Диссертация (1172914), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Преимущество данного оборудования заключается в том, что на немвозможно создавать температурные режимы отличные от стандартного, описанные в [138].Для форсунок данного типа имеется много модификаций (маркировок),которые могут работать на различных видах топлива, иметь различные мощности и конструктивные исполнения. В нашем случае использованы форсункимодели PG 60 K-PR.S.RU.Y, гдеPG – тип форсунки;K – тип топлива (керосин);PR – тип регулировки форсунки (прогрессивное регулирование);S – тип сопла (стандартное);RU – страна назначения (Россия);Y – спецзаказ.93Основные технические характеристики форсунок:минимальная мощность, кВт………………...………………….151;максимальная мощность, кВт…………………………………...791;электропитание, В…………………………………………...230/400;двигатель вентилятора, кВт……………………………………....1,1;двигатель насоса……………………………………...…встроенный.Конструктивное исполнение форсунок «CIB UNIGAS TECNOPRESS PG60 K-PR.S.RU.Y» представлено на рисунке 4.8.Рисунок 4.8 – Габаритные размеры форсунки«CIB UNIGAS TECNOPRESS PG 60 K-PR.S.RU.Y»94Рисунок 4.9 – Общий вид расположения форсунок«CIB UNIGAS TECNOPRESS PG 60 K-PR.S.RU.Y»При исследовании огнестойкости также использовалось вспомогательноеоборудование: термоэлектрические преобразователи ТПК 125-0314-1600; прогибомер МП-3; манометры технические МТИ; гидравлические домкраты.Технические характеристики и конструктивное исполнение термоэлектрических преобразователей, предназначенных для контроля температурногорежима и измерения температуры на необогреваемой поверхности, описаны вглавах 2, 3 настоящей работы.Так как по методике [145] предельное состояние по несущей способностинаступает не только вследствие обрушения конструкции, но и вследствие возникновения предельной деформации (прогиба), для измерения прогиба целесообразно использовать прибор «Прогибомер МП-3».95Для создания эксплуатационных нагрузок конструкции использовалигидравлические домкраты и манометры МТИ для контроля усилий, создаваемых в ходе испытаний (рисунки 4.10–4.13).231Рисунок 4.10 – Электрическоеустройство для создания вертикальнойнагрузки: 1 – емкостьдля гидравлического масла;2 – электромотор; 3 – манометрРисунок 4.11 – Гидравлическийдомкрат для созданиявертикальной нагрузки321Рисунок 4.12 – Ручной механизмдля создания горизонтальной нагрузки:1 – емкость для гидравлическогомасла; 2 – ручка для подкачкии с устройством создания нагрузки;3 – манометрРисунок 4.13 – Гидравлическийдомкрат для созданиягоризонтальной нагрузки96Температурный режим контролируется со специально оборудованногопомещения, в котором расположены приборы, управляющие расходом керосина на форсунках, а также ЭВМ с установленным программным обеспечением.Данное оборудование представлено на рисунках 4.14-–4.16.Рисунок 4.14 – Панель контролявключения/выключенияи расхода форсунокРисунок 4.15 – Шкафы контролятемпературного режима в печидля каждой форсунки, участвующейв испытанииРисунок 4.16 – ЭВМ с контролем и отображением температурного режима97За 30 минут до начала испытания конструкции нагружались до эксплуатационных нагрузок, после чего образцы подвергались воздействию температурного режима стандартного пожара.
Испытания прекращались по достижении нормированного предела огнестойкости или при наступлении одного изпредельных состояний.4.2. Описание испытуемых образцов железобетонных тюбинговс полипропиленовой фибройОбразцы железобетонных тюбингов, предназначенных для проведенияэксперимента, изготавливались из тяжелого бетона на заводе ОАО «Моспромжелезобетон». Состав бетона: портландцемент ПЦ I-500-Н, мелкий заполнитель – кварцевый песок, крупный заполнитель – гранитный щебень (фракция5–15 мм) и пластификатор – Glenium 51.
Размеры каждого тюбинга составляли2984×1400×300. В состав железобетонных тюбингов вводилась полипропиленовая фибра ProZASK IGS с длиной волокон 6 мм, диаметром 18 мкм, в количестве 1 кг/м3.Схема армирования железобетонных тюбингов с добавкой ППФ представлена на рисунке 4.17.Рисунок 4.17 – Схема армирования железобетонной обделки (тюбинга)98Железобетонный тюбинг армировался металлической арматурой 28 Ø12мм, марка стали В500С. Арматурные каркасы изготавливались с помощью точечной сварки. Толщина защитного слоя от обогреваемой поверхности до краяарматуры составила 34 мм. Общий вид образцов представлен на рисунке 4.18.Рисунок 4.18 – Общей вид образцовжелезобетонного тюбинга с металлической арматуройДанные образцы подвергались испытаниям на огнестойкость по стандартному температурному режиму пожара. Порядок проведения испытаний ирезультаты представлены в следующем разделе настоящей главы.4.3.
Проведение испытаний на огнестойкость железобетонных тюбинговс полипропиленовой фиброй и результаты этих испытанийЦелью данного исследования являлось установление предела огнестойкости железобетонных тюбингов для автомобильных тоннелей и метрополитена.Кроме того, планировалось экспериментально рассмотреть процесс взрывообразного разрушения.Перед началом проведения эксперимента рассчитывался максимальныйпрогиб, который составил 99,5 мм, и предельная скорость деформации – 0,33см/мин, превышение которых характеризирует наступление предельного состояния по несущей способности. В ходе проведения эксперимента прогиб фиксировался с помощью прибора «Прогибомер МП-3».
Также для определения пре-99дельного состояния по теплоизолирующей способности на необогреваемой поверхности устанавливались термопреобразователи для измерения температур.За 30 минут до начала огневых испытаний конструкция нагружалась расчетной нагрузкой, которая составила: вертикальная – 50 т (490,5 кН), горизонтальная – 30 т (294,3 кН). После чего испытуемый образец тюбинга подвергалсявоздействию температурного режима стандартного пожара.Испытание начиналось с момента запуска температурного режима и завершалось по достижении нормируемого предела огнестойкости или одного изпредельных состояний.По результатам проведенных экспериментальных исследований строились графики изменения температуры в огневой камере, прогиба, температурына необогреваемой поверхности, которые представлены на рисунках 4.19–4.20.Температура, ℃2625242322212001020304050607080Время прогрева, минЭкспериментальная кривая (образец №1)90100110120Экспериментальная кривая (образец №2)Рисунок 4.19 – Изменение температуры на необогреваемой поверхноститюбинга при огневых испытаниях для двух образцов100Рисунок 4.20 – Результаты испытаний на огнестойкость железобетонноготюбинга с металлической арматурой и полипропиленовой фибройПредельная деформация в ходе испытаний составила менее 10 мм (рисунок 4.20), что не превышает предельно допустимого прогиба (99,5 мм).
Средняятемпература по пяти термопарам в интервале 0–120 минут составила 25,1 ℃(рисунок 4.19), что значительно меньше допустимой температуры 160 ℃.В ходе испытаний визуально определено, что выпаривание влаги на необогреваемой поверхности образцов происходило на 30–37 минуте и продолжалось до момента завершения испытаний (рисунок 4.21). При этом стоит отметить, что на протяжении всего испытания выделяемая из структуры бетонавлага имела коричневатый окрас (рисунки 4.22–4.23). При воздействии высокойтемпературы на полипропилен материал плавится, приобретая при этом процессе коричневый цвет.
Исходя из этого можно предположить, что при нагреве101конструкции и продвижении зоны испарения вглубь образца происходит процесс плавления фибры и образование каналов, по которым нагретая влага выходит совместно с расплавленным полипропиленом.Рисунок 4.21 – Выпаривание влаги на 40 минутепри испытаниях на огнестойкостьРисунок 4.22 – Выпаривание влаги на 100 минутепри испытаниях на огнестойкость102Рисунок 4.23 – Выпаривание влаги на 100 минуте при испытанияхна огнестойкость в месте воздействия вертикальной нагрузкиПосле окончания испытаний и демонтажа образцов на обогреваемой стороне обнаружены две поперечные трещины шириной 1–3 мм и глубиной 20–30мм и многочисленные нитевидные трещины (рисунок 4.24).Рисунок 4.24 – Железобетонный тюбинг после испытаний.Поперечные, нитевидные трещинообразования с обогреваемой стороныТакже на обогреваемой поверхности обнаружены незначительные отколызащитного слоя бетона, образовавшиеся в результате демонтажа образца с опорустановки.
Это свидетельствует о том, что взрывообразного разрушения бетонане происходило.103В результате проведенных экспериментальных исследований огнестойкости железобетонных тюбингов с добавкой импортной ППФ, установлено, чтопредел огнестойкости тюбингов составил REI 120. Эксперимент был прекращенна 125 минуте, т.к. был достигнут нормируемый предел огнестойкости.4.4. Адаптация и апробация аналитической модели расчетаогнестойкости железобетонных тюбинговНа основании проведенных исследований и полученных экспериментальных данных адаптировалась и апробировалась аналитическая модель расчётаогнестойкости железобетонных тюбингов.
При этом рассчитывалась огнестойкость тюбингов из бетона без добавки и с добавкой ProZASK IGS 12 мм иProZASK IGS 6 мм.Для решения задачи огнестойкости и определения пределов огнестойкости расчётными методами необходимо решить две задачи: теплотехническую истатическую (прочностную).Перед началом оценки огнестойкости необходимо определить сечения, вкоторых создается максимальный момент, то есть те, в которых может образоваться пластический шарнир, и определиться со свойствами материала, которыебудут изменяться в ходе прогрева конструкции. Для определения моментов исжимающих усилий использовался программный комплекс «Z_Soil».
В результате численного эксперимента получены максимальные моменты и сжимающиеусилия от сочетания внешних нагрузок, образующиеся в наиболее нагруженномсечении (рисунки 4.25–4.26).104Рисунок 4.25 – Расчёт изгибающегомомента железобетонных тюбинговв программном комплексе «Z_Soil»Рисунок 4.26 – Расчётная схема, эпюрамоментов и сжимающих усилийжелезобетонных тюбинговПо проведенному численному эксперименту можно сделать вывод, чтонаиболее нагруженное сечение будет являться пролетным. Исходя из этогосжатая зона данной конструкции будет образовываться в верхней части расчётного сечения.
В качестве допущения принято, что бетон в сжатой зоне не прогревается, поэтому его прочность будет неизменной и согласно данным, указанным в главе 2 настоящей работы, составит 32 МПа.Основываясь на вышеизложенном, необходимо определить изменениенормативного сопротивления арматуры в зависимости от прогрева и толщинуненесущего слоя бетона, образующийся со стороны воздействия температурного режима.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
