60529 kralB

stronie wewnętrznej i zewnętrznej płaszcza, przy daleko posuniętym uproszczeniu tego zagadnienia, można wyrazić w przybliżeniu wzorem:

a(t_r— t_R) - E • y

gdzie: a

tr

tu

E

y

d

—    współczynnik rozszerzalności liniowej (dla betonu w prawidłowo zaizolowanych termicznie kominach można przyjąć cc = 0,00001),

—    temperatura na wewnętrznej powierzchni płaszcza,

—    temperatura na zewnętrznej powierzchni płaszcza,

—    współczynnik sprężystości jak dla elementów ściskanych (dla marki betonu R_w = - 170 E_ll0~ 260000 kG/cm², dla R_w = 200 £₂₀₀= 290000 kG/cm², dla R_w = = 250 £_2&0—320000 kG/cm²),

—    moment bezwładności pionowego przekroju pierścienia płaszcza,

—    grubość przekroju płaszcza.

Jeżeli będziemy rozpatrywać pionowy przekrój betonowego płaszcza o wysokości b, to otrzymamy wartość naprężenia w betonie pierścienia

1

= ±-a.-At-E = 2

M x-At-E-J a- At- E-bd³-6

W ~~ ^ d ■ W ~ ^±    \2 - d ■ bd²

= ± 0,000005 E- At.

Sprawdźmy naprężenie w płaszczu komina według rys. 36 zakładając, że jest on z betonu marki 200.

W płaszczu At = 50°—13° = 37°C; E,_aa = 290 000 kG/cm², zatem cr& = ±0,000005 • 290 000 • 37 = ±54 kG/cm².

Jak widać, współczynnik bezpieczeństwa dla naprężeń ściskających w betonie wynosi ponad 3, natomiast naprężenia rozciągające są ok. 3-krotnie większe od wytrzymałości betonu na rozciąganie. Wprawdzie otrzymane naprężenia rozciągające są obliczone z uwzględnieniem współczynnika sprężystości na ściskanie, ale jeśliby nawet przyjąć do obliczeń współczynnik sprężystości jak dla elementów zginanych, to i tak at, — —0,000 005 • 180 000 ■ 37 = —33,3 kG/ /cm² > 17,5 kG/cm², czyli naprężenie na rozciąganie w betonie jest jeszcze blisko 2 razy większe od jego wytrzymałości.

Z powyższego wyraźnie wynika potrzeba pierścieniowego zbrojenia betonowego płaszcza na jego zewnętrznej stronie, aby zabezpieczyć komin przed pionowymi pęknięciami. Poza tym ze wzoru na ot, wynika, że naprężenia zależą jedynie od współczynnika sprężystości i różnicy temperatur, natomiast mogłoby się wydawać, że grubość przekroju płaszcza w kominie nie wpływa na wielkość naprężeń. Tak jednak nie jest, gdyż At kryje w sobie zależność od grubości płaszcza; mianowicie, mniejsze grubości płaszcza dają mniejsze At, jak również lepsza izolacja termiczna wpływa na wydatne zmniejszenie At w płaszczu.

Jeśli chodzi o wpływ współczynnika sprężystości E na naprężenia, to z uwagi na wpływy termiczne należałoby stosować materiały gorsze pod względem wytrzymałościowym (niższe marki betonu oraz klasy i gatunki cegieł), gdyż one mają mniejsze współczynniki sprężystości. Jednak biorąc pod uwagę względy wytrzymałościowe, warunki pracy statycznej i z uwagi na konieczną trwałość, trzeba stosować do budgwy kominów materiały doborowe, zabezpieczając płaszcz przed szkodliwymi rozciągającymi naprężeniami termicznymi: w kominach murowanych „obręczowaniem” trzonu, a w kominach żelbetowych odpowiednim zbrojeniem.

Sprawdzenie naprężeń w przekroju płaszcza żelbetowego, powstałych w wyniku różnicy temperatur, przeprowadzimy na przykładzie, stosując fazę I i II metody klasycznej.

Zgodnie z normą kominową, przekrój zbrojenia w kierunku poziomym, w odniesieniu do powierzchni pionowego przekroju betonu w kominie, nie powinien być mniejszy od wartości obliczonej ze wzoru

2,1 • R_m

Ud =-

100- Qr

i w żadnym przypadku nie mniejszy niż wartości ustalone w zależności od temperatury wlotowej t_w gazów spalinowych:

dla ^>300°C    — 0,0025,

dla 100°C^G,<300°C — 0,0020, dla r_M<100°C    — 0,0015.

Weźmy znów przekrój żelbetowy ściany płaszcza z rys. 36: marka betonu 200, tzn. R_m = 180 kG/cm². Stal zbrojeniowa zwykła o O_r = 2500 kG/cm². Wtedy otrzymamy

2,1 • 180

min. ug, —-= 0,0015;

100 • 2500

ponieważ jednak t_w = +230°C więc trzeba przyjąć min. fi_d = 0,002>0,0015. Zatem potrzebne zbrojenie poziome f_z = 20 • 100 • 0,002 = 4,0 cm². Przyjęto 0 10 mm co 20 cm (= 3,93 cm² ~ 4,0 cm²).

Grubość ściany płaszcza żelbetowego d = 20 cm, A, = 16 cm, b = 100 cm.

Faza I.

E_z 2 100 000

n = — =--— = 11,65¹;

E_h 180 000

20²

20 000+733 2000 +46

cm;

b - + nF_z • K 100 • — + 11,65 • 3,9? ■ 16 2 2

bd+nF_z    100 • 20+11,65 • 3,93

83

1

Wg PN-64/B-03004, p. 2.6.4., dla betonów marek 170, 200 i .250 należy przyjmować n = 12.