CC BY
18
ГИДРАВЛИКА.ГЕОТЕХН ИКА. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / RESEARCH PAPER УДК 627.8
DOI: 10.22227/1997-0935.2022.6.727-737
Натурный эксперимент по тепловыделению бетона и использование его результатов для верификации программного комплекса ANSYS
Николай Алексеевич Анискин, Алексей Михайлович Шайтанов
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
(НИУМГСУ); г. Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. В расчетном обосновании массивных бетонных сооружений (гравитационных плотин, массивных фундаментов, опор мостов и т.д.) можно выделить задачи, связанные с их поэтапным возведением. Сложность таких задач определяется большим количеством действующих на температурный процесс факторов, изменяющихся во времени и зависящих в том числе и от температуры. Основным фактором, определяющим температурный режим возводимого бетонного массива, является экзотермический разогрев бетона, зависящий от типа и количества используемого цемента, ряда технологических условий. Сегодня наиболее полно подобные задачи можно решать численным методом конечных элементов, на основе которого создано множество программных продуктов. Один из них — программный комплекс ДЫЗУЗ, широко используется в расчетах конструкций и сооружений на практически полный комплекс действующих нагрузок и воздействий. Представлены результаты натурных исследований, выполненных с целью получения исходных параметров и проверки достоверности результатов, полученных с использованием математического моделирования на основе программного комплекса ДЫЗУЗ. ^ п Материалы и методы. Приводится описание натурного эксперимента с бетонированием опытного бетонного блока. ф е В процессе укладки и твердения бетона температурными датчиками производился замер температур внутри блока & т и наружного воздуха во времени. Также для данного блока бетонирования выполнены исследования с использова- к и нием численного метода конечных элементов по программному комплексу ДЫЗУЗ. к
A full-scale study on the thermal emissivity of concrete and application of its findings to verify ANSYS software package
о
Результаты. Выполнено сравнение результатов натурного эксперимента с расчетами температурного режима, про веденными по программному комплексу ANSYS. Сравнение показало очень хорошее совпадение результатов. Максимальное расхождение температур в выбранных точках натурной и численной моделей не превосходит 0,6 %. С у Выводы. Программный комплекс ANSYS позволяет с большой точностью решать сложные задачи по определению M температурного режима массивных бетонных конструкций с учетом тепловыделения при гидратации цемента. о S
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: натурный эксперимент, бетонный блок, тепловыделение цемента, температурный режим, 1 численное решение, верификация О 9
Г "0
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Анискин Н.А., Шайтанов А.М. Натурный эксперимент по тепловыделению бетона и ис- a 9 пользование его результатов для верификации программного комплекса ANSYS // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 6. 0 ££ С. 727-737. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.6.727-737 => р
О i о n
Автор, ответственный за переписку: Николай Алексеевич Анискин, aniskin@mgsu.ru. s ^
со со
м со о
>6 h§
Nikolai A. Aniskin, Alexey M. Shaytanov Co
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU);
Moscow, Russian Federation
CD CD
li
ABSTRACT С
3
Introduction. One of the most popular and complex areas in the design of massive concrete structures is the analysis of their e 7
thermal behaviour and thermal stress state. Hence, we can identify tasks related to the phased construction of massive 1 ^
concrete structures, such as gravity dams, massive foundations, bridge supports, etc. A large number of factors, influencing ^ W
the thermal process, varying over time and depending, among other things, on temperature, determine the complexity of such jf ^
tasks. The main factor, determining the thermal behaviour of mass concrete in the process of construction, is the exothermic W C
heating of concrete, depending on the type and amount of cement used, as well as several process specifications. Today, q *
such problems can be best solved using the numerical finite element method, implemented in numerous software products. o> C>
2 2
One of them is ANSYS software package, which is widely used to analyze constructions and structures in respect of a full
range of
paramete
package.
range of actual loadings and impacts. This paper presents the results of the field studies conducted to obtain the initial 22 parameters and verify the precision of results obtained using mathematical modeling techniques of the ANSYS software 2 2
© Н.А. Анискин, А.М. Шайтанов, 2022
Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
Materials and methods. The authors describe a full-scale experiment that entails the concreting of a concrete testing block. During concrete placing and curing, temperature sensors time tested a temperature change inside the block and in the outside air. Also, studies were conducted using the numerical finite element method employed by the ANSYS software package.
Results. The findings of a full-scale experiment were compared with the thermal behaviour analysis made by the ANSYS software package. The comparison has proven highly precise results. The maximum temperature difference at the selected points of the full-scale and numerical models does not exceed 0.6 %.
Conclusions. The ANSYS software package solves complex tasks with high accuracy; it determines the thermal behaviour of massive concrete structures, taking into account the thermal emissivity during cement hydration.
KEYWORDS: full-scale study, concrete block, thermal emissivity of cement, thermal behaviour, numerical solution, verification
FOR CITATION: Aniskin N.A., Shaytanov A.M. A full-scale study on the thermal emissivity of concrete and application of its fi ndings to verify ANSYS software package. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2022; 17(6):727-737. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.6.727-737 (rus.).
Corresponding author: Nikolai A. Aniskin, aniskin@mgsu.ru.
N N N N О О N N
<0<D К (V U 3 > (Л
с и U N
il Л ?
<D <D
О ё
(Л
w
E О
CL °
^ с
ю °
s 1
о EE
CO ^
<л
(Л
■8 r
ВВЕДЕНИЕ
Прогноз температурного режима массивных бетонных конструкций, таких как, например, гравитационные плотины, необходим на стадии проектирования сооружения. При этом рассматриваются строительный и эксплуатационный периоды. Решение этой задачи является весьма сложным ввиду множества действующих и изменяющихся во времени факторов. Вопросы прогнозного моделирования температурного режима и термонапряженного состояния бетонных гравитационных плотин рассматривались в ряде работ как в России, так и за рубежом1 [1-9]. В последние годы произошли значительные изменения в решении данной проблемы, связанные с развитием технологии возведения массивных бетонных плотин и расчетных методов, позволяющих учитывать множество действующих факторов. Несмотря на это вопросы регулирования температурного режима и термонапряженного состояния сооружения остаются актуальными и сегодня.
Достаточно сложными остаются задачи по определению температурных режимов и термонапряженного состояния возводимых массивных бетонных сооружений, когда одним из основных действующих факторов служит экзотермия цемента2 [10, 11]. Широкое применение при решении таких проблем нашли численные методы и, прежде всего, метод конечных элементов (МКЭ) [12, 13]. На его основе составлено и успешно используется большое количество программных комплексов, решающих в том числе и температурные задачи [14, 15].
Программный комплекс А№У8 [16] применяется для численного моделирования различных инженерных задач, в том числе для температурных расчетов конструкций и сооружений [17]. С целью проверки достоверности результатов подобных задач,
1 Thermal analysis of a RCC dam during construction // 7th Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams. 2003.
2 ICOLD Bulletin 75. Roller-compacted concrete for gravity
dams.
полученных с помощью А№У8, проведен натурный эксперимент по наблюдению за тепловыделением бетона. Рассматривался возводимый бетонный блок с теплоизоляцией поверхностей, что позволило создать условия, близкие к адиабатическому процессу. Измерение температур в характерных точках конструкции во времени производилось температурными датчиками.
Для данной температурной задачи осуществлено численное моделирование на основе МКЭ с применением программного комплекса АМ8У8. Сравнили результаты натурного эксперимента с расчетами температурного режима, выполненными по программному комплексу А№У8. Сравнение показало очень хорошее совпадение результатов. Максимальное расхождение температур в выбранных точках натурной и численной моделей не превосходит 0,6 %.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Постановка натурного эксперимента
Опытный блок, его размеры и схема установки температурных датчиков показаны на рис. 1. Заливка бетона в блок производилась в течение четырех часов слоями.
Форма блока из фанеры толщиной 20 мм изнутри утеплена слоем экструдированного пено-полистирола толщиной 100 мм, снаружи конструкция укрыта тентом.
Для изготовления бетона использовался цемент быстротвердеющий, класса 52,5 с расходом 490 кг/ м3. Расход воды — 170 л/м3 (В/Ц = 0,34). В качестве заполнителей применялись песок, керамзит, щебень. Плотность бетона составила 2050 кг/м3.
Снятия показаний температурных датчиков, температуры под тентом и температуры воздуха производились в течение 256 часов с момента окончания бетонирования с шагом по времени 4 ч.
Для создания адекватной математической модели были определены расчетные характеристики исследуемой конструкции и материала.
a b
Рис. 1. Опытный блок бетонирования: a — вид на выполненный опытный блок; b — схема блока и установки температурных датчиков; 1 —температурные датчики
Fig. 1. A tested concrete block: a — the appearance of a completed block to be tested; b — the block design and the layout of temperature sensors; 1 — temperature sensors
Коэффициент теплопроводности бетона принят X = 0,75 Вт/(м • К) (в соответствии с ГОСТ 25820 для керамзитобетона Б2000).
Объемная теплоемкость бетонной смеси определялась в зависимости от расходов и удельных те-плоемкостей компонент бетонной смеси:
Суб.с Суд.т.ф(тц + дазап) + Су.
(1)
где Суд.т.ф—удельная теплоемкость твердой фракции (если удельные теплоемкости составляющих неизвестны, принимается равной 840 Дж/(кг • К)); Суд в — удельная теплоемкость воды, принимается равной 3760 Дж/(кг • К); тц, тзап, тв — расход компонентов, кг/м3.
Удельная теплоемкость бетонной смеси вычислялась путем деления объемной теплоемкости на плотность бетона.
На основании исходных данных были установлены объемная теплоемкость бетона Суб с = = 2218 КДж/ м3 • К (по формуле (1)) и удельная теплоемкость Суд = 1,082 КДж/кг • К.
Для корректировки параметров тепловыделения проведена оценка потерь тепла за счет конвективного теплообмена с окружающей средой на границах блока.
Термическое сопротивление Я(м2 • К/Вт) теплоизоляции поверхности может быть определено следующим образом [18, 19]:
где 5 — толщина теплоизолирующего материала, м; X — коэффициент теплопроводности изолирующего материала, Вт/(м • К).
В рассматриваемом случае теплоизоляция блока состоит из двух слоев:
• слоя пенополистирола толщиной 100 мм с коэффициентом теплопроводности по данным производителей «ТЕХНОНИКОЛЬ», «ПЕНОПЛЕКС» и др. — от 0,028 до 0,031 Вт/(м • К), тогда термическое сопротивление слоя составляет Я = 3,226 -
- 3,570 м2 • К/Вт;
• слоя фанеры толщиной 20 мм с коэффициентом теплопроводности 0,12 Вт/(м • К), тогда термическое сопротивление — Я = 0,167 - 0,2 м2 • К/Вт.
Суммарное термическое сопротивление теплоизоляции блока составляет Ясум = 3,393 -
- 3,771 Вт/ (м • К), а коэффициент теплопередачи соответственно ак = 0,265 - 0,295.
Величина удельного теплового потока может быть определена по формуле [18, 19]:
qk = ak(t - U
L
Qn = JAqk (T)d Т.
< П
tT
iH
О Г s 2
0 w
t CO
1 z y i
J CD
U
r i
n °
» 3
о Ш 0?
о n
(3)
Суммарные потери тепла через поверхность площадью А за время т определяются вычислением интеграла:
(4)
R = 5/L
(2)
По зависимости (4) с использованием экспериментальных данных были рассчитаны теплопотери
со со
n NJ ^ 66
• )
тм
7
. DO
■ г
s 3
s У с о
® Ж pp
2 2 О О 10 10 10 10
сч N сч N о о
N N
«в «в ¡г (V U 3 > (Л С И
со N
il <U <D
О ё
для 1/8 блока бетонирования, учитывая его практически полную симметрию. В расчетах принято наиболее неблагоприятное максимальное значение коэффициента теплопередачи ак = 0,295. В качестве значений температур на внутренней поверхности теплоизоляции принималась температура в датчике, расположенном на расстоянии 50 мм от поверхности блока, на внешней поверхности теплоизоляции принималась измеряемая температура в пространстве под тентом. Полученная величина суммарных тепло-потерь на момент окончания эксперимента (256 ч) составила 17,1 МДж, а интенсивность потерь при выполнении эксперимента практически не меняется.
Величина тепловыделения цемента q, Дж/кг, может быть определена по результатам эксперимента:
Для рассматриваемой конструкции уравнение теплового баланса может быть записано в виде:
Q = Qn - бп-
(7)
q = CJm^t - t0),
(5)
где Су — объемная теплоемкость бетонной смеси, Дж/м3 • К; тц — расход цемента, кг/м3; / — температура бетона, °С; /0 — начальная температура бетонной смеси, °С.
Полное тепловыделение гидратации цемента Дж, в блоке объемом V при расходе цемента тц за рассматриваемый интервал времени т определяется интегрированием:
При обеспечении условий адиабатического процесса потери Qп были бы равны нулю. Величина удельного тепловыделения откорректирована применительно к адиабатическому процессу путем введения в уравнение теплового баланса поправки на те-плопотери за счет теплообмена с окружающей средой. На рис. 2 представлены графики кривых удельного тепловыделения исходной, полученной из эксперимента и рассчитанной с учетом поправки. Удельное тепловыделение цемента на момент времени окончания эксперимента (256 ч) с учетом корректировки составило 358 кДж/кг, что хорошо согласуется с нормативными данными для высокомарочных быстротвердеющих цементов3, 4. График изменения температуры воздуха, построенный на основе натурных измерений, представлен на рис. 3.
вц = \Vm4 q(T)d Т.
(6)
3 ГОСТ 31108-2016. Цементы общестроительные. Технические условия. М. : Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2016.
4 ASTM C150/C150M-21. Standard Specification for Portland Cement, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2021.
<л
(Л
E о
DL° • с LO О
Sg
о EE fe о a> ^
£
CO °
■8 El
О (Я
Рис. 2. Графики удельного тепловыделения цемента (Дж/кг) исходный и с учетом поправки
Fig. 2. Initial and adjusted graphs of specific thermal emissivity of cement (J/kg)
Рис. 3. График изменения температуры внешней среды Fig. 3. Graph of changes in the outdoor temperature
Теоретические основы решения температурной задачи
Численное моделирование температурной нестационарной задачи с учетом тепловыделения при гидратации цемента основывается на решении основного дифференциального уравнения теории теплопроводности с внутренними источниками тепла [18, 19]:
k V2T + Q = pc ^, Эх
(8)
Q = ЦЭ,
(9)
где Ц — расход цемента на кубометр бетона, кГ/м3; Э — максимальное тепловыделение цемента, кДж/ кг.
В качестве граничного условия на внешней границе блока рассматривалось граничное условие 3-го рода (конвективный теплообмен) в виде [18, 19]:
-X5t/5n = ak(t - tc), где ak — коэффициент теплоотдачи.
(10)
где к — теплопроводность материала, м2/с; Т—температурная функция, °С; Q — теплота, выделяемая в процессе гидратации, кДж/м3; р — плотность материала, кг/м3; с — удельная теплоемкость материала, кДж/кг • °С; т — время, сут.
Величина теплоты, выделяемой в процессе гидратации, определяется как:
Математическое моделирование
Математическое моделирование температурного режима опытного бетонного блока было реализовано с использованием программного комплекса АШУ8 [16]. Рассматривалась 1/8 блока (с учетом симметрии конструкции). Размеры моделируемой части блока в плане — 600 х 675 мм, высота — 600 мм. Моделируемая область аппроксимировалась конечными элементами типа 80ЬГО70 [16]. Общее количество элементов — 2016, узлов — 2535. Основные параметры модели, принятые в расчетах, приведены в табл. 1.
< п
tT
iH
О Г s 2
0 м
t СО
1 » y 1
J CD
U 3
r 1
n 0
» 3
о »
oî
о n
со со
м со о
r §
о о
Q)
О
c n
Табл. 1. Основные параметры численной модели Table 1. Basic parameters of the numerical model
Номер Number Параметр Parameter Размерность Measurement unit Величина Value
1 Размеры по осям X-Y-Z X-Y-Z dimensions м m 0,675 х 0,6 х 0,6
2 Плотность бетона Concrete density кг/м3 kg/m3 2050,0
3 Коэффициент теплопроводности Coefficient of thermal conductivity Вт/(м ■ °С) W/(m ■ °С) 0,75
• )
[Ï
® 7
. DO
■ T
s □
s У с о <D Ж
РР
2 2 О О 2 2 2 2
Окончание табл. 1 / End of the Table 1
Номер Number Параметр Parameter Размерность Measurement unit Величина Value
4 Удельная теплоемкость Specific heat capacity Дж/(кг ■ °С) J/(kg ■ °С) 1082,0
5 Коэффициент конвективной теплоотдачи Convective heat transfer coefficient Вт/(м2 ■ °С) W/(m2 ■ °С) 0,27
6 Расход цемента Cement consumption rate кг/м3 kg/m3 490,0
7 Начальная температура бетонной смеси Initial temperature of the concrete mix °С 21,0
8 Общее время натурного эксперимента Total time of a full-scale experiment ч hour 256,0
9 Шаг расчета по времени Calculation time step ч hour 1,0
N N N N О О
N N <0<0
К (V U 3 > 1Л С И 2
U N
si
<D <D
О %
(Л (Л
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты натурного эксперимента
Результаты эксперимента в виде графиков изменения температуры в точках установки датчиков представлены на рис. 4. Максимальная температура на горизонтальной.
в центре блока составила 85,2 °С. Максимальная разница между температурой в центре блока и точкой, удаленной от внешней поверхности блока на 50 мм, составляет 10,5 °С на вертикальной оси и 9,0 °С —
<л
(Л
Е О
CL ° с
LO о
Sg
о ЕЕ
СП ^ т- ^
Рис. 4. Графики изменения температуры в точках установки датчиков: a — в датчиках по вертикали; b — в датчиках по горизонтали
Fig. 4. Graphs of temperature change at sense points: a — vertical sense points; b — horizontal sense points
Результаты численного моделирования
Результаты математического моделирования представлены в виде изополей температуры в модели на различные моменты времени (рис. 5) и графиков изменения температуры в контрольных точках 1, 4 (рис. 6), а также в виде таблиц отклонений полученных расчетных температур от измеренных в эксперименте (табл. 2).
Результаты расчетных исследований с использованием математического моделирования в программном комплексе АМ8У8 показывают высокую достоверность. Отклонения по максимальным температурам в контрольных точках не превышают 1 %.
По контрольным точкам № 1 и 2 получена почти 100%-ная сходимость. В контрольной точке № 4 на завершающем временном отрезке наблюдаются незначительные отклонения, не превышающие 3,5 %.
< п
tT
iH
О Г s 2
о
t СО
l »
y i
J CD
u s
r i
П о
» 3 о
о n
со со
м со о
h§
Рис. 5. Изополя температуры в момент времени: а — 1 сут; b — 3 сут; c — 7 сут; d — 10 сут Fig. 5. Temperature isofields at a point in time: a — 1 day; b — 3 days; c — 7 days; d — 10 days
Контрольная точка № 1 Tcsi point No. 1
N N
N N
О О
N N
<0<D
¡г <D
U 3
> 1Л
С И 2
U N
i]
<D <D
О ё
от "
от E -
^ w E §
CL ° ^ с Ю °
S g
о EE
CO ^
TZ £ £
ОТ °
■8 r
и
P< d i1 i
8- " с &
s S
r-1 —'
90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0
0
Si - .
P< d
i §- -
с &
s S
F —
90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0
1
10
11
Время, cyr Time, tliiys
Контрольная точка № 4 Tcsl poini No. 4
* л л ш
^—•
_ 1
0 12 3 4 5 6
Время, cyr Time, tliiys
— Я«,Н • M
Рис. 6. Графики изменения температуры в контрольных точках 1, 4 Fig. 6. Graphs of temperature changes at test points 1, 4
10
11
Это обусловлено тем, что корректировка кривой тепловыделения осуществлялась по показаниям температурных датчиков в контрольной точке № 1. Точ -ки наблюдения находятся в разных условиях и влияние теплопотерь на внешних границах блока бетонирования выше, что подтверждается и максимальными значениями температуры (разница максимальной температуры в точках № 1 и 4 составляет 6,5 °С). При адиабатических условиях разница температур будет сведена к нулю.
Табл. 2. Максимальные значения и отклонения температур в контрольных точках
Table 2. Maximum temperature values and deviations at test points
Контрольная точка Test point № 1 № 2 № 3 № 4
Эксперимент, tmax, °С Experiment, tmax, °С 78,7 81,0 83,5 85,2
Модель, tmax, °С Model, tmax, °С 78,85 81,64 83,66 84,55
Отклонение, % Deviation, % 0,20 0,80 0,20 -0,76
Результаты расчетных исследований с использованием математического моделирования в программном комплексе А№У8 показывают высокую достоверность. Отклонения по максимальным температурам в контрольных точках не превышают 1 %.
По контрольным точкам № 1 и 2 получена почти 100%-ная сходимость. В контрольной точке № 4
на завершающем временном отрезке наблюдаются незначительные отклонения, не превышающие 3,5 %. Это обусловлено тем, что корректировка кривой тепловыделения осуществлялась по показаниям температурных датчиков в контрольной точке №2 1. Точ -ки наблюдения находятся в разных условиях и влияние теплопотерь на внешних границах блока бетонирования выше, что подтверждается и максимальными значениями температуры (разница максимальной температуры в точках № 1 и 4 составляет 6,5 °С). При адиабатических условиях разница температур будет сведена к нулю.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
Проведенный натурный эксперимент позволил получить подробную и достоверную картину формирования температурного режима уложенного бетонного блока и получить исходные параметры для математического моделирования.
Выполнено сравнение результатов натурного и математического моделирования. Результаты расчетных исследований с использованием математического моделирования в программном комплексе А№У8 показали высокую достоверность. Отклонения по максимальным температурам в контрольных точках не превысили 1 %. Полученный результат продемонстрировал, что программный комплекс АМ8У8 является высокоточным математическим инструментом моделирования теплофизических процессов и может быть использован для достоверного прогнозирования температурного режима бетонного сооружения.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Гинзбург С.М., Рукавишникова Т.Н., Шейн-кер Н.Я. Имитационные модели для оценки температурного режима бетонной плотины на примере Бурейской ГЭС // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002. Т. 241. С. 173-178.
2. Гинзбург С.М., Рукавишникова Н.Я., Шейн-кер Н. Я. Применение имитационных моделей при идентификации параметров температурного режима бетонных массивов со стадии возведения // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2002. Т. 241. С. 178-187.
3. Дзюба К. И. Применение численных методов для исследования термонапряженного состояния гидросооружений // Труды координационных совещаний по гидротехнике. Л. : Энергия, 1975. № 103. С. 9-13.
4. Aniskin N., Nguyen T. A Numerical model for the temperature regime of a concrete gravity dam in the climatic conditions of Northern Vietnam // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 883. Issue 1. P. 012040. DOI: 10.1088/1757-899X/883/1/012040
< П
tT
iH
5. Aniskin N., Shaytanov A., Shaytanov M., Khokhotva S. Low-cement content gravity dam as an alternative for Pskem HPP // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 263. P. 02028. DOI: 10.1051/ e3sconf/202126302028
6. Nagayama I., Jikan S. 30 Years' History of roller-compacted concrete dams in Japan // Roller Compacted Concrete Dams. 2003. Pp. 27-38.
7. Aniskin N., Nguyen T.C. Prediction of thermal stress in a concrete gravity dam // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1030. Issue 1. P. 012144. DOI: 10.1088/1757-899X/1030/1/012144
8. Bofang Z. Thermal stresses and temperature control of mass concrete. Published by Elsevier Inc., 2014. 487 p. DOI: 10.1016/C2012-0-06038-3
9. Zhao Y, Li G., Fan C., Pang W, Wang Y. Effect of thermal parameters on hydration heat temperature and thermal stress of mass concrete // Advances in Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 2021. Pp. 1-16. DOI: 10.1155/2021/5541181
0 w
t CO
1 z У 1
J to
U -> i
n °
»8
о »
О? о n
CO CO
l\J CO
о
»66 >66 о о
О)
о
c n
CD )
тм
7
. DO ■ т
s У с о <D Ж
PP
2 2 О О 2 2 2 2
10. Wanga L., Yang H.Q., Zhou S.H., Chen E., Tang S.W. Mechanical properties, long-term hydration heat, shinkage behavior and crack resistance of dam concrete designed with low heat Portland (LHP) cement and fly ash // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 187. Pp. 1073-1091. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2018.08.056
11. Lee M.H., Khil B.S., Yun H.D. Influence of cement type on heat of hydration and temperature rise of the mass concrete // Indian Journal of Engineering and Materials Sciences. 2014. Vol. 21. Issue 5. Pp. 536-542.
12. Adrian M.L. A finite element model for the prediction of thermal stresses in mass concrete : Doctor of philosophy. University of Florida. 2009. 177 p.
13. Jaafar M.S., Bayagoob K.H., Noorzaei J., Thanoon W.A.M. Development of finite element computer code for thermal analysis of roller compacted concrete dams // Advances in Engineering Software. 2007. Vol. 38. Issue 11-12. Pp. 886-895. DOI: 10.1016/j. advengsoft.2006.08.040
14. Yu H., Li S., Liu Y., Chen C. Study on temperature distribution due to freezing and thawing at the Fengman concrete gravity dam // Thermal Science. 2011. Vol. 15. Issue suppl. 1. Pp. 27-32. DOI: 10.2298/ tsci11s1027y
15. Kuzmanovic V., Savic L., Mladenovic N. Thermal-stress behaviour of RCC gravity dams // FME Transaction. 2015. Vol. 43. Issue 1. Pp. 30-34. DOI: 10.5937/fmet1501030k
16. Crichton A.J., Benzenati I., Qiu T.J., Williams J. Kinta RCC Dam — are over-Simplified Thermal Structural Analysis // ANCOLD. 1999. Issue 115.
17. Денисов М.А. Математическое моделирование теплофизических процессов. ANSYS и CAE-проектирование : учебное пособие. Екатеринбург : УрФУ, 2011. 149 с.
18. Hahn D.W., Ozi§ik M.N. Heat conduction. John Wiley & Sons, Inc., 2012. DOI: 10.1002/9781118411285
19. Holman J.P. Heat Transfer. McGraw Hill, 1997. P. 2.
N N N N О О N N
<0(0
К <D U 3
> (Л
с и U N
il Л i
<D <D
О ё
(Л
<л
E О
CL ° ^ с
ю °
s 1
о EE
a> ^
<л
(Л
■8 r
Поступила в редакцию 17 мая 2022 г.
Принята в доработанном виде 22 мая 2022 г.
Одобрена для публикации 25 мая 2022 г.
Об авторах : Николай Алексеевич Анискин — доктор технических наук, профессор, директор Института гидротехнического и энергетического строительства; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; а^кгп@ mgsu.ru;
Алексей Михайлович Шайтанов — аспирант; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; а^кт@ mgsu.ru.
Вклад авторов:
Анискин Н.А. — научное руководство, концепция исследования, развитие методологии, написание текста, доработка текста, итоговые выводы.
Шайтанов А.М. — проведение эксперимента и расчетных исследований, написание текста.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REFERENCES
1. Ginzburg S.M., Rukavishnikova T.N., Shejn-ker N.Y. Simulation models for assessing the temperature regime of a concrete dam on the example of the Bureyskaya HP. Proceedings of the VNIIG. 2002; 241:173-178. (rus.).
2. Ginzburg S.M., Rukavishnikova T.N., Shejn-ker N.Y. The use of simulation models in identifying the parameters of the temperature regime of concrete massifs at the construction stage. Proceedings of the VNIIG. 2002; 241:178-187. (rus.).
3. Dzjuba K.I. Application of numerical methods to study the thermally stressed state of hydraulic structures. Proceedings of coordination meetings on hydraulic engineering. Leningrad, Energiya Publ., 1975; 103:9-13. (rus.).
4. Aniskin N., Nguyen T. A numerical model for the temperature regime of a concrete gravity dam in
the climatic conditions of Northern Vietnam. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020; 883(1):012040. DOI: 10.1088/1757-899X/883/1/012040
5. Aniskin N., Shaytanov A., Shaytanov M., Khok-hotva S. Low-cement content gravity dam as an alternative for Pskem HPP. E3S Web of Conferences. 2021; 263:02028. DOI: 10.1051/e3sconf/202126302028
6. Nagayama I., Jikan S. 30 Years' history of roller-compacted concrete dams in Japan. Roller Compacted Concrete Dams. 2003; 27-38.
7. Aniskin N., Nguyen T.C. Prediction of thermal stress in a concrete gravity dam. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021; 1030(1):012144. DOI: 10.1088/1757-899X/1030/1/012144
8. Bofang Z. Thermal stresses and temperature control of mass concrete. Published by Elsevier Inc., 2014; 487. DOI: 10.1016/C2012-0-06038-3
9. Zhao Y., Li G., Fan C., Pang W., Wang Y. Effect of thermal parameters on hydration heat temperature and thermal stress of mass concrete. Advances in Materials Science and Engineering. 2021; 2021:1-16. DOI: 10.1155/2021/5541181
10. Wanga L., Yang H.Q., Zhou S.H., Chen E., Tang S.W. Mechanical properties, long-term hydration heat, shinkage behavior and crack resistance of dam concrete designed with low heat Portland (LHP) cement and fly ash. Construction and Building Materials. 2018; 187:1073-1091. DOI: 10.1016/j.conbuild-mat.2018.08.056
11. Lee M.H., Khil B.S., Yun H.D. Influence of cement type on heat of hydration and temperature rise of the mass concrete. Indian Journal of Engineering and Materials Sciences. 2014; 21(5):536-542.
12. Adrian M.L. A finite element model for the prediction of thermal stresses in mass concrete : Doctor of philosophy. University of Florida. 2009; 177.
13. Jaafar M.S., Bayagoob K.H., Noorzaei J., Tha-noon W.A.M. Development of finite element computer code for thermal analysis of roller compacted concrete dams. Advances in Engineering Software. 2007; 38(11-12):886-895. DOI: 10.1016/j.advengsoft.2006.08.040
14. Yu H., Li S., Liu Y., Chen C. Study on temperature distribution due to freezing and thawing at the Fengman concrete gravity dam. Thermal Science. 2011; 15(suppl. 1):27-32. DOI: 10.2298/tsci11s1027y
15. Kuzmanovic V., Savic L., Mladenovic N. Thermal-stress behaviour of RCC gravity dams. FME Transaction. 2015; 43(1):30-34. DOI: 10.5937/fmet1501030k
16. Crichton A.J., Benzenati I., Qiu T.J., Williams J. Kinta RCC Dam — are over-simplified thermal structural analysis. ANCOLD. 1999; 115.
17. Denisov M. A. Mathematical modeling of ther-mophysical processes. ANSYS and CAE design : a tutorial. Ekaterinburg, UrFU, 2011; 149. (rus.).
18. Hahn D.W., Ozi§ik M.N. Heat conduction. John Wiley & Sons, Inc., 2012. DOI: 10.1002/9781118411285
19. Holman J.P. Heat Transfer. McGraw Hill, 1997; 2.
Received May 17, 2022.
Adopted in revised form on May 22, 2022.
Approved for publication on May 25, 2022.
B I ono te s : Nikolai A. Aniskin—Doctor of Technical Sciences, Professor, Director of the Institute of Hydrotechnical and Energy Construction; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; aniskin@mgsu.ru;
Aleksey M. Shaytanov — graduate student; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; shaytanov.alexey@mail.ru.
Contribution of the authors:
Nikolai A. Aniskin — conceptualization, methodology, writing of the article, scientific editing of the text, supervision. Aleksey M. Shaytanov — gathering and processing, writing of the article. The authors declare that there is no conflict of interest.
< DO
tT
iH
О Г
s 2
о
t CO
l» y i
J CD
u -
r i
П о
»8
o »
О? о n
CO CO
n NJ H> 0
»66 >66
1°
• )
ii
7
. DO ■
s □
s у с о <D X
РР
2 2 О О 2 2 2 2
