Удивительные здания мира
Объект исследования – башня Бурдж Халифа, предмет исследования: современные технологии, использующиеся в строительстве (железобетонные конструкции, система сбора конденсата).
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 udivitelnye_zdaniya_mira.docx | 39.79 КБ |
Предварительный просмотр:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
«САРАТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СТРОИТЕЛЬСТВА МОСТОВ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ»
ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ
УДИВИТЕЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ МИРА
по дисциплине «Мир профессий в законах физики»
Выполнил: Кравцов Дмитрий,
студент группы 11 СЗО,
специальность 08.02.01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
Руководитель: Тамбовцева Н.В.,
преподаватель высшей
категории ГАПОУ СО СКСМГС
Саратов, 2017 г.
Оглавление
1.2 Линейное и объемное расширение 5
Глава 2 Cовременные технологии в строительстве 8
2.1 Влияние температуры на железобетон 8
2.2 Система сбора конденсата 8
Введение
Актуальность этой темы для меня заключается в том, что эта информация пригодится мне в профессии.
Объект исследования – башня Бурдж Халифа, предмет исследования: современные технологии, использующиеся в строительстве (железобетонные конструкции, система сбора конденсата).
Задачи: изучить влияние температуры на железобетон, проанализировать появление конденсата.
Цели: Изучить технологии, использующиеся в современном строительстве.
Метод исследования: анализ литературы и статей.
Мне, как студенту специальности строительства зданий и сооружений будет практически полезен этот творческий проект, чтобы понять, как устроено современное строительство.
Глава 1 Физические законы и явления
1.1 Деформации
Деформация – изменение формы и размера твердого тела под действием внешних сил.
Различают два вида деформации – упругую и пластическую.
Упругая деформация – деформация, исчезающая после прекращения действия внешней силы.
Пластическая деформация – деформация, сохраняющаяся после прекращения действия внешней силы.
Закон Гука
При упругой деформации растяжения или сжатия модуль силы упругости прямо пропорционален модулю изменения длины тела: F = k|Δl| = k|x|,
где Δl = l - l0 = х – изменение длины тела,
k - коэффициент пропорциональности называют коэффициентом упругости или жёсткостью.
Виды деформации
Деформация растяжения — вид деформации, при которой нагрузка прикладывается продольно от тела, то есть соосно или параллельно точкам крепления тела. Растяжение имеет значение при строительстве сложных подвесных систем со свободными рабочими элементами.
Деформация сжатия — вид деформации, аналогичный растяжению, с одним отличием в способе приложения нагрузки, ее прикладывают соосно, но по направлению к телу. Сжатие важно при строительстве зданий, все элементы конструкции фундамента, свай и стен испытывают давящие нагрузки. Правильный расчет несущих конструкций здания позволяет сократить расход материалов без потери прочности.
Деформация сдвига — вид деформации, при котором нагрузка прикладывается параллельно основанию тела. В ходе деформации сдвига одна плоскость тела смещается в пространстве относительно другой. На предельные нагрузки сдвига испытываются все крепежные элементы — болты, шурупы, гвозди.
Деформация изгиба — вид деформации, при котором нарушается прямолинейность главной оси тела. Деформации изгиба испытывают все тела подвешенные на одной или нескольких опорах. Значение деформации изгиба важно для проектирования упругих тел, таких, как мост с опорами, перекрытия зданий.
1.2 Линейное и объемное расширение
Линейное расширение
При изменении температуры меняется не только длина тела, но так же и другие линейные размеры. Изменение линейных размеров тела при нагревании называют линейным расширением (или сжатием).
Линейное расширении различных материалов при одном и том же повышении температуры различно.
Для того чтобы получить характеристику теплового расширения материала, из которого сделано тело, нужно взять относительное удлинение, т. Е. отношение наблюдаемого удлинения к длине тела при определенных «нормальных» условиях. «Нормальной» длиной считают длину тела при 0°C, обозначаемую как t0. Итак, тепловое расширение материала характеризуется величиной
Она называется температурным коэффициентом линейного расширения и показывает, на какую долю своей нормальной длины увеличивается длина тела при нагревании на 1 К. Так как тепловое расширение большинства тел весьма незначительно, то длина ι0 при 0°C очень мало отличается от длины ι при другой температуре, например комнатной. Поэтому в выражении коэффициента линейного расширения ι0 можно заменить на ι, так что
.
Объемное расширение
Увеличение линейных размеров сопровождаются увеличением объема тел – объемное расширение тел.
Аналогично температурному коэффициенту линейного расширения можно ввести температурный коэффициент объемного расширения вещества, характеризующий изменение объема при изменении температуры.
Обозначив объем тела при начальной температуре через , объем при конечной температуре через , объем при («нормальный» объем) через и коэффициент объемного расширения через найдем . Так как для твердых и жидких тел тепловое расширение незначительно, то объем при очень мало отличается от объема при другой температуре, например комнатной. Поэтому в выражении коэффициента объемного расширения можно заменить, на , что практически удобнее. Итак,
.
1.3 Конденсация и влажность
Относительная влажность воздуха – процентное отношение концентрации водяного пара в воздухе к концентрации насыщенного пара при той же температуре:
φ
Водяные пары могут переноситься ветром на большое расстояние, так что их конденсация может происходить вдали от того места, где произошло испарение.
Испарение – парообразование со свободной поверхности жидкости.
При одной и той же температуре содержание в воздухе водяного пара может изменяться в широких приделах: от нуля (абсолютно сухой воздух) до максимально возможного (насыщенный пар).
Конденсация – переход пара из газообразного состояния в жидкое.
Испаряющиеся из жидкости молекулы образуют над ней пар. В результате хаотического движения часть молекул возвращается на поверхность жидкости, втягивается в нее силами притяжения, увеличивая энергию жидкости.
Количество теплоты, получаемое жидкостью при конденсации, равно количеству теплоты, теряемому ею при испарении.
Огромная потеря энергии поверхностью Земли компенсируется в результате конденсации паров при образовании облаков, тумана, росы, возникновения осадков.
Глава 2 Cовременные технологии в строительстве
2.1 Влияние температуры на железобетон
Кратковременное действие высоких температур возникает при пожарах. При их длительности до 3 часов и температуре до 1000 – 1100 оС бетон практически не теряет прочность, при этом происходит обезвоживание бетона, что резко увеличивает его термическое сопротивление. Однако, при длительных пожарах из-за достижения арматурой относительно высоких температур (350 – 500 оС) происходит полное разрушение железобетона.
Длительное воздействие высоких температур приводит к снижению прочности бетона (при t = 200 – 250 оС) или к полному разрушению (при t > 500 оС).
Основной причиной разрушения обычного бетона при длительном воздействии высоких температур является превращение гидрата окиси кальция Са (ОН)2 , образующуюся при твердении цемента в окись кальция СаО (известь - «кипелку»), которая при гашении за счет влаги воздуха увеличивается в объеме и разрушает бетон.
Так вот, в ОАЭ где и находится башня Бурдж Халифа, одно из самых жарких мест на Земле и влияние относительно высоких температур на конструкцию здания длительны. Температура воздуха там днем составляет около 50°C.
При использовании обычного железобетона в строительстве, такое сооружение не простояло бы слишком долго. Поэтому была разработана новая марка бетона. Все работы с бетоном проходили только ночью, когда температура воздуха ниже, и добавляли в бетон лед для лучшего и более быстрого застывания. Всего было использовано 320 тысяч тонн уникального бетона.
2.2 Система сбора конденсата
Во всём мире в качестве одной из зелёных технологий применяется система сбора дождевой воды для последующего её использования на различные хозяйственно-бытовые нужды и на полив зелёных насаждений.
В Дубае дождей практически не бывает. Незначительные осадки выпадают в зимний период, поэтому организовывать сбор дождевой воды неразумно. Но жаркий и влажный климат в сочетании с высокими потребностями здания в охлаждении обуславливает образование значительного количества конденсата из окружающего воздуха.
В здании спроектировали систему сбора конденсата, который по системе трубопроводов доставляется в сборный резервуар в подвальных этажах здания. Собранная вода используется для орошения зелёных насаждений на территории комплекса. Данная система позволяет собирать ежегодно до 40 млн. л воды, которая обычно просто теряется в виде отходов эксплуатации, что особенно важно в таком регионе, где вода является ограниченным и крайне ценным ресурсом.
Заключение
Эта тему является для меня актуальной, так как в выбраной теме применялись современные строительные материалы и продвинутые технологии.
Как показало исследование, уникальный бетон который был применен в строительстве башни, может выдерживать не только большой вес, но продолжительное влияние высоких температур на него.
Так же, согласно проведенному исследованию, система сбора конденсата оказывает огромное влияние на экономию столь ценного ресурса в таком климате.
Итак, мы узнали, что долгое влияние высоких температур на бетон являяется для него губительным. Еще мы разобрались с тем как появляется конденсат и что его можно собирать.
Подводя итоги, хочется сказать что с задачами мы справились, и разобрали маленький кусочек современного строительства.
Список литературы
- Физика (Классический курс) 10 класс, 2010 год, Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский, стр. 91 – Силы упругости
https://vk.com/doc173595965_217719405?hash=ca8bc59a41a50ff8cc&dl=bfa2b2bbdfa4a5e8c8
- Элементарный учебник физики под ред. Г. С. Лансберга, Том 1, стр. 378 – Тепловые расширения твердых и жидких тел
- Физика, профильный уровень, 10 класс, В. А. Касьянов, 2013 год, стр. 289 – Жидкость и пар
- Статья: влияние температуры на железобетон, 2016 год, автор lektsia.com
http://lektsia.com/4xb199.html
- Статья: «Бурдж-Халифа». На рекордной высоте высоких технологий, система сбора конденсата, автор: Михаил Ефремов, 2016 год
http://zvt.abok.ru/articles/183/Burdzh_Halifa_Na_rekordnoi_visote_visokih_tehnologii
Лупленый бочок
Рисуем гуашью: "Кружка горячего какао у зимнего окна"
Туманность "Пузырь" в созвездии Кассиопея
Ласточка
Алые паруса