Футеровка дымовых труб

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)

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 14 декабря 2017 г. N 1667/пр и введен в действие с 15 июня 2018 г.

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕВ 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

Отрасли проведения футеровочных работ

17.1 При проектировании труб, расположенных в сейсмических районах, интенсивность сейсмических воздействий следует принимать на основе карт общего сейсмического районирования территории Российской Федерации по СП 14.13330.Выбор карты (A или B) указывают в задании на проектирование. Для труб высотой более 100 м и труб, расположенных на объектах повышенной ответственности, приведенных в СП 14.13330.

17.2 Расчетную сейсмичность площади строительства необходимо устанавливать по результатам сейсмического микрорайонирования, выполняемого в составе инженерно-геологических изысканий.

17.3 Не допускается проектирование кирпичных, армокирпичных и сборных железобетонных труб при расчетной сейсмичности площадки строительства 7 баллов и выше. Железобетонные монолитные и стальные трубы, а также трубы в виде газоотводящих стволов с несущими башнями, допускается возводить при расчетной сейсмичности до 9 баллов включительно.

17.4 Нагрузки и коэффициенты сочетаний нагрузок при расчете на сейсмические (особые) нагрузки принимают по таблице 6.1.

Футеровка дымовых труб

17.5 Расчет на сейсмические нагрузки, соответствующие уровню проектного землетрясения (ПЗ), следует выполнять для всех труб в соответствии с настоящим сводом правил. Расчет на сейсмические нагрузки, соответствующие уровню максимального расчетного землетрясения (МПЗ), следует выполнять для труб высотой более 100 м и для труб, расположенных на объектах повышенной ответственности, приведенных в СП 14.13330.2014 (таблица 3, позиция 1).

17.6 Расчет труб на сейсмические нагрузки, соответствующие как ПЗ, так и МРЗ, допускается выполнять с использованием консольной расчетной динамической модели. При этом ствол трубы моделируется стержнем с сосредоточенными массами в n узловых точках (рисунок 17.1) с учетом не менее трех форм собственных колебаний, если период первой низшей формы собственных колебаний 0,4 с и с учетом только первой формы, если 0,4 с.

, (21)

где – коэффициент, учитывающий назначение трубы и ее ответственность, принимаемый в соответствии с СП 14.13330; – коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения трубы и принимаемый равным 0,25 для монолитных железобетонных труб и равным 0,22 для стальных труб и несущих решетчатых башен; – масса участка ствола трубы, отнесенная к точке k оси ствола и определяемая с учетом коэффициентов сочетаний нагрузок, принимаемых по таблице 6.1;

A – значение ускорения в уровне основания трубы, принимаемое равным 1,0; 2,0; 4,0 м/с при расчетной сейсмичности 7, 8, 9 баллов соответственно; – коэффициент динамичности, соответствующий -й форме собственных колебаний и вычисляемый по СП 14.13330;- коэффициент, вычисляемый по формуле

, (22)

где , – горизонтальные перемещения оси ствола трубы при собственных колебаниях по -й форме в точках, где приложены сосредоточенные массы в соответствии с рисунком 17.1.При расчетной сейсмичности площадки строительства 8 баллов и выше, повышенной только в связи с наличием грунтов, по сейсмическим свойствам относимых по СП 14.

Рисунок 17.1 – Консольная расчетная динамическая модель ствола трубы при расчете на сейсмические воздействия

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

17.7 Расчетные значения изгибающих моментов, поперечных сил, перемещений и другие параметры напряженно-деформированного состояния , вызванные сейсмическими нагрузками, вычисляют по формуле

, (23)

где – значение соответствующего параметра для -й формы колебаний;m – количество учитываемых в расчете форм колебаний.

17.8 При расчетах несущих конструкций трубы на прочность расчетные сопротивления материалов помимо коэффициентов условий работы, принимаемых в соответствии с главой 7, дополнительно умножают на коэффициент условий работы при сейсмических воздействиях , равный 1,3 для стальных конструкций и равный 1,2 – для бетона и арматуры железобетонных конструкций.

17.9 При проектировании железобетонных стволов и фундаментов труб для сейсмических районов необходимо соблюдать дополнительные требования к их армированию в соответствии с СП 14.13330 и СП 43.13330.

17.10 Расчет и проектирование свайных фундаментов следует выполнять в соответствии с СП 24.13330.

В горной промышленности работы по футеровке производятся с целью защиты различного оборудования для перевозки и перегрузки разнообразных грузов. Футеровка защищает от ударов, причиняющих повреждения и усиления огнеупорных качеств.

В основном футеровка используется в металлургической отрасли, так как основное оборудование — это доменные печи. Не только сами печи подвергаются футеровке, но и трубы, топки и ковши.

Футеровочные работы обязательны для данных направлений производства, так как с их проведением поднимаются огнестойкие качества оборудования.

А также прочность при механическом воздействии различных видов. После футеровки печи значительно укрепляются и с легкостью переносят повышенные нагрузки, такие как трение, налипание и повышенные температуры. Срок службы увеличивается.

Специфика работ по футеровке

Выбор материала для проведения футеровки зависит от того, какой объект вам необходимо укрепить. Производство футеровочных работ включает в себя нанесение специального средства на внутреннюю поверхность объекта. Изготавливается такое средство на вермикулитной основе. У данного вещества много положительных качеств, которые повышают срок службы.

Порядовка дымохода.

Футеровочные работы доменных печей проводится с помощью огнеупорных материалов, таких как шамотный кирпич. Еще могут использоваться различные блоки углеродистого состава, кирпич с повышенным содержанием глины либо с карбидокремниевыми составляющими.

Материалы для футеровки дымовых труб

Если ствол дымовой трубы изготовлен из кирпича, то для футеровки применяется кирпич следующих марок:

  • по прочности (не ниже 100);
  • по морозоустойчивости (от 25-50).

При кладке футеровки дымовой трубы, которая отводит газы (с температурой до 500°С), используется обычный глиняный кирпич с применением раствора, глиняно-цементной смеси. Если же температура выше, то используются огнеупорные шамотные изделия марки ШБ, ША и цементно-шамотные растворы.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Футеровка дымовой трубы из кислотоупорного кирпича подразумевает использование кислотоупорной замазки на основе жидкого стекла.

Достаточно эффективными считаются футеровки из молотого шамота и песка в пропорции по массе 1:3 или глиноземистого цемента. Использование глиноземистого цемента значительно повышает устойчивость футеровок к воздействию кислоты, при повышенных температурах возрастает устойчивость к механическим повреждениям. Так, термостойкость бетона на основе песка составляет температурный режим не выше 250 градусов, а на основе шамота — до 1000 градусов.

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

Изоляция дымохода через бетонное перкрытие.

Процесс выкладывания огнеупорных материалов поэтапно — это и есть процесс футеровки. Основание доменной печки (лещадь) обкладывают блоками из кирпича, в составе которого большое количество глиноземного материала. Поверх образующееся пространство должно быть затерто специально подготовленной замазкой.

При кладке ответственного характера в используемый материал добавляют соду и барду сульфитно-спиртового состава. Он увеличивает клейкость материала, что усиливает схватывание кирпичной кладки. Если кладка выполнена углеродистыми блоками, пространство между швами должно быть заполнено веществом другого качества. Это пастообразная масса, приготовленная из кокса.

Проще говоря, футеровка дымовой трубы заключается в кладке материалов с огнеупорными качествами, а затем промазывании образующихся швов. Работы по футеровке не считаются очень сложными. Но это трудоемкий процесс. Главное — использовать материалы по своему назначению, соблюдая технологический процесс и технику безопасности.

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

Стеклопластиковая футеровка.

Это процесс многослойного нанесения защитного слоя из стеклопластикового ламината на поверхность из металла либо бетона. Готовое покрытие образует цельный слой, плотно сцепленный с поверхностью. На нем нет стыков и трещин.

Срок службы такой футеровки с соблюдением правил эксплуатации — не одно десятилетие.

С помощью такой футеровки производится коррозийная защита, а заодно восстанавливается герметичность и плотность обрабатываемого оборудования.

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

Введение

Настоящий свод правил разработан с учетом требований федеральных законов от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ “О техническом регулировании”, от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ “Технический регламент о безопасности зданий и сооружений”.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).

Сфера применения

Так как технология имеет высокую эффективность, она активно используется в:

  • Промышленности. Актуальна при оснащении водопроводов и сточных систем, которые обслуживают пищевые, химические, нефтехимические производства. Полиуретан защищает трубы от контакта с агрессивными веществами, абразивными сыпучими материалами и другими средами.
  • Строительстве. Проводится переоблицовка монолитных бетонных трубопроводов.
  • Коммунальном хозяйстве. С помощью футеровки обеспечивается антикоррозийная защита очистных коллекторов, реставрация бетонных сливов, различных элементов канализационных систем и трубопроводов по «бестраншейной» технологии.

Какая футеровка необходима в конкретной ситуации, определяется с учетом назначения и конфигурации труб. Например, при обустройстве трубопроводов, отвечающих за транспортировку питьевой воды, рекомендуется внутренняя отделка – для защиты металла от депассивирующего действия жидкости.

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.

Футеровка дымовых труб: ремонт

Ремонт футеровки дымоходов — довольно трудоемкая и сложная задача. Но решить ее можно с помощью производства современных технологических работ с использованием специально предназначенных для этого ремонтных смесей.

Схема изоляции дымохода.

При сжигании природного газа образуется дым, содержащий до 18% влаги в одной единице объема. Эта влага, сконцентрированная в дымовых газах, — режим неполной загрузки при работе дымовых труб, неоднократные остановки и пуски образуют на поверхности футеровки внутри трубы конденсат. В результате этих факторов футеровка дымовых труб значительно страдает. В основном это такие повреждения, как:

  • вымывание раствора между кладкой и, как следствие, обрушение кладки из кирпича;
  • разрушение футеровки из кирпича и ствола дымовых труб в результате поочередного оттаивания и замораживания;
  • нарушение тепловой изоляции между футеровкой и стволом, так как туда попадает излишняя влага;
  • фильтрация влаги сквозь швы на внешнюю поверхность ствола дымовых труб.

Большинство из перечисленных выше повреждений поддается устранению только после приведения в порядок нарушений газоплотности футеровки и невозможности попадания газов на элементы объекта.

Качество ремонтных работ футеровки напрямую зависит как от используемых материалов, так и от подхода к данной проблеме. Необходимо комплексное решение, которое включает в себя:

  • первоначальное определение причин, способствующих разрушению;
  • учет всех имеющихся условий при принятии решения о ремонте (имеющееся в распоряжении оборудование, квалификация сотрудников; сроки, отведенные для производства ремонта, и другое);
  • соответствие выполненных работ технологическому проекту.

ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условияГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцовГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условияГОСТ 19912-2012 Грунты.

Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированиемГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемостиГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условияСП 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 24.13330.2011 “СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты” (с изменением N 1)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.

Разрушения футеровки дымоходов и мероприятия по их восстановлению

Основной материал, из которого сделана футеровка дымовых труб, разрушению поддается довольно редко. В большинстве случаев отмечается повреждение швов и антикоррозийного покрытия футеровки. Реже встречаются повреждения в виде вспучивания кирпичных швов под воздействием дымовых газов, которые содержат соединения серы

Как основную причину разрушения футеровок дымовой трубы и появления трещин можно назвать несоответствие параметров температурного режима эксплуатации проектным. При таком нарушении возникают термические напряжения в различных частях труб.

Соединение элементов теплоизолированного дымохода

Чтобы повысить надежность футеровки дымовых труб, в первую очередь необходимо выполнить следующее:

  • Восстановление стен газоходов из кирпича или железобетона предусматривает облицовку изнутри кислотоупорным или торкретсиликатполимерным кирпичом, исключить применение пустотных плит при замене перекрытий газоходов.
  • Если футеровка дымовой трубы разрушена полностью или частично, есть необходимость восстановить ее из кислотостойкого кирпича (как альтернативу кирпичной кладке можно использовать установку ствола из металла либо стеклопластика). Трубный оголовок следует сделать из кислотостойкого раствора либо чугунных звеньев.
  • Использовать железобетонные обоймы, для того чтобы восстановить несущую способность железобетонных стволов;
  • Исключить подсос наружного воздуха в дымовые трубы.
  • Практиковать метод освидетельствования состояния труб с применением тепловизионного способа, который не требует останавливать работу трубы, качественно и оперативно выявить место повреждения.

Что касается футеровки дымовой трубы из стеклопластика, то в этом случае несущий кирпичный либо железобетонный ствол очень хорошо защищен от конденсата и дымовых газов. Коррозия металла ему не грозит. К преимуществам стеклопластика можно отнести его вес (легче примерно в 15 раз, чем футеровка из кирпича), коррозийную устойчивость, более высокий ресурс эксплуатации. Есть вариант газоотводящих стволов, выпускаемых на заводе, в виде сегментов, подлежащих последующей сборке.

Обследование, надзор и ремонт дымовых труб промышленного масштаба

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

В состав любой инспекции входят эксперты. Заключается договор с заказчиком и в соответствии с договором осуществляется периодический осмотр, при котором используются фотоаппарат с телеобъективом, бинокль, видеокамера, теодолит, термограф, электронный микрокалькулятор.

Осмотр производится с помощью снаряжения альпинистов по наружным лестницам и специальным площадкам обследуемого сооружения. В распоряжении инспектора находится диктофон и фотоаппарат. В ходе обследования выявляется наличие коррозии металла и арматуры, а также обнаружение трещин. Если существует необходимость, то производится высверливание образцов материала.

Также происходит установка различных приборов, контролирующих резонансную частоту колебаний конструкции. В результате полученных данных выявляются невидимые трещины, поступают сигналы о сниженном качестве материала и понижении устойчивости сооружения.

В зависимости от рабочего режима дымовой трубы, осмотр проводится раз в 3 года либо раз в 6 лет.

По окончании инспекции готовится отчет с указанием имеющихся дефектов и повреждений, причины их возникновения, предполагаемое последующее развитие нарушений и предполагаемый остаточный срок службы. Предлагаются рекомендации по эксплуатации дымовой трубы для поддержания ее в состоянии исправности.

Со стороны заказчика ведется регистрационная книга, в которой обозначены такие разделы, как характеристика дымовой трубы с чертежами, вывод, сделанный инспекторами, рекомендации и отчет о проведенных ремонтных работах.

3 Термины и определения

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.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

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°.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

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.

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

8 Требования к инженерным изысканиям

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

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.Трубы, как правило, устанавливают на собственные фундаменты. Кроме того трубы могут быть установлены на несущие конструкции технологического оборудования (котлы, котельные установки и т.п.

4.3 Габариты труб и их расчетные характеристики для проектирования определяют в соответствии с СП 43.13330.

4.4 Расчетный срок службы трубы принимают в зависимости от типа трубы и рекомендуемым сроком в соответствии с СП 43.13330.Расчетный срок службы трубы должен быть указан в проектной, рабочей документации и паспорте трубы.

4.5 В местах соединения газоходов с трубой следует предусматривать компенсирующие устройства в виде осадочных швов или компенсаторов, при этом конструкция и расчетная деформация компенсирующих устройств должна исключать возможность передачи каких-либо нагрузок и деформаций от газоходов на трубу и от трубы на газоходы.

4.6 При вводе нескольких газоходов с разных сторон в цокольной части трубы необходимо предусматривать разделительную стенку и выполнять требования по размещению газоходов и ограничениям размеров проемов в трубе для присоединяемых газоходов в соответствии с СП 43.13330.

Высота разделительной стенки должна приниматься не менее полуторной высоты подводящих газоходов по внутренним размерам до зоны врезки газоходов в трубу и быть не менее чем на 1,5 м выше проемов для подвода газоходов.Разделительная стенка должна исключать возможность соударения потоков газов при входе их в трубу, а также исключать при сжигании твердого топлива заброс золы уноса из работающего газохода в неработающий при временном отключении одного из газоходов.

4.7 Разделительные стенки следует проектировать из кирпича, металла или железобетона. Между разделительной стенкой и футеровкой необходимо предусматривать зазор для компенсации температурных расширений стенки.

4.8 В соответствии с [1] для труб высотой 45 м и более, а также для труб меньшей высоты, для которых эти требования оговорены заданием на проектирование, в проектной и рабочей документации должны быть предусмотрены маркировочная окраска и световое ограждение трубы, обеспечивающие безопасность полетов воздушных судов.

4.9 Во избежание резонанса при совпадении частоты турбулентности дымовых газов с собственной частотой колебаний оболочки из металла или полимерных композитов следует принимать в качестве критерия овализации минимальную частоту 2 Гц.

4.10 Трубы работающие с образованием конденсата, должны иметь систему сбора конденсата и его отвода в канализацию или специальные емкости. Для этой цели внутри газоотводящих стволов или в конструкции защитной системы устраивают слезниковые пояса, с которых конденсат стекает на перекрытие трубы и далее в конденсатоприемники по конденсатоотводу за пределы дымовой трубы.

Допускается использовать (преимущественно в металлических трубах и трубах из полимерных композитов) конденсатосборные желоба, устраиваемые по всей окружности внутренней стенки газоотводящего ствола, как правило, над вводом газоходов.Для дымовых труб, работающих с образованием конденсата, скорость дымовых газов в устье трубы должна быть не более 18 м/сек для предотвращения значительного выброса конденсата в атмосферу.

– температуру;- влажность;- запыленность;- давление (разряжение);- химический состав отводимых газов.Для труб с проходным или вентилируемым зазором дополнительно рекомендуется контролировать следующее:- температуру воздуха в зазоре;- разность давлений между отводимыми газами и воздухом в зазоре. Необходимость установки контрольно-измерительной аппаратуры, контролируемые параметры и места расположения первичных приборов должны быть указаны в задании на проектирование.

8.1 В состав инженерных изысканий должны входить следующие основные их виды:- инженерно-геодезические;- инженерно-геологические;- инженерно-гидрометеорологические;- инженерно-экологические.

8.2 Результаты инженерных изысканий должны быть достоверными и достаточными для установления проектных параметров трубы, выбора оптимального типа основания и фундамента, обоснования мероприятий по обеспечению охраны окружающей среды и мероприятий инженерной защиты.

8.3 Инженерно-геодезические изыскания должны обеспечивать получение:- топографо-геодезических материалов;- данные инженерно-топографических планов с учетом расположения существующих зданий, сооружений, инженерных систем и коммуникаций, необходимых для проектирования труб в цифровом либо графическом видах;- иных сведений, необходимых для разработки проектной документации.

8.4 Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий района (площадки, участка) проектируемого строительства, включая:- рельеф;- геологическое строение;- геоморфологические и гидрогеологические условия;- состав, состояние и свойства грунтов;- выявление опасных инженерно-геологических процессов;

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

– исследование инженерно-геологических условий освоенных (застроенных) территорий, в том числе составление прогноза возможных изменений процессов взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой с целью получения необходимых и достаточных материалов для проектирования, строительства и эксплуатации.

8.5 Инженерно-геологические изыскания следует выполнять в объеме, требуемом действующими нормативными документами, при этом в составе изысканий должны быть приведены следующие сведения:- местоположение территории предполагаемого строительства трубы;- сведения о климатологических и сейсмических условиях и о ранее выполненных исследованиях грунтов и грунтовых вод;

8.6 Необходимо использование выработок наряду с выявлением общей инженерно-геологической картины для отбора монолитов и проб с определением физико-механических характеристик грунтов.

8.7 Максимально допускаемое расстояние в плане между выработками в зависимости от сложности инженерно-геологических условий следует принимать по таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Расстояние между выработками

Инженерно-геологические условия

Максимальное расстояние между выработками, м

Простые

40

Средней сложности

30

Сложные

20

8.8 Выработки следует размещать внутри контура проектируемого фундамента: одна – в центре, остальные – равномерно по длине окружности радиусом 5, 10, 15, 20, 25, 30 м для труб высотой 50, 100, 200, 300, 400, 500 м соответственно. Для промежуточных высот труб значения радиусов следует принимать по интерполяции.Количество выработок для труб любой высоты должно быть не менее четырех.

8.9 Сложность инженерно-геологических условий площадки строительства трубы необходимо определять следующими признаками:- простые – однородное строение толщи грунта в геоморфологическом и геологическом отношениях (на 10 м глубины выработок не более трех слоев грунта различных по номенклатурным видам, возрасту и генезису с горизонтальным или пологим залеганием);

– средней сложности – неоднородное строение толщи грунта в геоморфологическом и геологическом отношениях (на 10 м глубины выработок более трех слоев, залегающих наклонно или выклинивающихся).Примечание – В слоях грунта одного и того же номенклатурного вида возможны включения прослоев и линз грунтов иных видов;

8.10 Глубина проходки грунтовых выработок должна быть выполнена с соблюдением следующих условий:- минимальную глубину проходки следует принимать по таблице 8.2;- минимальная глубина проходки для свайных фундаментов должна увеличиваться на величину предполагаемого заглубления концов свай;- при наличии набухающих, сильно сжимаемых грунтов (илов, торфов, глинистых текучей консистенции и т.д.

) глубина проходки должна определяться необходимостью их изучения на всю глубину их залегания и установления глубины залегания подстилающих, более прочных грунтов, но быть не менее значений, указанных в таблице 8.2;- при наличии в пределах указанных глубин скальных грунтов, глубину проходки следует назначать из условия прохождения всей мощности выветривавшегося слоя с заглублением в скальную породу на глубину не менее 1 м.Таблица 8.2 – Глубина проходки

В метрах

Высота трубы

Глубина

100

20

100 200

25

200 300

35

300 400

45

400 500

60

8.11 При проведении инженерно-геологических изысканий следует учитывать:- гидрогеологические условия с указанием высотных отметок, появившихся и установившихся уровней грунтовых вод, амплитуды их колебаний.- наличие гидравлических связей горизонтов вод между собой и ближайшими открытыми водоемами.- агрессивность вод в отношении материалов конструкций по СП 28.13330 с учетом возможности ее повышения в процессе эксплуатации трубы.

5 Предельные состояния

5.1 При проектировании труб необходимо учитывать следующие предельные состояния конструкций:- первая группа предельных состояний – состояния, превышение которых ведет к разрушению любого характера (пластичное, хрупкое, усталостное), исчерпанию несущей способности, потере местной или общей устойчивости;

5.2 Вторая группа предельных состояний характеризуется достижением предельных деформаций и перемещений, а для железобетонных конструкций также ширины раскрытия трещин, значения которых устанавливают из технологических, конструктивных и эстетико-психологических требований. Предельные значения деформаций основания фундаментов для стадии проектирования приведены в таблице 5.

1 и должны соответствовать значениям этих деформаций по СП 22.13330.Предельные значения ширины раскрытия трещин, вычисленной на уровне арматуры в железобетонных конструкциях, указаны в таблице 5.2 (для фундаментов труб высотой 100 м и более, а также для труб повышенного уровня ответственности, как правило, трещины не допускаются).

Горизонтальное перемещение верха трубы от нормативной ветровой нагрузки не должно превышать 1/75 ее высоты. Кроме того, в задании на проектирование может быть указано иное, меньшее предельное значение перемещения верха трубы от ветровой нагрузки, устанавливаемое из эстетико-психологических требований.

Таблица 5.1 – Предельные значения деформации оснований фундаментов

Высота трубы H, м

Крен

Осадка , см

100

0,005

40

100200

1/(2H)

30

200300

1/(2H)

20

H>300

1/(2H)

10

Примечание – Расчетное значение разности осадки сооружения, включая крен, и осадки подходящих к трубе газоходов за весь период эксплуатации должно быть менее нормируемых деформаций компенсирующих устройств на 10%-15%.

Таблица 5.2 – Предельная ширина раскрытия трещин

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertiseru

В миллиметрах

Конструкция

Непродолжительное раскрытие

Продолжительное раскрытие

Несущий железобетонный ствол

Верхняя треть высоты ствола

0,1

Нижние две трети высоты ствола

0,2

Железобетонный фундамент при степени агрессивности среды

Неагрессивная

0,40

0,30

Слабоагрессивная

0,20

0,15

Среднеагрессивная

0,15

0,10

Сильноагрессивная

0,10

0,05

Примечание – Степень агрессивности среды определяют по СП 28.13330.

5.3 При расчетах труб их фундаменты должны обеспечивать надежность и устойчивость сооружения и удовлетворять условиям по значению краевых давлений в соответствии с СП 43.13330.

5.4 Аэродинамические коэффициенты для различных типов и конструкций труб следует определять в соответствии с СП 20.13330.

Приложение А. Расчет ветровой нагрузки при зональном действии ветра

6.1 Расчеты по предельным состояниям должны обеспечивать:- безопасную эксплуатацию и надежность трубы;- предотвращение чрезмерной деформации и перемещения при совместном действии собственного веса, ветровой нагрузки, технологической температуры, сейсмических воздействий с учетом усилий, вызываемых креном фундамента, изгибом ствола трубы, односторонним нагревом солнца.

Необходимо учитывать изменение характеристик строительных материалов за счет климатических факторов, температурно-влажностных и агрессивных воздействий дымовых газов и окружающей среды, деградацию свойств материалов за время эксплуатации. При расчетах конструкций труб следует учитывать требования СП 20.13330.

возведение трубы, капитальный ремонт (реконструкция), разогрев либо остановка трубы;- особая – ситуация, соответствующая расчету на сейсмические воздействия.- аварийная – ситуация, соответствующая исключительным условиям работы сооружения, которые могут привести к существенным социальным, экологическим и экономическим потерям;

– для труб повышенного уровня ответственности следует учитывать аварийные расчетные ситуации, имеющие малую вероятность возникновения, но являющиеся опасными с точки зрения последствий достижения предельных состояний, возникающих в связи с обрушением отдельных элементов трубы (части футеровки, элементов несущего каркаса и т.п.

), неравномерной осадкой основания, отказом одного из элементов несущих конструкций в связи с неравномерной остаточной осадкой основания, превышающей предельно допустимые значения, приведенные в таблице 5.1.Расчет на аварийную ситуацию и прогрессирующее обрушение допускается не проводить, если предусмотрены специальные мероприятия, исключающие прогрессирующее обрушение сооружения или его части.

6.3 Подразделение нагрузок на постоянные, длительные, кратковременные и особые, а также коэффициенты сочетаний нагрузок для основных расчетных сочетаний установившейся ситуации и особого сочетания следует принимать по таблице 6.1.Таблица 6.1 – Нагрузки и коэффициенты сочетаний нагрузок

Виды нагрузок

Коэффициент сочетаний

Основные сочетания для ситуаций

Особые сочетания для ситуаций

Постоянные

Собственный вес конструкций (ствола, фундамента) футеровки, тепловой изоляции, внутренних газоотводящих стволов, перекрытий, площадок, балконов, лестниц и т.п.

1

1

1

1

0,9

Предварительное натяжение оттяжек для мачтовых конструкций

1

1

1

1

0,9

Длительные

Вес отложений золы и пыли

0,95

0,95

0,95

0,95

0,8

Воздействия, вызванные креном фундамента (допускаемые значения)

1

1

1

0,9

Температурное воздействие отводимых газов

0,7

0,7

0,7

1

1

Кратковременные

Ветровая нагрузка

1

1

0,7

Климатическое температурное воздействие с минимальной температурой

0,9

0,9

0,9

Климатическое температурное воздействие с максимальной температурой

0,9

Дополнительный изгибающий момент от силового изгиба ствола

1

1

0,7

1

Дополнительный изгибающий момент от изгиба ствола за счет одностороннего нагрева солнцем (стальные трубы)

1

Особые

Сейсмические нагрузки

1

6.4 Цилиндрические трубы и трубы небольшой конусности (уклон до 1,2%) в соответствии с СП 20.13330 необходимо рассчитывать на резонансное вихревое возбуждение и вызываемое им накопление усталостных повреждений.Для предотвращения резонансного возбуждения могут быть использованы оттяжки и гасители колебаний – механические либо динамические гасители колебаний, а также гасители колебаний в виде спиральных интерцепторов или прутковой навивки, повышающие собственные частоты трубы до значений, при которых колебания становятся невозможными, механические или аэродинамические гасители колебаний, предотвращающие возникновение резонансного вихревого возбуждения.

6.5 В качестве расчетной схемы трубы следует принимать защемленный в основании консольный стержень постоянного или переменного по высоте сечения.Для стальных труб и труб из полимерных композитов с оттяжками расчетная схема принимается в виде консольного стержня, защемленного в основании с упругими опорами в местах оттяжек.

6.6 Определение изгибающих моментов в горизонтальных сечениях ствола трубы необходимо проводить по деформированной схеме с учетом дополнительных изгибающих моментов от собственного веса вследствие прогиба трубы от воздействия ветровых нагрузок, температуры, солнечной радиации и крена фундамента. Для железобетонных труб при этом следует учитывать увеличение прогибов за счет образования трещин и нелинейной деформации бетона и арматуры.

6.7 Перепады температур в стенке трубы от воздействия температуры отводимых газов надлежит определять на основании теплотехнических расчетов для установившегося потока тепла при наибольшем значении температуры отводимых газов и расчетной температуре наружного воздуха (средней температуре наиболее холодной пятидневки) и наибольшем значении коэффициента теплоотдачи наружной поверхности.

Приложение А

Расчет ветровой нагрузки с учетом зонального действия ветра выполняют для башен, имеющих переломы в поясах. При расчете раскосов и распорок таких башен часть нагрузки, лежащую выше или ниже точки схода поясов (рисунок А.1), допускается принимать с понижающим коэффициентом x в зависимости от того, какой случай будет давать наибольшие усилия в раскосах и распорках.

а) – условная схема башни с точкой схода поясов О; б) – расчетная эпюра ветровой нагрузки на башню; в) – эпюра ветровой нагрузки на башню с учетом уменьшения ветровой нагрузки на участке выше схода поясов; г) – эпюра ветровой нагрузки на башню с учетом уменьшения ветровой нагрузки на участке ниже схода поясов

Рисунок А.1 – Схема уменьшения ветровой нагрузки при зональном действии ветра

Ветровую нагрузку на участках зонального действия ветра вычисляют по формуле

, (А.1)

где w – расчетная ветровая нагрузка на башню;x – коэффициент уменьшения (спада) ветровой нагрузки, принимаемый по графику на рисунке А.2 в зависимости от длины рассматриваемого участка а.

Рисунок А.2 – График для определения значения коэффициента x при зональном действии ветра

7 Коэффициенты надежности

7.1 Неблагоприятные отклонения реальных условий эксплуатации от расчетной модели трубы следует учитывать следующими коэффициентами надежности:- по нагрузке ;- по материалу ;- условий работы ;- по ответственности сооружения .

7.2 Нагрузки и воздействия на трубы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать в соответствии с СП 20.13330 и настоящим сводом правил.Коэффициенты надежности по нагрузке при расчете по первой группе предельных состояний следует принимать по таблице 7.1.

7.3 При проектировании труб повышенного уровня ответственности необходимо учитывать коэффициент надежности по ответственности, который должен приниматься не ниже значения 1,1.Конкретные значения коэффициента надежности по ответственности устанавливает генеральный проектировщик по согласованию с заказчиком в задании на проектирование, при этом коэффициент надежности по ответственности не может быть ниже коэффициента, указанного в федеральных законах, нормах и правилах.

На коэффициент надежности по ответственности следует умножать эффекты воздействия (нагрузочные эффекты), определяемые при расчете на основные сочетания нагрузок по первой группе предельных состояний.При расчетах по второй группе предельных состояний коэффициент надежности по ответственности допускается принимать единице.При расчете на сейсмические нагрузки следует принимать во внимание требования, установленные в СП 14.13330.

Таблица 7.1 – Коэффициенты надежности по нагрузке

Вид нагрузки, воздействия

Ветровая нагрузка

H<150 м

1,4

150 м 300 м

1,5

H>300 м

1,6

Собственный вес конструкций

Металлических

1,05

Кирпичных и армокирпичных, бетонных и железобетонных со средней плотностью выше 1600 кг/м, из полимерных композитов

1,1

Бетонных и армированных монолитных футеровок, выполняемых на строительной площадке

1,2

То же в заводских условиях

1,1

Всех видов тепловой изоляции, стяжек, засыпок, защитных и изолирующих слоев, выполняемых на строительной площадке

1,3

То же в заводских условиях

1,2

Грунты в природном залегании

1,1

Грунты на строительной площадке (обратные засыпки и др.)

1,15

При расчетах элементов сборных конструкций при транспортировании

1,8

При подъеме и монтаже

1,5

Примечания

1 При расчетах по первой группе предельных состояний стволов железобетонных и кирпичных труб необходимо дополнительно рассматривать расчетную ситуацию с коэффициентом надежности по нагрузке для собственного веса конструкций 1.

2 Для металлических конструкций, в которых напряжения от собственного веса превышают 50% общих напряжений, следует принимать для собственного веса конструкций 1,1.

3 При расчете стальных труб и башен коэффициент надежности по ветровой нагрузке следует принимать равным 1,4 при высоте до 100 м включительно и равным 1,5 – при высоте более 100 м. При высоте более 210 м коэффициент надежности следует назначать заданием на проектирование индивидуально.

4 При определении краевых минимальных напряжений в стволах кирпичных труб, краевых минимальных напряжений под подошвой фундаментов, расчете фланцевых болтовых соединений и анкерных болтов металлических труб сжимающая продольная сила, обусловленная собственным весом вышележащих конструкций, принимается с коэффициентом 0,9.

17 Особенности проектирования труб в сейсмических районах

9.1.1 Фундаменты труб следует проектировать железобетонными, с подошвой круглого, многоугольного или кольцевого очертания на естественном или свайном основании в соответствии с СП 20.13330 и СП 24.13330.Размеры подошвы фундамента на естественном основании следует принимать по результатам расчетов и с учетом требований к краевым давлениям в соответствии с СП 43.13330 и СП 22.

1 – ствол трубы; 2 – стакан фундамента; 3 – фундаментная плита; 4 – отмостка; 5 – очертание фундаментной плиты для кольцевого фундамента; и – наружный и внутренний радиусы фундаментной плиты

Рисунок 9.1 – Конструктивная схема фундамента

9.1.2 Тип фундамента, его геометрические размеры, глубину заложения необходимо выбирать с учетом:- данных инженерно-геологических изысканий;- конструктивных особенностей трубы;- технологии возведения надземной части трубы;- расположения и глубины заложения примыкающих газоходов и рядом расположенных других сооружений.

9.1.3 Фундамент может состоять из цокольной части (стакана фундамента) и фундаментной плиты. Кольцевые фундаменты целесообразны, как правило, при диаметрах фундамента более 10 м и если внутренний радиус кольца более половины наружного радиуса фундамента .

9.1.4 Бетон для стакана фундамента должен соответствовать следующим характеристикам:- класс по прочности на сжатие не менее B22,5;- марка по морозостойкости не менее F200;- марка по водонепроницаемости не менее W8.Бетон для фундаментной плиты должен соответствовать следующим характеристикам:- класс по прочности на сжатие не менее B20;

– марка по водонепроницаемости не менее W8.- марка по морозостойкости не менее F200, а при расположении плиты ниже уровня промерзания грунта, как правило, не нормируется.В случае наличия агрессивных грунтовых вод, следует предусматривать антикоррозионные мероприятия или использовать специальные бетоны в соответствии с СП 28.13330.

9.1.5 Осадочные марки для наблюдения за осадками и креном трубы следует устанавливать на стволе или несущем каркасе трубы на высоте от 0,5 до 1,0 м от планировочной отметки.В фундаментах труб высотой более 150 м рекомендуется предусматривать не менее четырех осадочных марок, располагаемых, как правило, в специальных колодцах у внешнего края плиты фундамента.

9.1.6 Толщину фундаментной плиты следует назначать в соответствии с правилами проектирования железобетонных конструкций по СП 63.13330 таким образом, чтобы вертикальная (поперечная) арматура по расчету не требовалась.

9.1.7 Армирование фундаментной плиты следует принимать по расчету и осуществлять отдельными стержнями, располагаемыми по радиально-кольцевой схеме, либо сварными арматурными сетками прямоугольной или трапециевидной формы. Для поддержания в проектном положении верхней арматуры плиты фундамента следует устанавливать вертикальные плоские или пространственные арматурные каркасы.

9.1.8 При конструировании фундаментов на свайном основании сваи в плане следует располагать по квадратной сетке или по нескольким концентрическим окружностям таким образом, чтобы “грузовые площади”, приходящиеся на каждую сваю, были примерно одинаковы и с соблюдением требований СП 24.13330.

9.2.1 Расчет оснований, сложенных дисперсными грунтами, следует выполнять по второй группе предельных состояний (по деформациям). В тех случаях, когда основание сложено скальными грунтами, расчет следует выполнять по первой группе предельных состояний (по несущей способности).

9.2.2 При расчете оснований по деформациям следует руководствоваться СП 22.13330 и определять осадку фундамента s и крен фундамента . Предельно допустимые значения этих величин указаны в таблице 5.1.

9.2.3 Расчет осадки основания следует выполнять методом послойного суммирования, применяя расчетную схему основания в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи . При этом значение и расчетное сопротивление грунта основания R вычисляют в соответствии с СП 22.13330, принимая коэффициент как для сооружений с жесткой конструктивной схемой при 1,5.

9.2.4 При расчете осадки кольцевых фундаментов, удовлетворяющих условию , допускается рассматривать фундамент как ленточный шириной .

9.2.5 Неоднородность основания по сжимаемости в плане под подошвой фундамента характеризуется изменчивостью приведенных модулей деформации грунта по расчетным вертикалям (выработкам) [2]. Если отношения максимального из приведенных модулей к минимальному не превосходит 1,5, то основание по сжимаемости в плане допускается считать однородным. В противном случае основание должно рассматриваться как неоднородное по сжимаемости в плане.

9.2.6 Средняя осадка фундамента на неоднородном в плане основании должна рассматриваться как отношение к площади подошвы фундамента суммы осадок основания в расчетных точках, умноженных на площадь участков подошвы фундамента, относящихся к этим точкам.

9.2.7 Крен фундамента вычисляют по формуле

где – коэффициент, принимаемый равным 1 для фундаментов с подошвой круглого или многоугольного очертания и принимаемый по таблице 9.1 для фундаментов с кольцевой подошвой;

E и – модуль деформации и коэффициент поперечной деформации грунта основания (при необходимости их значения принимают средними в пределах сжимаемой толщи ); – момент внешних сил, вычисляемый на уровне подошвы фундамента относительно ее центральной оси, учитывая увеличение эксцентриситета вертикальных нагрузок за счет изгиба ствола трубы и наклона фундамента.Для фундаментов с подошвой в форме правильного многоугольника площадью A в формуле (1) принимают .

Таблица 9.1 – Поправочный коэффициент при расчете крена кольцевых фундаментов

0,5

0,6

0,7

0,8

1,006

1,013

1,030

1,067

9.2.8 Для неоднородных по сжимаемости в плане оснований крен фундамента следует принимать как сумму двух составляющих. Первая составляющая вызывается моментом, действующим на фундамент, и рассчитывается по формуле (1). Вторая составляющая вызывается неравномерностью осадки фундамента и ее допускается рассчитывать по формуле

где и – осадки противоположных точек основания под подошвой фундамента, вычисленных по формулам метода послойного суммирования, согласно инженерно-геологическим изысканиям для расчетных вертикалей, проходящих через данные точки; – расстояние между точками.При расчете крена по формуле (2) следует выбирать точки, дающие его наибольшее значение.

9.2.9 Расчет свайных оснований следует выполнять по СП 24.13330, при этом усилия в сваях необходимо определять из расчета свайно-плитного фундамента, учитывая физическую нелинейность деформирования фундаментной плиты с учетом жесткости стакана фундамента и ствола трубы в соответствии с 9.3.

9.3.1 При расчете фундаментной плиты следует рассматривать ее совместную работу с основанием и верхним строением. Рекомендуется учитывать образование трещин, неупругие деформации железобетона в плите и вызываемое ими перераспределение усилий. Основание и верхнее строение допускается рассматривать как линейно-упругие тела.

Расчет проводят по двум группам предельных состояний – по несущей способности и по раскрытию трещин. Предельная ширина раскрытия трещин принимается по таблице 5.2.Нагрузка на фундамент от ствола трубы (см. рисунок 9.2) сводится к вертикальной осевой силе и моменту , который вычисляют относительно подошвы фундамента.

где – составляющая нагрузки F от вертикальной силы, вычисляемая по формуле

– максимальное значение составляющей нагрузки F от момента, вычисляемое по формуле

– угол, отсчитываемый от радиального сечения, в плоскости которого действует .

Рисунок 9.2 – Нагрузки от ствола трубы

В случае однородного в плане основания расчет фундаментной плиты допускается проводить на условную осесимметричную нагрузку . Кроме того необходимо учитывать вес стакана фундамента, грунта, лежащего на фундаментной плите, собственный вес фундаментной плиты и прочие аналогичные нагрузки.Примечание – Собственный вес фундаментной плиты допускается не учитывать при песчаном основании, принимать с коэффициентом 0,5 при глинистом основании и учитывать полностью, если фундаментная плита лежит на основании, сложенном слабыми грунтами с модулем деформации E<5 МПа, или опирается на свайное основание.

где и – радиальный и окружной изгибающие моменты;, , – жесткости; и – радиальная и окружная кривизны.При достижении хотя бы одним из моментов или значения , соответствующего образованию трещин, полагается, что 0 и система уравнений (6) распадается на два уравнения. Зависимость “момент-кривизна” для этого случая графически показана на рисунке 9.3.

Ее аналитическое выражение определяют уравнениями изгиба железобетонных элементов [2], принимаемых в соответствии с СП 63.13330. При достижении моментом своего предельного значения (j принимает значение или ) предполагается, что кривизна может неограниченно возрастать, тем самым моделируется образование линейного пластического шарнира, перпендикулярного направлению j.

Признаком исчерпания несущей способности фундаментной плиты является такое состояние, когда радиальные и кольцевые пластические шарниры смыкаются, образуя замкнутые области. Дальнейшее увеличение нагрузки на фундамент в этом случае возможно лишь за счет сопротивления основания. Различные схемы пластических шарниров, соответствующие принятому критерию исчерпания несущей способности, для кольцевых плит показаны на рисунке 9.4. Аналогичные схемы могут быть составлены для круглых плит.

1 – участок работы без трещин;

10 Монолитные железобетонные трубы

10.1 Проектирование железобетонных труб следует выполнять с учетом требований СП 43.13330, СП 63.13330 и настоящего свода правил.

10.2 Ствол железобетонной трубы следует проектировать в виде полого усеченного конуса или цилиндра либо комбинированной формы – в виде сочетания усеченного конуса в нижней части трубы и цилиндрической верхней части. По высоте ствол может иметь постоянный либо переменный уклон наружной поверхности и переменную толщину стенки.

10.3 Геометрические размеры ствола определяют по расчету, а также исходя из конструктивных требований, архитектурных соображений и возможностей оборудования, используемого для возведения трубы.

10.4 Отношение высоты всего ствола или отдельного участка ствола к своему нижнему наружному диаметру должно быть, как правило, не более 20. Толщину стенки назначают по расчету ствола трубы, но не менее 200 мм. Переменный уклон рекомендуется принимать от 0% вверху до 8% внизу, а постоянный уклон – от 0% до 3%.

10.5 Минимальный диаметр устья по технологическим условиям возведения трубы в переставной опалубке должен быть, как правило, не менее 3,6 м.

10.6 Для несущих стволов труб следует применять класс бетона и марки по морозостойкости и водонепроницаемости в соответствии с СП 43.13330.

10.7 Цементы для бетона подбирают в соответствии с СП 28.13330 в зависимости от агрессивности среды эксплуатации.

10.8 Для внутренних газоотводящих стволов из тяжелого, жаростойкого или легкого конструкционного бетона его характеристики принимают следующими:- класс по прочности на сжатие не менее B15;- марка по водонепроницаемости не менее W8.

10.9 В качестве рабочей арматуры рекомендуется применять горячекатаную сталь периодического профиля классов А400, А500 и А400С, А500С диаметром от 10 до 28 мм. Стержни диаметром более 28 мм допускается использовать для армирования участков, ослабленных проемами, а также для армирования фундаментов.В качестве монтажной арматуры и хомутов рекомендуется использовать гладкую арматуру класса А240 диаметром от 6 до 10 мм.

10.10 Армирование стенок стволов труб следует выполнять двойным – с наружной и внутренней сторон.

10.11 Процент армирования горизонтальных и вертикальных сечений ствола следует принимать в соответствии СП 43.13330. Шаг арматурных стержней рекомендуется принимать от 100 до 200 мм, в отдельных случаях, связанных с технологией возведения труб, допускается шаг арматуры от 75 до 350 мм, но не более толщины стенки ствола трубы.

10.12 Вертикальная арматура может устанавливаться группами стержней одной длины (групповое армирование) или отдельными стержнями, располагаемыми вразбежку (обычное армирование).

10.13 При двойном армировании (у наружной и внутренней сторонах стенки ствола трубы) стыки противоположных групп стержней должны располагаться вразбежку.

10.14 Допустимую температуру применения арматуры, выбор состава бетона в зависимости от температуры его нагрева, длину анкеровки и перепуска стержней арматуры, стыкуемых внахлестку, расстояния между стыками, а также методы расчета при нагреве следует принимать в соответствии с СП 27.13330 и СП 63.13330.

10.15 Толщину защитного слоя, расположение стыков вертикальной и кольцевой арматуры, предельную ширину раскрытия трещин в стволе трубы следует принимать в соответствии с СП 43.13330.

10.16 Для опирания футеровки и конструкций, поддерживающих внутренние газоотводящие стволы, следует предусматривать железобетонные консоли с внутренней стороны ствола трубы, которые образуются за счет установки внутренней опалубки под соответствующим углом при бетонировании ствола трубы. Высоту консолей принимают 1250 или 2500 мм.

10.17 Проемы в железобетонном стволе следует усиливать путем дополнительного армирования по контуру проемов вертикальными, горизонтальными и наклонными стержнями. Суммарная площадь дополнительных вертикальных стержней обрамления проема должна быть не менее общей площади сечения вертикальных стержней, перерезанных проемом.

Это же требование распространяется на обрамление проема горизонтальными стержнями при высоте проема не более 3 м. Анкеровку дополнительных вертикальных стержней обрамления проема следует принимать длиной от 50 до 80 диаметров арматуры, горизонтальных – 80 диаметров арматуры.При высоте проема более 3 м с верхней и нижней его сторон устанавливают дополнительную горизонтальную арматуру в количестве, приходящемся на 1/4 высоты проема, но не менее чем на 1,5 м.

Дополнительную вертикальную (горизонтальную) арматуру рекомендуется устанавливать в зоне до 0,15 ширины (высоты) проема от его грани.В углах проемов дополнительно устанавливают наклонные стержни под углом 45°, суммарную площадь сечения которых около каждого угла следует принимать в интервале от 10 до 15% площади горизонтальной арматуры обрамления с одной стороны проема.

1 – поперечное армирование (хомуты)

Рисунок 10.1 – Армирование проема дополнительными стержнями

10.18 Для улучшения аэродинамических характеристик цокольной части трубы в зоне ввода газоходов рекомендуется устраивать наклонные перекрытия (пандусы), низ которых находится на отметке низа проема для ввода газохода.При работе тепловых агрегатов на зольном топливе расчет перекрытия необходимо выполнять с учетом нагрузки от веса золы.

10.19 Крепление металлоконструкций светофорных площадок, площадок обслуживания, балконов и лестниц на наружной поверхности ствола трубы рекомендуется осуществлять на болтах при помощи закладных деталей с дюбелями, закладываемых в стенку ствола при бетонировании. Для крепления этих металлоконструкций допускается использовать распорные и химические анкеры, рассчитанные на соответствующие нагрузки и допускающие динамические воздействия.

10.20 Для расчета железобетонного ствола допускается использование расчетной схемы в виде защемленного в основании консольного стержня кольцевого сечения. Определение изгибающих моментов в горизонтальных сечениях ствола трубы следует определять по деформированной схеме с вычислением дополнительных изгибающих моментов от собственного веса, вызванных изгибом ствола трубы от воздействия ветровой или сейсмической нагрузки, крена фундамента, одностороннего нагрева солнцем, а также с учетом технологической температуры.

10.21 При расчете монолитных железобетонных труб необходимо выполнять следующие расчеты:- аэродинамический, в результате которого уточняется геометрия газоотводящего тракта и конфигурация несущего ствола;- теплотехнический, который определяет распределение температур по толщине стенки трубы;- горизонтальных сечений на воздействие ветра, сейсмических воздействий, собственного веса трубы и градиента температур для определения толщины стенки железобетонного ствола трубы и количества продольной вертикальной арматуры по высоте трубы;

– вертикальных сечений стенки железобетонного ствола трубы на воздействие температуры для определения необходимого количества горизонтальной кольцевой арматуры;- прогибов трубы для сравнения их с допускаемыми предельными прогибами, а также для определения дополнительных изгибающих моментов от собственного веса трубы и для проверки устойчивости трубы.

10.22 Расчет стволов монолитных железобетонных труб выполняют по двум группам предельных состояний. При этом следует учитывать влияние температуры на расчетные сопротивления бетона, стали, на их модули упругости и другие параметры деформируемости железобетона в соответствии с СП 27.13330.Распределение температуры по толщине стенки ствола трубы следует принимать по теплоаэродинамическим расчетам ствола для летнего (по средней температуре наиболее жаркого месяца) и зимнего (по средней температуре наиболее холодной пятидневки) режимов работы трубы.

10.23 Расчетные сечения ствола следует назначать через каждые 20-30 м по высоте ствола, и вести расчет по предварительно назначенным значениям толщин стенки железобетонного ствола и арматуре для двухстороннего армирования по всей высоте трубы.

10.24 Расчет ствола трубы рекомендуется выполнять с использованием деформационной модели железобетонного стержня кольцевого поперечного сечения в соответствии с СП 63.13330 и с учетом дополнительных требований настоящего свода правил.

10.25 При расчете горизонтальных сечений ствола трубы (см. рисунок 10.2) по деформационной модели уравнения, связывающие усилия и обобщенные деформации в сечении, принимают в виде

; (10)

, (11)

где M – изгибающий момент, определяемый относительно горизонтальной оси;

N – вертикальная сила, обусловленная весом вышележащей части трубы; – относительная вертикальная деформация на пересечении выбранных осей (в точке О); – кривизна продольной оси в плоскости действия изгибающего момента M; (, j=1, 3) – жесткостные характеристики, определяемые по формулам

; (12)

; (13)

; (14)

, – площадь, координаты центра тяжести -го участка бетона, на которые условно разбивается сечение;, – площадь, координаты центра тяжести j-го стержня арматуры; – модуль упругости бетона; – модуль упругости арматуры; – коэффициент упругости бетона -го участка; – коэффициент упругости j-го стержня арматуры.

– напряжение в -м участке бетона; – напряжение в j-м стержне арматуры

Рисунок 10.2 – Расчетная схема горизонтального сечения ствола трубы

Значения коэффициентов и определяют по диаграммам состояния арматуры и бетона, принятым в СП 63.13330. При этом значения напряжений и относительных деформаций в базовых точках диаграмм состояния определяют с учетом влияния температуры нагрева бетона и арматуры согласно СП 27.13330.Для труб с монолитной футеровкой при расчете ствола по деформационной модели учитывают различие диаграмм состояния бетона ствола и бетона футеровки.

12 Кирпичные трубы

12.1 Кирпичные трубы допускается применять во всех отраслях промышленности для отвода дымовых газов с широким диапазоном температуры отводимых газов.

12.2 Кирпичные трубы следует проектировать для I-IV районов по ветровой нагрузке, армированные (армокирпичные) кирпичные трубы допускается применять в V-VII районах по ветровой нагрузке в соответствии с СП 20.13330.

12.3 Ствол трубы должен состоять из цоколя, собственно ствола и оголовка.

12.4 Ствол кирпичной трубы рекомендуется проектировать в виде усеченного конуса (цоколь трубы может быть цилиндрической формы). Наклон образующей поверхности ствола трубы к вертикали рекомендуется принимать постоянным, в пределах от 0,02 до 0,04.

12.5 Высоту цоколя следует принимать с учетом архитектурного оформления наружной поверхности трубы, а также в зависимости от размеров подводящих газоходов (в случае наземного ввода газоходов).

12.6 Цоколь рекомендуется выполнять цилиндрической формы, который должен заканчиваться ступенчатым карнизом, при этом утолщение стенки на каждом из рядов при устройстве карниза рекомендуется принимать в 1/4 кирпича.

12.7 Число проемов в цоколе для ввода газоходов не должно быть более трех в одном сечении, при этом ослабление конструкции должно составлять не более 30% площади сечения.

12.8 Усиление ослабленного сечения необходимо проводить за счет пилястр в зоне проемов и армирования кладки.Отсутствие стяжных колец в зоне ослабления должно быть компенсировано горизонтальной арматурой, суммарная площадь поперечного сечения которой должна быть не менее площади поперечного сечения отсутствующих колец.

12.9 Проемы в кладке ствола трубы необходимо перекрывать полуциркульными арками или железобетонными перемычками. Применение лучковых арок не допускается.

12.10 Высота труб должна составлять не более 100 м; диаметр устья (по футеровке) из технологических условий возведения трубы – не менее 1,2 м.

12.11 Толщину кладки стен трубы следует принимать по расчету, но не менее 1,5 кирпича. Изменение толщины ствола выполняют уступами путем уменьшения толщины стен на полкирпича по высоте. Эти уступы используют для опирания футеровки.Допускается использовать для опирания футеровки консоли, образованные напуском кладки несущего ствола внутри трубы.Высоту участков трубы с постоянной толщиной стенки рекомендуется принимать не более 12 м.

12.12 Для восприятия растягивающих температурных усилий в вертикальных сечениях от неравномерного по толщине нагрева ствола дымовыми газами с наружной стороны ствола устанавливают стяжные кольца из полосовой стали. Сечение и шаг установки стяжных колец принимают в соответствии с СП 43.13330.

12.13 Расчет горизонтальных сечений по несущей способности, а также вертикальных сечений на температурные воздействия следует проводить в соответствии с СП 15.13330, СП 43.133330*.________________* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: СП 43.13330.2012. – Примечание изготовителя базы данных.

12.14 При расчетах горизонтальных сечений по первой группе предельных состояний и расчетах на особое сочетание нагрузок не допускается, чтобы эксентриситет продольной силы (равнодействующая приложения всех воздействующих на ствол трубы нагрузок в горизонтальном сечении) выходил за пределы ядра сечения трубы. При отсутствии в сечении проемов радиус ядра сечения трубы , м, определяют по формуле

, (16)

где D – наружный диаметр сечения, м; d – внутренний диаметр сечения, м.

12.15 В случае невозможности соблюдения условия по 12.14 следует использовать армокирпичную кладку, в которой вертикальные растягивающие усилия воспринимают арматурные стержни, заложенные внутрь кладки.

12.16 Расчет горизонтальных сечений, ослабленных проемами, необходимо выполнять с учетом изменения положения центра тяжести и фактических геометрических характеристик сечения трубы.

12.17 Расчет вертикальных сечений на температурные усилия, вызванные перепадом температуры по толщине стенки ствола для зимнего режима работы (по средней температуре наиболее холодной пятидневки), следует выполнять в соответствии с СП 43.13330.

12.18 Стяжные кольца следует устанавливать с предварительным натяжением колец с усилием затяжки равным 50 МПа, которое следует учитывать при расчете вертикальных сечений.

12.19 Расчет вертикальных сечений армокирпичных труб следует производить с учетом совместной работы горизонтальной арматуры и стяжных колец.

12.20 Для кладки стволов кирпичных труб следует применять керамический кирпич по ГОСТ 530 с учетом требований СП 43.13330.

12.21 Для подъема на трубу следует предусматривать наружные ходовые скобы из круглой стали диаметром от 20 до 30 мм, закладываемые в кладку на глубину не менее 250 мм. Скобы следует устанавливать с шагом по высоте 375 мм в два вертикальных ряда вразбежку с расстоянием между осями рядов 300 мм.

12.22 Несущие конструкции наружных площадок следует проектировать в виде консольных балок двутаврового сечения, закладываемых в кладку на глубину не менее 380 мм. Панели настила и ограждение площадок следует крепить к балкам болтовыми соединениями.

13 Стальные трубы

13.1 При выборе схемы устройства и геометрической формы стволов стальных труб следует учитывать количество и уровни подводящих газоходов, а также наличие:- шумоглушителя;- дождевой заслонки;- шиберных заслонок;- дивертора;- устройств для сбора, выгрузки пылевых отложений;- других технологических устройств.

13.2 Для фланцевых соединений следует применять болты повышенной прочности без контролируемого натяжения или высокопрочные болты с натяжением на заданное усилие. Требования по установке болтов принимают по СП 16.13330. Диаметр болтов рекомендуется принимать не менее 16 мм. Расчет болтового соединения следует выполнять с учетом эксцентриситета нагрузки, передаваемой оболочкой.

Для уменьшения толщины фланца и снижения краевого эффекта в зоне стыка стенки царги и фланца допускается проектировать короткие вертикальные ребра, равномерно расположенные по периметру и приваренные к фланцу и стенке царги. Количество ребер и болтов, толщину фланцев определяют расчетом. Комбинированные соединения, в которых расчетная нагрузка может быть воспринята только при одновременной работе болтового и сварного соединения, не допускаются.

13.3 Расчеты конструкций необходимо выполнять в соответствии с СП 16.13330 и СП 20.13330 из условия упругой работы материала. Рекомендуется выполнять расчеты методом конечных элементов с применением моделей, описывающих реальные геометрические параметры конструкций.

13.4 При проектировании стальных труб в соответствии с СП 16.13330 требуется выполнение следующих расчетов:- по несущей способности;- общей устойчивости ствола;- местной устойчивости ствола;- усталости элементов стальных конструкций;- деформациям ствола.

13.5 Расчет по несущей способности следует выполнять с целью подтверждения отсутствия потери устойчивости оболочки в результате действия расчетных нагрузок. Необходимо выполнять проверку оболочки на прочность, а также на общую и местную устойчивость.

– технологические (обеспечение условий нормальной эксплуатации подъемно-транспортного оборудования, контрольно-измерительных приборов и т.д.);- конструктивные (обеспечение целостности футеровки, тепловой изоляции примыкающих друг к другу элементов конструкций и их стыков);- эстетико-психологические (обеспечение благоприятных впечатлений от внешнего вида сооружения, предотвращения ощущения опасности).Предельное значение горизонтального перемещения по эстетико-психологическому требованию должно быть указано в задании на проектирование.

13.7 Если условия эксплуатации трубы требуют наличия проема для отвода дымовых газов, ширина которого превышает 2/3 диаметра несущей оболочки, допускается установка большего числа меньших проемов, которые в совокупности составят необходимую площадь, при этом должны быть выполнены требования СП 43.13330.

13.8 Проемы в трубах, не усиленные дополнительными ребрами жесткости, должны быть закруглены по радиусу с минимальным значением 10t, где t – толщина оболочки.

13.9 Крепление трубы к фундаменту осуществляют анкерными болтами, количество и шаг расстановки которых определяют расчетом. Допускаются спаренные анкерные болты. Варианты конструктивного исполнения опорной части стальных труб следует принимать в соответствии с рисунками 13.1-13.3.

Рисунок 13.1 – Опорная плита

Рисунок 13.2 – Опорная плита с подкрепляющими ребрами

Рисунок 13.3 – Опорная плита с подкрепляющими ребрами и верхней горизонтальной плитой (траверса)

13.10 Выбор материалов элементов конструкций стальных труб следует осуществлять в соответствии с СП 43.13330, СП 16.13330 и СП 28.13330.При температуре на поверхности металла ствола трубы ниже 200°C следует использовать углеродистые или низколегированные стали; при температуре на поверхности металла от 200°C до 400°C включительно – низколегированные стали;

при температуре на поверхности металла свыше 400°C следует использовать коррозионно-стойкие и жаростойкие стали. При высоком содержании агрессивных составляющих в отводимых газах независимо от их температуры и особенно в случаях возможного образования конденсата следует использовать коррозионно-стойкие стали.

Для труб и газоотводящих стволов следует применять марки стали по назначению в зависимости от состава отходящих газов, в основном аустенитного класса в соответствии с СП 28.13330.Применять сталь марки 10ХНДП типа “кортен” (см. ГОСТ 19281) допускается только в условиях слабоагрессивной среды при концентрации газов не выше группы “А” для наружных несущих каркасов.

При назначении стали для конструкций труб следует учитывать группы конструкций согласно СП 16.13330.2017 (приложение В):- для труб класса КС-3 (повышенный уровень ответственности) стальные оболочки труб, наружные ребра жесткости, фланцы и элементы опорных узлов принимают по группе 1, газоотводящие стволы, внутренние опорные элементы и ребра жесткости – по группе 2, лестницы, площадки и прочие вспомогательные конструкции – по группе 3;

– для труб класса КС-2 (нормальный уровень ответственности) стальные оболочки труб, наружные ребра жесткости, фланцы и элементы опорных узлов принимают по группе 1, газоотводящие стволы, внутренние опорные элементы и ребра жесткости – по группе 3, лестницы, площадки и прочие вспомогательные конструкции – по группе 4.

Не рекомендуется использовать коррозионно-стойкую сталь мартенситного и ферритного классов (в том числе и с высоким содержанием молибдена) в трубах, отводящих дымовые газы от оборудования, работающего на серосодержащем топливе в условиях средней или высокой степени агрессивного воздействия, когда температура поверхности, соприкасающейся с отходящими газами, ниже вычисленной кислотной точки росы 10°C в соответствии с таблицей 13.1.

Таблица 13.1 – Степень агрессивного воздействия

Степень агрессивного воздействия

Часы эксплуатации в год

Низкая

<25

Средняя

25-100

Высокая

>100


Примечания

1 Часы эксплуатации действительны при содержании , равном 15‰. При разном содержании часы эксплуатации обратно пропорциональны содержанию . Когда содержание неизвестно, допускается принимать его минимальное содержание, достигающее 2% от содержания в отходящих газах.

2 При расчете часов эксплуатации, в течение которых труба испытывает степень агрессивного воздействия, следует учитывать время начала и окончания работы, когда температура отходящих газов ниже кислотной точки росы.

3 Необходимо учитывать, что небольшие участки могут подвергнуться местному охлаждению и оказаться под влиянием локализованной кислотной коррозии. Местное охлаждение может возникнуть вследствие:

– подсосов воздуха;

– охлаждения ребра фланца, интерцепторов и другой арматуры;

– охлаждения через опорные точки;

– обратной тяги у вершины трубы.

4 Следует учитывать, что присутствие хлоридов и фторидов в конденсате отработанного газа может значительно усилить коррозию. Допускается принимать уровень агрессивного воздействия низким при условии, что концентрация 30 мг/м или HF<5 мг/м, а время работы при температуре ниже кислотной точки росы не превышает 25 ч в год.

5 Независимо от температуры степень агрессивного воздействия считается высокой, если концентрация галогенов выше:

– 300 мг/м при 20°C и давлении в 0,1 МПа (1 бар) – для фторида водорода;

– 1300 мг/м при 20°C и давлении в 0,1 МПа (1 бар) – для элементарного хлора;

– 1300 мг/м при 20°C и давлении в 0,1 МПа (1 бар) – для хлорида водорода.

6 Следует считать, что условия насыщенных или конденсирующихся дымовых газов системы десульфуризации всегда создают высокую степень агрессивного воздействия.

13.11 При температуре стенки ствола ниже 65°C и концентрации конденсируемой из отводимых газов серной кислоты с концентрацией 5% рекомендуется использовать коррозионно-стойкую сталь с высоким содержанием молибдена. Следует учитывать, что подобные условия, как правило, наблюдаются у вершины (на высоте, равной трем диаметрам) трубы, которая отводит серосодержащие дымовые газы.

13.12 Не допускается использовать коррозионно-стойкую сталь мартенситного и ферритного классов при контакте с отходящими газами, содержащими щелочи.

13.13 Следует учитывать, что при контакте с отходящими газами при переменной конденсации (но не ) низколегированная сталь с содержанием меди более устойчива к коррозии по сравнению с углеродистой.

13.14 Не допускается использование низколегированной стали с содержанием меди для атмосферных условий эксплуатации в прибрежной морской зоне, а также любой другой хлоридсодержащей среды.

13.15 Стыки элементов из коррозионно-стойкой стали с элементами из углеродистой или низколегированной стали следует выполнять на болтах с применением изолирующих прокладок. Выполнение сварных соединений данных сталей осуществляется по установленной для этого технологии сварки и специальными электродами или сварочной проволокой.

13.16 Толщину стенки оболочки несущего ствола трубы определяют расчетом. Минимальная толщина несущей оболочки стальной трубы из углеродистой стали должна составлять 5 мм без учета припуска на коррозию.Припуск на коррозию следует принимать как сумму внешних и внутренних припусков, определяемых по таблицам 13.2 и 13.3.

Общий припуск необходимо прибавить к толщине оболочки, принятой по результатам расчетов. Припуск на коррозию на всех открытых поверхностях должны иметь как внутренние, так и внешние фланцы. Припуски, приведенные в таблицах 13.2 и 13.3, рассчитаны на 20 лет срока службы трубы. Для более долгих сроков службы припуски на коррозию следует пропорционально увеличивать.

Для временных труб сроком службы до 1 года допускается значения внешних и внутренних припусков принимать равными нулю, за исключением условий с высокой степенью агрессивного воздействия, когда внутренний припуск следует принимать равным 3 мм.Для самонесущих труб со стальными внутренними газоотводящими стволами внутренний припуск на коррозию следует принимать только для газоотводящих стволов.

14 Трубы из полимерных композитов

14.1 Трубы из полимерных композитов в виду конструктивных особенностей и прочности самих материалов могут быть самонесущими, с оттяжками либо установленными в поддерживающих конструкциях.

14.2 Трубы, установленные внутри железобетонных, кирпичных или металлических стволов, а также в несущих каркасах, следует рассматривать как часть защитной системы для защиты несущих конструкций от агрессивной среды и температурных воздействий. В этом случае трубы рассматривают как газоотводящие стволы, и их проектирование выполняют в соответствии с 16.2.

14.3 Главными критериями при выборе материалов являются:- прочностные и деформационные характеристики материалов;- стойкость к температурному воздействию отводимых газов;- стойкость ствола трубы или газоотводящего ствола к воздействию агрессивных компонентов отводимых газов (в соответствии с режимом работы трубы).

14.4 При выборе полимерных композитов конструкции защитной системы по условиям эксплуатации ствола: по температуре, агрессивности отводимых газов, условиям устойчивости ко всем предполагаемым механическим, термическим и химическим воздействиям в течение запланированного срока службы следует руководствоваться СП 43.13330.

Стенка элементов трубы (газоотводящего ствола) может состоять из следующих слоев:- внутреннего защитного (футеровочного) слоя;- конструкционного (несущего) слоя; – теплоизоляционного слоя; – наружного защитного слоя.Допускается стенка, состоящая только из конструкционного слоя (однородная стенка). Теплоизоляционный слой может располагаться между слоями, образуя “сэндвич”-конструкцию, или между конструкционным и наружным защитным слоем (кожухом).

14.5 В проектной и рабочей документации необходимо указывать характеристики принятых материалов в направлении по образующей и кольцевом направлении в соответствии с гарантированными показателями по техническим условиям предполагаемого завода-изготовителя:- прочность при растяжении;- прочность при изгибе;

– теплостойкость по Мартенсу;- модуль упругости.- метод изготовления ствола (намотка, контактное формование);- тип применяемого наполнителя и его содержание по массе;- режим термообработки;- коэффициент линейного температурного расширения (справочный показатель).Для повышения прочности и жесткости царг газоотводящих стволов следует предусматривать кольцевые, а при соответствующем обосновании также продольные ребра жесткости.

При изготовлении царг методом намотки кольцевые ребра жесткости могут быть образованы путем установки специальных реброобразователей из полимерных материалов, лент из жестких минераловатных плит, из прокатанного соответствующим образом тонкого листового металла. Ребра могут изготавливаться также методом контактного формования. Шаг ребер назначают по расчету или конструктивно. Ребра должны быть надежно прикреплены к оболочке.

14.6 Полимерная матрица стволов в зависимости от условий их эксплуатации должна основываться на полиэфирных, фенолформальдегидных, эпоксидных смолах, их модификациях и компаундах. Возможно применение других видов смол при соответствующем обосновании.

14.7 Внутренний защитный (футеровочный) слой следует выполнять из полимерных композитов с повышенным содержанием термореактивной смолы, армированной вуалями из штапельного волокна и/или стеклянными матами из рубленых волокон.В зависимости от требований к химической стойкости допускается использовать в качестве армирующих наполнителей полимерного композита внутреннего защитного слоя материалы из углеродных или полипропиленовых волокон.На участках газоотводящего ствола, где возможно образование избыточного давления, наличие внутреннего защитного слоя обязательно.

14.8 Эпоксивинилэфирные смолы на основе бисфенола-А и новолака допускается применять в среде кислот, щелочей и растворителей.Для повышения огнестойкости конструкций следует применять связующие на основе бромированных эпоксивинилэфирных смол.

14.9 Заводские (укрупнительные) соединения царг рекомендуются в следующих исполнениях: раструбное клеевое, встык на фланцах, встык с наружным и внутренним бандажами.Монтажные соединения царг следует предусматривать, как правило, раструбными, фланцевыми, штифтовыми и шпилечными.

14.10 В условиях высокой химической агрессии допускается применение фаолита и листовых термопластов: поливинилхлоридного пластиката, винипласта, полиэтилена, полипропилена, пентопласта и фторопласта.Допускается за нормативное сопротивление материала тому или иному виду нагрузки принимать минимальное значение соответствующей прочности полимерного композита по нормативной технической документации производителя с обеспеченностью не менее 0,95, а за нормативные значения модуля упругости и модуля межслойного сдвига – их гарантированные средние значения.

14.11 Расчетные значения сопротивлений, модулей деформации и межслойного сдвига полимерных композитов назначаются с учетом температурно-временных факторов, способа и качества изготовления конструкции.

14.12 Расчет элементов газоотводящих стволов из полимерных композитов следует проводить по первому и второму предельным состояниям.

14.13 Для конструкций, работающих в условиях сильноагрессивных химических сред, рекомендуется применять связующее на основе смол, используемых для коррозионно-стойкого барьера. Для других конструкций допускается применение связующего на основе менее химически стойких смол.

14.14 В процессе проектирования следует выполнять входной контроль пригодности выбранных материалов для заданных условий эксплуатации. Проверка должна быть основана на результатах лабораторных испытаний. Рекомендуется проводить испытания в реальных условиях эксплуатации либо использовать результаты прежних испытаний.

14.15 В проектной документации должна быть приведена информация об условиях постотверждения для изготавливаемых конструкций, которая должна содержать меры, обеспечивающие сохранность линейных размеров конструкции при возможной тепловой деформации.

14.16 Работа газоотводящих стволов из полимерных композитов в условиях избыточного статистического давления, как правило, не допускается. При наличии в стволе избыточного давления наличие внутреннего коррозионно-стойкого защитного слоя обязательно. Для устранения избыточного давления может быть использован диффузор на оголовке ствола.

14.17 Допускается применение конструкций из полимерных композитов снаружи верхней части несущего ствола трубы для защиты от окутывания дымовыми газами.

14.18 Рекомендуется ширину проемов в цилиндрической оболочке принимать не более 0,8R, где R – внутренний радиус оболочки.

14.19 В проектной и рабочей документации необходимо приводить техническую характеристику конструкций стволов труб, содержащую следующие сведения:- климатические и сейсмические воздействия, принятые при расчетах, коэффициенты надежности;- допускаемые параметры температурно-влажностных, газовых и аэродинамических режимов работы трубы (температуру, влажность, объем отводимых газов, показатели, характеризующие агрессивность среды и т.д.);- расчетный срок службы.

14.20 При размерах элементов, превышающих транспортный габарит, их допускается выполнять сборными с устройством продольных стыков на продольных наружных фланцах или с накладками по линии сопряжения. Негабаритные изделия допускается также изготавливать непосредственно у места монтажа с помощью мобильных комплексов.

14.21 За нормативное сопротивление полимерного композита принимают минимальное значение прочности по техническим условиям на изделие из полимерного композита или иной документации с обеспеченностью не менее 0,95, а за нормативное значение модуля упругости и модуля межслойного сдвига принимают его гарантированные средние значения.

14.22 Расчетные сопротивления полимерных композитов R, МПа, вычисляют по формуле

, (17)

где – нормативное сопротивление; – коэффициент надежности по материалу; – температурно-временной коэффициент прочности; – коэффициент условий работы, учитывающий степень агрессивности среды.

14.23 Расчетный модуль деформаций полимерных композитов E, МПа, вычисляют по формуле

, (18)

где – нормативный модуль упругости, МПа; – температурно-временной деформационный коэффициент.

14.24 Расчетный модуль межслойного сдвига полимерных композитов G, МПа, вычисляют по формуле

, (19)

где – нормативный модуль межслойного сдвига, МПа; – температурно-временной деформационный коэффициент модуля межслойного сдвига.Значения коэффициентов , , , , принимают по техническим условиям на изделие из полимерного композита или иной документации.

14.25 При проектировании материал защитного слоя выбирают для условий воздействия среды по шкале химстойкости как “стоек”, а материал конструкционного слоя – не ниже чем “ограниченно стоек”.

14.26 При расчете стволов по первой группе предельных состояний следует проверять следующее:- прочность стенки ствола по нормальным напряжениям;- прочность подкрепляющих стенку элементов (кольцевых ребер, бандажей) по нормальным напряжениям и на сдвиг по касательным напряжениям в зонах опирания или подвески газоотводящего ствола к несущим конструкциям;

14.27 Расчет конструктивных слоев элементов газоотводящих стволов на прочность по нормальным напряжениям допускается проводить на расчетные сочетания напряжений отдельно для осевого и кольцевого направлений.

14.28 При расчете на действие нагрузок разной продолжительности возникающие от них напряжения допускается приводить к эквивалентным кратковременным, используя температурно-временные коэффициенты прочности и принимая условие прочности материала

, (20)

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

где – нормальное напряжение в расчетном сочетании напряжений, МПа; – соответствующий напряжению температурно-временной коэффициент прочности; – нормативное сопротивление материала растяжению или сжатию, МПа; – коэффициент надежности по ответственности.Примечание – При знакопеременной эпюре напряжений по толщине стенки в качестве может приниматься нормативное сопротивление изгибу.Суммирование в левой части формулы (20) распространяется на все напряжения, входящие в рассматриваемое сочетание напряжений от до n.