Особливості роботи колон опорної колонади градирні

 

 

 

Гладишев Д. Г., к. т. н., доцент (Національний університет “Львівська політехніка”, м. Львів)

Гладишев Д. Г., к. т. н., доцент (Национальный университет “Львовская политехника”, г. Львов)

Gladyshev D. G., candidate of science, senior lecturer (National University “Lviv polytechnics”, Lviv)

 

Наведені результати експериментальних досліджень по визначенню впливу фактичної вертикальної жорсткості колон на перерозподіл в них зусиль при їх сумісній роботі між жорсткими контурами.

Представлены результаты экспериментальных исследований по определению влияния фактической вертикальной жесткости колонн на перераспределение в них усилий при их совместимой работе между жесткими контурами.

Resulted results of experimental researches on determination of influence of actual vertical inflexibility of columns on a redistribution in them efforts during their compatible work between hard contours.

 

Ключові слова:

градирня, колона, жорсткість, мінливість.

градирня, колонна, жесткость, изменчивость.

cooling of water, column, inflexibility, changeability.

 

Вступ. Аналіз зміни, закладених теоретично у проектах міцнісних характеристик бетону колон нахилених колонад баштових залізобетонних градирень у порівнянні з їх фактичними значеннями після їх будівництві та з врахуванням терміну їх експлуатації, дають можливість виявити недоліки, які призводять до зниження експлуатаційної придатності і надійності цих елементів і градирні в цілому.

Проблеми несучої здатності залізобетонних колон опорної колонади градирень нерозривно пов’язані із вивченням аспектів деформації залізобетону, з врахуванням факторів, які мають суттєвий вплив на деформативність та відповідно і на несучу здатність цих елементів.

Питання впливу фактичної вертикальної жорсткості колон на перерозподіл між ними зусиль від практично рівномірно розподілених навантажень від власної ваги та вітру, які діють на відповідну групу колон на рівні низу нижнього опорного кільця (НОК) жорсткості оболонок градирень, є актуальним і потребує свого вирішення. Аналіз літературних джерел не дає відповіді на це питання.

Аналіз останніх досліджень і розрахунків. В процесі інструментального обстеження 72 колон нахиленої колонади градирні №1 Київської ТЕЦ-6 [1], отримані фактичні міцнісні характеристики бетону. Отримані дані використані для визначення середньої кубкової міцності бетону для кожної колони, а після статистичної обробки, згідно норм [2, 3], для визначення класу бетону кожної колони. Встановлено [4], що після 23 років експлуатації середня міцність колон коливається від 20, 84 МПа до 45, 74 МПа (рис. 1). Проектна марка бетону колон М400 (В32, 5) [1]. Відповідна зміна початкового модуля пружності бетону колонади градирні показана на рис. 2.

В силу цих обставин був проведений перевірочний розрахунок зусиль у елементах несучої конструкції градирні із врахуванням істотної мінливості параметрів жорсткості колон. Числові розрахунки споруди проводились для двох варіантів: 1-й варіант – згідно проекту модель споруди із колонами з однаковими характеристиками жорсткості відповідно до проектної документації; 2-й варіант – згідно фактичного стану, модель споруди із колонами з параметрами жорсткості (рис. 2), визначеними згідно даних обстеження. Окремі результати статичного розрахунку зусиль у споруді для 2-х варіантів моделей представлені на рис. 3, 4.

На рис. 3 представлена діаграма розрахункових значень R внутрішніх поздовжніх зусиль у колонах для 2-го варіанту моделі. Значення зусиль, позначені як R  та R+ відповідають мінімальним та максимальним (з врахуванням знаку) зусиллям від дії розрахункових комбінацій навантажень згідно [4].

У трьох найбільш стиснутих колонах стискаючі зусилля становлять: -3, 07МН, -3, 20МН, -3, 02 МН. Для порівняння, у випадку 1-го варіанту моделі (проектного) розрахункові поздовжні зусилля в усіх колонах однакові і становлять: мінімальні  2, 45МН (стискаючі), максимальні +5, 05кН. Тобто, можливе збільшення стискаючих зусиль у 3, 2/2, 45=1, 306 рази.

На рис. 4 подаються еквівалентні розрахункові максимальні зусилля розтягу max Fx та моменти min Мx, які виникають у нижньому поясі оболонки на висоті 5, 18м у перетинах, нормальних до її паралелей; моменти розтягують зовнішні волокна оболонки.

Аналіз результатів розрахунку напруженого стану колон та оболонки показує істотне збільшення зусиль та напружень в окремих колонах та перетинах оболонки при зміні жорсткісних параметрів окремих колон. У зв’язку з тим було вирішено провести експериментальні дослідження впливу фактичної жорсткості колон нахиленої колонади залізобетонної градирні на перерозподіл у них зусиль, що безумовно впливає на зміну зусиль у нижньому контурі НОК та у жорсткій стінці басейну градирні. 

 

При проектуванні, визначення зусиль в елементах баштової градирні виконується роздільно: на дію вертикальних навантажень від ваги оболонки витяжної вежі; ваги верхнього кільця жорсткості (ВКЖ) ; ваги шарів внутрішньої та зовнішньої ізоляції; снігу на ВКЖ; на дію найбільшого значення вітрового навантаження; на температуро-вологісні впливи. Найбільше значення розрахункового вітрового навантаження обчислюються з урахуванням динамічного впливу пульсацій швидкісного напору, від поривів вітру.

У більшості баштових градирень з монолітними оболонками використані збірні залізобетонні колони прямокутного чи круглого перерізів. Вони знаходяться між двома жорсткими контурами: нижнім опорним кільцем (НОК) жорсткості оболонки градирні та жорстким кільцем стінки басейну (рис. 5, 6).

 

Прийняття практично рівномірних навантажень на рівні низу осі НОК, можливе за рахунок значних їх діаметрів. Для баштових залізобетонних градирень