6.6.9 Для омоноличивания узлов и стыков следует применять бетоны проектного класса по прочности и марок по морозостойкости и водонепроницаемости не ниже класса и марок бетона основных конструкций, если класс его по прочности на сжатие B30 и выше. Для конструкций с классом бетона по прочности на сжатие ниже B30 омоноличивание должно осуществляться с применением бетона марок по морозостойкости и водонепроницаемости на ступень выше марок бетона основной конструкции.
6.6.10 Коэффициенты условий работы бетона, учитывающие влияние разницы в возрасте бетона ко времени нагружения конструкций эксплуатационными нагрузками с возрастом твердения бетона, соответствующим его классу по прочности на сжатие или растяжение, для сооружений КС-3 определяются экспериментально.
6.6.11 Коэффициент условий работы, учитывающий динамическое воздействие при работе вентиляторного оборудования и отрыве лопасти следует определять на основании данных производителя оборудования.
6.6.12 При соответствующем технико-экономическом обосновании для бетонных и железобетонных конструкций градирен допускается применять бетоны на напрягаемом цементе, а для снижения нагрузки от собственного веса конструкции для бетонных и железобетонных конструкций вентиляторных градирен - легкие бетоны.
6.6.13 При приготовлении бетонов следует предусматривать применение химических добавок в соответствии с ГОСТ 24211, а также применение тонкодисперсных минеральных добавок, отвечающих требованиям соответствующих нормативных документов. Области рационального применения добавок для бетонов градирен приведены в приложении Б.
6.6.14 Начальные модули упругости бетонов, получаемых из самоуплотняющихся бетонных смесей, следует принимать на 15% ниже модуля упругости в соответствующих классах по СП 63.13330.
6.6.15 При назначении степени агрессивности среды следует учитывать степень увеличения минерализации охлаждающей воды с учетом состава воды и типа оборудования по подготовке оборотной и подпиточной воды.
6.6.16 В составе бетона общее количество водорастворимых хлоридов, вносимых в состав бетона цементом, заполнителями, водой затворения и химическими добавками, не должно превышать 0,4% массы цемента; при отнесении к классам сред эксплуатации XD или XS по ГОСТ 31384 - не более 0,1% массы цемента.
6.7.1 Для армирования железобетонных конструкций градирен следует применять арматурную сталь, соответствующую требованиям нормативных документов и принадлежащую к одному из следующих видов:
стержневая арматурная сталь:
горячекатаная - гладкая класса А-240, периодического профиля классов А-400, А-500, А-600;
проволочная арматурная сталь:
холоднодеформированная проволока обыкновенная - периодического профиля класса Вр500.
Для закладных деталей и соединительных накладок следует применять, как правило, прокатную углеродистую сталь.
При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также прокатных сталей для закладных деталей следует учитывать температурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения.
В конструкциях, эксплуатируемых при расчетной температуре минус 40 °C и выше, может быть применена арматура всех вышеуказанных классов, за исключением арматуры класса А400 из стали марки 35ГС, класса А240 из стали марки Ст3кп, применяемых при расчетной температуре минус 30 °C и выше.
Для предварительно напряженных конструкций применяют арматурную сталь классов А500 и А600.
6.7.2 Нормативные и расчетные сопротивления основных видов арматуры, применяемой в железобетонных конструкциях градирен, в зависимости от ее класса должны приниматься по таблицам 6.13 - 6.15 СП 63.13330.2012.
6.8.1 Классы сред эксплуатации всех конструкций градирни и требования к бетону (в зависимости от агрессивности сред) должны быть установлены в проекте в соответствии с ГОСТ 31384, СП 28.13330.
6.8.2 Элементы конструкции, подверженные воздействию мороза и охлаждающей водой, следует относить к классу сред эксплуатации как минимум XF3. Если эти компоненты одновременно отнесены к классам XD и XS, то с учетом фактора замерзания применяется класс XF4.
6.8.3 Агрессивное воздействие грунтовых вод на детали градирен следует оценивать согласно ГОСТ 31384, СП 28.13330.
6.8.4 Для градирен, возводимых в прибрежных районах, все детали, которые вступают в контакт с наружной атмосферой, должны быть дополнительно отнесены к классу сред эксплуатации XS1. Детали, находящиеся в постоянном контакте с морской водой, должны быть отнесены к классу эксплуатации XS2 (под водой) или XS3 (при периодическом увлажнении и высушивании).
6.9.1 При проектировании градирен следует предусматривать меры первичной и вторичной защиты строительных конструкций. Вторичная защита в виде системы антикоррозионного покрытия строительных конструкций должна выполняться на основе технико-экономического анализа согласно ГОСТ 31384. Материалы и системы для защиты бетонных и железобетонных конструкций градирен должны соответствовать ГОСТ 32016, ГОСТ 32017.
Проектирование антикоррозионной защиты должно включать выбор систем защитных покрытий с учетом вида, степени агрессивности среды эксплуатации и фактического состояния конструкций градирни в период строительства и эксплуатации, проектного срока службы сооружения.
6.9.2 В качестве мер вторичной защиты следует предусматривать нанесение антикоррозионного покрытия на элементы конструкций в период строительства и периодическое восстановление в период эксплуатации.
6.9.3 Требования к защитным покрытиям приведены в приложении В.
6.9.4 Поверхность железобетонных конструкций под нанесение защитных покрытий должна соответствовать требованиям категории поверхности не ниже А6 по СП 70.13330.
6.9.5 Прочность бетона перед нанесением защитных покрытий должна соответствовать проектным требованиям.
6.9.6 Допускается не наносить защитные покрытия на наружную и внутреннюю поверхности оболочки и других строительных конструкций при соответствующем обосновании и подборе состава бетона с высокой стойкостью к химическому воздействию.
6.9.7 Требования к защитным покрытиям швов принимают согласно требованиям к покрытиям железобетонных конструкций, защитные покрытия швов должны быть эластичными, не повреждаться при раскрытии трещин шириной до 0,2 мм.
6.9.8 Сопряжения сборных железобетонных элементов градирен следует проектировать без открытых стальных закладных и накладных деталей. В отдельных случаях допускается применение открытых закладных и накладных деталей при условии защиты их и сварных соединений комбинированными протекторными (металлическими) и изолирующими (лакокрасочными) покрытиями в соответствии с требованиями СП 28.13330.
6.10.1 Долговечность строительных конструкций градирни должна соответствовать сроку службы объекта строительства с учетом мониторинга и планово-предупредительных ремонтов или другому сроку, установленному в объектных исходных технических требованиях и в техническом задании заказчика проекта градирни.
6.10.2 Проектный срок службы градирни обеспечивается соблюдением комплекса требований:
- к бетону и его составляющим;
- к арматуре;
- к технологии производства строительных работ;
- к расчетам конструкций;
- конструктивных;
- к материалам, технологическому оборудованию и технологии его производства и монтажа;
- к эксплуатации сооружения.
6.10.3 Для обеспечения проектной долговечности строительных конструкций градирен должен быть реализован комплекс мер:
- выполнение проектных и строительных работ в соответствии с требованиями национальных стандартов Российской Федерации;
- выполнение расчетов по безопасности и эксплуатационной пригодности, оптимизация размеров строительных конструкций с учетом воздействий окружающей среды и среды эксплуатации;
- реализация технологических мер обеспечения долговечности (комплекс мер первичной и вторичной защиты бетона;
- выполнение нормативных требований к качеству проектных работ, работ подготовительного и строительного периодов;
- в течение срока службы проведение периодических обследований, планово-предупредительных ремонтов.
6.10.4 Для конструкций первой зоны, большей части поверхности башни выше уровня водораспределения следует учитывать агрессивное воздействие конденсата воды.
6.10.5 При проектировании требований второй зоны градирни в техническом задании должны быть представлены результаты анализов охлаждаемой воды и указан коэффициент повышения концентрации химических веществ (сульфатов, хлоридов) при выпаривании охлаждаемой воды в период эксплуатации.
6.10.6 При использовании хлорированной воды ее повышенную агрессивность допускается не учитывать при выборе состава бетона с учетом быстрого снижения активности растворенного хлора в охлаждаемой воде.
6.10.7 Меры повышения долговечности конструкций третьей зоны, подверженных воздействию грунтовых вод следует принимать на основе характеристик грунтовых вод, приведенных в техническом задании на проектирование в соответствии с СП 28.13330, ГОСТ 31384 и настоящим сводом правил.
6.11.1 Для всех частей градирни минимальная (средняя) толщина защитного слоя бетона должна быть a >= 25 (>= 30) мм и не менее диаметра арматурного стержня.
6.11.2 Минимальная (средняя) толщина защитного слоя бетона частей градирен, которые подвергаются воздействию охлаждающей воды, а также хлоридов, и относятся к классу XD или XS по СП 28.13330, поверхностей, открытых для охлаждающей воды, должна быть в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2
6.12.1 Допускаемые отклонения размеров и положения конструкций при их изготовлении не должны превышать значений, указанных в таблице 3.
Таблица 3
6.12.2 Отклонение оси и радиального отклонения оболочки, допущенное на нижних ярусах, должно быть постепенно компенсировано на верхних.
6.13.2 При проектировании системы молниезащиты градирни должно быть предусмотрено следующее:
- выбор уровня защищенности от прямого удара молнии (ПУМ) сооружения градирни;
- выбор конструкции и размещения устройств молниезащиты;
- требования к монтажу системы молниезащиты.
6.13.3 Комплекс средств молниезащиты градирни включает в себя молниеприемники, токоотводы и заземлители.
6.13.4 Допускается использовать в качестве внутренних токоотводов вертикальные стержни наружной арматуры оболочки градирни. Требования по гарантированному электрическому соединению элементов молниезащиты приведены в [3].
При использовании арматуры оболочки градирни в качестве токоотводов, из нижнего края оболочки градирни устраиваются выпуски, от которых по поверхности опорных колонн прокладывается наружный токоотвод.
6.14.1 В проектах вытяжных башен градирен должны предусматриваться мероприятия (световое ограждение, маркировочная окраска), обеспечивающие безопасность [4].
6.14.2 Маркировке подлежат все градирни высотой 100 м и более независимо от места их расположения. Требования к маркировке градирен высотой менее 100 м приведены в [5].
6.14.3 Электропитание светового ограждения выполняется от разных фаз двух питающих линий. Управление (включение и выключение) светоограждением градирни осуществляется автоматически в зависимости от уровня освещенности. Светоограждение градирни выполняется светосигнальными приборами постоянного излучения красного света.
7.1.1 Расчет конструктивной системы градирен включает:
- определение усилий в элементах конструктивной системы градирни (оболочке, колоннах, фундаменте) и усилий, действующих на основания фундаментов;
- определение перемещений конструктивной системы в целом и отдельных ее элементов;
- расчет устойчивости конструктивной системы;
- оценку сопротивляемости конструктивной системы осадке грунта;
- оценку несущей способности и деформации основания.
7.1.2 Расчет конструктивной системы, включающей надземную конструкцию и фундамент, следует производить для всех последовательных стадий возведения и для стадии эксплуатации, принимая расчетные схемы, соответствующие рассматриваемым стадиям. При этом следует учитывать:
- порядок приложения и изменения вертикальной и горизонтальной нагрузок и жесткостей элементов в процессе монтажа и эксплуатации;
- образование трещин от температурно-усадочных деформаций бетона в процессе его твердения и наличие технологических швов;
- значения прочностных и деформационных характеристик бетона в момент освобождения конструкции от опалубки;
- наличие шероховатости и ребристости поверхности башенной градирни, а также влияние соседних башенных градирен или высоких зданий (приложение Д) - при назначении нагрузок ветрового давления.
7.1.3 Расчет конструктивной системы градирни следует производить с учетом совместной работы надземных конструкций, фундамента и основания под ним. При назначении размеров фундаментов башен не допускается отрыв подошвы грунта при действии расчетных нагрузок.
7.1.4 Расчет конструктивной системы градирни производят с применением линейных и нелинейных жесткостей железобетонных элементов согласно СП 27.13330 и СП 63.13330.
Линейные жесткости железобетонных элементов определяют как для сплошного упругого тела.
Нелинейные жесткости железобетонных элементов определяют по поперечному сечению с учетом возможного образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре, соответствующих кратковременному и длительному действиям нагрузки.
7.1.5 Значения нелинейных жесткостей железобетонных элементов следует устанавливать в зависимости от стадии расчета, требований к расчету и характера напряженно-деформированного состояния элемента.
На первой стадии расчета конструктивной системы, характеризуемой тем, что армирование железобетонных элементов неизвестно, нелинейную работу элементов рекомендуется учитывать путем понижения их жесткостей с помощью условных обобщенных коэффициентов.
На последующих стадиях расчета конструктивной системы, когда известно армирование железобетонных элементов, в расчет следует вводить уточненные значения жесткостей элементов, определяемые с учетом армирования, образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре согласно СП 63.13330.
7.1.6 В результате расчета несущей конструктивной системы башенной градирни должны быть установлены значения меридиональных и кольцевых нормальных сил, изгибающих моментов, а в необходимых случаях - и крутящих моментов в стенах оболочки; в фундаментах - значения изгибающих и крутящих моментов, поперечных и продольных сил; в колоннах - значения продольных сил, изгибающих моментов и поперечных сил.
Определение усилий в элементах конструктивной системы следует производить от действия расчетных постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, особых нагрузок, а также их расчетных сочетаний в соответствии с СП 20.13330.
На первой стадии расчета для оценки усилий в элементах конструктивной системы допускается принимать приближенные значения жесткостей элементов. При этом необходимо учитывать существенное снижение жесткостей в результате возможного образования трещин. В первом приближении рекомендуется принимать модуль упругости бетона равным Eb с понижающим коэффициентом k = 0,4.
На последующих стадиях расчета жесткости следует определять согласно 7.1.5.
7.1.7 В результате расчета конструктивной системы должны быть установлены значения вертикальных перемещений (прогибов) и горизонтальные перемещения конструктивной системы градирни. Значения указанных перемещений не должны превышать допустимых значений, установленных соответствующими нормативными документами.
Определение горизонтальных перемещений конструктивной системы следует производить от действия расчетных (для предельных состояний второй группы) <1> постоянных и кратковременных горизонтальных (ветровых) нагрузок.
--------------------------------
<1> Расчетные значения нагрузки и характеристик материалов, используемые для расчета по предельным состояниям второй группы, в тех случаях, когда коэффициенты надежности равны единице, называют "нормативными".
Определение вертикальных перемещений (прогибов) конструктивной системы производят от действия нормативных постоянных и длительных вертикальных нагрузок. При этом на первой стадии расчета рекомендуется принимать пониженные значения жесткости бетона конструктивной системы, поскольку горизонтальные и вертикальные перемещения (прогибы) напрямую зависят от деформационных свойств системы.
На последующих стадиях расчета, при известном армировании, следует принимать уточненные жесткости системы с учетом армирования, наличия трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре, определяемые согласно СП 63.13330.
Горизонтальные перемещения конструкции следует определять с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки (за исключением внутреннего давления).
7.1.8 При расчете конструктивной системы на устойчивость следует производить проверку устойчивости формы оболочки в целом, на действие расчетных постоянных (собственный вес) и кратковременных (ветровых) горизонтальных нагрузок согласно приложению Д.
При расчете устойчивости формы конструктивной системы, учитывая нелинейную работу материала, следует принимать понижение жесткости элементов конструктивной системы. Значение понижающего коэффициента, в первом приближении, рекомендуется принимать по 7.1.6. При расчете устойчивости формы конструктивной системы запас устойчивости должен быть принят равным 5,0.
Следует также проверить устойчивость верхней кромки оболочки от действия ветровой нагрузки для различных этапов монтажа по формуле
qcrit = 0,052Eb(h0/r0)2,3; (7.1)
(7.2)где Eb - начальный модуль упругости бетона;
h0/r0 - отношение толщины оболочки к радиусу ее кривизны на рассматриваемой высоте z0;
При расчете устойчивости верхней кромки запас устойчивости
7.1.9 Расчет осадки колонн вследствие просадки одиночного фундамента неглубокого заложения или кольцевого фундамента, а также при выходе из строя одной какой-либо колонны должен обеспечивать прочность и устойчивость конструктивной системы в целом.
В случае возможности образования карстовых провалов рассматривается расчетная ситуация с выходом из строя части основания под фундаментами. Основной расчетный параметр при проектировании противокарстовой защиты сооружений при карстовых провалах - расчетный диаметр карстового провала, определение которого производят с учетом физико-механических характеристик грунтов основания и нагрузки, передаваемой от сооружения на основание.
Расчет осадки колонн следует производить при действии нормативных вертикальных нагрузок с нормативными значениями сопротивления бетона и арматуры, принимая линейные жесткости элементов конструктивной системы.
7.1.10 Оценку несущей способности и деформации основания следует производить согласно СП 22.13330 по усилиям, действующим на основание, установленным при расчете конструктивной системы градирни, включающей надземную конструкцию и фундамент.
7.1.11 При расчете фундаментов следует учитывать давление обратной засыпки грунта с коэффициентом kc = 1,0 при основном сочетании и 0,9 - при особом сочетании нагрузок.
7.1.12 При назначении класса бетона оболочки B40 и более следует провести расчет трещиностойкости конструкции оболочки.
8.1.1 Для применения в расчетах строительных конструкций градирен следует использовать наиболее развитые программные конечноэлементные комплексы, сертифицированные в установленном порядке, позволяющие выполнять расчет пространственных конструкций на прочность, устойчивость и колебания.
8.1.2 На конструктивные и термомеханические свойства оболочек градирен оказывают решающее воздействие высота конструкции, форма (кривизна) и геометрические соотношения (высоты и диаметра).
8.1.3 Дискретизацию конструктивных систем производят с применением оболочечных, стержневых и объемных (если это необходимо) конечных элементов, используемых в принятой расчетной программе.
8.1.4 При создании пространственной модели конструктивной системы необходимо учитывать корректность совместной работы стержневых, оболочечных и объемных конечных элементов в связи с различным числом степеней свободы для каждого из указанных типов элементов.
8.1.5 Деформативные свойства основания следует учитывать путем использования общепринятых расчетных моделей основания, применения различных типов конечных элементов или краевых условий с заданной податливостью, моделирования всего массива грунта под градирней из объемных конечных элементов или комплексно - с применением всех перечисленных выше методов в случае сложной совместной работы конструкции фундамента и основания.
8.1.6 На первой стадии расчета конструктивной системы деформативность основания допускается учитывать с помощью коэффициента постели, принимаемого по усредненным характеристикам грунтов.
8.1.7 При использовании свайных или свайно-плитных фундаментов сваи следует моделировать как железобетонные конструкции или учитывать их совместную работу с грунтом, как единое основание с использованием приведенного коэффициента постели основания.
В настоящем разделе устанавливаются требования по назначению нагрузок, воздействий и их сочетаний, учитываемых при расчете конструкций градирен по предельным состояниям первой и второй групп в соответствии с ГОСТ 27751, а также дополнительные требования по назначению расчетных нагрузок, учитывающие специфику эксплуатации башенных испарительных градирен.
Общие требования к назначению нагрузок и классификация нагрузок принимаются в соответствии с СП 20.13330.
К постоянным нагрузкам относятся собственный вес конструкции градирни, вес грунта обратной засыпки, давление грунтовых вод.
Собственный вес железобетонных конструкций определяется умножением удельного веса, равного 25 кН/м3, на объем элемента.
Удельный вес грунта обратной засыпки принимается равным 20 кН/м3.
Уровень грунтовых вод принимается согласно результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства. Нагрузка от грунтовых вод определяется умножением высоты водяного столба на удельный вес грунтовых вод. Удельный вес грунтовых вод принимается равным 10 кН/м3.
К длительным нагрузкам относятся: вес технологического оборудования градирни, вес трубопроводов с водой, вес воды в водосборном бассейне, давление воды в подводящих каналах, подъемных шахтах, водораспределительных лотках, усадка бетона, нагрузки от неравномерной осадки основания под какой-либо опорой.
Вес технологического оборудования градирни (ороситель, каплеуловитель) принимается на основании данных завода-изготовителя оборудования с учетом веса воды на поверхностях оборудования.
К кратковременным нагрузкам относятся: вес персонала в зонах обслуживания и ремонта оборудования градирни, нагрузки от транспортных средств по днищу водосборного бассейна, ветровые и климатические нагрузки, нагрузки от специального оборудования (грузопассажирский подъемник, опалубка, нагрузки от кранов) на этапе сооружения градирни.
Сейсмическое воздействие относится к особым нагрузкам.
Расчет строительных конструкций, технологического оборудования и трубопроводов на сейсмическое воздействие выполняется в соответствии с СП 14.13330 для башенных градирен.
Градирня относится ко второй категории сейсмостойкости.
Строительные конструкции градирни должны сохранять свою работоспособность после прохождения землетрясения интенсивностью до проектного землетрясения (ПЗ) включительно.
В соответствии с СП 14.13330 проверку прочности железобетонных конструкций градирни на сейсмическое воздействие следует проводить по линейно-спектральной теории сейсмостойкости.
8.3.1 Расчетные сочетания нагрузок в расчетах строительных конструкций вентиляторных градирен выполняются в соответствии с СП 14.13330, СП 20.13330.
8.3.2 Расчетные сочетания нагрузок в расчетах строительных конструкций вытяжных градирен выполняются в соответствии с СП 14.13330, СП 20.13330 и приведены в [6].
Нагрузки и коэффициенты надежности
Таблица 4
Коэффициенты сочетания нагрузок для расчета по предельному состоянию первой группы приведены в таблице 5.
Таблица 5
Коэффициенты сочетания нагрузок для расчета вытяжной башни
градирни по предельному состоянию первой группы
Сочетания нагрузок в форме уравнений для расчета башни градирни по предельному состоянию первой группы приведены в таблице 6, а по предельному состоянию второй группы - в таблице 7.
Таблица 6
первой группы
Расчетом вытяжной башни градирни по предельному состоянию первой группы в результате воздействия расчетных сочетаний нагрузок (см. таблицу 7), определяют: в стенках оболочки градирни - меридиональные и кольцевые нормальные силы, изгибающие моменты, в колоннах - продольные силы, изгибающие моменты и поперечные силы.
Расчет по прочности железобетонной оболочки при действии изгибающих моментов и продольных сил (внецентренное сжатие или растяжение) следует производить для сечений, нормальных к продольной оси (радиальной или касательной к кольцевому рассматриваемому сечению). Расчет следует производить на основе нелинейной деформационной модели, согласно СП 63.13330 (для железобетонных элементов, на которые действуют изгибающие моменты двух направлений и продольная сила).
8.3.3 Расчеты железобетонных башенных градирен по предельным состояниям второй группы на расчетные сочетания нагрузок, приведенные в таблице 7, включают:
- расчет по образованию трещин;
- расчет по раскрытию трещин;
- расчет по деформациям.
В расчетах по предельному состоянию второй группы коэффициент надежности по нагрузке
.Таблица 7
второй группы
Расчет по раскрытию трещин производят из условия
acrc <= acrc,ult,
где acrc - ширина раскрытия трещин от действия сочетаний внешних нагрузок, определяемых согласно таблице 7;
acrc,ult - предельно допустимая ширина раскрытия трещин;
acrc,ult = acrc1 - предельно допустимая ширина непродолжительного раскрытия трещин;
acrc,ult = acrc2 - предельно допустимая ширина продолжительного раскрытия трещин.
Ширина раскрытия трещин в железобетонных конструкциях градирен не должна превышать следующих значений:
- для конструкций 1 и 2 зоны:
0,15 мм - при продолжительном раскрытии трещин;
0,2 мм - при непродолжительном раскрытии трещин;
- для конструкций 3 зоны:
0,2 мм - при продолжительном раскрытии трещин;
0,3 мм - при непродолжительном раскрытии трещин.
8.4.1 Нормативные и расчетные значения прочностных характеристик бетона, а также коэффициенты условий работы
8.4.2 Деформационные характеристики бетона (предельные относительные деформации бетона, начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении, коэффициент поперечной деформации бетона, коэффициент линейной температурной деформации бетона) следует принимать в соответствии с СП 63.13330.
ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Iв - момент инерции сечения, состоящего из верхнего ребра жесткости и участка оболочки относительно вертикальной центральной оси сечения;
rв - расстояние от центральной оси градирни до центра тяжести сечения, состоящего из верхнего ребра жесткости и участка оболочки;
Eb - начальный модуль упругости бетона;
h0 - толщина оболочки на высоте z0;
r0 - радиус кривизны оболочки на высоте z0;
z0 - высота;
qb(z0) - ветровое давление;
D - нагрузка собственного веса;
H - нагрузка давления грунта (обратной засыпки);
E - нагрузка от оборудования;
F - нагрузка от жидкости;
SH - усадка;
SL - неравномерная осадка;
L - динамические нагрузки;
W - ветровые нагрузки;
T - температурные нагрузки;
SE - сейсмическая нагрузка;
W0 - внешняя ветровая нагрузка;
Wi - внутренняя ветровая нагрузка;
Top - термовлажностное воздействие при зимней эксплуатации;
Tss - летнее температурное воздействие при остановке градирни;
Tw - зимнее температурное воздействие при остановке градирни;
acrc - ширина раскрытия трещин;
acrc,ult - предельно допустимая ширина раскрытия трещин;
acrc1 - предельно допустимая ширина непродолжительного раскрытия трещин;
acrc2 - предельно допустимая ширина продолжительного раскрытия трещин;
m - норма определения расхода материала защитных покрытий;
Smin - минимальная толщина защитного покрытия, мкм;
rsd - стандартные отклонения от толщины защитного покрытия, мкм;
Sv - содержание твердых веществ по объему;
h - толщина оболочки;
tвн - температура внутри оболочки градирни;
tн - температура снаружи оболочки градирни;
Tвн - температура внутренней поверхности башни;
Tн - температура наружной поверхности башни;
tew - средняя суточная температура наружного воздуха в теплое время года;
w - нормативное значение ветровой нагрузки;
wm - среднее значение ветровой нагрузки;
wp - пульсационная ветровая нагрузка;
v - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра;
f1 - первая собственная частота;
w0 - нормативное значение давления ветра, Па;
k(z) - коэффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте;
wi - давление на внутреннюю поверхность оболочки;
z - высота над уровнем земли;
qb(z) - скоростной напор на высоте z;
k(z) - коэффициент, учитывающий применение ветрового давления по высоте;
F1 - коэффициент зависимости ветрового давления от расположенных вблизи сооружений;
cpe - коэффициент внешнего давления;
hR - высота ребра;
aR - расстояние между ребрами на 1/3 высоты оболочки;
aSR - приведенная площадь поперечного сечения кольцевой арматуры;
h - толщина стены оболочки;
HG - высота здания;
H - высота градирни;
qb - скоростной напор ветра в уровне верха градирни высотой H;
cpi - коэффициент внутреннего давления.
КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЯ ГРАДИРНИ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Б.1 Агрессивность охлаждаемой воды, подземных вод, морской воды
На строительные конструкции градирни среда эксплуатации оказывает агрессивное воздействие.
Газовая среда. Газовая среда внутри градирни характеризуется высокой влажностью (относительная влажность до 100%) и наличием углекислого газа воздуха. Согласно СП 28.13330 газовая среда внутри градирни оценивается как слабоагрессивная для железобетонных конструкций. Газовая среда с наружной стороны градирни имеет переменную влажность с периодическим воздействием атмосферных осадков и оценивается как слабоагрессивная для железобетонных конструкций.
Грунты. Степень агрессивного воздействия грунтов зависит от их химического состава на площадке строительства и для каждой градирни оценивается в процессе изыскательских работ по результатам химического анализа грунтов согласно СП 28.13330. Отбор проб для химического анализа следует выполнять из всех отличающихся составом слоев выше уровня подземных вод на глубину заложения конструкций. Химическим анализом определяется содержание следующих агрессивных веществ (ионов):
- солей магния в пересчете на ион Mg2+;
- солей аммония в пересчете на ион NH4+;
- едких щелочей в пересчете на ионы Na+ и K+;
- сульфатов в пересчете на ион
- хлоридов в пересчете на ион Cl-;
- общее содержание хлоридов, сульфатов, нитратов и др. солей.
Подземные воды. Степень агрессивного воздействия подземных вод зависит от их химического состава на площадке строительства и для каждой градирни оценивается в процессе изыскательских работ по результатам химического анализа подземных вод по СП 28.13330. В процессе изыскательских работ химическим анализом подземных вод должно быть установлено содержание следующих агрессивных веществ (ионов):
- бикарбонатов
- агрессивной углекислоты CO2;
- солей магния в пересчете на ион Mg2+;
- солей аммония в пересчете на ион
- едких щелочей в пересчете на ионы Na+ и K+;
- сульфатов в пересчете на ион
- хлоридов в пересчете на ион Cl-;
- общее содержание хлоридов, сульфатов, нитратов и др. солей.
Кислотность (щелочность) вод определяется значением pH. На площадках с болотистыми грунтами следует определять содержание в подземных водах органических кислот.
Отбор проб следует выполнять во всех водоносных горизонтах до максимальной глубины заложения подземных конструкций.
Охлаждаемая вода. Охлаждаемая вода имеет переменный состав растворенных солей, зависящий от качества исходной воды, получаемой из природных источников и подвергающейся очистке, и испарения воды в процессе охлаждения. Источники воды и содержание в ней растворенных солей и других соединений определяется в процессе изыскательских работ. Увеличение концентрации растворенных солей и других соединений в процессе использования в технологическом процессе может достигать 5 - 7-кратного. Агрессивность охлаждающей воды по отношению к конструкциям из бетона и железобетона оценивается по СП 28.13330.
В холодное время года возможно намерзание льда на верхней и нижней кромках оболочки градирни. Замораживание бетона под коркой льда увеличивает деструктивное действие замораживания.
При наличии вблизи градирни промышленных предприятий, выделяющих в окружающую среду агрессивные вещества (газы, пыль, растворы), при оценке степени агрессивного воздействия среды на строительные конструкции градирни следует учитывать и эти факторы.
Аэрозоль морских солей при строительстве градирни на берегу моря - существенное воздействие на строительные конструкции оказывает на расстоянии до 1 км от берега моря за счет агрессивного воздействия хлоридов на стальную арматуру.
Морская вода - оказывает агрессивное воздействие при прямом контакте со строительными конструкциями, в том числе при использовании в качества охлаждающей воды. Агрессивное воздействие зависит от солености воды в месте забора, которая повышается при испарении воды.
Биологические воздействия - среда градирни благоприятна для размножения бактерий, в том числе нитрифицирующих, выделяющих в процессе жизнедеятельности азотную и азотистую кислоты и понижающие pH воды, и водорослей.
Водоросли попадают в трубопроводы, засоряют спринклеры и затрудняют распыление охлаждаемой воды.
Б.2 Группирование строительных конструкций с учетом сред эксплуатации и принципы защиты
По характеру воздействия среды строительные конструкции градирен подразделяются на следующие группы:
I - подземные железобетонные конструкции (фундаменты вытяжной башни, фундаменты под подводящие трубопроводы, фундаменты каркаса водоохладительного устройства, каналы) - подвергаются воздействию агрессивных грунтов и подземных вод;
II - железобетонные элементы, постоянно находящиеся в охлаждаемой воде: днище и внутренние поверхности стенок бассейна ниже уровня воды;
III - опорная колоннада вытяжной башни, стенки водосборного бассейна выше уровня воды - подвергаются воздействию охлаждаемой воды и периодическому замораживанию и оттаиванию;
IV - каркас водоохладительного устройства - подвергаются воздействию охлаждаемой воды;
V - оболочка вытяжной башни с внутренней стороны подвергается воздействию охлаждаемой воды, с наружной стороны - нагреванию солнечной радиацией, увлажнению атмосферными осадками, высушиванию, замораживанию в холодный период года и оттаиванию при повышении температуры воздуха.
Зона оболочки ниже отметки водораспределения подвержена воздействию охлаждаемой воды, выше - конденсата воды.
Защита железобетонных конструкций от коррозии должна обеспечиваться в первую очередь применением бетона, стойкого к агрессивным воздействиям на элементы градирни - выбором исходных материалов, состава и технологии бетона (меры первичной защиты). При недостаточности первичной защиты для обеспечения долговечности конструкций применяются меры вторичной защиты - покрытия, соответствующие условиям эксплуатации конструкций. Принципы защиты железобетонных конструкций от агрессивных воздействий приведены в таблице Б.1.
Таблица Б.1
Защитные покрытия по бетону назначаются для внутренней и наружной сторон железобетонной оболочки градирни, опорной колоннады, ветровых перегородок для обеспечения долговечности конструкций на основании технико-экономического обоснования с учетом сравнения фактических показателей качества бетона и проектных требований.
Критериями пригодности системы защитных покрытий железобетонных конструкций градирен являются:
- стойкость в среде эксплуатации и в окружающей среде;
- стойкость к щелочной среде бетона (pH 9 - 13,2);
- адгезия к бетону выше прочности бетона на растяжение и сцепление между отдельными слоями системы защитных покрытий;
- низкая проницаемость для углекислого газа CO2;
- обеспечение защиты от карбонизации;
- отсутствие охрупчивания при низких температурах;
- положительные результаты пробного нанесения защитного покрытия на натурный опытный фрагмент строительных конструкций градирни;
- возможностью возобновления после старения ранее нанесенного покрытия;
- срок службы системы защитного покрытия, соответствующий периоду между этапами мониторинга и межремонтному сроку.
Покрытия внутренних поверхностей должны ограничивать проникание воды и пара в бетон оболочки. Защитные покрытия для внутренней поверхности железобетонной оболочки градирни должны обладать следующими свойствами:
- высокой водонепроницаемостью (не менее 1,4 МПа);
- адгезией к бетону не ниже 1,0 МПа;
- возможностью перекрытия трещин в бетоне до 0,2 мм при изменении ширины трещины +/- 0,1 мм;
- стойкостью к длительному воздействию охлаждаемой воды и конденсата;
- толщина покрытия должна быть не менее 200 мкм.
В зонах постоянного воздействия ультрафиолетового излучения следует предусматривать дополнительную защиту эластичным полиуретановым покрытием.
Для защиты внутренней стороны железобетонной оболочки рекомендуется применять системы на основе полимерных лакокрасочных покрытий, стойких во внутренней среде градирен, в соответствии с таблицей В.1 (например, полиуретановые, полисилоксановые, ниже 1/2 высоты оболочки - эпоксидные).
Покрытия наружных поверхностей оболочки должны уменьшать увлажнение бетона атмосферными осадками и не ограничивать испарение из бетона. Защитные покрытия для наружной поверхности железобетонной оболочки должны обладать следующими свойствами:
- гидрофобностью;
- низким сопротивлением диффузии водяных паров (коэффициент паропроницаемости при толщине слоя 120 мкм более 0,03 мг/м·ч·Па);
- возможность перекрытия трещин в бетоне до 0,2 мм при изменении ширины трещины +/- 0,1 мм в соответствии с ГОСТ 31383;
- длительным защитным действием при переменном нагревании и охлаждении;
- стойкостью к ультрафиолетовому облучению;
- толщина покрытия должна быть не менее 200 мкм (декоративного - не менее 80 мкм).
В качестве гидрофобных покрытий наружной поверхности оболочки следует использовать составы, в соответствии с таблицей В.1 (например, на основе акрилатов и/или сополимеров).
В качестве мер повышения гидрофобизующих свойств наружной поверхности могут быть использованы пропитывающие составы на основе силанов.
В качестве защитных покрытий опорной колоннады, железобетонных конструкций воздуховодных окон и бассейна рекомендуется использовать эпоксидные составы.
Условие применения покрытий новых видов - технико-экономическое обоснование повышения долговечности строительных конструкций сооружаемых или эксплуатируемых градирен.
Значение расхода материала защитных покрытий m, г/м2, определяется по формуле
(В.1)где Smin - минимальная толщина защитного покрытия, мкм (таблица В.2);
rsd - стандартные отклонения от толщины защитного покрытия, мкм; для нового строительства
;Sv - содержание твердых веществ по объему;
; .Ориентировочные значения минимальной толщины пленки возможных систем органических покрытий для конструкции градирни приведены в таблице В.3.
Коэффициент вариации толщины защитных покрытий при их нанесении должен быть не более 0,2.
Технические характеристики защитных покрытий должны подвергаться проверочным испытаниям в лабораториях по ГОСТ ИСО/МЭК 17025 и в натурных условиях с контролем следующих характеристик:
- толщины покрытия по ГОСТ 31993, расход материалов;
- стойкости к температурным воздействиям по ГОСТ 27037;
- стойкости к воздействию климатических факторов по ГОСТ 9.401;
- паропроницаемости по ГОСТ 28575;
- водонепроницаемости по ГОСТ 31383;
- светостойкости по ГОСТ 9.045;
- стойкости к воздействию воды по ГОСТ 9.403;
- адгезии к бетону методом отрыва по ГОСТ 28574;
- трещиностойкости покрытий по ГОСТ 31383;
- проницаемости для углекислого газа по ГОСТ 31383;
- стойкости покрытия к действию плесневых грибов по ГОСТ 9.050;
- изменения внешнего вида покрытия в процессе испытаний по ГОСТ 9.407.
Состояние защитных покрытий в эксплуатационных условиях следует периодически контролировать.
Таблица В.1
различных факторов на градирнях
Таблица В.2
оболочки градирни и параметры расчета расхода
Таблица В.3
возможных систем органических покрытий
для конструкции градирни
Выравнивающие составы для подготовки бетонной поверхности под защитные покрытия должны соответствовать классу ремонтной смеси R1 или R2 по ГОСТ Р 56378.
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОБОЛОЧКУ БАШНИ ГРАДИРНИ
Г.1 Температурные воздействия на оболочку башни градирни
Температурное воздействие на оболочку вытяжной башни определяется в соответствии с СП 20.13330.
В практических расчетах линейное изменение температуры принимается по толщине стенки оболочки (рисунок Г.1).
![]() 1 - оболочка; 2 - внутренняя поверхность;
3 - наружная поверхность
Рисунок Г.1 - Изменение температуры по толщине
стенки оболочки
Одновременно с температурными учитываются влажностные воздействия, обусловленные неравномерным увлажнением стенки градирни по толщине.
Температура воздуха внутри градирни изменяется кусочно-линейно между тремя значениями:
t = 5 °C - на отметке верха воздуховодных окон;
t = 20 °C - на отметке оросителя;
t = 16,4 + 0,36tн - на отметке верха башни, °C,
где tн - расчетная температура воздуха снаружи оболочки, принимаемая равной расчетной температуре воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 согласно СП 131.13330.
Расчетный перепад температуры определяется по формуле
![]() где
(Г.1)h - толщина оболочки;
tвн и tн - температура соответственно внутри и снаружи оболочки градирни;
- коэффициент линейной усадки тяжелого бетона; - коэффициент линейной температурной деформации бетона;![]() где W75 - расчетная равновесная влажность бетона, соответствующая относительной влажности воздуха 75%. В зависимости от модуля поверхности оболочки
:W75 = 0,00625, при m <= 2.
W75 = 0,00625 x (11 + m)/13, при 2 <= m <= 15.
W75 = 0,0125, при m >= 15.
Здесь S - площадь поверхности, м2, V - объем, м3.
Г.2 Для режима летнего останова необходимо учитывать односторонний нагрев башни солнечной радиацией. При этом распределение температурного перепада описывается косинусоидой для половины окружности с максимальным значением
где Tвн - температура внутренней поверхности башни, принимаемая равной 15 °C;
Tнар - температура внешней поверхности башни, определяемая как
(Г.3)tew - средняя суточная температура наружного воздуха в теплое время года;
Значения tew и
Г.3 Для режима зимнего останова воздействие солнечной радиации не учитывается.
Расчетный температурный перепад принимается постоянным по всей поверхности башни и определяется по формуле (Г.2), в которой Tнар принимается равной tн - расчетной температуре воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно СП 131.13330.
Г.4 В расчете следует учитывать снижение усилий вследствие ползучести бетона путем введения уменьшенного модуля деформации.
Г.5 При расчете несущего каркаса водоохладительного устройства градирни следует учитывать кратковременную нагрузку от веса льда. Расчетная нагрузка от веса льда принимается равной 350 кг/м2.
Коэффициент надежности по нагрузке от веса льда
.Нормативное значение ветровой нагрузки w следует определять как сумму средней wm и пульсационной wp составляющих
w = wm + wp. (Д.1)
Нормативное значение пульсационной составляющей ветровой нагрузки wp на высоте z следует определять по формуле
(Д.2)где wm - определяется без учета внутреннего давления wi;
v - коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.
Коэффициент динамичности
Параметр
(Д.3)где w0 - нормативное значение давления ветра, Па;
k(z) - коэффициент, учитывающий изменение давления ветра по высоте.
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке
Значение логарифмического декремента колебаний
- для железобетонных сооружений.Коэффициент пульсации
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm следует определять по формуле
(Д.4)где wi - внутреннее давление.
При наличии на поверхности оболочек вертикальных ребер внешнее ветровое давление определяют по формуле
(Д.5)где z - высота над уровнем земли;
qb(z) - скоростной напор на высоте z, рассчитываемый по формуле
qb(z) = w0k(z). (Д.6)
Коэффициент, учитывающий применение ветрового давления по высоте k(z), принимается по таблице 11.2 СП 20.13330.2016 для местности типа А или рассчитывается по формуле
(Д.7)где коэффициенты k10 и
F1 - коэффициент зависимости ветрового давления от расположенных вблизи сооружений, определяемый согласно рисункам Д.3 и Д.4;
cpe - коэффициент внешнего давления, значение которого во многом зависит от расположения ребер на поверхности оболочки. Наличие вертикальных ребер определяется параметром неровности hR/aR, где hR - высота ребра, aR - расстояние между ребрами на 1/3 высоты оболочки.
В зависимости от значения hR/aR выбирают соответствующую кривую распределения коэффициентов ребристости поверхности К 1.0 - К 1.3 (таблица Д.1), а затем по рисунку Д.1 находят коэффициент внешнего давления
Таблица Д.1
![]() в зависимости от угла
![]() Единицы измерения: qb - кН/м2; dT, H и z - м;
nmin - минимальная частота собственных колебаний, Гц
![]() параметра a/dm от расстояния между верхним пределом a1/dm
и нижним пределом a2/dm
Для отдельно стоящей градирни влияние расположения другой градирни на расстоянии a (рисунок Д.3) учитывается коэффициентом помех F1, %, и, при необходимости, увеличением значения минимального армирования
(Д.8)где aSR - приведенная площадь поперечного сечения кольцевой арматуры, см2/пог. м;
h - толщина стены оболочки, см.
Если a1/dm > a/dm > a2/dm, то коэффициент помех F1, а также размер увеличения минимального коэффициента армирования находят по рисунку Д.3. Предельные значения a/dm составляют: a1/dm = 4 и a2/dm = 1,6, где dm = (du + dT)/2 - средний диаметр оболочки, du - диаметр по нижней кромке оболочки, dT - диаметр оболочки в горловине.
![]() от отношения HG/H и верхнего предела a1/dm
Влияние помех для случаев "градирня-здание" находят по рисунку Д.4 в зависимости от отношения HG/H, где HG - высота здания, H - высота градирни.
Коэффициент помех F1 находят по формуле
F1 = 1 + 0,1(a1/dm - a/dm) >= 1,0. (Д.9)
Коэффициентом помех F1 можно пренебречь, если высота здания составляет менее 40% высоты градирни.
Значение армирования нижней половины оболочки
(Д.10)Значение ветрового давления на внутренней поверхности
wi = cpiF1qb(H), (Д.11)
где qb - скоростной напор ветра на вершине градирни высотой H;
cpi - коэффициент внутреннего давления, принимаемый равным cpi = минус 0,5.
Ветровая нагрузка на опорную колоннаду вытяжной башни градирни определяется в соответствии с приложением Д СП 20.13330.2016.
[1] СП 52-110-2009 Бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся технологическим повышенным и высоким температурам
[2] РД 34.21.122-87 Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений
[3] СО-153.34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных предприятий
[4] Приказ Минобороны России, Минтранса России и Росавиакосмоса от 31 марта 2002 г. N 136/42/51 "Об утверждении Федеральных авиационных правил полетов в воздушном пространстве Российской Федерации"
[5] Приказ Минтранса России от 25 августа 2015 г. N 262 "Об утверждении Федеральных авиационных правил "Требования, предъявляемые к аэродромам, предназначенным для взлета, посадки, руления и стоянки гражданских воздушных судов"
[6] НП-031-01 Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/osnovnye-polozheniya/0/sp_29149.html
На правах рекламы:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||