Sztywność konstrukcji

Warunki wstępne nie odbiegają w zasadzie od warunków określonych dla zwykłych konstrukcji. Jest to praca „na zimno”, w stanie nie przegrzewanym. Dlatego też nie będą one szczegółowo omawiane w niniejszej pracy. Warunki rozruchu występują w początkowym okresie eksploatacji. Rozpoczyna się nagrzewanie, a temperatura stopniowo podnosi się, osiągając ostatecznie wartość szczytową, temperaturę maksymalną pracy konstrukcji (program uprawnienia budowlane na komputer). Charakterystyczny dla tego stanu jest krótki okres działania temperatury maksymalnej. W związku z tym wartości bezwzględne odkształceń betonu i stali zbrojeniowej są znacznie mniejsze niż przy długotrwałym nagrzewaniu. Sztywność konstrukcji jest więc jeszcze stosunkowo duża. W związku z niewielką, w okresie nagrzewania, akumulacją ciepła powstają duże różnice temperatur. Zarówno duża sztywność konstrukcji jak i znaczne różnice temperatur dają w efekcie maksymalne wartości naprężeń termicznych. Wskutek jednak niskiego stopnia zmiany cech materiału, nośność konstrukcji w tym okresie jest jeszcze duża (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

Warunki eksploatacyjne to warunki zachodzące przy długotrwałym nagrzewaniu. Różnią się one w sposób zasadniczy od opisanych uprzednio. Długotrwale działająca maksymalna temperatura pracy konstrukcji oraz często występujące cykliczne zmiany nagrzewania (wstrząsy termiczne), doprowadzają do znacznego odkształcenia plastycznego betonu i stali. Wyraża się to w poważnym obniżeniu cech mechanicznych materiału, przy czym ich wartość ostateczna jest zależna od wysokości temperatury nagrzania (uprawnienia budowlane).

Długotrwałe nagrzewanie w zasadniczy sposób zmienia rozkład temperatur. Występuje to zwłaszcza w przypadku betonowych lub żelbetowych elementów, trwale pogrążonych w ziemi (fundamenty, obmurza podziemne, kanały czopuchowe itp). Duża bowiem akumulacja ciepła w otaczającym konstrukcję gruncie i stopniowe powstawanie termicznej depresji wody gruntowej znacznie opóźnia ustalenie się przepływu ciepła. Wpływa to na obniżenie różnicy temperatur na ściankach konstrukcji (program egzamin ustny).

Charakterystyczny rozkład temperatur

Występujące przy długotrwałym nagrzewaniu pogarszanie się cech mechanicznych oraz wynikający z tego spadek sztywności elementów, przy równoczesnym zmniejszeniu różnic temperatur, powoduje znaczne zredukowanie sił i momentów wywołanych obciążeniem termicznym (opinie o programie).

Na podstawie powyższych rozważań można więc założyć, że w przypadkach braku obciążenia termicznego - zawsze decydują warunki wstępne. W przypadkach wyłącznie termicznego obciążenia konstrukcji decydujący wpływ mają warunki rozruchu. W przypadkach natomiast znacznego obciążenia statycznego stałego i termicznego decydują warunki eksploatacyjne. Wszystkie przypadki pośrednie kombinacji obciążeń statycznych i termicznych muszą być sprawdzane zarówno na warunki rozruchu jak i eksploatacyjne.

Jak widać z powyższego, projektowanie konstrukcji betonowych i żelbetowych podlegających nagrzewaniu do wysokich temperatur jest ściśle związane i uzależnione od określenia termicznego obciążenia konstrukcji. Pod pojęciem termicznego obciążenia konstrukcji rozumie się najbardziej charakterystyczny rozkład temperatur w masie konstrukcji, przy równoczesnym uwzględnieniu parametru czasu nagrzewania (segregator aktów prawnych).

Określenie przestrzennego rozkładu temperatur w masie konstrukcji jest niezbędne dla ustalenia:

1. maksymalnych temperatur nagrzania materiałów konstrukcji, w celu porównania ich z dopuszczalnymi dla przyjętych rodzajów materiałów,
2. maksymalnej temperatury nagrzania i odpowiadających jej wartości cech materiałowych,
3. najniekorzystniejszych przypadków różnic temperatur, których skutkiem są wewnętrzne siły termiczne w przekrojach konstrukcji.

Określenie rozkładu temperatur w czasie nagrzewania jest natomiast niezbędne dla ustalenia wyboru najniekorzystniejszych warunków pracy konstrukcji (warunki wstępne, rozruchu, eksploatacyjne). Zagadnienie sposobu obliczenia i określenia termicznego obciążenia konstrukcji jest przedmiotem rozdziału 2 niniejszej książki. Rozdział ten obejmuje wytyczne termicznych obliczeń elementów i konstrukcji budowlanych (promocja 3 w 1).