билет № 10

1

Билет № 10

1. Достоинства метода расчёта конструкций по предельным состояниям. Поясните сущность метода расчёта . Дайте определение понятию «предельное состояние конструкции», назовите группы предельных состояний. Запишите условия, которые необходимо выполнить для удовлетворения требований к расчёту железобетонных конструкций по двум группам предельных состояний

Метод расчёта конструкций по предельным состояниям является дальнейшим развитием метода расчёта по разрушающим усилиям. При расчёте по этому методу чётко устанавливаются предельные состояния конструкций и вводится система расчётных коэффициентов, гарантирующих конструкцию от наступления этих состояний при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при наименьших значениях прочностных характеристик материалов. Прочность сечений определяется по стадии разрушения, но безопасность работы оценивается системой расчётных коэффициентов.

Под предельным состоянием понимают такие сост. ж/б конструкций, при достижении которых нормальная эксплуатация их становится невозможной. В соответствии с нормой проектирования расчёт ведётся по 2-ум состояниям.

Ж/б конст-ии должны удовлетворять требованиям расчёта по 2 группам предельных состояний:

1группапо несущей способности. Расчёт по 1 группе выполняют чтобы предотвратить: потерю устойчивости, расчёт по прочности, на скольжение, на опрокидывание, усталостное разрушение, разрушение от совместного воздействия силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды;

2группа – по пригодности к нормальной эксплуатации. Расчёт по 2 группе выполняют чтобы предотвратить: образование чрезмерного или продолжительного раскрытия трещин, чрезмерное перемещение(по деформациям).Условия, которые необходимо выполнять при расчёте ж/б конструкций по 2-м предельным состояниям:

Fвнешние усилия Fвнутренние усилия при расчёте по 1-ой группе

[Δ] при расчёте по раскрытию трещин, по деформациям, где - ширина раскрытия трещин или перемещение, которое выявляется расчётом, в зависимости от геометр. Хар-к, св-в бетона и арматуры; [Δ] - нормативная величина

2. Приведите основные типы сечений сплошных центрально-сжатых колонн. Опишите методику подбора сечения сплошной сварной колонны

Стержень сплошных колонн имеет элементы, которые непрерывны по всей его длине, отсюда и название. Различают открытые и замкнутые сечения стержней. Открытые сечения достаточно удобны для изготовления, доступны для осмотра и окраски (рис. 11.2). Весьма широко используются двутаврыпрокатные (колонные профили типа "К") или сваренные их трех листов.. При двутавровых сечениях легко решаются оголовки и базы колонны. Однако по условиям изготовления ширина полки двутавра, как правило, не может превышать ширину стенки. В результате радиусы инерции относительно осей х и у существенно отличаются друг от друга: iy<<ix. При равных расчетных длинах lx и ly гибкости x и y

не будут равными ( y x ), что влечет за собой перерасход стали. Тем не менее простота

изготовления колонн делают двутавры весьма популярными.

При равных расчетных длинах lx и ly достаточно экономичными являются крестовые сечения, сваренные из двух уголков или трех листов. Для подравнивания радиусов инерции относительно осей х

2

и у могут применяться двутавровые сечения, у которых пояса выполнены из прокатных двутавров или швеллеров.

Замкнутые сечения в целом экономичнее открытых, т.к. их материал удален от центра тяжести

сечения( рис. 11.3). Но концы стержней должны быть загерметизированы для защиты внутренней полости от коррозии. Кроме того, при

замкнутых сечениях несколько сложнее решаются узлы на концах стержня.

Стержень сплошной колонны образуется из одного или нескольких прокатных профилей или листов, соединяемых с помощью сварки или заклепок. Наиболее полноценным с точки зрения работы материала является трубчатое сечение с радиусом инерции

I=0.35dср,

где dср – диаметр окружности по оси листа, образующего колонну.

Основным сечением сплошных центрально-сжатых колонн является сварное двутавровое сечение составленное из 3-х листов (б), одиночный прокатный двутавра редко применяется в качестве сжатого элемента. Он может применяться как самостоятельное сечение только в колоннах, раскрепленных по высоте перпендикулярно оси у. В противном случае требуется усиление листами. В отдельном случае применятся сечение состоящие их 3-х прокатных профилей.

Замкнутые сечения в целом экономичнее открытых, т.к. их материал удален от центра тяжести сечения( рис. 11.3). Но концы стержней должны быть загерметизированы для защиты внутренней полости от коррозии. Кроме того, при замкнутых сечениях несколько сложнее решаются узлы на концах стержня.

Подбор сечения и расчет сплошных

стержней

Суть подбора сечения получить стержень наименьшего веса. При выполнении первой курсовой работы для подбора сечения двутавровой колонны предусматривается использование компьютерной программы N1. Можно подбирать сечения и вручную, пользуясь рекомендациями учебной литературы.

Назначив размеры сечения, определяют его характеристики: площадь, радиусы инерции.

3

N / A Ry

и его гибкость

180 60 ,

где max наибольшая гибкость и N / ARy c , но не меньше 0,5.

Проверяют местную устойчивость стенки и поясов стержня (см. параграф "Местная устойчивость элементов МК", рис. 5.10 и пояснения к нему).

Если сечение стержня подбиралось вручную, то, возможно, в процесса расчета потребуются корректировки его размеров.

3. Представить схемы покрытий гражданских и производственных зданий с чердаком и без. Основные конструктивные и ограждающие элементы, расположение теплоизоляционных, гидроизоляционных материалов. Организация водостока

Покрытия над производственными зданиями устраивают, как правило, бесчердачными с пологой скатной или плоской кровлей, с внутренними и в отдельных случаях с наружными водостоками.

Покрытия могут быть беспрогонные и прогонные. Беспрогонная балка более экономична и неизменна – преимущественно распространена.

Рис. 31.2. Конструктивные схемы ограждающей части покрытия а — беспрогонная; б — прогонная: 1— колонна; 2— несущая конструкция покрытия — ферма; 3—

плита покрытия; 4— прогон, 5— мелкоразмерная плита, укладываемая по прогонам

В неотапливаемых промышленных зданиях покрытия делают холодными, без утеплителя. В зданиях со значительными выделениями тепла покрытия при стальной кровле устраивают также холодными,

4

а при рулонной кровле в целях снижения температуры стяжки и гидроизоляционного ковра покрытия выполняют холодными с воздушной прослойкой или утепленными.

В отапливаемых зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом во избежание образования конденсата на внутренних поверхностях покрытия, а при наружном водоотводе и в целях устранения возможности образования наледи на карнизах, ограждающие части покрытия делают утепленными. При внутреннем водоотводе, чтобы обеспечить подтаивание снега на кровле, слой теплоизоляции выполняют с пониженным значением сопротивления теплопередаче.

При утепленном покрытии его ограждающая часть состоит из несущей конструкции, пароизоляции, теплоизоляции, выравнивающей стенки и кровли. При холодном – только из несущей конструкции, стенки, кровли.

Верх несущей конструкции покрытия

1- ребристая ж\б плита

2- цементный раствор

3- пароизоляция

4- теплоизоляция

5- стяжка

6- гидроизоляционный ковер

7- набетонка При холодных покрытиях, устраиваемых по сборным железобетонным панелям, поверхность их

выравнивается цементным раствором, после чего наклеивают рулонный гидроизоляционный ковер (рис. 32.1, а). В утепленных покрытиях после заделки швов между железобетонными панелями укладывают слой теплоизоляции, для которого применяют легкие или ячеистые бетоны (керамзитобетон, бетон на зольном гравии, пенобетон, газобетон и др.); жесткие минераловатные плиты или утеплители выполняют в виде засыпки — из керамзитового и зольного гравия, гранулированного шлака, пемзы, ракушечника и др. По термоизоляции устраивают цементную, а в зимнее время асфальтовую стяжку, по которой наклеивают рулонную кровлю (рис. 32.1, б).

5

1- несущая ж\б плита

2- пароизоляция

3- теплоизоляция

4- выравнивающая стяжка или затирка

5- гидроизоляционный ковер

6- гидроизоляционный ковер мастичной кровли, армированной стеклосетками

7- защитный слой

8- несущая стена из легкого или ячеистого бетона

9- несущий стальной настил 10волнистый лист из асбестоцемента, стали или сплавов алюминия

Отвод воды с покрытий промзданий может быть наружный и внутренний. Наружный неорганизованный водоотвод устраивают при отсутствии дождевой канализации на территории предприятия и ширине отапливаемых зданий не более 72 м.

Многопролетные производственные здания со скатными или плоскими покрытиями проектируют, как правило, с внутренним водоотводом, при этом в целях унификации конструктивных элементов покрытий не следует устраивать наружный водоотвод с крайних скатов кровли. Внутренние водостоки не следует устраивать в покрытиях над неотапливаемыми помещениями, при кровлях из асбестоцементных волнистых листов, в покрытиях по деревянным несущим конструкциям, а также в случае отсутствия на площадке строительства ливневой канализации.

6

Покрытия многопролетных неотапливаемых зданий с внутренним отводом воды допускается проектировать при наличии производственных тепловыделений, обеспечивающих положительную температуру внутри зданий, или при устройстве специального обогрева водосточных воронок и труб.

Нельзя устраивать сток воды с утепленных покрытий над отапливаемыми помещениями на холодную кровлю неотапливаемых зданий. Размещение водосточных воронок на кровле производят в зависимости от конструктивного решения здания, профиля кровли и допустимой площади водосбора на одну воронку.

На скатных кровлях водосточные воронки располагают в пониженных ее участках — ендовах. При плоских покрытиях в каждом ряду колонн устанавливают не менее одной воронки. Площадь водосбора, приходящуюся на одну водосточную воронку, определяют расчетом в зависимости от типа и уклона кровли, а также от конструкций водосточной системы.

Внутренний водоотвод - на скатных кровлях воронки располагают в различных участкахендовах. При плоских покрытиях в каждом ряду колонн устанавливают не менее одной воронки.

7

1 – прижимной металлический фланец; 2 – фильтр от листьев; 3 – зажимной винт; 4 – дополнительный слой кровельного материала; 5 – металлический лист толщиной 2-3 мм для усиления профлиста; 6 – приемная воронка; 7 – надставной элемент; 8 – листы плоского шифера

4. Основные технологические потоки строительства АЭС

Атомная электростанция с реакторами ВВЭР-1000 состоит из комплекса технологически связанных между собой производственных зданий и сооружений. Наиболее сложным при строительстве является главный корпус и спецкорпус. Продолжительность возведения этих сооружений определяет срок ввода станций в эксплуатацию. В разработанных Объединением Атомэнергостройпроект с привлечением других специализированных институтов "Обязательных технологических правилах строительства атомных электростанций" продолжительность работ на главном корпусе (от начала земляных работ в котловане реакторного отделения до энергопуска первого энергоблока) составляет 60 месяцев. Шаг ввода последующих энергоблоков определен в 12 месяцев.

Работы по сооружению главного корпуса чаще всего делят на следующие организационно и технологически обособленные потоки:

1.Подготовка основания под главный корпус.

2.Прокладка подземных коммуникаций.

3.Возведение реакторного отделения.

4.Сооружение машинного зала, деаэраторной этажерки, помещений электротехнических устройств. Организации строительства АЭС поточным методом способствует использование унифицированного

проекта. Преимущества поточного строительства АЭС заключаются в следующем: повышается производительность труда и улучшается качество работ благодаря переходу участвующих в строительстве подразделений, с одного энергоблока на другой и выполнения ими аналогичных работ; сокращается общий срок строительства АЭС за счет ликвидации перерывов в работе строительных и монтажных подразделений между энергоблоками АЭС; улучшаются условия использования стройбазы, машин, механизмов и приспособления вследствие повторного их применения на следующем энерго-

8

блоке; ускоряется освоение капиталовложений, а, следовательно, повышается экономическая эффективность строительства АЭС в целом.

Вместе с тем для организации поточного строительства АЭС необходимо выполнение следующих основных условий:

5.строительство желательно осуществлять по унифицированным проектам без изменений;

6.проектирование и строительство станций необходимо выполнять на полную мощность, без разбивки по очередям строительства, с постоянным шагом ввода энергоблоков;

7.оборудование, материалы, конструкции, механизмы, транспортные средства должны поступать на стройку строго по графику и в объемах, предусмотренных в проекте организации строительства;

8.оборудование и конструкции должны иметь высокую степень готовности при хорошем качестве изготовления;

9.строительство АЭС следует осуществлять индустриальными методами, т.е. с высокой степенью механизации работ;

10.работы, лежащие на критическом пути, необходимо выполнять в три смены по графику;

11.строительство АЭС рекомендуется вести специализированными подразделениями, выполняющими однотипные работы на всех энергоблоках АЭС.

Внастоящее время распределение работ между специализированными подразделениями на строительстве АЭС осуществляется следующим образом: общестроительные работы выполняет Управление строительством (генподрядчик) со специализированными строительными управлениями или участками; для монтажа строительных конструкций реакторных отделений блочных насосных станций, объединенного вспомогательного корпуса, спецкорпуса дизель-генераторных, эстакад и других объектов обычно привлекают подразделения «Энергомонтажа»; тепломеханическое оборудование монтирует АО «Теплоэнергомонтаж»; электромеханическое оборудование АЭС монтирует управление «Электромонтаж»; все работы по химзащите и изоляции конструкций выполняет АО «Энергозащита»; оборудование вентиляционных систем поручают монтировать АО «Энергомонтажвентиляция»; управление «Гидромеханизация» осуществляет строительство гидросооружений.

Кроме того, для выполнения отдельных работ привлекают другие специализированные организации.

7.1. Подготовка основания под главный корпус

Атомные станции, как правило, строят на бросовых землях, не пригодных для сельского хозяйства. Между тем при выполнении планировки грунт, пригодный для последующей рекультивации, собирают

вотдельные бурты по периметру площадки.

Воснованиях АЭС часто бывает высокий уровень грунтовых вод, поэтому земляным работам предшествуют работы по водопонижению. Водопонижение проводят при значительных притоках грунтовых вод к котловану. Для этого откачивают воду из скважин, расположенных по периметру котлована за его пределами. Применяют водопонижающие установки с вакуумными, эжекторными иглофильтрами и артезианскими глубинными насосами.

Для выемки грунта из котлованов главного корпуса чаще всего применяют экскаваторы.

Вместимость ковша экскаватора принимают в зависимости от вида грунтов и срока окончания земляных работ. Обычно применяют экскаваторы с вместимостью ковша 0,5-0,65 м3 . Количество транспортных единиц зависит от дальности возки грунта, при этом чем больше вместимость кузова у автомобиля, тем выше производительность комплекса. Однако установлено, что верхним пределом оптимального соотношения вместимости ковша экскаватора и кузова самосвала является соотношение

1:6; 1:8.

Котлован разрабатывают в два-три яруса лобовыми или боковыми проходками. Для сбора и удаления поверхностных вод из котлована по контуру его дна устраивают дренажную канаву с несколькими приямками (зумпфами). Воду из приямков удаляют насосами. В первую очередь, как правило, делают котлован под реакторное отделение, затем готовят котлован под машинный зал.

Если в основании котлована залегают просадочные грунты, то для увеличения несущей способности основания иногда вместо части грунта устраивают щебеночную подушку. Щебень укладывают слоями

9

по 20-30 см и уплотняют катками, груженными скреперами или автосамосвалами. Плотность укатанных слоев контролируют.

При устройстве подготовки под машинный зал в ней выделяют зону, на которую будет опираться турбоагрегат. В этом месте добиваются большей плотности путем укладки щебеночно-гравийной смеси.

7.2. Прокладка подземных коммуникаций

Одним из основных принципов строительства серийной АЭС с реакторами ВВЭР-1000 является опережающее строительство подземных коммуникаций в коридоре между реакторными отделениями и спецкорпусом, между реакторными отделениями и дизель-генераторными станциями, а также строительство циркуляционных водоводов и сбросного канала из машинного зала. Совмещение во времени прокладки перечисленных коммуникаций, возведение подземной части реакторного отделения до нулевой отметки и подземных частей дизель-генераторных станций позволяют своевременно и качественно произвести обратную засыпку грунта, выполнить подъездные автомобильные и железные дороги для подачи конструкций с укрупнительно-сборочных площадок в зону монтажа реакторного отделения, уложить подкрановые пути и смонтировать монтажные краны к началу монтажа строительных конструкций.

Земляные работы при прокладке подземных коммуникаций выполняют в основном экскаваторами. Трубы коммуникаций готовят на заводах котельно-вспомогательного оборудования и трубопроводов (КВОиТ) и доставляют на стройку железнодорожным транспортом, а к месту монтажа - автомобильным. Монтируют их на выровненное основание или бетонную подготовку. На монтаже применяют стреловые краны ДЭК-50, ДЭК-251 и др.

На обратную засыпку используют грунт, вынутый из траншей или из разрабатываемых в это время котлованов. Обратную засыпку выполняют бульдозерами слоями 0,3-0,5 м и уплотняют катками статического или вибрационного действия. В зонах, прилегающих к трубопроводам, и в стесненных условиях грунт уплотняют механическими трамбовками электрическими, пневматическими, вибрационными, взрывного действия с бензиновым двигателем или самоходными вибротрамбовками с дистанционным управлением.

Наибольшая плотность достигается при уплотнении грунтов оптимальной влажности, поэтому грунты незначительной влажности перед уплотнением необходимо увлажнять.

Плотность грунта контролируют плотномерами различной конструкции. От плотности грунта в траншеях подземных коммуникаций зависит устойчивость тяжелых монтажных кранов, которые устраивают на участках подземных коммуникаций.

7.3.Бетонные работы нулевого цикла

Сподготовкой основания открывается фронт для выполнения бетонных работ нулевого цикла. В этот комплекс входят бетонирование фундаментной плиты реакторного отделения, фундаментной плиты (плашки) под турбоагрегат фундаментов под каркас машинного зала и пригруза в машинном зале.

Бетонные работы - сложный технологический процесс. Он включает арматурные, опалубочные и собственно бетонные работы. Последовательность, способы выполнения этих работ зависят от видов конструкций и прежде всего от их размеров. В практике сложилось несколько подходов к решению задач, связанных с каждым из видов работ.

Фундаментная плита армируется двумя сетками из стержней диаметром 40 мм, причем нижняя сетка выполняется с ячейками 150x150, а верхняя - 300x300 мм. Верхняя сетка для удобства вибрирования бетонной смеси набирается из спаренных по вертикали стержней. Для фиксации верхней сетки в проектном положении обычно применяют металлические столики квадратного сечения в плане. В целях экономии металла строители Крымской АЭС укладывали верхнюю сетку по облегченным отдельно стоящим п-образным элементам из профильного металла. При этом добились экономии металла более 100 т и трудозатрат до 660 чел.-дн., несмотря на то, что армировали плиту отдельными стержнями.

Арматуру в виде отдельных стержней или армопакетов подают на место монтажа стреловыми кранами.

Карматурным работам по фундаментной плите под турбоагрегат приступают после завершения бетонной подготовки (подбутки) толщиной 3 м и обратной засыпки грунта. Арматурные работы

10

выполняют стреловыми кранами. Основную массу арматуры монтируют в виде поперечных армокаркасов, продольную арматуру - отдельными стержнями.

Фундаменты под каркас машинного зала, деаэраторной этажерки и помещений электротехнических устройств армируют отдельными каркасами с помощью стреловых кранов.

Опалубочные работы практически по всем конструкциям нулевого цикла выполняют после арматурных работ. Опалубку крепят к смонтированным армокаркасам. При бетонировании фундаментной плиты под турбоагрегат и фундаментов под каркас машинного зала применяют инвентарную металлическую или фанерно-металлическую опалубку. Фундаментную плиту под реакторное отделение опалубливают несъемной железобетонной опалубкой толщиной 80 мм, которую крепят к армокаркасу по внешнему периметру плиты. Опалубочные работы выполняют тем же краном, который участвовал в арматурных работах.

Бетонные работы всегда трудоемки и осуществляются, как правило, в сжатые сроки. На бетонировании одновременно занято много рабочих на доставке бетонной смеси, ее подаче, укладке, уплотнении и контроле качества.

Фундаменты под каркас машинного зала бетонируют обычными средствами, как в любом промышленном строительстве: применяют крановую подачу бетонной смеси, подачу автобетононасосом, иногда подают бетонную смесь по виброжелобам.

При бетонировании фундаментной плиты под реакторное отделение и под турбоагрегат необходимо учитывать некоторые особенности. Они обусловливаются размерами и повышенными требованиями к плитам по монолитности. Эти условия и большой объем бетона сказываются на способах производства работ.

Чтобы добиться монолитности плиты, ее необходимо бетонировать непрерывно. Фундаментную плиту под реакторное отделение, имеющую размеры 68x68x2,4 м, бетонировать всю сразу невозможно. Поэтому ее делят на блоки. Количество блоков колеблется от 4 до 12. При определении размера блока учитывают возможности бетонного завода, дальность транспортирования бетонной смеси, дорожные условия, наличие и возможности транспортных и бетоноукладочных средств.

Фундаментную плиту под реакторное отделение бетонируют слоями толщиной 40-50 см. Во время бетонирования добиваются такой интенсивности подачи бетонной смеси, при которой каждый нижний слой был бы перекрыт верхним до начала схватывания цемента в нижнем слое.

Ранее в фундаментные плиты бетонную смесь подавали бадьями вместимостью 4 м с помощью четырех стреловых кранов. С начала 80-х годов стали применять бетононасосы и ленточные бетоноукладчики.

Фундаментная плита под турбоагрегат по размерам в плане более доступна для бетоноукладочных средств, и ее бетонируют без разбивки на блоки. Однако для обеспечения монолитности (как плиты, подверженной динамическим нагрузкам) ее бетонируют ступенями с разделением массива поперек продольной оси на полосы, которое осуществляют сетчатыми диафрагмами, установленными по пространственным армокаркасам, с шагом 1,1- 1,8м и высотой 0,8-1,0 м. В каждую ступень бетонную смесь укладывают двумя слоями по 0,4-0,5 м. Темп укладки зависит от возможностей стройки. Так, при крановой укладке бетонной смеси на Запорожской АЭС он был принят равным 35 м в час. При круглосуточной работе это составляет 840 м в сутки. Плиту забетонировали за 6 суток,

В последнее время фундаментную плиту под турбоагрегат бетонируют двумя бетононасосами. На случай выхода из строя одного из них в резерве держат стреловой кран ДЭК-50. На Балаковской АЭС была разработана и осуществлена технология бетонирования плиты ленточным бетоноукладчиком.

Непременным условием бетонирования плиты является своевременное перекрытие слоев, т.е. до начала схватывания бетонной смеси нижнего слоя каждой ступени. Для увеличения сроков схватывания применяют замедлители твердения, например добавки сульфитно-дрожжевой бражки

(СДБ).

Бетонные работы лучше производить в летнее время. Однако даже в Европейской части страны, где зима длится около 5 месяцев, бетонные работы приходится выполнять и зимой. Бетонировать фундаменты под каркас машинного зала зимой несложно, хуже, когда на зимние месяцы приходятся сроки бетонирования таких массивных конструкций, как фундаментные плиты.