Федосов Сергей Викторович - академик РААСН, д-р техн. наук, проф., проф. кафедры «Технологии и организация строительного производства»
г. Москва
Fedosov Sergey V. - Academician of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences (RAACS), doctor in tech. sc., prof., prof. of the dep. of Technology and Organization of Construction Production
Moscow
Пуляев Иван Сергеевич - канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой «Промышленное, гражданское и подземное строительство»
г. Москва
Pulyaev Ivan S. - candidate in tech. sc., docent, Head of the dep. of Industrial, Civil and Underground Construction
Moscow
Александрова Ольга Владимировна - канд. техн. наук, доц., доц. кафедры «Технологии и организация строительного производства»
г. Москва
Aleksandrova Olga V. - candidate in tech. sc., docent, Associate Prof. of the dep. of Technology and Organization of Construction Production
Moscow
Митягина Анастасия Николаевна - аспирант кафедры «Промышленное, гражданское и подземное строительство»
г. Москва
Mityagina Anastasia N. - postgraduate student of the dep. of Industrial, Civil and Underground Construction
Moscow
Массивные железобетонные конструкции – фундаменты, стены, перекрытия, ригели, тела мостовых опор, плотины – подвержены значительным температурным деформациям из-за экзотермии бетона и внешнего теплового воздействия. Неравномерное распределение температур по массиву конструкции приводит к возникновению температурных напряжений, которые могут вызвать трещинообразование в бетоне и приводить к снижению долговечности конструкции. Теплофизическое моделирование позволяет с большой долей вероятности прогнозировать температурные поля возводимых конструкций и напряжения на этапе проектирования, оптимизируя технологии бетонирования (скорость оборачиваемости опалубки, термообработку, состав бетонной смеси и проч.). Методологическую основу исследования составляют: теория нестационарного нелинейного тепломассопереноса, подходы механики деформируемого твердого тела, позволяющие моделировать напряжённо- деформируемое состояние массивных конструкций с учетом сопряженных термических, фазовых и химических процессов. При твердении бетона происходит экзотермическая реакция гидратации компонентов цемента, сопровождающаяся выделением тепла. В массивных конструкциях из-за низкой теплопроводности бетона тепло аккумулируется, что приводит к: неравномерному прогреву; температурным деформациям (расширению при нагреве и сжатии при остывании); возникновению напряжений из-за ограниченной свободы деформирования. Моделирование процессов теплопереноса позволяет прогнозировать температурные поля и напряжения, оптимизировать технологии бетонирования и предотвращать разрушение конструкций. Современные вычислительные методы обеспечивают высокую точность расчетов, что особенно важно для ответственных сооружений (плотин, мостов, фундаментов АЭС).
Massive reinforced concrete structures – foundations, walls, floors, crossbars, bridge support bodies, dams – are subject to significant temperature deformations due to concrete exothermy and external thermal effects. Uneven temperature distribution over the structure leads to the occurrence of temperature stresses, which can cause cracking in concrete and lead to a decrease in the durability of the structure. Thermophysical modeling makes it possible to predict with a high degree of probability the temperature fields of structures under construction and stresses at the design stage, optimizing concreting technologies (the rate of turnover of the formwork, heat treatment, the composition of the concrete mixture, etc.).
The methodological basis of the research consists of the theory of unsteady nonlinear heat and mass transfer, approaches of mechanics of deformable solids, which allow modeling the stress-strain state of massive structures, taking into account the associated thermal, phase and chemical processes. When concrete hardens, an exothermic reaction of cement hydration occurs, accompanied by the release of heat. In massive structures, due to the low thermal conductivity of concrete, heat accumulates, which leads to: uneven heating; temperature deformations (expansion during heating and compression during cooling); stress due to limited freedom of deformation. Modeling of heat transfer processes makes it possible to predict temperature fields and stresses, optimize concreting technologies, and prevent structural failure. Modern computational methods ensure high accuracy of calculations, which is especially important for critical structures (dams, bridges, foundations of nuclear power plants).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.