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

Размещено на http://allbest.ru

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди

ДОВГОВІЧНІСТЬ КОМБІНОВАНИХ ОГОРОДЖУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ З ВИКОРИСТАННЯМ СКЛОПЛАСТІВ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ І МЕТАЛОПЛАСТІВ

Виконала Войтова Жанна Миколаївна

Макіївка - 2005



АНОТАЦІЯ

Войтова Ж.М. Довговічність комбінованих огороджуючих конструкцій з використанням склопластів, полімерних матеріалів та металопластів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди. Донбаська національна академія будівництва і архітектури. Макіївка. 2005.

Дисертація присвячена дослідженню та прогнозуванню довговічності конструкційних полімерів, що використовуються в огороджуючих конструкціях при експлуатації в умовах агресивних впливів, з урахуванням напружено-деформованого стану. Наведена методика визначення нормативних та розрахункових характеристик гарантованої довговічності. Виконано чисельне моделювання коефіцієнта надійності протикорозійного захисту при подовженні залишкового ресурсу огороджуючих конструкцій трубопроводу коксового газу ВАТ “ЯКХЗ”. Також виконано фізико-механічне моделювання руйнування конструкційних полікарбонатних пластиків, які експлуатуються при напружено-деформованому стані при впливі агресивного середовища, що дало можливість обґрунтувати чисельні значення коефіцієнта розрахункової довжини (м_р).

Ключові слова: комбіновані огороджуючі конструкції, конструкційний пластик, коефіцієнт надійності протикорозійного захисту, показник якості експлуатації, нормативний строк служби конструкційного пластика.

металопластик армований корозійний деформація

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема забезпечення надійності будівельних конструкцій на сучасному етапі пов'язана з удосконалюванням принципів формоутворення, що включають використання матеріалів із заданими властивостями, серед яких найбільше поширення одержують композиційні матеріали. 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 об'єктів при встановлених показниках зниження металоємності, підвищення надійності і довговічності, збільшення ресурсу роботи в екстремальних умовах.

Аналіз данних споживання основних конструкційних матеріалів в Україні свідчить про те, що в 2001-2003р.р. обсяги використання металів у будівництві склали 55-60%, а продукція синтетичних полімерів 15-20%. Економічна ситуація, пов'язана зі збільшенням вартості металопроката в середньому на 20-30%, вимагає реалізації ефективних заходів, пов'язаних із захистом існуючого металофонду від корозійного руйнування і створює сприятливі умови для розширення використання конструкційних полімерних матеріалів. Законодавчою базою для удосконалювання конструктивних рішень комбінованих огороджуючих конструкцій, обґрунтування застосування склопластів, полімерних матеріалів і металопластів у будівництві є Указ Президента України “Про заходи щодо підвищення якості вітчизняної продукції”, Постанова Кабінета Міністрів України “Про забезпечення надійності і безпечної експлуатації будівель, споруд і інженерних мереж” (№409 від 05.05.1997 р.) і державної науково-технічної Програми „Ресурс” (№1331 від 08.10.2004р.).

Разом з цим необхідно удосконалювання нормативно-методичного забезпечення для оцінки показників довговічності, пов'язаних зі зміною структури і властивостей полімерних матеріалів під дією кліматологічних впливів, механічних навантажень і корозійно-активних середовищ.

Мета і задачі дослідження. 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.

Для досягнення поставленої автором мети вирішені наступні задачі:

- Встановлення методологічних принципів розрахунку огороджуючих конструкцій на основі прискорених і стендових випробувань на кліматичне старіння;

- Експериментальна оцінка зміни експлуатаційної несучої здібності конструкційних пластмас в умовах корозійних впливів при короткочасних випробуваннях монотонно зростаючою деформацією і тривалим режимом навантаження;

- Експериментальні дослідження огороджуючих конструкцій для обґрунтування коефіцієнту надійності протикорозійного захисту армованих поліестерових покриттів та металопластів;

- Розробка конструктивних рішень, що забезпечують гарантовану довговічність комбінованих огороджуючих конструкцій, з урахуванням ступеня агресивності режиму експлуатації.

Об'єкти досліджень - комбіновані огороджуючи конструкції з використанням склопластиків, полімерів і металопластів в умовах впливу агресивного середовища і технологічних впливів з гарантованими показниками довговічності.

Предметом дослідження є обґрунтування засобів та методів первинного та вторинного захисту комбінованих огороджуючих конструкцій на основі ознак граничних станів.

Методи досліджень засновані на статистичному аналізі дефектів і пошкоджень, розрахунково-експериментальних даних фізико-хімічного моделювання корозійно-механічного руйнування, розрахункових моделях і розрахункових ситуаціях, розгляді причин і наслідків ознак граничних станів.

Наукова новизна отриманих результатів:

Отримано систематизовані по критеріям граничних станів ознаки зниження експлуатаційних показників комбінованих огороджуючих конструкцій в агресивних середовищах, що дозволяє обґрунтувати вимоги до раціонального проектування;

Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості розрахункової оцінки гарантованих показників довговічності комбінованих огороджуючих конструкцій з використанням склопластів, полімерних матеріалів і металопластів з урахуванням корозійних впливів;

Вперше виявлено закономірності протікання деградаційних процесів елементів огороджуючих конструкцій з використанням конструкційних полімерів, склопластів і металопластів та обґрунтовано розрахункові моделі, що враховують вплив напружено-деформованого стану (НДС) та агресивного середовища на показники довговічності;

Встановлено експериментальні значення коефіцієнту надійності армованих поліестерових пластиків для захисту та підвищення післяремонтної міцності комбінованих огороджуючих конструкцій .

Практичне значення отриманих результатів:

- Оцінка показників довговічності склопластів, полімерних матеріалів і металопластів на корозійні впливи відповідно до вимог першої редакції ДБН “Захист від корозії в будівництві. Діагностика корозійного стану та продовження нормативного ресурсу металевих конструкцій”;

- Розрахунково-експериментальні методики для порівняльної оцінки термінів служби полімерних матеріалів в умовах світло-, термостаріння при впливах агресивних середовищ;

- Діаграма “напруга-деформація” роботи металопластів, що відображує вплив поверхневих дефектів і пошкоджень при впливі агресивного середовища;

- Технологія ремонтно-відбудовчих робіт з використанням „ТехноПласт Рулон”, що дозволяє збільшити експлуатаційну несучу спроможність огороджуючих конструкцій на 10-15% без додаткових витрат, пов'язаних з підсиленням конструктивних елементів.

Особистий внесок здобувача:

- На основі розрахункової оцінки показників гарантованої довговічності розроблені конструктивні рішення просторового блоку покриття, що включає світлопрозорі панелі зі стільникового полікарбонату;

- Обґрунтовані розрахункові залежності для визначення термінів служби склопластів, полімерних матеріалів і металопластів за ознаками граничних станів з урахуванням корозійних впливів за вимогами першої редакції ДБН “Захист від корозії в будівництві. Діагностика корозійного стану та продовження нормативного ресурсу металевих конструкцій”;

- Отримано експериментальні дані випробувань зразків для побудови діаграм “напруження-деформація” (у-е) роботи металопласту (сталь з поліестеровим покриттям);

- Виконано техніко-економічне обґрунтування ефективності застосування технології “ТехноПласт” для ремонтно-відбудовчих робіт об'єктів ВАТ “Ясинівський КХЗ”.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи, представлена її загальна характеристика.

Перший розділ присвячений аналізу вимог до комбінованих огороджуючих конструкцій з використанням полімерів при проектуванні, виготовленні й обґрунтуванню необхідності створення нормативної бази з розрахунку конструкційних пластиків, металопластів і склопластів при експлуатації в умовах агресивних впливів. 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.

Відсутність регламентних методів оцінки довговічності викликає труднощі при виборі матеріалів, конструктивних рішень з урахуванням характеру та інтенсивності корозійних впливів.

Механізми руйнування полімерних матеріалів та питання розрахункової оцінки міцності при впливі різних факторів сформульовані в наукових працях Г.М. Бартенєва, В.Є. Гулля, О.О. Камінського, В.М. Кулезнева, П.М. Огібалова, М.М.Павлова, Г.М.Савицького, Г.В. Філатова, Ю.П. Чернишева та ін.

Основні положення проектування і принципи розрахунку огороджуючих конструкцій із застосуванням пластмас сформульовані в роботах В.І. Гриня, І.М. Гриня, А.Б. Губенка, К.Є. Джан-Темірова, М.М. Жербіна, М.С. Золотова, Г.М. Зубарєва, Г.Г. Карлсена, І.М. Лебедіча, В.П. Пустовойтова, Ю.В. Сліцкоухова, В.В. Стоянова, Ф.Ф. Тамплона, Л.М. Шутенка та ін.

Аналіз тенденцій удосконалення формоутворення огороджуючих конструкцій дозволив відокремити у якості об'єктів досліджень чотири основні групи конструкційних пластмас, що містять металопласти, полівінілхлоридні та полікарбонатні профілі, волоконно-армовані поліестери.

Постановка і формулювання задач, зв'язаних 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. Гордєєва, Є.В. Горохова, Б.Г. Демчіни, Є.А. Єгорова, Є.М. Єрмака, Р.І. Кінаша, В.П. Корольова, Л.М. Лобанова, В.П. Мущанова.

Методологічною основою для обґрунтування довговічності конструкційних пластиків при впливах агресивних середовищ є системний аналіз експлуатаційних характеристик конструкцій, що включає розрахунково-експериментальну оцінку коефіцієнта надійності первинного (_zk) і вторинного (_zn) захисту при аналізі ознак граничних станів.

Діючі норми СТ СЭВ 5060-85 “Надежность строительных конструкций и оснований. Конструкции пластмассовые. Основные положения по расчету” установлюють вимоги вибору видів і марок пластмас у залежності від режиму експлуатації, розрахункового терміну служби, технології виготовлення і монтажу конструкції. Облік зміни фізико-механічних властивостей полімерних матеріалів повинен відбуватися з урахуванням складу та інтенсивності впливів корозійних середовищ.

У розділі сформульован комплексний підхід, що забезпечує можливість розрахункової оцінки показників довговічності комбінованих огороджуючих конструкцій з використанням склопластів, полімерних матеріалів і металопластів. Характер і інтенсивність корозійних впливів установлювалися по вимогах проекту ДБН “Захист від корозії в будівництві. Діагностика корозійного стану та продовження нормативного ресурсу металевих конструкцій”.

Для обґрунтування розрахункових залежностей, що установлюють вплив факторів навколишнього середовища на зміну показників довговічності комбінованих огороджуючих конструкцій, розроблена програма прискорених і стендових випробувань сучасних конструкційних матеріалів. Аналіз конструктивних і технологічних рішень, зв'язаних з використанням конструкційних силових пластмас, дозволив визначити основні елементи комбінованих конструкцій, що включають полівінілхлоридні профілі (ПВХ), стільникові полікарбонати, склонаповнені поліестери і металопласти.

В другому розділі розглянуті питання моделювання фізико-хімічних впливів на конструктивні елементи комбінованих огороджуючих конструкцій.

Вплив агресивних середовищ оцінювалося характеристичним значенням річних корозійних витрат А_n, г/м²рік ,умовно приведених до незахищеної поверхні стали С235. Розрахункове значення річних корозійних витрат А_k установлювалося по формулі (1):

А_k=г_qг_mkг_fkA_n; (1)

де: г_q - коефіцієнт тривалості агресивних впливів; г_mk - коефіцієнт надійності по матеріалу при оцінці ступеня агресивності впливів; г_fk - коефіцієнт надійності по впливам корозійних середовищ.

Розроблена методика визначення нормативних і розрахункових характеристик гарантованої довговічності заснована на обліку екстремальних значень найбільш невигідних сполучень агресивних впливів при проведенні прискорених випробовувань на кліматичне старіння.

Розрахункові залежності для обґрунтування гарантованої довговічності з урахуванням вимог граничних станів мають вид:

(1 - _zk) А_k Т_н^с ? m (1 - 1/Г), (2)

Т_{3 zn}Т₃; (3)

де: Г - відношення резерву надійності; - приведена товщина перетину елемента, см; - перекладний коефіцієнт корозійних витрат; Т_з- нормативний термін служби захисних покрить за даними сертифікаційних випробовувань, (рік); Т_з - гарантований термін служби захисних покрить з довірчою імовірністю _в = 0,95, (рік); Т_н^с - призначений термін служби конструкції, рік.

Розроблений методичний підхід використаний для статистичної оцінки коефіцієнта надійності г_zk(n)за даними прискорених випробувань зразків (фрагментів) конструктивних елементів огороджуючих конструкцій при перемінній температурі, підвищеній вологості, впливах сірчистого газу і сонячного випромінювання.

Коефіцієнт надійності первинного (_zk) чи вторинного захисту (_zn) встановлює граничний рівень зміни контрольованих параметрів довговічності для заданої розрахункової схеми узагальнених впливів “Н-К-С” при типовій (розрахункової) моделі режиму експлуатації з урахуванням призначеного терміну служби (Т_н^с) чи конструкції об'єкта.

Оцінка результатів випробувань містить: статистичний аналіз відмовлень (граничних станів); перевірку контрольованих параметрів для встановленої області інтервальної оцінки г_zk(n); аналіз відповідності розрахункової ситуації вимогам забезпечення надійності з урахуванням економічних факторів.

На основі прискорених випробувань ПВХ-профілів зроблена оцінка терміну служби захисно-декоративних покрить при встановленому граничному значенні зміни показників довговічності. Випробування на кліматичне старіння виконувалися з обліком граничних допустимих значень зміни блиску z_R (%), установлених для оцінки критерію довговічності ПВХ-профілів.

Статистична обробка даних прискорених іспитів при впливах A(L,G,S,T,R) дозволила обґрунтувати розрахункові моделі визначення гарантованої довговічності ПВХ-профілів:

(4)

(5)



де: Т_z - термін служби ПВХ-профілю при встановленому граничному рівні зміни захисно-декоративних властивостей, рік; Т_к - проміжок часу, що відповідає сталим корозійним утратам; z_R - гранично припустиме значення зміни показника блиску, %; z_N - нормативна характеристика блиску покриття, %; z₀ - показник блиску, установлений після прискорених випробувань, %; а - постійна величина залежна від характеристики покриття; а_к - показник корозійної агресивності режиму випробувань, г/м²; c - константа властивостей даного полімеру.

Розрахунково-експериментальні показники довговічності склопластових, полімерних і металопластикових конструкційних елементів комбінованих огороджуючих конструкцій наведені в таблиці 1.

Обґрунтування міцністних і деформаційних характеристик у розрахунках огороджуючих конструкцій по граничних станах виконано на основі моделювання напружено-деформованого стану зразків стільникового полікарбонату при агресивних впливах.

Прискорені випробування стандартних зразків із профілю “Lexan” 10/2 проводилися протягом 15-ти циклів по методу 5 ГОСТ 9.401-91. Розрахункова оцінка коефіцієнта (г_zk) вироблялася на підставі даних експериментальної оцінки характеристик межі міцності і модуля пружності при розтяганні.

Аналітичний опис коефіцієнта надійності виконувався по формулі:

г_zk=R_y,k/R_y ; (6)

де: R_y,k - межа міцності при розтяганні зразків після проведення циклу випробувань, МПа; R_y - межа міцності контрольних зразків, МПа.

Вимоги до оцінки показників якості “Qualicoat” передбачають випробування на кліматичне старіння

полімерних порошкових покрить огороджуючих конструкцій з алюмінієвих профілів. Розрахункова оцінка коефіцієнтів первинного (г_zk) і вторинного захисту (г_zn) дозволяє робити обґрунтування вибору матеріалу, конструктивної форми і технології виготовлення огороджуючих конструкцій при заданих показниках довговічності.

Таблиця 1. Розрахунково-експериментальні показники довговічності елементів комбінованих огороджуючих конструкцій

Матеріал конструктивного елемента	Конструктивні засоби захисту	Контролююмі параметри	Показник довговічності
		Позначення, розмірність	значення	гzk(n)	гв	Тz, рік
Полівінілхлорид	Первинний захист (гzk)	ДzR, %	37,8	0,95	0,95	5
Алюмінієвий профіль з порошковим термореактивним поліефірним покриттям	Первинний захист (гzk)	ДР, г/м2	500	0,95	0,95	5,2
	Вторинний захист (гzn)	Aд	?0,9	0,9	0,95
ПВХ-профіль	Первинний захист (гzk)	у, МПа	37	0,9	0,9	4
		Е, МПа	2100	0,94	0,9
Полікарбонат (“Лексан”)	Первинний захист (гzk)	у, МПа	70	0,9	0,9	4,5
		Е, МПа	580	0,94	0,9
Металопластіковий профіль	Вторинний захист (гzn)	Aд	?0,9	0,9	0,95	7

Аналіз експериментальних результатів дозволив визначити, що в залежності від стану поверхні зразків, форми і розмірів корозійних поразок значення коефіцієнта надійності протикорозійного захисту г_zk(n) змінюються в межах 0,9-1,15.

Третій розділ містить аналіз особливостей тривалої експлуатації огороджуючих конструкцій на основі комплексної характеристики показника якості (F_е), що враховує стан первинного і вторинного захисту.

Основна увага приділена конструктивним і технологічним властивостям плівкового склонаповненого поліестерового матеріалу “ТехноПласт”, що формує під впливом ультрафіолетового опромінення на поверхні конструкції волоконо-армований плакуючий шар пластику.

Для визначення ефективності вторинного захисту з застосуванням фотополімерного матеріалу проведені прискорені випробування на кліматичне старіння зразків з чотирьох марок сталей (ВСт3пс, 10ХСНД, 09Г2С, 10ХНДП), що забезпечують порівняльну оцінку конструктивно-технологічних і міцністних характеристик матеріалу “ТехноПласт”, нанесеного на сталеву поверхню при різних видах (D0-D3) корозійних пошкоджень (таблиця 2).

Статистичний аналіз результатів контролю міцністних властивостей (R_y, R_u, МПа) зразків на розтягання після прискорених випробувань вироблявся:

для плоскопаралельних зразків (n=40 шт.) зі сталі ВСт3пс по сімох схемах конструктивно-технологічних характеристик;

для зразків сталей 09Г2С, 10ХСНД , 10ХНДП (n=25шт. у кожній серії) по чотирьох схемах.

Розрахункова оцінка коефіцієнта надійності протикорозійного захисту металопластикових профілей з поліестеровим покриттям „ТехноПласт Рулон” г_zn з урахуванням впливів А(L,G,S,T,R), що викликають кліматичне старіння виконувалася з використанням математичної моделі:

де: N_of,m - нормативне значення розривного зусилля металопластикового зразка з поліестеровим покриттям, отримане за результатами прискорених випробувань, кН; N_T - розрахункова величина розривного зусилля металопластикового профілю з поліестеровим покриттям, кН; А_о,S - середня площа перетину сталевих зразків, см²; R_В,S - розрахункова міцність на розтяг сталевого зразка, МПа; г_m - коефіцієнт надійності по матеріалу; А_о,Т - площа перетину покриття “ТехноПласт”, см²; R_В,Т - розрахункова міцність на розтяг покриття “ТехноПласт”, МПа; г_m,Т - коефіцієнт надійності для матеріалу покриття “ТехноПласт”, установлений за результатами випробувань з довірчою імовірністю г_в=0,9.

Вплив прискорених випробувань, зв'язаних з режимом кліматичного старіння в корозійних середовищах, на розрахункові показники коефіцієнта надійності (г_zn) установлювався шляхом порівняльної оцінки міцністних характеристик різних конструктивно-технологічних варіантів контрольних зразків при відсутності несприятливих впливів.

Для визначення необхідного відношення резерву надійності (Г) конструктивних елементів з урахуванням розглянутих варіантів конструктивно-технологічних рішень запропонована залежність, що враховує розрахункові характеристики матеріалу “ТехноПласт”.

(9)

де: ш - відносний коефіцієнт, що установлює відношення товщини одношарового покриття до товщини призначеного шару поліестерового матеріалу “ТехноПласт”; г_z,f - коефіцієнт надійності протикорозійного захисту за даними контролю корозійного стану в період експлуатації.

Таблиця 2. Розрахункові моделі для порівняльної оцінки конструктивно-технологічних і міцністних характеристик матеріалу “ТехноПласт”

Вид корозійних пошкоджень	Конструктивні елементи захисного покриття “ТехноПласт С”	гzn
позначення	проба	позначення	проба
D0	1	U(0)		0,85
D1	1	U(1Т)		1,2
		U(2Т)		1,4
D2	1	U(1Т)	-“2”-	1,2
		U(2Т)	-“1”-	1,3
D3	2	U(1Т)	-“1”-	1,3
		U(2Т)	-“1”-	1,6

Розрахункова оцінка показника (Г) виконана при обґрунтуванні конструктивних рішень ремонтно-відбудовчих робіт огороджуючих конструкцій ділянки трубопроводу коксового газу ВАТ “Ясинівський КХЗ”. При значеннях г_z,f =0,5-0,8 і двошаровому поліестеровому покритті “ТехноПласт С” відношення резерву надійності після посилення волоконо-армованим склопластиком склало Г=1,1-1,3.

Четвертий розділ відбиває результати чисельних досліджень, зв'язаних з аналізом даних контролю зміни фізико-механічних властивостей конструкційних полімерів у процесі експлуатації світлопрозорих конструкцій. Розроблене автором конструктивне рішення просторового блоку покриття (патент №36144А, Україна) реалізовано при зведенні огороджуючих конструкцій покриття пансіонату “Міраж” (с. Мелекіно, ВАТ “Облгаз”).

Оцінка результатів натурних випробувань полікарбонатних панелей “Лексан” зроблена з урахуванням корозійних впливів морської атмосфери після восьми років експлуатації. Визначення зміни міцністних характеристик (модуль пружності (Е_Т), МПа; межа міцності полікарбонату (R_у,р), МПа) виконувалася по стандартних методиках.

Добір контрольних зразків виконувався з проміжком часу Т_i=2 роки. Результати експериментальних значень і розрахункові дані, отримані шляхом апроксимації значень інтервальних оцінок міцностних властивостей, приведені. Математичні моделі які описують зміну міцностних властивостей по показниках межі міцності і модуля пружності мають вид:

(10)

(11)

де: Е₀ - нормативне значення модуля пружності за даними технічних вимог до матеріалу, МПа; R_y,op - нормативне значення межі міцності полікарбонату за даними технічних вимог до матеріалу, МПа; о₀ - коефіцієнт впливу ступеня агресивності середовища на полікарбонатний пластик; в₀ - коефіцієнт надійності по матеріалу, який враховує фактор часу при кліматичному старінні (таблиця 3).

Оцінка зміни експлуатаційних властивостей світлопрозорих панелей з полікарбонатних матеріалів типу 16/3 зроблена для покриття Першого Українського міжнародного банку.

Результати проведених теоретичних експериментальних досліджень дозволили обґрунтувати конструктивні заходи, спрямовані на запобігання розтріскування полікарбонатних матеріалів в огороджуючих конструкціях при впливі корозійних середовищ.

Для обліку процесів старіння і зростання пружної деформації при впливі агресивного середовища пропонується ввести поняття коефіцієнта розрахункової довжини м_р, який враховуєзниження напруг у полікарбонаті до рівня напруг, що приводять до розтріскування (формула 12):

(12)

Результати розрахунково-експериментальної оцінки коефіцієнта розрахункової довжини м_р і коефіцієнта г_zk у залежності від ступеня агресивності приведені в таблиці 4. Порівняльний аналіз значень коефіцієнта розрахункової довжини м_р, що враховує зниження напруг у полікарбонаті до рівня напруг, який приводять до розтріскування, свідчить, що розрахункові і експериментальні величини відрізняються в межах 5-8%.



Таблиця 3. Значення коефіцієнтів зміни модуля механічних властивостей полікарбонату в₀ і о₀

Ступень агресивності середовища	призначений термін служби конструкції, Тнс (рік)
	До 3 років	Від 3 до 7 років	Від 7 до 10 років
Неагресивне в0 (о0)	0,95 (0,2)	0,9 (0,4)	0,8 (0,7)
Слабкоагресивне в0 (о0)	0,9 (0,2)	0,8 (0,4)	0,75 (0,9)
Середньоагресивне в0 (о0)	0,85 (0,3)	0,75 (0,5)	0,65 (0,9)
Сильноагресивне в0(о0)	0,75 (0,5)	0,65 (0,5)	0,5 (0,9)

Таблиця 4. Порівняльна оцінка коефіцієнта розрахункової довжини м_р і коефіцієнта г_zk у залежності від ступеня агресивності за даними натурних іспитів

№№ зразків	Ступень агресивності впливів	ер, %	Еизг, МПа	ур, МПа	мр	гzk
1-12	<0,1	-	627	73,3	0,85	0,98
13-24	0,1-0,3	+	1386	61,5	0,70	0,95
25-36	>0,3	+	1854	56,8	0,55	0,90



ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

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 (в₀=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 г_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 (м_р), який визначає максимальні значення розмірів по контурі обпирання огороджуючої конструкції при заданому припустимому навантаженні. Для профілю 2/10 марки “Лексан” зміна коефіцієнта (м_р) складає м_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 (г_m,Т) для обґрунтування віднощення резерву надійності (Г) при виконанні ремонтно-відбудовчих робіт огороджуючих конструкцій. Розрахункове значення коефіцієнтів г_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 об'єктах ВАТ “Ясинівський КХЗ” містить 157 тыс. грн.



ПУБЛІКАЦІЇ

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 _zn 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 Allbest.ru

...