הרחבה תרמית כטעינה עיצובית קריטית עבור מים גדולים

מאגרים מים בקנה מידה גדול - בין אם הוא מאולץ על ידי סכרים של כוח הכבידה קונקרטי, מבנים אמבנקמנט, או מיכלי אחסון מחוסנים מחוסנים, מספק תשתית חיונית לאספקה עירונית, השקיה חקלאית, מיגציה, ייצור הידרו-כוח, ותהליך תעשייתי.המערכות הידראוליות ענקיות אלה מואצות לעמוד ב ⁇ s קיצוניים, אירועים סיסמיים, התיישבות, חומר תרמי וארוך לעתים קרובות, תוך כדי מנגנונים פנימיים של התרחבות מחזורית, עם לחץ דם, והתרחבות מעגלית, עם לחץ דם, הן על פני השטח הטמפרטורות מעגליות, והתרחבות מעגליות, והתרחבות מעגליות, אך ורקמטיות, הן, עם לחץ דם מעגליות, הן על פני השטח.

מכניזם פיזי של התרחבות תרמית במערכות Reservoir

ההתרחבות הארומית היא נכס חומרי בסיסי: כמעט כל החומרים עולים בנפח ככל שהטמפרטורה עולה.עבור מים, המקדם ההיקף של התרחבות תרמית משתנה באופן משמעותי עם טמפרטורה. ליד 4 מעלות צלזיוס, שיאי צפיפות המים וההתרחבות הם רשלניים, אבל מעל 20 מעלות צלזיוס עלייה משמעותית של כדור הארץ, בין 20 מעלות צלזיוס ל -30 מעלות צלזיוס, ההתרחבות הנפח של מים היא בערך 0.000 לדרגה מעוקבת של פחות מעוקבת -2 מטר -2 מטר -2, כלומר, כלומר עלייה משמעותית של נפח גבוה יותר מגובה של 1.5 מעלות צלזיוס.

התרחבות שונה מה-Thermal Stratification

מאגרי עמוק לעתים נדירות שומרים על טמפרטורה אחידה לאורך העומק שלהם.קרינת השמש מחמם את השכבה העליונה (אפילפיריון), בעוד שנוזלים קרירים, צפופים יותר נותרים ב hypolimnion עמוק יותר. A thermocline חדה מפרידה בין האזורים האלה, בדרך כלל קיים בעומק של 5 עד 20 מטרים בהתאם לאקלים ולמיקסום של מחזורי קירור מקומיים.

Inertia וטמפרטורה פנימית Gradients

סכרים של אקרקטר וסלע יש אינרציה תרמית גבוהה.משטחים החיצוניים של המבנה - המצויים בקרינה סולארית, אוויר מתפתל ומים ממאגרי מים - חמים ומגניבים הרבה יותר מהר מאשר הליבה הפנימית מסיבית.זה יוצר סכרים פנימיים בטמפרטורה פנימית שיכולים לעלות על 15 מעלות צלזיוס ל-20 מעלות צלזיוס בין פני השטח והמרכז בפרשת תרמיליבית של 5 מטר.

תבניות נזק מבניות מתנועת הירומאל בלתי מבוקרת

ההשפעות ההתרחבות הארוכותיות בולטות במספר דפוסי נזק שונים - הן ישירות (לחץ ועקירה) והן עקיפות (ירידה חומרית המואצת על ידי רכיבה תרמית).ללא ניהול פרואקטיבי, דפוסים אלה מצטברים ומחמירים בטיחות לטווח ארוך תוך הגדלת עלויות תחזוקה.

עיגולים וספאם של פקולטות

כאשר הפנים של סכר בטון נחשפים למים חמים בעוד הפנים למטה נשאר קריר יותר (או להיפך במהלך החורף משוך לאחור), הטמפרטורות וכתוצאה מכך ⁇ גורמת ללחץ רביר בצד הקר יותר.אפקט זה חמור ביותר באזורים מריד וחצץ למחצה שבו טמפרטורות חדוריכות על 20 מעלות צלזיוס, חוזר מחזורים גורם משטח, ספאם, ובסופו של דבר חשיפה של מספר רב של מחזורי קירור של 224, כאשר הטמפרטורה הקרה של קיבולת של מחזורי חירום של מחזורי חירום של מחזורי חירום, 2 חודשים של מחזורי טמפרטורה גבוהה יותר, 2.

אספקת מים וכישלון משותף מוביל ל-Leakage

מפרקי הרחבה נועדו להתאים לתנועה, אך חומרים לאטום יש חיי שירות סופיים.תנודות טמפרטורה רחבות יכולות להיות מדכאות יתר או overextend גומי עצירות, גרימת כשל אג"ח, חדירה או דמעה.לאחר שהפסקת מים מאבד את היושרה, את הדליפות המפרות המשותף של לימפואר (כולל מים משותפים) כדי לשקוע את הבסיס או corrode Steel A Study על ידי USFrece) של מספר מקרים של .

מערכת קידוד ומכניקה

יצירות , שערי שפך, ומבנים הצריכה פגיעים במיוחד לעקירה תרמית. trunnion שער רדיונית מעוגן סכר מונוליטית כי ניתוק 5 מ"מ בשל שינויי טמפרטורה עלולים לחוות דחיסה מחייבת, לא אחידה, או סדקים נושאים עליות.בכירים מרובים-archs, התרחבות שונה בין ארכיונות סמוכים יכול ליישר את פעולת השער במהלך מחסומים חמורים, כמו גם למנוע תקלות חמורות יותר, כדי למנוע מחסנים של חומרים מסוכנים, כמו כן, כמו כן, כמו כן, כדי למנוע התנגשויות חירום.

אסטרטגיות הנדסיות עבור בקרת הרחבה

ניהול התרחבות תרמית דורש גישה משולבת המשלבת עיצוב מבני, בחירת חומרים, רגולציה טמפרטורה פעילה, ו ניטור ארוך טווח.כל אסטרטגיה מתייחסת היבט מסוים של הבעיה והוא יעיל ביותר כאשר הוא מיושם כחלק מתוכנית ניהול תרמי מקיפה.

אופטימיזציה של הרחבה משותפת לילוט ו-Hardware

קו ההגנה העיקרי הוא מערכת משותפת היטב.עיצוב סכר מודרני משתמש במפרקים כדי לחלק את המבנה למונוליטים, עם עצירות מים, חותמים, ומפתחות Shear המאפשרים תנועה תרמית תוך שמירה על מהירויות מים. עבור סכרים עתיר כוח הכבידה מסיבי, ספיגה משותפת בדרך כלל טווח בין 15 עד 20 מטרים, נקבע על ידי טווח הטמפרטורה הצפוי ו- הבטון של coefficients של קואטמוס (C) כולל גם ארכאור קריטי.

  • (FLT:0) ,Central Waterstops:FLT:1) התקן את הזרם של ציר נייטרלי להישאר בדחיסה תחת לחץ המאגר, צמצום הסיכון לדמיע במהלך מחזורי ההתרחבות.
  • (FLT:0) מחסנים:0;FLT:1 בעל ביצועים גבוהים סיליקון בעל ביצועים גבוהים או מעכבי פוליאורתאן שגשרים על פתיחה של עד 50 מ"מ, שמירה על קשר בטמפרטורות מ -30 מעלות צלזיוס ל 80 מעלות צלזיוס.
  • (ב) ⁇ :0) מערכות מפתח של שיר: 1FLT:1 קשרים מועלמים המאפשרים זחלים במטוס המשותף תוך איפוק תנועה מחוץ למטוס כדי למנוע השתקפות שונה של שתחווה תרמי.

נתונים של מטר משותף לטווח ארוך מסכרים גדולים מראים כי המפרקים ההתרחבות נשמר כראוי יכולים להכיל 70-80% מסך התנועה התרמית הכוללת, מה שהופך את המסה קונקרטית ללא עוררין של תנאי הפסקת מים והחלפת זמן של איטום לפני הדהור הם מרכיבים חיוניים של תוכנית תחזוקה מונעת.

בחירת Aggregates Low-COE ויישם בידוד

המקדם של התרחבות תרמית של בטון מושפע מאוד על ידי סוג מצטבר של קורקטה ו דוומאלי מצטבר מניב COE נמוך של כ 5-6 מיקרו-אימון / C, בעוד quartzite ו- חולסטון יכול לעלות על 12 מיקרו-סמנט / C - יותר מאשר כפול. עבור מבנים מסיביים, בחירת כוח הכבידה המקומי עם COE מתחת למיקרו-C / C יכול כמעט להשוות בין ה-SCR2 של ניסיון פעולה סטנדרטי של 2.

עבור סכרים של התגלמות, מול אלמנטים כגון סלאבים קונקרטיים או אסימונים אספלט ליהנות ציפוי רפלקטיביים. White או בהיר מבוסס ציפויים המבוססים על אקרילי להפחית ספיגה סולרית, הורדת טמפרטורת הפנים במעלה הזרם עד 10 מעלות צלזיוס במהלך חודשי הקיץ, באופן דומה, תוך בידוד הפנים למטה עם לוחות פוליאוריים מזחלים מתחת ללח צלולים יכול למנוע חיבורים תרמיים או ממתכתיים שונים.

בקרת טמפרטורה יעילה בקונקטר ובמים

כאשר שיטות פסיביות להוכיח לא מספיק, ניהול טמפרטורה פעיל מציע שליטה מדויקת. 2 טכניקות יעילות כוללות:

  • (FLT:0) מערכות ניטור-שילוב בפן המוני: ⁇ 1 (FLT:1) במהלך הבנייה, סלילי צינורות משובצים להפיץ מים מצמררים כדי להסיר חום של לחות.אם נשמר ומתחבר למערכת מבוזרת, אותה רשת יכולה להתונות טמפרטורה עונתית עולה על ידי ציור מים מן העמוק, הקרנת הזיונית של מערכת הדואר המקורית של סכר, אם כי decom, ניתן להוכיח בתוך טמפרטורות קונקרטיות בתוך 5C יכול להיות מודגשות, אשר ניתן לשמור על ידי טמפרטורות פנימיות.
  • (FLT:0) Reservoir destratification:ראה בועות אוויר 1 בועות או מערבביקים מכניים submerged לשבור את הstratification תרמי, יצירת פרופילים טמפרטורה אחידים יותר לאורך עמודת המים.זה מקטין את ההתרחבות השונה בין פני השטח לבין שכבות עמוקות מגן על צריכת ושערים מפני טעינה תרמית מורכבת.

עבור מאגרים קטנים יותר או מיכלי אחסון במים נקיים, כיסויים צפים, מבנים מתפתלים, או סרטים רפלקטיביים מושעה מגבילים רווח סולארי ישיר, מחזיקות טמפרטורת מים מתחת לסף הדחף מחזורי התרחבות מזיקים.

Instrument, ניטור וחיזוי Analytics

אין אסטרטגיה ניהול תרמי להשלים ללא ניטור רציף כדי לאמת הנחות עיצוב ולזהות התנהגות בלתי-נפרדת.כלי סכר מודרני כולל מערךים של thermocouples, רוטט מדפי מתח, מטרים משותפים, וקווי צנרת בלתי מאוישים. על ידי מחיקת נתוני טמפרטורה עם עקירה, מפעילי להקים עקומות בסיס תנועה תרמית עבור כל מונולית.

מודלים של אלמנט סופי מתקדם מקיפים עם נתונים ניטור לטווח ארוך מאפשרים למנהלי נכסים לרוץ מה תרחישים, כגון איך המבנה יגיב לטמפרטורה של גל חום של 100 שנים על ידי °C. יכולת חיזוי זה תומך תכנון תחזוקה מעודכן סיכון ויכולה לתעדף תחליפיים משותפים או קמפיינים קונקרטיים לפני התרחשות.

התאמת תפעול ל- Mitigate Thermal Loads

מפעילי Reservoir יכולים להשפיע ישירות על טעינה תרמית באמצעות ניהול ברמת הבריכה האסטרטגית ותזמון ההמראה.לשמור על בריכה גבוהה יותר בחורף ורמה נמוכה במקצת בקיץ מפחית את עובי שכבת פני השטח החמים הדוחקת נגד חלקי סכר עליון.בתכניות הידרו-שרובר, התאמת רמות צריכת טורבינות כדי למשוך מים ממעמקים, סטרטה קרירה מסייעת להפיץ עומסים יותר על פני המבנה אפילו 1 מטר אחד של מחזורי של מחזורי לחץ קריטי של חודשים לחץ קריטי יכול לייצר לחץ קריטי.

תקני תעשייה להתרחבות התרמומית בעיצוב Dam

הנחיות בינלאומיות יותר ויותר להתמודד עם התרחבות תרמית כמקרה עומס ראשוני, לא רק השפעה משנית. ACI 207.1R מספק הדרכה על שליטה תרמית בטון המונית, כולל חום של ניהול לחות וניתוח מתח תרמי.הלשה של ארה"ב של Recall's (FLT:0Design of Gravity DamsFLT:1 כולל חישובים מפורשים של הפרויקט וקריטריונים כפולים המבוססים על טמפרטורת האתר - ILD) כולל את ההשפעות המדכאיות על בסיס נתונים ספציפיים (D) על גבי התקנות) של בדיקות אקלים (DI) כולל תכונות אלה כולל בדיקות מעבדה) כולל בדיקות מעבדה) כולל בדיקות ספציפיות ביותר על בסיס פרוטוקולים).

שיעורים מפרויקטים של ניסיון ושיקום

כישלונות בעולם האמיתי ו רטרופורטים מוצלחים מציעים תובנות חשובות. סכר איטאיפו על הגבול הברזילאי-Paraguay נתקלו סדקים בלתי צפויים במבנה העל של כוח המגדל במהלך שנותיו הראשונות של המבצע, חקירות גילו כי הרחבה תרמית של צריכת הבטון, בשילוב עם חימום סולארי ישיר של חיפוי פלדה חשופים, גרם רגעים משניים לא נלכדו באופן מלא בעיצוב סטטי.

בגלן קניון Dam, תנועה תרמית של המפרקים של סכר הקשת דרשה החלפת חותם תקופתית.הלשכה של ארה"ב של הכרזה פיתחה גישה סטנדרטית של תיווך: לנקות את המפרק כדי להישמע קונקרטי, להתקין מים PVC חדש מפסיק עם מרכז גדול יותר bulb כדי להכיל יותר מפרטים תנועה, ולמקם מסנן גיאוגרפי על היציאה המשותפת למטה.

שינויי אקלים עבור עיצוב ארסמאל

תשתיות ריבור שנבנו באמצע המאה ה-20 תוכנן באמצעות רשומות טמפרטורה היסטוריות אשר לא יכולות עוד לשקף קיצוניות עתידיות.מודלי אקלים עולים בתדירות, משך הזמן, ועוצמה של גלי חום ברחבי האזורים.עבור מאגרים עמוקים, טמפרטורות אוויר גבוהות יותר מגבירות את יכולת ההתקנה המקורית, הגדלת טמפרטורות מים משותפות ולהגדיל את ההתרחבות השונה בין הלימוזינה והשערה של הנציבות הבינלאומית על פני השטח של דמדומים גדולים יותר, אשר דורשים לעתים קרובות יותר, אם הם זקוקים לבדיקות קירור מוקדם יותר (ה) של ציוד קירור מוקדם יותר מלמטה (הת דם מוקדם יותר) מוקדם יותר מעודכנות דם מוקדם יותר, אם הם לעתים קרובות יותר, אם הם מעודכנות דם גבוה יותר, אם הם מעודכנות דם תרמי (ה) מעודכנות דם מוקדם יותר, אם הם מעדינותמיצינורמחדש, אם הם מעודכנות, אם הם כוללים יותר, אם דרישות מוקדם יותר, אם הם לעתים קרובות יותר, מבעוד מועדות) באופן מיידי, אם דרישות, מבעוד מועדפותחוני חירום, בתנאי בטיחותי דם מוקדם יותר, אם דרישות, מעודכנות, הגדלת רמת בטיחותי, הגדלת רמת בטיחותי, עלייה משמעותית יותר, הגדלת טמפרטורת מים משותף, הגדלת רמת בטיחותי דם גבוה יותר

טכנולוגיות מתפתחות לניהול התרמומלי

המחקר ממשיך לספק כלים חדשים לשליטה תרמית במבנים הידראוליים.ל-העצמים בטון המכיל חיידקים מלוכדים או אדמיקסים גבישיים יכול לאטום באופן אוטומטי סדקים תרמיים קטנים לפני שהם propagate, צמצום חדירה מים ונזק קפואה של סגסוגת בצורת (SMA) מכשירים נבדקים כמרכיבים משותפים אדפטיים כי שינוי נוקשות עם טמפרטורה, הגבלת טווח ללא כוח סרן פעיל בשלב זה עדיין נבדקוינט משותף.

סיבים אופטיים מבוזרים טמפרטורה חישה (DTS) מייצגת פריצת דרך נוספת. על ידי הטמעת סיבים אופטיים יחיד בטון או לאורך הפסקת מים, מפעילי לקבל פרופיל טמפרטורה רציף עם פתרון מרחבי 0.5 מטר דיוק 0.01 ° C. DTS נתונים ניזונים ישירות לתוך מערכות ניטור, המאפשר מיפוי תרמי בזמן אמת על פני המבנה. רמה זו של פרטים הייתה בעבר בלתי ניתנת להשגה עם דיסקרטיקולס ואופן שבו מהנדסים תרמיים מאפשר אבחון דיגיטלי, מאפשר בדיקות משולבות, מאפשר בדיקות משולבות.

ניהול נכסים

הבא אסטרטגיות אלה יחד לתוך מסגרת ניהול נכסים cohesive דורש נקודת מבט מחזור חיים.התחל עם עיצוב שמכירה התרחבות תרמית כמקרה עומס ראשוני בשלבים המושגיים המוקדמים ביותר. ציין נמוך COE מצטבר וכולל יכולת משותפת דינמית עם ממצאים מעצימים מים אדומים.הנציבות מכשיר מעודכן לפני מילוי ראשון והקמה של חתימות תרמיות בסיס במהלך זעזוע ראשוני.

על ידי השקעה בצעדים אלה, מפעילי מאגרים מים גדולים יכולים להימנע מההידרדרות הגנובת כי הרחבה תרמית גורמת לאורך זמן.העלות המצטברת של עיצוב משותף טוב יותר, ציפויים רפלקטיביים, ניטור רציף חיוור בהשוואה על חשבון תיקונים חירום, ייצור חשמל למטה זמן, או כישלון קטסטרופלי. מאגר גמיש הוא נכס בטוח יותר, אמין יותר, בר קיימא יותר עבור הקהילות ותלוי על זה תלוי זה כלכלות.