Довговічність комбінованих огороджуючих конструкцій з використанням склопластів, полімерних матеріалів та металопластів - Автореферат

За останнє десятиліття в будівельній індустрії намітилася тенденція розширення галузі застосування комбінованих огороджуючих конструкцій з листовими пластиками, які прийшли на заміну традиційного оргскла і полістиролу. Використання стільникового полікарбонату, полівінілхлоридних профілів, металопластів у практиці проектування огороджуючих конструкцій забезпечує можливість розробки конструктивних рішень з урахуванням функціонального призначення обєктів при встановлених показниках зниження металоємності, підвищення надійності і довговічності, збільшення ресурсу роботи в екстремальних умовах. Економічна ситуація, повязана зі збільшенням вартості металопроката в середньому на 20-30%, вимагає реалізації ефективних заходів, повязаних із захистом існуючого металофонду від корозійного руйнування і створює сприятливі умови для розширення використання конструкційних полімерних матеріалів. Метою роботи є теоретичне і експериментальне обґрунтування методики розрахунку довговічності комбінованих огороджувальних конструкцій на основі моделювання напружено-деформованого стану (НДС) склопластів, полімерних матеріалів і металопластів у корозійному середовищі. Обєкти досліджень - комбіновані огороджуючи конструкції з використанням склопластиків, полімерів і металопластів в умовах впливу агресивного середовища і технологічних впливів з гарантованими показниками довговічності.Огороджуючі конструкції піддані навантаженням і впливам, що викликають утрату захисно-декоративних властивостей і зниження експлуатаційної несучої здатності конструктивних елементів з використанням склопластів, полімерних матеріалів і металопластів. Постановка і формулювання задач, звязаних з розвитком методів розрахунку і проектування комбінованих огороджуючих конструкцій з застосуванням полімерів, склопластів і металопластів при експлуатації в даній роботі, виконувалися на підставі теоретичних підходів до питань нормування зовнішніх впливів при оцінці довговічності, викладених у наукових працях В.М. Розрахункове значення річних корозійних витрат Ак установлювалося по формулі (1): Ак=?Q?MK?FKAN; (1) де: ?q - коефіцієнт тривалості агресивних впливів; ?mk - коефіцієнт надійності по матеріалу при оцінці ступеня агресивності впливів; ?fk - коефіцієнт надійності по впливам корозійних середовищ. (5) де: Tz - термін служби ПВХ-профілю при встановленому граничному рівні зміни захисно-декоративних властивостей, рік; Тк - проміжок часу, що відповідає сталим корозійним утратам; ZR - гранично припустиме значення зміни показника блиску, %; ZN - нормативна характеристика блиску покриття, %; z0 - показник блиску, установлений після прискорених випробувань, %; а - постійна величина залежна від характеристики покриття; ак - показник корозійної агресивності режиму випробувань, г/м2; c - константа властивостей даного полімеру. Розрахункова оцінка коефіцієнта надійності протикорозійного захисту металопластикових профілей з поліестеровим покриттям „ТЕХНОПЛАСТ Рулон” ?zn з урахуванням впливів А(L,G,S,T,R), що викликають кліматичне старіння виконувалася з використанням математичної моделі: де: Nof,m - нормативне значення розривного зусилля металопластикового зразка з поліестеровим покриттям, отримане за результатами прискорених випробувань, КН; NT - розрахункова величина розривного зусилля металопластикового профілю з поліестеровим покриттям, КН; Ао,S - середня площа перетину сталевих зразків, см2; RB,S - розрахункова міцність на розтяг сталевого зразка, МПА; ?m - коефіцієнт надійності по матеріалу; Ао,Т - площа перетину покриття “ТЕХНОПЛАСТ”, см2; RB,Т - розрахункова міцність на розтяг покриття “ТЕХНОПЛАСТ”, МПА; ?m,Т - коефіцієнт надійності для матеріалу покриття “ТЕХНОПЛАСТ”, установлений за результатами випробувань з довірчою імовірністю ?в=0,9.Встановлено, що оцінку довговічності комбінованих огороджуючих конструкцій необхідно робити з урахуванням зміни міцністних і деформаційних характеристик полімерних конструкційних матеріалів у залежності від характеру і ступеня агресивності впливів. Аналіз результатів прискорених і стендових випробувань дозволив обґрунтувати коефіцієнти надійності по матеріалу (?0=0,95-0,5) при впливі факторів, що викликають кліматичне старіння в умовах хімічної агресії. Запропоновано методику розрахунку огороджуючих конструкцій по граничних станах, яка включає розрахункові залежності визначення гарантованих показників довговічності (з довірчою імовірністю ?у=0,85-0,95) склопластів, полімерних матеріалів і металопластів на основі моделювання деградаційних процесів для встановленого режиму експлуатації. Застосування методики визначення гарантованих показників довговічності склопластів, полімерних матеріалів і металопластів дозволило розробити конструктивні рішення світлопрозорої комбінованої огороджуючої конструкції з використанням полікарбонатних панелей пансіонату “Міраж” (патент №36144А, Україна) з урахуванням агресивних впливів морської атмосфери.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В результаті теоретичних і експериментальних досліджень, виконаних при обґрунтуванні проектних, теоретичних і експлуатаційних нормативних вимог, пропонованих до комбінованих огороджуючих конструкцій, зроблена оцінка показників довговічності конструкційних пластиків, використовуваних у комбінованих конструкціях з урахуванням агресивних впливів.

Встановлено, що оцінку довговічності комбінованих огороджуючих конструкцій необхідно робити з урахуванням зміни міцністних і деформаційних характеристик полімерних конструкційних матеріалів у залежності від характеру і ступеня агресивності впливів. Аналіз результатів прискорених і стендових випробувань дозволив обґрунтувати коефіцієнти надійності по матеріалу (?0=0,95-0,5) при впливі факторів, що викликають кліматичне старіння в умовах хімічної агресії.

Запропоновано методику розрахунку огороджуючих конструкцій по граничних станах, яка включає розрахункові залежності визначення гарантованих показників довговічності (з довірчою імовірністю ?у=0,85-0,95) склопластів, полімерних матеріалів і металопластів на основі моделювання деградаційних процесів для встановленого режиму експлуатації.

Застосування методики визначення гарантованих показників довговічності склопластів, полімерних матеріалів і металопластів дозволило розробити конструктивні рішення світлопрозорої комбінованої огороджуючої конструкції з використанням полікарбонатних панелей пансіонату “Міраж” (патент №36144А, Україна) з урахуванням агресивних впливів морської атмосфери.

Здійснена інтервальна оцінка зміни декоративних і захисних властивостей первинного і вторинного захисту конструктивних елементів, виконаних із ПВХ-профілів. Отримано розрахункову модель, яка дозволяє виконувати контроль терміну служби ПВХ-профілів за результатами прискорених випробувань, що імітують впливи факторів режиму експлуатації.

Доведено при проведенні прискорених випробувань і підтверджено експериментальними даними стендових випробувань, що для попередження розтріскування полікарбонатних панелей під впливом внутрішніх напружень і корозійно-активних середовищ раціонально враховувати коефіцієнт розрахункової довжини (?р), який визначає максимальні значення розмірів по контурі обпирання огороджуючої конструкції при заданому припустимому навантаженні. Для профілю 2/10 марки “Лексан” зміна коефіцієнта (?р) складає ?р=0,85-0,55 у залежності від характеру і ступеня агресивності кліматичних впливів.

На основі експериментальних данних визначення зміни міцністних властивостей металопластів обґрунтовані розрахункові ситуації і здійснена оцінка коефіцієнта надійності конструкційних поліестерових пластиків (?m,Т) для обґрунтування віднощення резерву надійності (Г) при виконанні ремонтно-відбудовчих робіт огороджуючих конструкцій. Розрахункове значення коефіцієнтів ?m,Т=1,2-1,6, установлене для одного і двох шарів покриття “ТЕХНОПЛАСТ”, забезпечує можливість збільшення несучої здатності до 30% за рахунок спільної роботи конструктивного елемента і полімерного покриття.

Матеріали досліджень включені в проект ДБН “Захист від корозії в будівництві. Діагностика корозійного стану та продовження нормативного ресурсу металевих конструкцій” та використовані при розробці технічних умов на полівінілхлоридні профілі, впроваджені при розробці рекомендацій по технічній експлуатації огороджуючих світлопрозорих конструкцій з полікарбонату. Економичний ефект підвищення післяремонтної міцності огороджуючих конструкцій за рахунок використання поліестерових волоконно-армованих покриттів на обєктах ВАТ “Ясинівський КХЗ” містить 157 тыс. грн.

Гибаленко А.Н., Войтова Ж.Н. Использование эффективных стеклопластиковых материалов для ограждающих конструкций покрытия// Технологія та механізація будівельних процесів. Вісник ДОНДАБА. Випуск 97-4(8). - Макіївка, 1997. С.81-82.

Войтова Ж.Н. Прогнозирование долговечности полимерных материалов покрытий металлических конструкций при сертификационных испытаниях//Будівельні конструкції, будівлі та споруди. Вісник ДОНДАБА. Випуск 2000-1(21). - Макіївка, 2000. С.49-51.

Гибаленко А.Н., Войтова Ж.Н., Коваленко С.Н. Конструктивные элементы из полимеров в ограждающих панелях мембранного типа // НТС ХГАГХ “Коммунальное хозяйство городов” Випуск 22. - Харків, 2000. С.98-99.

Патент №36144А. Україна МКИ Е04В7/00. Просторовий блок покриття/ Горохов О.Є., Корольов В.П., Гібаленко О.М., Войтова Ж.М. -№(21)99116090. Заявлено 05.11.1999р. Опубл. 16.04.2001р.

Королев В.П., Гибаленко А.Н. Войтова Ж.Н. Расчет коэффициента надежности gzn по результатам экспертной оценки показателей технологической рациональности противокоррозионной защиты // НТС ХГАГХ “Коммунальное хозяйство городов” Випуск 30. Харків - 2001. С.86-90.

Королев В.П., Гибаленко А.Н., Войтова Ж.Н. Критерии оценки конструкционных пластиков согласно европейским нормативам // Матеріали 27 науково-технічної конференції студентів. Вісник ДОНДАБА. Випуск 2001-3(28). - Макіївка, 2001. С.24-27.

Войтова Ж.Н. Совершенствование противокоррозионной защиты стальных конструкций на основе современных технологий // НТС ХГАГХ “Коммунальное хозяйство городов”. Випуск 38. - Харків, 2002. С.84-88.

Королев В.П., Войтова Ж.Н. Обоснование выбора ограждающих конструкций для градирни технической воды ОАО “Ясиновский коксохимический завод” // НТС ХГАГХ “Коммунальное хозяйство городов”. Випуск 39. - Харків, 2002. С.87-92.

Коломийченко А.И., Задорожный В.А., Войтова Ж.Н. Ремонтно-восстановительные работы при продлении остаточного ресурса тройника действующего трубопровода коксового газа материалами “ТЕХНОПЛАСТ”// Матеріали міжнародної науково-практичної конференції “Захист від корозії і моніторинг залишкового ресурсу промислових будівель, споруд та інженерних мереж”, м. Донецьк, 9-12 червня, 2003р С.271-277.

Королев В.П., Гринберг М.Л., Войтова Ж.Н. Требования к показателям долговечности оконных профилей // Будівельні конструкції. Будівлі та споруди. Вісник ДОНДАБА. Випуск 2003- 2(39). - Макіївка, 2003. С.84-89.

Королев В.П., Селютин Ю.В., Филатов Ю.В., Сурин Р.Н., Войтова Ж.Н., Галактионов А.В. Безаварийная эксплуатация конструкций зданий и сооружений предприятия на основе новых материалов и технологий // Науково-технічний та виробничий журнал “Кокс та хімія”, №11-2003р. С.27-30.

Королев В.П., Волкова И.А., Войтова Ж.Н., Черных И.Ю. Дюкарев Г.В. Диагностика коррозионного состояния строительных конструкций коксохимических предприятий// Материалы международной конференции “Теория и практика защиты от коррозии”. Збірник наукових праць, м.Москва. - 2002. С. 343-349.

Размещено на .ru