Воздействие температурного режима окружающей среды на ВХО

Россия – страна с относительно холодным климатом, зимние температуры отрицательные. Расположена в четырех климатических поясах: арктическом, субарктическом (моря Северного Ледовитого океана, арктические острова, северная материковая территория), умеренном (большая часть территории) и субтропическом (небольшой участок Черноморского побережья Кавказа).

Почти повсеместно климат континентальный, степень континентальности возрастает в направлении с запада на восток по мере ослабления влияния Атлантического океана. В этом же направлении циклоны приносят основные осадки. В зимнее время континентальный воздух весьма холоден.

По климатическим показателям Россия делится на ряд зон. Российская Арктика с длительным солнечным днем (когда солнце не опускается за горизонт с начала апреля до середины сентября) и столь же продолжительной полярной ночью (когда солнце не встает над горизонтом с середины октября до конца февраля). Субполярный климат с долгой очень холодной зимой и коротким прохладным летом характерен для побережий Северного Ледовитого океана. Мурманск остается практически незамерзающим портом благодаря притоку относительно теплых вод Северо-Атлантического течения.

Северо-восточная половина территории России от Кольского п-ова до Сахалина отличается субарктическим климатом с долгой и холодной зимой, коротким, но теплым летом. В пределах этой зоны, в Якутии, находится Оймякон, где наблюдался абсолютный минимум температуры (–71 C) для северного полушария Земли. Средняя температура января здесь –49 C, июля 15 C.

Европейская часть России с ощутимым влиянием Атлантики – тут происходит трансформация морского умеренного влажного воздуха в сухой континентальный, а сам климат быстро меняется с запада на восток.

Западно-Сибирская равнина с Алтаем и Саянами, где усиление континентальности климата идет с севера на юг.

Восточная Сибирь с ярко выраженным континентальным климатом – холодной зимой, теплым летом;

Дальний Восток с типично муссонным климатом. В расположенном на берегу Японского моря Владивостоке: средняя температура января –12 C, июля 21 C.

Зимой над Сибирью, Средней и Центральной Азией регулярно возникает область высокого атмосферного давления – азиатский антициклон. Наиболее холодный месяц года в России – январь, на берегах морей – февраль.

Зона влажного умеренно-континентального климата с довольно коротким теплым летом и умеренно холодной зимой простирается от Финского залива до Урала юго-западнее субарктической зоны в Европейской части страны. Она включает Москву и Санкт-Петербург. Средняя температура июля в Санкт-Петербурге 17 C, января –7 C; в Москве, расположенной в глубине континента, соответственно 18 C и –11 C.

Нынешнее общее потепление климата в России отмечено с 70-х годов 20 в. и является беспрецедентным за последние 1000 лет (0,9° С за 100 лет). Основные интервалы потепления: 1910–1945, 1970-е и 1990-е. 1998 – самый теплый год 20 в. Самый интенсивный рост температуры наблюдался в Прибайкалье и Забайкалье, причины его толкуются гипотетически.

Количество осадков уменьшается с северо-запада на юго-восток в европейской части и с юго-востока на северо-запад в азиатской части страны. На равнинах количество осадков составляет от 700 до 200 мм, в горах – до 2000 мм.

Климатические условия региона, в котором построен и эксплуатируется водохозяйственный объект, также могут влиять на его несущую способность и надежность.

Изменение температурного режима при эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций приводит к тому, что в одних случаях к образованию трещин ведет напряженное состояние при незначительных отрицательных температурах, то есть при первом замораживании, в других – конструкция, рассчитанная на однократное замораживание до очень низких температур, покрывается сетью трещин при циклическом замораживании и оттаивании.

Разрушение свай-оболочек Тюменского речного порта вызванные

return false">ссылка скрыта

воздействием низких температур

Основной из причин разрушения свай-оболочек Тюменского речного порта является воздействие низких температур.

Воздействие низких температур в первую очередь влияет на долговечность сооружений и учитывается при назначении строительных материалов, толщины стен, толщины защитного слоя бетона до арматуры и гидротеплоизоляционных покрытий, производстве строительных работ в зимний период.

Несоблюдение при строительстве причальных набережных требований предъявляемых к строительным материалам при производстве работ в особо суровых климатических условиях может самым негативным образом отразиться на прочностных характеристиках конструкции. Причальные набережные в условиях вечной мерзлоты испытывают особо агрессивное воздействие факторов окружающей среды, как в период строительства, так и в период эксплуатации. Поэтому особое внимание при производстве работ в суровых климатических условиях должно уделяться соблюдению технологии производства работ.

Общий вид причальной набережной

ОАО «Якутский речной порт» в п.Мохсоголлох

 

Причальная набережная в поселке Мохсоголлох (Республика САХА Якутия) расположенном около 250 км от Якутска, вверх по течению р. Лена, является одним из наиболее наглядных примеров, какой урон конструкции может нанести отступление от проектных норм и нарушения при производстве работ. Место расположения набережной относится к району с особо суровыми климатическими условиями. Зима продолжается 7…8 мес. и отличается устойчивыми морозами с температурой –50…–60°С. Лето теплое, но очень короткое, около 2...2,5 мес. Наблюдаются значительные годовые и суточные колебания температуры. Годовая амплитуда температуры достигает 102°С, среднемесячная – 62°С, а суточная – 24°С.

Строительство причальной набережной в поселке Мохсоголлох велось относительно недавно в 80-е годы ХХ века.

Конструктивная схема причальной набережной Якутского речного порта в п.Мохсоголлох

 

Первоначально набережная была запроектирована в виде гравитационной стенки вертикального профиля, высотой – 16,2 м. Вертикальная часть стенки выполнена из монолитного железобетона. Шапочный брус выполнен из монолитного бетона. Стенка возведена на монолитной армобетонной постели толщиной около 0,50 м. Обратная засыпка выполнена местным скальным грунтом. В основании причальной набережной залегают известняки, в кровле выветрелые.

Строительство причальной набережной велось неквалифицированными рабочими, привлеченными из располагающейся в то время в этом районе исправительной колонии. Работы по возведению причальной набережной производились в зимний период времени при особо низких температурах. Возведение бетонных конструкций в таких условиях нуждается в особо строгом соблюдении правил производства бетонных работ при отрицательных температурах.

Халатное отношение к строительству причальной набережной привело к тому, что при производстве бетонных работ были допущены следующие отступления от технологии производства бетонных работ в зимний период времени: некачественно выполнена опалубка; бетонная смесь не соответствовала требуемым характеристикам для сооружений данного типа; нарушена технология зимнего бетонирования.

Вышеперечисленные нарушения привели к тому, что при проведении обследования состояния причальной набережной после завершения строительства, взятые образцы бетона даже отдаленно не соответствовали требуемым характеристикам. Когда отобранные образцы бетона принесли в теплое помещение, после оттаивания они рассыпались в руках. Было принято решение о перепроектировании причальной набережной в гравитационную стенку полуоткосного профиля. Верхняя часть набережной была снята. Откос выполнен из железобетонных плит. Несущая способность причальной набережной не соответствовала первоначально запроектированной.

Хотя период эксплуатации для причальных набережных гравитационного типа довольно продолжительный и составляет около 45 лет причальная набережная в п. Мохсоголлох уже через 20 лет пригодна для эксплуатации лишь при значительном ограничении нагрузок. Натурное обследование причальной набережной проведенное Экспертным центром Безопасности и Надежности сооружений созданным в 2000 году на базе кафедры Строительного производства, конструкций и экологии Новосибирской государственной академии водного транспорта летом 2002 года показало, что причальная набережная претерпевает значительную потерю несущей способности. Наблюдается интенсивный вымыв грунта обратной засыпки из под откосной части конструкции сточными водами. Проведенные измерения выявили, что горизонтальные перемещения в сторону акватории значительно превышают допустимые.

При незначительной загрузке причальной набережной горизонтальные перемещения достигали 8,71 см. Высотные перемещения кордонных марок составили 3,62 см.

Однако проведенные исследования показали, что бетон за период эксплуатации значительно повысил свои прочностные характеристики. Предел прочности бетона откосной части составил Rcж = 240 МПа. Марка бетонных конструкций соответственно М 200 (В 150).

Предел прочности бетона вертикальной части - Rcж = 410 МПа. Марка бетонных конструкций соответственно М 400 (В 350).

Набору прочности бетона послужило благоприятное воздействие факторов окружающей среды, таких как, влажность воздуха, перегружаемые грузы, состав вод акватории и окружающей среды.

В непосредственной близости от причальной набережной находится цементный завод, цементная пыль которого, при достаточной влажности воздуха, заполняет пустоты в бетоне, образуя довольно плотное покрытие. Также благоприятным фактором могло явиться то, что на причале в основном перегружались вяжущие строительные материалы.

Вымывание грунта обратной засыпки сточными водами

Полученные результаты обследования показали, что значительные горизонтальные перемещения в связи с низкой несущей способностью в настоящее время вызваны не низкой прочностью бетона, а вымыванием грунта обратной засыпки, выполненной местным скальным грунтом с углом внутреннего трения. Из-за отсутствия отвода сточных вод происходит вымывание мелкого заполнителя обратной засыпки. В откосной части под плитами образовались пустоты глубиной до 0,30 м. Все это привело к разупрочнению основания конструкции и потере несущей способности.

После проведения обследования было рекомендовано понизить нагрузки на причал на расстояние 15 м до 20 кН/м2, остальной участок 40 кн/м2, а также выданы предписания о необходимости проведения полного комплекса ремонтных работ по улучшению состояния причальной набережной, с целью предотвращения дальнейшей потери несущей способности.

Территорию России можно поделить на зоны в зависимости от ледового и температурного воздействия:

- зоной с благоприятными условиями для сооружения следует считать зону, в которой ледовое воздействие отсутствует;

- зона неагрессивного воздействия ледового и температурного режима южнее линии Архангельск – Киров – Уфа – Рубцовск;

- зона слабоагрессивного воздействия в районах между линиями Архангельск – Киров – Уфа – Рубцовск и Воркута – Ханты-Мансийск – Улан-Уде – Благовещенск – Николаевск-на-Амуре;

- зона среднеагрессивного воздействие в районах между линией Воркута – Ханты-Мансийск – Улан-Уде – Благовещенск – Николаевск-на-Амуре и Северным полярным кругом;

- зона сильноагрессивного воздействия льда и температурного режима в районах заполярья.

• Благоприятными климатическими условия следует считать, когда они способствуют набору прочности бетона.

• Неагрессивны климатические условия в районах с мягким климатом.

• Слабоагрессивны климатические условия как фактор окружающей среды в районах с умеренным климатом.

• Среднеагрессивное воздействие на сооружение оказывается при суровом климате.

• Сильноагрессивное воздействие испытывается в особо суровых районах, низкие температуры и их значительные суточные и годовые колебания оказывают сильно негативное влияние на элементы конструкции.