CC BY
57
деформированных схем с определенной точностью спрогнозировать поведение конструкции в реальных геологических условиях с заданными нагрузками.
Следовательно, учет основания при моделировании железобетонных конструкций имеет место быть и является важнейшим фактором, влияющим на НДС конструкции.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Городецкий А. С. Компьютерные модели конструкций / А. С. Городецкий, И. Д. Евзеров. - К. : Факт, 2005. - 344 с.
2. Герсеванов Н. М. Основы динамики грунтовой массы / Н. М. Герсеванов. - М., изд. 1931. - 504 с.
3. ДБН В.1.2.-2:2006. Нагрузки и воздействия. - К. : Минстрой Украины, 2006. - 78 с.
4. Пастернак П. Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели. — Л. : Типогр. № 2 Гос. изд. по строит. и архитект., 1954. - 54 с.
5. Перельмутер А. В., Сливкер В. И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. - К. : Сталь, 2002. - 600 с.
6. Нормы проектирования атомных станций. ПНАЭ Г-5-006-87 / Госатомнадзор СССР. -М. : 1988. - 39 с.
7. John W. Bull, Soil-structure interaction: numerical analysis and moduling, 1994. - 324 р. УДК 725:691.2:504
СПОРУДЖЕННЯ МАЛОПОВЕРХОВИХ ЖИТЛОВИХ БУДИНК1В З СОЛОМ'ЯНИХ БЛОК1В ТА ВИЗНАЧЕННЯ IX ТЕПЛОТЕХН1ЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК
О. В. Семко*, д. т. н., проф., О. I. Фшоненко*, к. т. н., доц., С. П. Панченко, к. т. н., доц., С. I. М'який*, маг1стр *Полтавський нац^ональний техшчний университет 1мен1 Юр1я Кондратюка
Ключовi слова: солома, солом'яний блок, «пасивний» будинок, отр теплопередач1, коефщент теплопров1дност1
Постановка проблеми. У Сврош зараз досить популярним е спорудження еколопчних будинюв, основною вимогою в яких е використання мюцевих еколопчно чистих будiвельних матерiалiв. Найбшьш популярним, еколопчно чистим та енергоефективним будiвельним матерiалом у таких будинках е пресоваш солом'яш тюки.
Позитивний вплив на здоров'я та довголотя людини можна здшснювати завдяки використанню еколопчно чистих (бюпозитивних) будiвельних матерiалiв.
В Укра!ш вщсутш нормативш документи, яю б дозволили будувати дешеве, енергоефективне та еколопчно чисте житло з використанням як утеплювача пресованих солом'яних тююв.
Крiм того, в Укра!ш юнуе велика проблема iз забезпечення громадян доступним житлом.
Аналiз публжацш. Солома з давшх чашв використовуеться як будiвельний матерiал. У Сврош, а також в Укра!ш включно до ХХ столотя iз соломи робили покрiвлю житла. Достатньо розвинуто саманне будiвництво, в якому одним iз головних складових е солома як армувальний матерiал.
Сучасне будiвництво з соломи бере свш початок з кшця Х1Х столотя, коли в США з'явилися першi паровi пресувальш машини. За допомогою вщносно простого робочого процесу iз соломи пресувались тюки. Преси для соломи, яю приводилися в дда вручну, були запатентовав в Сполучених Штатах Америки до 1850 року. Вперше в ютори задокументоване використання блоюв для будiвництва згадуеться в 1896 — 1897 роках. Одноюмнатне примщення школи, збудоване iз блокiв сша бiля Скоте Блафф у Небрасщ, проiснувало декiлька рокiв. Тюки вкладалися один на один, аналогiчно до бущвництва з каменю, а стши iз тюкiв оштукатурювали зсередини та ззовш глиною або обшивали деревом [1; 3].
Використання ще! технологи в Небрасщ найширше було розповсюджене в 1915 - 1930 роках та закшчилось в 1940-х. 1з 70 задокументованих будiвель цього перюду 13 проiснувало до 1993 року, i майже всi залишалися придатними для проживання.
Вюник ПДАБА
Будучи забутою в Небрасцi до 1940-х, iдея будiвництва i3 солом'яних блокiв блукала в пошуках людсько1 зацiкавленостi, яка б мала змогу побудувати недороге й енергоефективне житло. Не зовшм забутий метод з'являвся в нових мюцях, у мiру того як сучасники-дослiдники вивчали або перевинаходили його. В 1973 рощ стаття Р. Л. Уельса представила цю щею читачам як альтернативу традицшного будiвництва. В цьому ж душ були опублшоваш в 1979 р. двi статтi в Mother Earth News, в провщному американському журнал^ на тему незалежного способу життя. В iншiй дуже важливш статтi, яка з'явилася в 1983 р. у провщному журналi з будiвництва, Fine Home-building, описана маленька каркасна студiя, спроектована i збудована калiфорнiйським архiтектором Джоном Хаммондом. В 1987 рощ в Ню-Мексико, С^в i Нiна МакДональд, защкавлеш статтею, побудували будинок, який започаткував дослщний центр, школу будiвництва з солом'яних блоюв i випуск журналу The Last Straw [2 — 6].
Те, що цей метод бущвництва не тшьки економiчний, а й довговiчний, доводять приклади з краши, де вiн вперше зародився - США (рис. 1).
Спочатку сшьсью жителi використовували цю технолопю, щоб спорудити собi будинки без великих економiчних затрат, а шзшше цим методом будувалися школи та iншi громадськi будiвлi, якi збереглися до сьогодення. Тисячi будинкiв у США за останш 100 роюв були побудованi з соломи, за цей ж час у Сврош було споруджено понад 400 таких будинюв. Майже на вшх континентах виникла тенденщя зведення будинкiв iз солом'яних блокiв. Аргументами на користь цього методу е низькi затрати, гарш iзоляцiйнi якостi i можливють самостiйного буд1вництва.
Рис. 1. Сучасний вигляд будинюв гз солом 'яних блокгв, побудованих у Х1Х столгттг, США
Екодiм у Сврош - це житло, що вщповщае «стшкому розвитку» цившзаци, тобто такому розвитку, при якому практично не використовуються невщновлюваш джерела енергii i не завдаеться шкода природi i здоров'ю людини. Група дослiдження екологiчного бущвництва (ОКЕБ) мала на метi побудувати у 1990 р. еколопчне поселення. У 1996 - 1997 роках фiзик Патрш Дерi, архiтектор Мартен ^мар, учасники проекту (GREB), побудували два експериментальш будинки, використавши солом'яш блоки. В Австрii, в населеному пункт Бохаймкiрхен у 2004 р. зведено перший «пасивний» будинок iз соломи за програмою пiд назвою S-House. Будинок площею 400 м2 е дослiдним центром GrAT при полтехшчному унiверситетi в м. Вщень. S-House - це проект, фшансований урядом Австрii i Свросоюзу. «Пасивний» будинок - бущвельний стандарт, який справдi е енергоефективним, створюе комфортш умови проживання, одночасно е економiчним i чинить мiнiмальний негативний вплив на навколишне середовище [2; 3].
В останш роки защкавлешсть таким видом бущвництва знову зростае. Побудовано багато споруд у США, Канадi та Сврош. У крашах СНД будуються лише окремi примiщення, до того ж, за мiжнародною шдтримкою. Ця технологiя набирае обертiв на теренах Украши, Бiлорусi, Росii та Таджикистану.
Мета статть Дослiдження теплофiзичних характеристик пресованих солом'яних блокiв, стiновоi конструкцii з солом'яних блокiв iз опоряджувальними шарами та порiвняння результат з вимогами нормативних документiв Украши та опрацьованих джерел. 48
Виклад матерiалу. В лабораторних умовах проведено перевiрку теплозахисних властивостей пресованих солом'яних блоюв та фрагмента стiни з солом'яних блокiв з опоряджувальними шарами для визначення можливост використання в ктматичних умовах Украши.
В експериментальних дослщженнях плануеться:
- вимiрювання температури в характерних точках та побудова графша розподiлення температур у товщi дослщжуваних зразкiв, щiльностi теплового потоку;
- визначення теплотехшчних характеристик солом'яних блоюв.
Експериментальнi дослiдження температурного режиму солом'яних боюв та стшово! конструкцп проведено в температурнш камерi при стащонарному тепловому режимi на кафедрi технологи будiвельних конструкцiй, виробiв i матерiалiв Полтавського нацiонального технiчного унiверситету iм. Юрiя Кондратюка. Експериментальнi дослiдження проводилися у два етапи:
1) визначення теплофiзичних характеристик солом'яних блоюв без опоряджувальних шарiв. Зразки для даного дослiдження були шдготовлеш на кафедрi технологи бущвельних конструкцiй, виробiв i матерiалiв;
2) визначення опору теплопровщносп фрагмента готово! стшово! конструкцп. Даний зразок був виготовлений на кафедрi технологи будiвельних конструкцiй, виробiв i матерiалiв.
Солом'яний блок, а саме солома - це ашзотропний матерiал i мае рiзну теплопровiднiсть уздовж та впоперек волокон вщносно теплового потоку. В даному випадку не було можливост дослщжувати його як анiзотропний матерiал, тож приведенi зразки солом'яних блоюв були дослiдженi як iзотропний матерiал.
Для експерименту було створено дослщжуваний фрагмент, який складаеться iз 3 блоюв, виготовлених iз пресовано! соломи, розмiром 0,9 х 0,5 х 0,3 м i щiльнiстю 130 кг/м3, опоряджених глиняним розчином товщиною 1 см. Загальний розмiр фрагмента складае: висота - 0,9 м, ширина - 0,9 м, товщина - 0,5 м (рис. 2, 3). Опорядження глиняним розчином виконано для закршлення термопар на поверхш. Заповнення прорiзу температурно! камери навколо фрагмента стши виконано пiнополiстиролом марки ПСБ-25, товщиною 10 см та щшьнютю 25 кг/м3.
®
Рис. 2. Загальний вигляд експериментального фрагмента в температурнш камер1
"777 777 777"
Рис. 3. Схема температурног камери:
1 - досл1джуваний фрагмент; 2 - тнопол^стирол; 3 - температурна камера; 4 - джерело теплового потоку
Фрагмент стшово! конструкцп, який складаеться з блоюв, виготовлених iз пре^вано^' соломи, розмiром 900 х 500 х 350 мм, якi були ущiльненi до 190 кг/м3, дерев'яного каркаса поперечного перерiзу 150 х 50 см, та фактурного шару iз складного розчину (пiсок, вапно, цемент).
Вюник ПДАБА
Фактурний шар мае товщину 5 см з усих боюв. Загальний розмiр фрагмента складае: висота - 700 мм; ширина - 1050 мм; товщина - 520 мм (рис. 4, 5).
I
Рис. 4. Загальний вигляд фрагмента стгновог конструкцп
Рис. 5. Схема температурной камери: 1 - дослгджуваний фрагмент;2 - тнопол!стирол;
3 - температурна камера; 4 - джерело теплового потоку
Обробка результат дослщження проводилась зпдно з рекомендащями [8]. За результатами вимiрювань у масивi експериментальних фрагменлв визначет середш значення температур та побудовано графши розподшу температур (рис. 6, 7) та визначено отр теплопровщносп фрагмента стшово! конструкци.
Результати дослiджень солом'яних блоюв та фрагмента стшово! конструкци занесет в таблицю.
Таблиця
Результати досл1джень зразюв
Характеристика Солом'яш блоки Стшова конструкцiя iз солом'яних блоюв
Щшьшсть дослiджуваного зразка р [кг/м3] 130 190
Температура в камерi [А] -26 -21
Температура в примщенш [А] +19,73 +19,89
Температура на поверхш дослiджуваного зразка в камерi тзн [А] -23,98 -19,61
Температура на поверхнi дослщжуваного зразка в примiщеннi твн [А] +18,2 +18,25
Зактчення таблицi
Щшьшсть теплового потоку q [Вт/м] 25,2 17,75
Ошр теплопровщносп Ru [(м2 К)/Вт] 1,81 2,3
Коефщент теплопровщност Aeffu [Вт/(м К)] 0,299 0,223
„ , „ ,. л. Рис. 7. Графiк po3nodiny температур
Рис. 6. Г рафт розподшу температур , . ..
. , - у товщi фрагмента стiHoeoi
у товщi солом яних олоюв
конструкцп
Отриманий onip теплопровщносп солом'яних блоюв було пор1вняно з нормативними вимогами [7] i виявлено, що вiн менший потрiбного, тому що дослiджуваний MaTepiar мае високу повiтpопpоникнiсть. Вiдповiдно до технологи зведення [2], солом'яш блоки ущшьнюють при зaбутувaннi дерев'яного каркаса, що викликае зменшення повiтpопpоникностi та збшьшення опору тeплопpовiдностi. Також у розрахунок включаються опоpяджувaльнi шари, яю повиннi складати не менше шж по 5 см з обох боюв [2]. Опip тeплопpовiдностi фрагмента стшово! конструкцп не задовольняе вимог [7] ушх температурних зон, але при перерахунку до експлуатацшно! товщини стшово! конструкцп', яка складае - 600 мм, Ru = 2,8(м2К)/Вт.
Висновок. Проведено дослщження можливостi використання в Укра!ш будинкiв iз солом'яних блоюв i виявлено, що з цих мaтepiaлiв можна створити дешеве, довговiчнe, тепле, eкологiчно безпечне житло, поpiвняно iз звичайними тeхнологiями бущвництва (цегла, бетон). При виpобництвi солом'яних блоюв не утворюеться додаткового забруднення та енергоспоживання. Цей метод дозволяе отримати нaйкpaщi тeплозaхиснi влaстивостi при вщносно невисоких енерговитратах на будiвництво.
У лабораторних умовах проведено дослщження фрагмента стшово! конструкцп' з солом'яних блоюв. Визначено ошр тeплопpовiдностi та поpiвняно з нормативними вимогами.
Плануеться подальше дослiджeння солом'яних блокiв та розробка проекту будинку садибного типу в мапстерсьюй pоботi.
ВИКОРИСТАН1 ДЖЕРЕЛА
1. Миртман М. Стройте из соломенных блоков / М. Миртман [Електронний ресурс]. -Режим доступу: http://www.loslibros.ru
2. Броссман В. Строительство из соломы по франко-канадской технологии / В. Броссман, Ж. Б. Севард [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.mensh.narod.ru
3. Строительство домов из соломенных блоков [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.nestor.minsk.by
4. Дома из соломенных блоков [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.apress.ru
5. Дом из соломенных блоков [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http ://www. rodniki.bel.ru
6. Построй свой дом [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.mensh.narod.ru
7. Конструкцп бущвель i споруд. Теплова iзоляцiя бущвель. ДБН В.2.6-31:2006.
