest i chce się dzielić swoja wiedzą i doświadczeniem...;-)
sybill
Wysłano: Piątek 25 Marzec 2011, 10:05
bez tytulu
Dobrze powiedziane - "dzielić" - a nie pouczać :)
macjar
Wysłano: Piątek 25 Marzec 2011, 15:12
bez tytulu
...a tak wracając do temp. 2 stopni...jak wiadomo temperatura ma diametralne znaczenia w konstrukcjach statycznie niewyznaczlnych a takowymi sa płyty wielopolowe więc sugeruje dołożyć drugi panel identyczny i przeanalizować na nowo...robi sie już z tego jakieś 70-80% ciężaru własnego...