2588-0101 Вестник Евразийской науки The Eurasian Scientific Journal ООО «Издательство «Мир науки» https://esj.today/89SAVN324.html Термическая трещиностойкость фундаментной плиты с учетом послойности бетонирования Thermal crack resistance of the base slab with concrete layering taken into account Семенов Кирилл Владимирович Семенов Кирилл Владимирович Semenov Kirill Vladimirovich kvsemenov@bk.ru https://orcid.org/0000-0002-3752-1219 Мочалов Михаил Алексеевич Мочалов Михаил Алексеевич Mochalov Mikhail Alekseevich mochalov@compmechlab.com Меркулов Антон Андреевич Меркулов Антон Андреевич Merkulov Anton Andreevich merkulov_aa@spbstu.ru https://orcid.org/0000-0003-2284-3028 Емельяненко Иван Алексеевич Емельяненко Иван Алексеевич Emelianenko Ivan Alekseevich emelianenko.ia@mail.ru https://orcid.org/0009-0009-5406-453X ФГАОУ ВО «Санкт-петербургский политехнический университет Петра Великого» (Санкт-Петербург, Россия) Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University (Saint Petersburg, Russia) 16 08 2024 2024 16 3 89SAVN324 28 06 2024 09 08 2024 2024 Семенов Кирилл Владимирович, Мочалов Михаил Алексеевич, Меркулов Антон Андреевич, Емельяненко Иван Алексеевич Semenov Kirill Vladimirovich, Mochalov Mikhail Alekseevich, Merkulov Anton Andreevich, Emelianenko Ivan Alekseevich CC BY 4.0 https://esj.today/89SAVN324.html

В данной работе представлены результаты численных исследований температурного режима и термонапряженного состояния массивной железобетонной плиты фундаментного блока АЭС в строительный период при непрерывном бетонировании на всю высоту (без устройства горизонтальных рабочих швов). Расчеты проведены с использованием зависимостей изменения теплофизических и деформативных характеристик бетона во времени и от температуры твердения. Учет влияния температуры твердения производился согласно гипотезе приведенного времени — реальное время заменялось некоторым приведенным, являющимся функцией температуры. В качестве критерия термической трещиностойкости в настоящей статье был принят деформационный, предложенный Васильевым П.И.: трещины считаются отсутствующими, если деформации удлинения не превосходят предельную растяжимость бетона. Возведение плиты моделировалось как моментальным — сразу на всю высоту плиты, так и послойным — слоями разной высоты с временными интервалами. Высота слоев варьировалась в диапазоне от 0,25 до 0,5 м, интервал перекрытия принимался равным 2 часам. Установлено, что в случае учета послойности, термонапряженное состояние приобретает более благоприятный характер, с точки зрения обеспечения термической трещиностойкости. Отмечено снижение опасных растягивающих напряжений на поверхности плиты в период экзотермического разогрева конструкции. Проведение исследований в этом направлении способно привести к оптимизации мер противодействия образованию термических трещин строительного периода и получить экономический эффект, связанный с уменьшением стоимости возведения строительных объектов.

This paper presents the results of numerical studies of the thermal insulation and thermally stressed state of the massive reinforced-concrete slab of the NPP foundation unit during the construction period with continuous concreting to the entire height (without horizontal construction joints). Calculations were carried out using dependences of changes in thermophysical and deformative characteristics of concrete in time and on curing temperature. The effect of the curing temperature was taken into account in terms of the adjusted time hypothesis. The real time was replaced by some adjusted time, which is a function of temperature. As a criterion for thermal crack resistance this article adopted the deformation criterion proposed by Vasiliev P.I., according to which cracks are considered absent if elongation deformations do not exceed the ultimate extensibility of concrete. The concreting of the slab was designed as both instantaneous (spanning the entire height of the plate at once) and layered (applying layers of various heights at certain time intervals). The height of the layers ranged from 0,25 to 0,5 m with the time interval of 2 hours. It was established that, when we consider concrete layering, the thermally stressed state becomes more favorable in terms of ensuring thermal crack resistance. Reduction of dangerous tensile stresses on the plate surface during exothermic heating of the structure was noted. By pursuing this line of research we can further optimize the thermal cracks formation countermeasures during the construction period and obtain an economic effect of decreasing the cost of erecting construction objects.

 Ключевые слова послойность термонапряжения температура массивные бетонные конструкции трещиностойкость молодой бетон строительный период Keywords concrete layering thermo-stressed state temperature massive concrete structures thermal crack resistance early age concrete construction period Запорожец И.Д., Окороков С.Д., Парийский А.А. Тепловыделение бетона. Ленинград: Стройиздат, 1966. 316 с. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменения температуры и влажности с учетом ползучести бетона. Москва: Стройиздат, 1973. 444 с. Гаркун Л.М., Епифанов А.Б. Методы воздействия на напряженное состояние бетонных массивов гидротехнических сооружений. М.: Энергоатомиздат, 1987. 112 с. Ватин Н.И., Немова Д.В., Рымкевич П.П., Горшков А.С. Влияние уровня тепловой защиты ограждающих конструкций на величину потерь тепловой энергии в здании // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 8(34). С. 4–14. Крат Т.Ю., Рукавишникова Т.Н. Оценка температурного режима и термонапряженного состояния блоков водослива при различных условиях бетонирования // Известия ВНИИГ. 2007. Т. 248. С. 77–85. Nemova D.V., Vatin N.I., Gorshkov A.S., Kashabin A.V., Rymkevich P.P., Tseytin D.N. Technical and economic assessment on actions for heat insulation of external envelops of an individual house // Construction of Unique Buildings and Structures. 2014. Vol. 8(23). P. 93–115. Телешев В.И. Расчет допустимого температурного режима бетонной кладки из условия обеспечения ее трещиностойкости. Ленинград: ЛПИ, 1985. 37 с. Телешев В.И. Конструктивно-технологические решения по обеспечению трещиностойкости и монолитности массивных бетонных сооружений. Ленинград: ЛПИ, 1983. 90 с. Ippei Maruyama, Pietro Lura, Properties of early-age concrete relevant to cracking in massive concrete // Cement and Concrete Research. 2019. Vol. 123. P. 105770. Трапезников Л.П. Температурная трещиностойкость массивных бетонных сооружений. Москва: Энергоатомиздат, 1986. 272 с. Васильев П.И. Связь между напряжениями и деформациями в бетоне при сжатии с учетом влияния времени // Известия ВНИИГ. 1951. Т. 45. С. 78–93. Васильев П.И., Иванов Д.А., Кононов Ю.И., Семенов К.В., Стариков О.П. Расчетное обоснование размеров блоков и последовательности бетонирования корпуса реактора ВГ-400 с проверкой на модели // Вопросы атомной науки и техники. 1988. № 1. С. 62–68. Ватин Н.И., Горшков А.С., Немова Д.В. Энергоэффективность ограждающих конструкций при капитальном ремонте // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2013. № 3(8). С. 1–11. Miyazawa S., Koibuchi K., Hiroshima A., Ohtomo T., Usui T. Control of thermal cracking in mass concrete with blast-furnace slag cement // Concrete under Severe Conditions. 2010. Vol. 23. P. 1487–1495. Shengxing W., Donghui H. Estimation of cracking risk of concrete at early age based on thermal stress analysis // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2011. Vol. 105. P. 171–186. Zhang Z., Zhang X., Wang X., Zhang T., Zhang X. Merge Concreting and Crack Control Analysis of Mass Concrete Base Slab of Nuclear Power Plant // Applied Mechanics and Materials. 2011. Vol. 94–96. P. 2107–2110. Semenov K.V., Konstantinov I.A., Kokoreva K.A., Nesterov A.A. Temperature effect in the calculations of thermal stress state of discretely stackable concrete bodies // Construction of Unique Buildings and Structures. 2015. Vol. 5(32). P. 18–28. Barabanshchikov Y., Sokolov V., Vasiliev A., Shevelev M. Adjustment of cement setup time with chemical admixtures // ALITINFORM: Tsement, Beton, Sukhie smesi. 2012. Vol. 3(25). P. 32–41. Семенов К.В., Барабанщиков Ю.Г. Термическая трещиностойкость массивных бетонных фундаментных плит и ее обеспечение в строительный период зимой // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2014. № 2(17). С. 125–135. Barabanshchikov Y.G., Semenov K.V. Increasing the plasticity of concrete mixes in hydrotechnical construction // Power Technology and Engineering. 2007. Vol. 41(4). P. 197–200. Барабанщиков Ю.Г., Семенов К.В., Шевелев М.В. Устойчивость бетонных оснований к термическому растрескиванию // Популярное бетоноведение. 2009. № 1. С. 70–76. Горшков А.С., Рымкевич П.П., Ватин Н.И. Моделирование процессов нестационарного переноса тепла в стеновых конструкциях из газобетонных блоков // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 8(52). С. 38–49. Semenov K.V., Barabanshchikov Y.G. Thermal Cracking Resistance in Massive Concrete Structures in the Winter Building Period // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725–726. P. 431–441. Korotchenko I.A., Ivanov E.N., Semenov K.V., Barabanshchikov Y.G. Thermal Stressed State in Massive Concrete Structures in the Winter Building Period // MATEC Web of Conferences. 2016. Vol. 53:01001. P. 1–7. Korotchenko I.A., Ivanov E.N., Manovitsky S.S., Borisova V.A., Semenov K.V., Barabanshchikov Y.G. Deformation of concrete creep in the thermal stress state calculation of massive concrete and reinforced concrete structures // Magazine of Civil Engineering. 2017. Vol. 69(1). С. 59–68. Несветаев Г.В., Корянова Ю.И. Прогноз кинетики прочности бетона при твердении в условиях, отличных от нормальных // Современные тенденции в строительстве, градостроительстве и планировке территорий. 2023. № 4. С. 59–68. Варламов А.А., Шишлонов Е.А., Ткач Е.Н., Шумилин М.С., Гончаров Д.М. Закономерности связи напряжений и деформаций в бетоне // Academy. 2016. № 2(5). С. 7–16.