Исследование теплозвукоизолирующих покрытий тентовых сооружений – часть 1

Производство и промышленность в строительстве      Постоянная ссылка | Все категории

УДК 539.3:621.81 На правах рукописи

Аймагамбетова Зауре Туленовна

Исследование теплозвукоизолирующих покрытий тентовых сооружений

05.23.01. – Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Республика Казахстан

Алматы, 2010

Работа выполнена в Казахской головной архитектурно-строительной академии (КазГАСА)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Байтурсунов Д. М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

Абаканов М. С.

кандидат технических наук Инкарбеков Н. О.

Ведущая организация:

КазНИИ сейсмостойкого строительства и архитектуры

Защита состоится 26 ноября 2010г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д14.50.04 при Международной образовательной корпорации на базе Казахской головной архитектурно-строительной академии (КазГАСА) по адресу: 050043, Республика Казахстан, г. Алматы, ул. Рыскулбекова, 28, Зал Ученого Совета.

Тел.: +(727)229-46-11, факс: (727)220-59-79, e-mail: kazgasa@itte. kz

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке Казахской головной архитектурно-строительной академии по адресу: г. Алматы, ул. Рыскулбекова, 28

Автореферат разослан «26» октября 2010г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д14.50.04

доктор технических наук, профессор Д. М.Байтурсунов

Введение

Общая характеристика работы. Одним из долгосрочных приоритетов, изложенных в программе "Казахстан-2030", является развитие агропромышленного комплекса и строительства. В настоящее время, когда наиболее остро стоит необходимость в снижении расходов, энергии и труда в строительстве, проектирование и строительство дешевых и быстровозводимых, передвижных универсальных сооружений с легкими эластичными ограждениями приобретает особую актуальность.

Динамично развивающаяся отрасль мировой современной строительной промышленности – это производство тентовых конструкций. Рынок тентовых конструкций сегодня находится на стадии активного формирования, расширяя сферы потребления. Строительство подобных сооружений предполагает бесчисленное множество решений, а также оптимальное использование пространства, гибкость и многофункциональность. Проведен комплексный анализ формирования микроклимата УМТС с помощью методов моделирования и предложены покрытия тентовых сооружений с улучшенными характеристиками по тепловому и акустическому комфорту.

В результате исследований процессов тепло-, влагообмена разработаны алгоритмы, программное обеспечение и результаты численных тепловых, влажностных, акустических и звукоизоляционных расчетов и предложены меры по предотвращению выпадения конденсационной влаги на поверхности и внутри тентовых ограждений, рекомендации по улучшению акустического комфорта УМТС.

Актуальность проблемы. В числе конструкций, при производстве которых внедряются новые технологии, – временные и трансформирующиеся жилища в условиях сезонных работ, строительных площадках, чрезвычайных ситуациях, складские и производственные помещения, овощехранилища и зернохранилища, овцеводческие сооружения, сооружения для спорта и отдыха, стадионы и концертные залы.

Преимущества использования тентовых сооружений: отсутствие разрешительной документации для установки, так как сооружение не является объектом капитального строительства; возможность эксплуатации при различных климатических условиях; устойчивость к воздействию ультрафиолетовых лучей и влажности; высокая скорость возведения; простота монтажа и компактность; минимальные требования к площадке; различная высота; снеговая нагрузка до 200 кг/м2; ветровая нагрузка до 30 м/с; возможность многократного использования; разнообразие вариантов внутренней и внешней отделки.

Задачу проектирования и строительства тентовых сооружений можно успешно осуществить созданием такой конструкции оболочки сооружения, через которую при любых погодных (климатических) условиях весь период эксплуатации будут устойчивыми процессы потока воздуха, тепла и влажности.

Конструктивные решения зданий данного типа наряду с реализацией требований небольшого веса, малой трудоемкостью, быстротой сборки и т. д., должно учитывать требования и к микроклимату помещений. Вопрос проектирования, строительства и содержания тентовых зданий нуждается в совершенствовании. Необходимость исследования микроклимата, в частности, теплового режима с учетом вопросов аэрации, конденсации водяных и других паров в помещении, акустического режима с учетом диффузности звукового поля, шумоизоляции все еще имеет актуальность, поскольку еще не полностью достигнуты вполне удовлетворительные результаты.

Проблема обеспечения оптимальных тепловых и акустических условий в сооружениях требует разработки рекомендаций по совершенствованию проектирования ограждающих конструкций.

В КазГАСА ведется разработка и исследование новых типов каркасно-тентовых сооружений и путей их совершенствования. Дальнейшее совершенствование универсальных металлотентовых сооружений многоцелевого назначения (УМТС) с учетом специфики их эксплуатации в условиях Казахстана и исследование микроклимата внутри тентовых конструкций – составляющие данного исследования.

Безусловно, необходим тщательный анализ УМТС с позиций универсальности в вопросах пригодности в различных климатических условиях, рациональности эксплуатации для различных сооружений, соответствия нормативным параметрам микроклимата для обеспечения оптимального воздушного, теплового и влажностного режимов, отвечающих специфике помещения, установление особенностей проектирования и эксплуатации.

Целью данной работы является совершенствование тентовых зданий на основе требований теплового и акустического комфорта человека и разработка научно обоснованных рекомендаций по поддержанию требуемого теплового и акустического комфорта.

Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:

1. проведение комплексного анализа формирования микроклимата УМТС с помощью методов моделирования с учетом особенностей их применения;

2. анализ процессов теплообмена и влагозащиты, распространения звука в сооружениях данного типа различного назначения;

3. разработка математической и компьютерной модели микроклимата сооружений с мягкими ограждающими конструкциями;

4. совершенствование вычислительных алгоритмов и пакета прикладных программ для расчетов тепловлажностных и акустических условий;

5. разработка рекомендаций:

а) по обеспечению оптимальных теплофизических параметров;

б) по предотвращению накопления конденсационной влаги;

в) по вопросам акустического проектирования УМТС.

При выборе объекта исследования было принято во внимание, что тентовое сооружение является многоцелевым. Поэтому при исследовании теплофизических особенностей тентовых ограждений рассматриваются сооружения туристических, жилищных, животноводческих, агропромышленных, складских, спортивных комплексов и других сооружений с различным требуемым уровнем теплового комфорта.

При исследовании акустического благоустройства рассмотрены сооружения театральные, концертные, спортивные, т. е. многоцелевые сооружения с определенными требованиями акустического режима и условий обслуживания сооружения и уровня шума на месте его установки.

Аналитические решения нестационарной теплопроводности и процессов тепло-, влаго-, звукообмена получены операционными и вариационными методами математического и компьютерного моделирования, расчета лучистого, конвективного и струйного теплообмена, теплового баланса.

Научная новизна исследований работы заключается в том, что на основе комплексных исследований микроклимата сооружений с тентовыми ограждениями,

выявлены:

· важнейшие области применения тентовых сооружений с улучшенными характеристиками по тепловому и акустическому комфорту;

· оптимальные конструктивные схемы, обладающие улучшенными тепло-, влаго-, звукозащитными свойствами;

разработаны:

· математическая и компьютерная модели микроклимата сооружений с мягкими ограждающими конструкциями;

· алгоритмы, программное обеспечение и результаты численных тепловых, влажностных, акустических и звукоизоляционных расчетов;

· меры по предотвращению накопления конденсационной влаги на поверхности и внутри тентовых ограждений.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

· математическая и компьютерная модели микроклимата сооружений с мягкими ограждающими конструкциями;

· системы уравнений, описывающих закономерности протекания процессов тепло-, газо-, влагообмена;

· аналитические методы расчета звукоизоляции и коэффициентов звукопоглощения, оценка их пригодности для тентовых ограждающих конструкций;

· алгоритмы, программное обеспечение и результаты численных тепловых, влажностных и акустических расчетов;

· инженерная методика расчета и построение диаграмм для исследования влажностного состояния конструкции, методы определения мостиков холода и мер по предотвращению накопления конденсационной влаги.

Практическую ценность работы составляют рекомендации по повышению теплового комфорта, по акустическому благоустройству многоцелевых залов с тентовыми ограждениями. Разработаны методы расчета теплоизоляции и звукоизолирующей способности тентовых ограждающих конструкций, разработан пакет прикладных программ по расчету звукоизолирующей способности однослойными и многослойными ограждающими конструкциями.

Практическая значимость работы. В соответствии с разработанной методикой определены звукоизолирующие характеристики:

· ограждающих конструкций, перегородок и перекрытий от повышенного шума в проектируемом «Новом здании Центра и Башни управления воздушным движением в алматинском центре АС УВД», 2009 г.

· ограждающей конструкции, выполненной из полнотелых пазогребневых гипсовых плит производства ТОО «Крафт-гипс» г. Тараз (2010г.)

· трехслойных металлических панелей из минераловатной плиты на основе базальтовых пород, типа «Сэндвич» ТОО «ПолимерМеталл-Т» г. Капчагай Алматинской обл. (2010 г.)

Обоснованность и достоверность полученных результатов исследований, изложенных в диссертационной работе, подтверждаются применением теоретических законов теплофизики, акустики, сходимостью аналитических исследований с лабораторными испытаниями конструкций, выполненных в акустических камерах КазГАСА, климатических камерах НИИ СТРОМПРОЕКТ РК, и в НИИ СФ (коэффициент корреляции находится в пределах от 0,96 до 1,0).

Апробация практических результатов работы представлена в методических рекомендациях по новым методикам расчета тепловлажностных режимов, построения диаграмм возможного выпадения конденсата на поверхности и внутри ограждающей конструкции в учебном процессе, рекомендациях по улучшению акустических условий при проектировании. Основные положения работы используются в НИРС, учебном процессе при изучении дисциплин «Строительная физика», «Архитектурная физика», «Прикладная физика» студентами и магистрантами инженерных и архитектурных специальностей.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на международных научно-практических и научно-методических конференциях: «Региональные проблемы экологии и БЖД» (Алматы, 2002г.), «Теоретические и экспериментальные исследования строительных конструкций» (Алматы, 2009г.), «Механика и строительство транспортних сооружений», посвященной 75-летию Заслуженного деятеля науки и техники Казахстана, академика НАН РК, д. т.н., проф. Айталиева Ш. М. (Алматы, 2010г.), «Актуальные проблемы естественно-научных дисциплин» ФОЕНП КазГАСА. (Алматы, 2010г.).

Публикации по теме диссертации. Основное содержание работы опубликовано в 11 статьях, из которых 6 в Вестниках, входящих в перечень научных журналов, рекомендованных Комитетом по надзору и аттестации в сфере образования и науки МОиН РК, и 5 в сборниках международных научно-практических и научно-методических конференций. Публикации охватывают период с 2001 по 2010 гг.

Основная часть

В первом разделе проанализирован опыт проектирования мобильных сооружений, проведен анализ современных предложений и литературных данных по использованию тентовых сооружений.

Из существующих в данное время мобильных сооружений можно выделить три основные группы, которые приведены в диаграмме 1.

Диаграмма 1 – Классификация тентовых сооружений

Вопросы проектирования, строительства и эксплуатации тентовых инвентарных зданий освещены в трудах Ю. И. Блинова, А. В. Безбородова, Т. П. Бюриковой, С. Б. Вознесенского, А. А. Гогешвили, В. В. Ермолова, В. Н. Куприянова, Ф. Отто и ряда зарубежных авторов.

В 1986-1990 гг. в СССР разработаны и внедрены в строительство первые промышленные партии тентовых покрытий цирковых комплексов «Веселая арена. Фактически эти залы являются многоцелевыми концертными залами, и в странах Запада в них проводятся не только цирковые, но также театральные, концертные, спортивные и другие представления. Для нужд сельского хозяйства применяют конструкции с различными полимерными пленочными покрытиями для создания временных мастерских для ремонта, хранения, сельскохозяйственной техники, хранения сельхозпродукции, оранжерей, полевых станов, столовых, торговых павильонов, животноводческих зданий.

В Казахстане животноводческие здания с полимерными покрытиями строились в экспериментальном порядке.

Результаты многолетних теоретических и экспериментальных исследований, проведенных под руководством доктора технических наук Д. М. Байтурсунова, позволили получить 6 предварительных патентов по заявкам на предмет изобретения семи металлотентовых складывающихся сооружений.

В результате проведенных исследований и анализа различных конструктивных форм легких сооружений были выбраны шатрово-вантовые, купольные и комбинированные металлотентовые покрытия. Типы мобильных универсальных металлотентовых сооружений (УМТС) со стальным каркасом, спроектированных в КазГАСА: УМТС-1, УМТС-1А, УМТС-2, УМТС-2А, УМТС-2Б, УМТС-2В, УМТС-2Г, УМТС-3, УМТС-4, УМТС-5 [1].

Большой вклад в строительную теплотехнику внесли работы Ильинского В. М., Богославского В. Н., Ушкова Ф. В., Франчука А. У. Существенный вклад в эту область внесли советские ученые – В. Н. Некрасов, В. И. Старых, И. И. Себекин, Л. К. Юргенсон и другие. Методике оценки теплового состояния человека в тентовых инвентарных зданиях (ТИЗ) и обеспечению требуемого уровня теплового комфорта посвящена работа Муреева П. Н. Вопросы звукоизоляции тканевых материалов рассматривались в работах, выполненных М. С.Седовым и Л. В.Едуковой.

Предполагается продолжить исследования по разработке мер по улучшению тепловых и акустических качеств ограждающих конструкций.

Во втором разделе проведен комплексный анализ формирования микроклимата УМТС с помощью методов моделирования с учетом особенностей их применения приведена комплексная модель системы микроклимата мобильных металлотентовых сооружений. За критерии оптимальности проектирования принимаются оптимальные параметры микроклимата помещения, a именно, факторы, влияющие на тепловой и акустический режимы сооружений.

Моделирование микроклимата – это главный этап проводимого исследования, и оно должно соответствовать требованиям, предъявляемым к математическим моделям, в которых предполагается описание комплекса факторов и параметров влияющих на него.

В диаграмме 2 классифицированы факторы, влияющие на микроклимат сооружения.

Диаграмма 2 – Факторы, влияющие на микроклимат сооружения

В диаграмме 3 классифицированы процессы и параметры различных режимов микроклимата.

Производство и промышленность в строительстве      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника