Проектирование фундаментов дымовых труб
Обновлено: 08.05.2024
К расчету оснований и фундаментов приступают после определения действующих на них нагрузок, то есть после расчета и основного конструирования ствола трубы.
Проектирование и расчет оснований и фундаментов проводится в соответствии с СП 50-101-2004, СНиП 2.02.01-83* и СНиП 52-01-2003.
Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований;
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов.
При высоком уровне подземных вод и подземном расположении газоходов следует предусматривать дренаж.
Площадь подошвы фундамента определяется из условия обеспечения несущей способности основания и ограничения осадок.
Конструкции фундаментов должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы: продавливание, изгиб и т.д.) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы: образование и раскрытие трещин). Расчеты следует выполнять в соответствии с указаниями СНиП 52-01 и СНиП II-22.
Фундаменты дымовых труб должны проектироваться железобетонными с подошвой круглого, многоугольного или кольцевого очертания в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 и СНиП 2.02.03-85. Для дымовых труб высотой более 200 м фундамент следует выполнять кольцевого очертания. Очертание разделенных фундаментов для опоры поясов решетчатого каркаса башен-труб как правило прямоугольное.
Предельные значения осадок и кренов для фундаментов труб должны приниматься по СНиП 2.02.01-83*.
Минимальное давление на грунт под фундаментом трубы должно быть более нуля, то есть отрыв по подошве фундамента не допускается.
При наличии температурного перепада по высоте плиты фундамента необходимо при расчете фундаменте учитывать температурные усилия, определяемые согласно СНиП 2.03.04-84.
Расчет фундаментов под дымовые трубы с круглой (рис.10,а) или кольцевой (рис.10,б) плитой производят по методу предельного равновесия.
ТРУБЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ДЫМОВЫЕ
Industrial chimneys. Design rules
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Ассоциация пече-трубостроителей и пече-трубопроизводителей России ("РосТеплостройМонтаж")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Работа выполнена некоммерческой организацией - Ассоциация пече-трубостроителей и пече-трубопроизводителей России "РосТеплостройМонтаж" (Ассоциация "РосТеплостройМонтаж").
Авторский коллектив: АО "Союзтеплострой" (Г.М.Мартыненко - руководитель разработки), Ассоциация "РосТеплостройМонтаж" (Ю.П.Сторожков), СРО НП "МонтажТеплоСпецстрой" (А.Ф.Федин), ООО АС "Теплострой" (В.А.Сырых, Т.В.Цепилов), ООО "Спецвысотстройпроект" (канд. техн. наук С.Б.Шматков), АО НИЦ "Строительство - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (докт. техн. наук Т.А.Мухамедиев), ООО "ПСФ Энерго" (канд. техн. наук А.З.Корсунский), АО "ЦНИИПромзданий" (д-р техн. наук В.В.Гранев, канд. архитектуры Д.К.Лейкина, К.В.Авдеев), ЗАО ЦНИИПСК им.Мельникова (инженеры Е.А.Понурова, Г.Р.Шеляпина, Р.М.Шилькрот, канд. хим. наук Г.В.Оносов), ОАО "Теплопроект" (инж. А.А.Ходько), ФГБОУ ВПО "Южно-Уральский государственный университет" (докт. техн. наук, проф. В.И.Соломин, докт. техн. наук, проф. В.М.Асташкин, докт. техн. наук А.Н.Потапов), при участии объединения "Союзкомпозит" (С.Ю.Ветохин), АНО "Центр нормирования, стандартизации и классификации композитов (инж. А.В.Гералтовский).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию промышленных дымовых труб, включая фундаменты, с несущими стволами из кирпича, железобетона, стали, полимерных композитов, а также на промышленные дымовые трубы, поддерживаемые несущими металлическими башнями (каркасами).
1.2 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование промышленных дымовых труб высотой от отметки установки 15 м и менее.
1.3 Настоящий свод правил не распространяется на проектирование фундаментов промышленных дымовых труб, предназначенных для строительства в особых условиях: на вечномерзлых, просадочных, насыпных и намывных грунтах, подрабатываемых и закарстованных территориях.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия
ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
СП 15.13330.2012 "СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции" (с изменениями N 1, N 2)
СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции"
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 27.13330.2011 "СНиП 2.03.04-84 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур"
СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2)
СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружение промышленных предприятий" (с измененением N 1)
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 агрессивная среда: Среда эксплуатации сооружения, вызывающая уменьшение сечений и деградацию свойств материалов отдельных конструкций сооружения во времени.
3.2 воздействие: Явление, вызывающее изменение напряженно-деформированного состояния строительной конструкции.
3.3 газоотводящий ствол: Вертикальная часть газоотводящего тракта, обеспечивающая отвод в атмосферу и рассеивание отводимых газов.
3.4 газоход: Часть газоотводящего тракта по которому отводимые газы перемещаются от обслуживаемого оборудования (теплового или промышленного агрегата) до дымовой трубы (газоотводящего ствола).
3.5 дивертор: Устройство на газоотводящем стволе, обеспечивающее, при необходимости, переключение направления потока отводимых газов.
3.6 диффузор: Расширяющийся по ходу движения газа участок газоотводящего тракта.
3.7 защитная система: Система защиты несущего ствола дымовой трубы от агрессивного или температурного воздействия отводимых газов, состоящая из защитной футеровки (газоотводящего ствола), тепловой изоляции, опорных конструкций.
3.8 интерцепторы: Спиралевидные ребра, устанавливаемые в верхней части трубы (обычно металлической), для предотвращения или уменьшения ее резонансных колебаний в ветровом потоке.
3.9 конфузор: Сужающийся по ходу движения газов участок газоотводящего тракта.
3.10 коэффициент сочетаний нагрузок: Коэффициент, учитывающий уменьшение вероятности одновременного достижения несколькими нагрузками их расчетных значений.
3.11 коэффициенты надежности: Коэффициенты, учитывающие возможные неблагоприятные отклонения значений нагрузок, характеристик материалов и расчетной схемы строительного объекта от реальных условий его эксплуатации, а также уровень ответственности строительных объектов.
3.12 лучковая арка: Арка, отношение стрелы подъема которой к пролету менее 1/2.
Примечание - Отношение стрелы подъема лучковой арки и лучкового свода к пролету, как правило, составляет 1/8, 1/12, 1/16 или 1/32, а центральный угол - от 120° до 180° соответственно.
3.13 маркировочная окраска: Окраска высотного сооружения горизонтальными полосами белого и красного (оранжевого) цветов для выделения его на фоне местности с целью обеспечения безопасности полетов воздушных судов.
3.14 молниезащита: Устройство для защиты дымовой трубы и ее отдельных элементов от прямого удара молнии.
3.15 надежность: Способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации.
3.16 несущая конструкция: Конструкция, воспринимающая основные нагрузки и обеспечивающая прочность, жесткость и устойчивость сооружения.
3.17 несущая способность: Максимальный эффект воздействия, при котором в конструкциях, а также грунтах основания, не происходит разрушение любого характера (пластического, хрупкого, усталостного) и потеря местной или общей устойчивости.
3.18 полуциркульная арка: Арка, отношение стрелы подъема которой к пролету равно 1/2 и центральный угол равен 180°.
3.19 предельное состояние: Состояние строительного объекта, при превышении характерных параметров которого эксплуатация строительного объекта недопустима, затруднена или нецелесообразна.
3.20 промышленная труба: Высотное сооружение, предназначенное для создания тяги, отвода и рассеивания в атмосфере продуктов сгорания топлива или воздуха, содержащего вредные примеси.
Примечание - Промышленные трубы, отводящие преимущественно продукты сгорания топлива, называются дымовыми, а промышленные трубы, отводящие преимущественно воздух, содержащий вредные примеси, называются вентиляционными.
3.21 разделительная стенка: Конструкция в нижней части ствола трубы или газоотводящего ствола, разделяющая встречные потоки подводимых газов при двух и более вводах газоходов.
3.22 расчетная модель трубы: Модель взаимосвязанной системы "ствол трубы - фундамент - основание", используемая при проведении расчетов и включающая в себя: расчетные схемы, идеализирующие геометрию рассчитываемого объекта; расчетные модели нагрузок и воздействий; расчетные модели напряженно-деформированного состояния; расчетные модели материалов.
3.23 расчетный срок службы: Установленный в нормах проектирования, задании на проектирование или в проектной документации временной период (срок) использования строительного объекта по назначению до его капитального ремонта либо реконструкции при нормальной эксплуатации с предусмотренным техническим обслуживанием.
Примечание - Расчетный срок службы отсчитывается от начала эксплуатации или возобновления эксплуатации после капитального ремонта, реконструкции, или расконсервации.
3.24 световое ограждение: Обозначение местоположения высотного сооружения в темное время суток и при плохой видимости с помощью заградительных огней, устанавливаемых на сооружении для обеспечения безопасности полетов воздушных судов.
3.25 светофорные площадки: Площадки, предназначенные для размещения на них и обслуживания заградительных огней светового ограждения трубы, используемые также при осмотрах, обследованиях, техническом обслуживании и ремонтах трубы.
3.26 секция газоотводящего ствола: Укрупненная составная часть газоотводящего ствола, ограниченная температурно-компенсационными стыками, свободным или опорным краями и собранная из нескольких царг с помощью жестких (чаще всего неразъемных) соединений.
3.27 царга: Отдельный конструктивный элемент дымовой трубы или газоотводящего ствола, как правило, цилиндрической формы, имеющий необходимые детали для соединения с аналогичными элементами или смежными частями дымовой трубы или газоотводящего тракта
4 Общие требования
4.1 Проектирование промышленных дымовых труб (далее - труб) следует выполнять с учетом требований СП 43.13330.2012 (пункты 9.3 и 9.4), при этом должна быть обеспечена эвакуация в атмосферу и эффективное рассеивание отводимых газов до допустимых гигиеническими нормами пределов концентрации вредных веществ и твердых частиц на уровне земли в зоне расположения трубы.
При проектировании труб следует учитывать их уровень ответственности.
4.2 Трубы по конструктивным особенностям делятся:
- на свободностоящие (самонесущие) - кирпичные, армокирпичные, монолитные железобетонные, сборные железобетонные, стальные, из полимерных композитов;
- трубы с оттяжками - стальные, из полимерных композитов;
- трубы в поддерживающем каркасе (башне) - стальные, из полимерных композитов.
Несколько труб допускается объединять соединительными конструкциями, не препятствующими независимым перемещениям каждой из труб относительно остальных, объединенных в одно сооружение.
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОИЗВОДСТВУ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ДЫМОВЫХ ТРУБ
"Рекомендации по производству инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства дымовых труб" разработаны на основе многолетних наблюдений за осадками сооружений, анализа и обобщения опыта инженерно-геологических исследований, выполненных на площадках строительства дымовых труб. Полученные результаты позволят более эффективно и целенаправленно проводить инженерные изыскания для высоких дымовых труб, обеспечить снижение стоимости в целом и повысить надежность работы оснований и фундаментов проектируемых сооружений.
Рекомендации составлены НИИ оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова Госстроя СССР в лаборатории механики грунтов (зав. лабораторией докт. техн. наук, профессор К.Е.Егоров, ответственный исполнитель - канд. геол.-мин. наук В.Т.Терновская) при участии Производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве Госстроя СССР (ответственный исполнитель - канд. техн. наук И.З.Гольфельд, исполнители: канд. техн. наук Е.С.Дзекцер; канд. геол.-мин.наук Э.Р.Черняк и И.О.Тихвинский, инженер И.А.Саваренский) и института "Теплопроект" Минмонтажспецстроя СССР (инженеры А.В.Зиновьев, В.Г.Лебедев).
Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и изыскательских организаций и научно-исследовательских институтов.
ВВЕДЕНИЕ
В связи с ростом строительства тепловых электростанций предусматривается дальнейшее увеличение объемов проектирования и строительства высоких дымовых труб. Поэтому сейчас особенно важно совершенствование методов инженерно-геологических исследований площадок для строительства дымовых труб.
Рациональный выбор типа фундаментов и оснований таких ответственных сооружений, как высокие дымовые трубы, является сложной проблемой и определяется прежде всего грунтовыми условиями строительной площадки. Увеличение высоты дымовых труб приводит к увеличению нагрузок, передаваемых на основание, что в свою очередь ведет к увеличению размеров фундаментов. В настоящее время диаметры круглых фундаментных плит дымовых труб высотой 250-420 м достигают 60 м, средние давления на грунты по подошве фундаментов составляют 3-4 кг/см. В связи с жесткими ограничениями предельных деформаций (осадок и кренов) оснований дымовых труб, регламентированных главой СНиП II-15-74 "Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования" и "Рекомендациями по расчету оснований кольцевых фундаментов дымовых труб" предъявляются особые требования к установлению необходимого объема инженерно-геологических исследований свойств грунтов.
На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.01-83, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Анализ материалов инженерно-геологических изысканий на площадках строительства высоких дымовых труб, выполненных с учетом основных положений главы СНиП II-9-78 "Инженерные изыскания для строительства", показал, что нередко в них приводятся неполные данные, а методика определения прочностных и деформационных характеристик грунтов не всегда соответствует реальной работе грунтов в основании сооружений. Особое значение для рационального проектирования оснований высоких дымовых труб имеет правильное определение модуля деформации грунтов. Уточнение модулей деформаций существенным образом влияет на выбор типа фундамента, его габариты и стоимость.
На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 11-02-96, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Многолетние наблюдения за действительными осадками сооружений и опыт их эксплуатации показали, что необходим комплексный подход к изучению показателей свойств грунтов.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на инженерно-геологические изыскания грунтов оснований фундаментов дымовых труб, а также высоких сооружений башенного типа (градирни, телебашни и т.д.).
Примечание: Рекомендации не распространяются на инженерно-геологические изыскания дымовых труб, возводимых на вечномерзлых грунтах.
1.2. Инженерно-геологические изыскания и исследования грунтов оснований высоких дымовых труб проводятся в соответствии с требованиями главы СНиП II-9-78 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" с учетом действующих нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям свойств грунтов, а также в соответствии с главой СНиП II-15-74 "Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования" и требований настоящих Рекомендаций.
1.3. При проведении инженерно-геологических изысканий необходимо учитывать следующие особенности высоких дымовых труб:
а) капитальность и надежность дымовых труб устанавливается в зависимости от высоты:
I класс - трубы высотой 120 м и выше;
II класс - трубы высотой ниже 120 м;
б) высота сооружений достигает 420 м;
в) большие размеры фундаментов в плане (до 60 м);
г) заглубление фундамента от планировочной отметки не менее 5 м;
д) средние давления на грунты по подошве фундаментов достигают 3-4 кг/см;
е) предельная величина крена фундаментов труб высотой более 100 м по главе СНиП II-15-74 не должна превышать величины 1/2, где - высота трубы.
1.4. На основе данных изысканий должно быть возможным решение следующих вопросов:
- выбор типа основания и фундамента, его размеров и глубины заложения;
- выбор, в случае необходимости, методов улучшения свойств грунтов.
2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
2.1. Инженерно-геологические изыскания грунтов оснований дымовых труб имеют целью выбор оптимального по технико-экономическим показателям типа основания и фундамента. Основными задачами инженерно-геологических исследований являются: изучение геологических и гидрогеологических условий и процессов, определение физико-механических свойств грунтов и установление их расчетных значений, необходимых для расчета оснований и фундаментов, выявление неблагоприятных естественных и искусственных факторов, способных влиять на устойчивость и деформации грунтов основания, прогноз изменения геологической среды в процессе строительства и эксплуатации сооружения.
2.2. Номенклатуру грунтов в материалах изысканий по составу, состоянию, влажности и другим признакам следует принимать в соответствии с разделом 2 главы СНиП II-15-74 "Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования".
2.3. Инженерно-геологические изыскания грунтов на площадке дымовой трубы проводят на основании технического задания, составленного проектной организацией, в один этап (технорабочий проект) или при необходимости в два этапа (технический проект и рабочие чертежи). Состав и объем исследований устанавливается изыскателями в программе и согласовывается с проектной организацией, выдавшей техническое задание.
2.4. Предварительную оценку инженерно-геологических условий участка строительства выполняют на основе изысканий всей площадки комплекса электростанции в целом. При выборе площадки всего комплекса электростанции следует учитывать дополнительные требования к участку возможного расположения дымовой трубы: состав и объем изысканий (количество и размещение выработок, диаметр и глубина бурения); степень изученности площадки и категорию сложности ее инженерно-геологического строения; тип фундамента дымовой трубы, величину нагрузок на основание. На стадии рабочих чертежей (или технорабочего проекта) на участке дымовой трубы проводят изыскания с целью получения дополнительных данных, необходимых для выбора основания и типа фундамента сооружения. Категория сложности инженерно-геологических условий участка определяется характером геологического строения (см. приложение 2).
2.5. При проведении инженерно-геологических изысканий на участке дымовой трубы необходимо:
а) буровые скважины и шурфы размещать внутри контура проектируемого фундамента и за его пределами.
Внутри контура располагают скважины и шурфы: одну - в центре, другие - равномерно по длине окружности радиусом 5, 10, 15, 20, 25, 30 м соответственно для труб высотой до 45 м, до 120 м, до 210 м, до 300 м, до 420 м и свыше 420 м.
При сложном строении участка общее количество выработок должно обеспечить построение инженерно-геологических разрезов с детальностью, позволяющей проследить все особенности геологического строения и физико-механических свойств грунтов участка.
Независимо от высоты минимальное количество скважин должно быть не менее 4.
Максимальное расстояние между выработками в зависимости от сложности инженерно-геологических условий принимается по табл.1.
Фундаменты. Все свободностоящие дымовые трубы, возводимые на поверхности земли, должны иметь собственные фундаменты, на которые передаются все нагрузки, действующие на сооружение: собственный вес, давление ветра и его пульсационная составляющая, сейсмические воздействия, колебания, снеговые и гололедные нагрузки, солнечная радиация и т.д. Все эти нагрузки передаются на грунт, расположенный под подошвой фундамента. Геологические пласты, непосредственно воспринимающие эти нагрузки, называются основанием фундамента сооружения.
Выбор конструкции фундамента производят по результатам инженерно-геологических и гидрогеологических исследований площадки строительства дымовой трубы с учетом конструкции наземной части дымовой трубы и передаваемых от нее нагрузок на фундамент.
Фундаменты могут быть на естественном или свайном основании. Свайное основание, как правило, применяется состоящим из забивных или вдавливаемых сборных железобетонных свай или из буронабивных свай.
Грунтовые основания могут быть естественными, когда без проведения дополнительных мероприятий они полностью удовлетворяют необходимым требованиям, и искусственными, когда требуются особые меры для увеличения их несущей способности. Главные меры усиления оснований — замещение насыпных или слабых грунтов более прочными грунтами, уплотнение грунтов, закрепление грунтов цементацией, силикатизацией или иными способами.
Фундаменты дымовых труб возводятся, как правило, из монолитного железобетона. Форма фундаментов в плане для кирпичных и железобетонных дымовых труб — круглая или многоугольная. Глубина заложения подошвы фундамента определяется по расчетным данным с учетом расположения слоев грунтового основания и глубины нахождения грунтовых вод, зависит от конструктивных особенностей надземной части дымовой трубы и отметок подводящих газоходов. При этом подошва фундамента дымовой трубы должна располагаться ниже уровня сезонного промерзания грунтов в зоне строительства.
Наибольшее распространение получили конструкции железобетонных фундаментов под дымовые трубы, состоящие из стакана в виде полого усеченного конуса и круглой в плане плиты (рис.1.2) которую армируют, как правило, сварными сетками и каркасами.
Выбор материала и конструкции дымовой трубы следует осуществлять на основании технико-экономического обоснования с учетом режима эксплуатации, специального оборудования для возведения, а также архитектурно-композиционных соображений.
Проектирование дымовых труб, как и всякое проектирование, включает в себя несколько этапов.
На первом этапе формируются компоновочное решение всего газоотводящего тракта, включающего дымовую трубу, и конструктивная схема самой трубы. При компоновке учитывают, что расстояние между соседними дымовыми трубами должно быть не менее пяти средних наружных диаметров трубы.
В местах соединения газоходов с трубой надлежит предусматривать осадочные швы или компенсаторы. В случае ввода в трубу в одном горизонтальном сечении двух газоходов их следует располагать с противоположных сторон на одной оси, при вводе трех газоходов - под углом 120° один к другому, при этом суммарная площадь ослабления в одном горизонтальном сечении не должна превышать 40% общей площади сечения железобетонного ствола трубы или стакана фундамента, 30% ствола кирпичной трубы и 20% несущего ствола стальной трубы.
При вводах в дымовую трубу нескольких газоходов и одновременной их работе необходимо предусматривать в нижней части трубы или в стакане фундамента разделительные стенки или направляющие патрубки, исключающие взаимное влияние потоков газа, а также уменьшающие аэродинамическое сопротивление.
Для защиты несущего ствола дымовой трубы от температурного и агрессивного воздействия отводимых газов в необходимых случаях применяется футеровка и тепловая изоляция ствола. В зависимости от температуры и агрессивности отводимых газов футеровку следует выполнять из шамотного, кислотоупорного или глиняного обыкновенного кирпича, специального бетона, керамики, стали, а также пластмасс.
Футеровка из кирпича предусматривается звеньями, опирающимися на консольные выступы в стволе. Высота звеньев должна быть не более 25 м при толщине в один кирпич и не более 12,5 м при толщине в 1/2 кирпича. В зоне проемов для газоходов толщину футеровки следует увеличивать до 1½ - 2 кирпичей. При применении специальной фасонной шпунтовой керамики толщина футеровки может быть уменьшена. Примыкание нижнего звена к вышележащему необходимо проектировать с учетом роста футеровки (в результате процессов сульфатации материала швов кладки) и температурного расширения материала футеровки как по высоте, так и по диаметру.
В нижней части дымовой трубы, фундаменте или подводящих газоходах следует предусматривать лазы для осмотра трубы, а в необходимых случаях - устройства, обеспечивающие отвод конденсата.
С наружной стороны трубы должны предусматриваться площадки и лестницы, а для кирпичных труб - скобы. Лестницы или скобы следует устанавливать на расстоянии 2,5 м от поверхности земли. Площадки, лестницы и скобы должны иметь ограждения.
Основные факторы и исходные данные для разработки проекта
Проектирование промышленных дымовых труб, особенно больших высот, — сложная инженерная задача. Как всякое проектирование, оно включает в себя расчет и конструирование. Поскольку для составления расчетной схемы нужна часть исходных параметров конструкции, стадии расчета предшествует предварительное эскизное конструирование с составлением конструктивной схемы сооружения.
При выборе конструктивных решений дымовых труб необходимо обеспечить: их долговечность и надежность, а также бесперебойную работу обслуживаемых ими агрегатов; возможность проведения технического обслуживания трубы, включая контроль за ее состоянием; возможность выполнения текущих и профилактических ремонтов; возможность применения индустриальных методов их возведения; оптимальные технико-экономические показатели (минимальную стоимость, экономию материалов, незначительные эксплуатационные затраты и т.п.).
Проектирование определяется большим числом параметров и сопровождается массой математических расчетов, выполнить которые без применения серьезной вычислительной техники практически не представляется возможным. Для расчета используют 2 типа программ:
1. Программы, реализующие нормативные методы расчета, то есть расчет ведется по приводимым в нормативных документах формулам и алгоритмам. Эти программы, как и нормативные методы расчета, содержат много допущений, особенно в вопросах напряженно – деформированного состояния. Этот тип программ в большинстве не сертифицирован, разрабатывается проектными организациями и применяется ими для облегчения расчетов.
2. Сертифицированные расчетные комплексы общего назначения, как правило основанные на методе конечных элементов, позволяющие с меньшими допущениями и более детально исследовать аэродинамику, тепловые поля и напряженно – деформированное состояние дымовой трубы и ее элементов. Для дальнейшего применения полученных результатов требуются дополнительные расчеты. Некоторые расчетные комплексы имеют дополнительные блоки с программами нормативных методов, например комплексы «ЛИРА».
Изложить все вопросы применения этих программ не представляется возможным, поэтому материал, приведенный в данной книге, дает лишь общее представление о методах расчета промышленных труб для понимания работы труб и их элементов.
Проектирование дымовой трубы начинают с рассмотрения основных параметров ее службы, заданных конструктивных особенностей, характеристик района расположения и данных инженерной геологии.
В задании на проектирование должны быть указаны:
- режимы эксплуатации трубы, включающие объем и характеристики дымовых газов (температура, состав, влажность, температура точки росы), а также возможные колебания нагрузки;
- количество, сечение и отметки подводящих газоходов;
- сейсмичность района строительства;
- ветровые нагрузки;
- материалы по инженерной геологии и гидрогеологии;
- данные по строительной климатологии района строительства.
Комплекс расчетов по проектированию дымовых труб различных конструкций из разных строительных материалов можно условно разделить на следующие стадии:
Подробную информацию про разработку проектной документации можно найти на странице о проектировании.
Читайте также: