Диссертация (1172916), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

Москва, ул. Перовская, д.1А и предназначено для приема, храненияи подготовки мазута к сжиганию, бесперебойного снабжения подогретым и профильтрованным топочным мазутом в количестве, требуемом нагрузкой котельной, и с необходимым давлением и вязкостью. На территории объекта расположено мазутохранилище, служащее для хранения мазута и подготовки его к сжиганию, состоящее из двух расходных резервуаров (№ 1 и № 2), вместимостьюпо 20000 м3, каждый, и резервного резервуара (№ 3), вместимостью 10000 м3.В связи с проектированием вблизи мазутного хозяйства ТЭЦ-11 участкачетвертого транспортного кольца (участок от шоссе Энтузиастов до Измайловского шоссе) предусмотрены дополнительные противопожарные мероприятия,в том числе, обустройство по периметру группы мазутных резервуаров ограждающей стены с волноотражающим козырьком (рисунки 4.9, 4.10).На рисунке 4.11 представлена принятая проектом конструктивная схемаограждающей стены с волноотражающим козырьком и характерными размерами.94РВСРВС№1№1РВСРВС№2№2РВСРВС№3№3Рисунок 4.9 – Общий видограждения группы резервуаровмазутного хозяйстваРисунок 4.10 – Общий вид ограждающей стены со стороны РВС № 395Рисунок 4.11 – Конструктивная схема ограждающей стены(Pст – гидростатическое давление жидкости на высоте 2,02 м)Особенности определения огнестойкости ограждающих стен РВСДля определения огнестойкости ограждающей стены использовался общийалгоритм расчета, приведенный в СТО 36554501-006-2006 «Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций» [88],при этом в качестве исходных данных приняты результаты теоретическихи экспериментальных исследований, приведенные в настоящих рекомендациях.96Допущения, принятые в расчете1) Допускается при определении огнестойкости ограждающей стеныне учитывать действующие на нее гидростатические нагрузки от разлившейсяв границах ограждения жидкости на высоте 2,02 м при разрушении РВС № 1на основании следующего расчета:Sобв.

= 12582,04 м2 – площадь внутри обвалования;Hст.р1 = Hст.р2 = Hст.р3 = 17,88 м – высота стенки соответственно РВС №№1–3;Dр1 = Dр2 = 39,9 м – диаметр РВС-20000 м3;Dр3 = 28,5 м – диаметр РВС-10000 м3;Hж.р1 = Hж.р2 = Hж.р3 = 17,25 м – максимальная высота уровня жидкости соответственно в РВС №№1–3;ρ маз.  960 кг/м3 – плотность топочного мазута; πDр2 2  3,14  39,9 2S р2   1249,73 м2; 4 4 πDр32  3,14  28,5 2S р3   637,62 м2; 4 4S разл  S обв  S р2  S р3  12582,04  1249,73  637,62  10694,69 м2; πDр12  3,14  39,9 2 3Vр1 H17,25  21557,81 м ; 4  взл.р1 4H разл.

Vр1S разл.21557,81 2,02 м – высота разлившейся жидкости.10694,69В соответствии с отчетом [139] расчетное гидродинамическое давлениежидкости (Ргд = 1,254·105 Па) при полном разрушении наибольшего резервуарав группе типа РВС-20000 м3 (№ 1) превышает более чем в 6 раз гидростатическоедавление жидкости (Рст = 0,196·105 Па) на ограждающую стену после прекращения образования площади пролива жидкости (на расчетной высоте 2,02 м).2) Для упрощения расчета огнестойкости допускается принимать толщинувсей ограждающей стены по узкой части (1000 мм) по всей высоте.97Расчет огнестойкости ограждающей стены по потере целостностиВ железобетонных конструкциях из тяжелого бетона с карбонатным заполнителем и влажностью более 3,5 % возможно взрывообразное разрушение бетонапри пожаре [88, 23].

Потеря целостности (образование сквозных отверстий илисквозных трещин во влажном бетоне при одностороннем нагреве) наступает, какправило, через 5–20 мин. после начала пожара и сопровождается отколами бетонаот нагреваемой поверхности. Причиной взрывообразного разрушения бетона припожаре является образование трещин в структуре бетона и их переход в неравновесное спонтанное развитие под воздействием внешней нагрузки и неравномерного нагрева и фильтрации пара по толщине сечения элемента.Возможность взрывообразного разрушения бетона при пожаре оцениваетсязначением критерия хрупкого разрушения F [88, 23]. При значениях критерияF > 4, возможно хрупкое разрушение бетона при пожаре.

При этом пределогнестойкости по потери целостности не будет превышать E 15.Критерий хрупкого разрушения бетона определяется по формуле [88]:Faаbt Ebt ρWэ ,K11λn(4.1)где а – коэффициент пропорциональности, Вт·м-3/2 кг; αbt – коэффициент температурной деформации бетона; Ebt – модуль упругости бетона, МН/м2; ρ – плотностьбетона в сухом состоянии, кг/м3); K11 – коэффициент псевдоинтенсивностинапряжений бетона, МН∙м-3/2; λ – коэффициент теплопроводности бетона притемпературе 250 °С, Вт/(м∙°С); Wэ – объемная эксплуатационная влажностьбетона, м3/м3; n – общая пористость бетона.Наибольшую влажность бетон имеет после изготовления СК и при эксплуатации во влажных условиях [88]. Поэтому рассмотрим возможность хрупкогоразрушения ограждающей стены при пожаре в первый месяц влажного твердениябетона и при эксплуатации во влажных условиях, когда относительная расчетнаявлажность воздуха выше 73 %.Определениекритерияхрупкогопо формуле (4.1), в которой принято:разрушениябетонапроизводили98abt = 8,25·10-6 °С-1 – коэффициент температурной деформации тяжелогобетона на силикатном заполнителе при нагреве до 250 °С (таблица 2.4 [88]);λ = 0,94 Вт/(м·°С) при 250 °С – коэффициент теплопроводности тяжелогобетона на силикатном заполнителе, определяемый по таблице 4.1 настоящих рекомендаций;K11 = 0,58·103 кН/м-3/2 – коэффициент псевдоинтенсивности напряжениябетона;Eb = 36·103 МПа – модуль упругости для бетона класса В40;βb = 0,6 – коэффициент, учитывающий снижение модуля упругости бетонас повышением температуры до 250 °С;Ebt = 36·103·0,6 = 21,6·103 МН/м2 – модуль упругости бетона;ρ = 2370 – 150 = 2220 кг/м3 – плотность сухого бетона;n = 0,105 – общая пористость бетона с плотными заполнителями.

В соответствии с [88] для бетона с В / Ц ≥ 0,4: n = Ц(В/Ц – 0,2)10-3 (см. таблицу 4.2);Таблица 4.2Классбетонапо прочности насжатиеВ40Состав бетонной смеси, кг/м3Цемент(Ц)400Микрокремнезем (МК)55Песок(П)Щебень(Щ)Вода(В)7001030185Плотностьбетона, кг/м3Ест. Сухоговл-ти23702220В/ЦЩебень,%0,460,43При эксплуатации во влажных условиях, когда относительная расчетнаявлажность воздуха равна 73 %, объемная эксплуатационная влажность бетонаопределяется по формуле [88]:Wэ  Wb ρ10 3 ,(4.2)где Wb – равновесная влажность бетона, принимаемая в зависимости от относительной расчетной влажности воздуха, при которой эксплуатируется конструкция,и расхода цемента (таблица 9.2 [88]).В данном случае Wэ = 0,065.99Тогда:1,16 102  8,25 106  2,16 104  2220  0,065F 5,21.0,58  0,94  0,105Так как критерий F = 5,21 > 4, то возможно хрупкое разрушение бетонав течение первых 20 мин. его прогрева на пожаре.Следует отметить, что в соответствии с положениями [88] в тонкостенныхжелезобетонных конструкциях толщиной от 40 до 200 мм хрупкое разрушениеприводит к образованию сквозных отверстий и трещин, при этом предел огнестойкости таких конструкций по целостности не превышает Е 15.

В конструкцияхтолщиной более 200 мм возможны отколы кусков бетона толщиной до 100 мм,что уменьшает поперечное сечение элемента конструкции.Учитывая выше изложенное можно сделать вывод о том, что для рассматриваемой ограждающей стены, имеющей толщину в проектном сечении 1000 ммв узкой части, максимальные отколы кусков бетона также могут составлять толщину до 100 мм. Следовательно, поперечное сечение стенки в результате отколовбетона уменьшится на 100 мм в течение первых 5 мин.

прогрева и по потерецелостности огнестойкость конструкции будет превышать 15 мин., так какдействующая нагрузка в сечении такой толщины изменится незначительно.Дальнейший расчет огнестойкости ограждающей стены необходимо производить по потере несущей способности с учетом уменьшения сечения на 100 мм,так как фактический предел огнестойкости по E наступает не ранее, чем пределогнестойкости по R (в конструкциях толщиной более 200 мм).Расчет огнестойкости ограждающей стены по несущей способностиОбщий вид ограждающей стены со спецификацией материалов представленна рисунке 4.12, а расчетное сечение стены на один погонный метр представленона рисунке 4.13.100Спецификация материалов на стену L=477 мКол.Массаед.кгØ28 А500С L=8850388042,778Ø28 А500С м.п.489854,830Ø28 А500С L=4165194020,132Ø28 А500С L=4685194022,646Дет.5Ø28 А500С L=2725194013,172Дет.6Ø28 А500С L=3240194015,661Дет.7Ø28 А500С L=2485194012,012Дет.8Ø10 А500С L=1365259000,842Поз.ОбозначениеНаименование5СТО АС4М 7-93678СТО АС4М 7-93Дет.9Ø10 А500С L=5306460,327Мн-1ГОСТ 535-2005200×10 L=2003233,140Дет.УСТО АС4М 7-93Ø28 А500С L=121040Бетон В405,8506044 м3Рисунок 4.12 – Общий видограждающей стенысо спецификациейматериаловГ-ГРисунок 4.13 – Расчетное сечение Г-Г ограждающей стены101Расчет производился при фиксированных параметрах волноотражающегокозырька ограждающей стены.Исходные данные для расчета:H = 5,48 – высота стены от уровня жидкости вместе с козырьком, м;Δb = 1 – ширина расчетного участка стены, м;d = 0,9 – ширина стены (принято с учетом вычета 100 мм бетона),для расчета ekzrk принято d = 1,0 м;h = 4,48 – высота стены до козырька, м;hI = 0,9 – высота стены от слоя жидкости до козырька, м;Армирование стены:Nн = 5 – количество стержней нижней арматуры (одного ряда), шт.;Nв = 9 – количество стержней верхней арматуры, шт.;ан1 = 90 – расстояние от низа бетона до оси арматуры нижней, мм;ав = 90 – расстояние от низа бетона до оси арматуры верхней, мм;dн = 28 – диаметр стержней нижней арматуры, мм;dв = 28 – диаметр стержней верхней арматуры, мм;Tн = 20 – начальная температура, °С;t = 2370 – плотность бетона, кг/м3;Bkzrk = 0,4 – толщина козырька (принято с учетом вычета 100 мм бетона), м;Lkzrk = 2,4 – длина козырька (принято с учетом вычета 100 мм бетона), м;Hkzrk = 0,825 – высота козырька (принято с учетом вычета 100 мм бетона), м;Pg,stnk – нагрузка от собственного веса стенки, H:Pgstnk  bhh I 10ρt  1  4,48  0,9  10  2370  95558,40 ;Pg,kzrk – нагрузка от собственного веса козырька, Н: Pg ,kzrk  21774,38 ;Pg,tot – нагрузка от собственного веса конструкции, Н:Pg ,tot  Pg ,stnk  Pg ,kzrk  95558,40  217743,38  117332,775 ;xc – расстояние от поверхности стены в месте примыкания козырькадо его центра тяжести, мм (рисунок 4.14);102Рисунок 4.14 – Схема к определению расположения центра тяжести козырька(с учетом вычета 100 мм бетона)ekzrk =1112,59 мм;Xс= 612,59 мм;ekzrk – эксцентриситет приложения нагрузки от веса козырька, мм(см.

рисунок 4.14): d  1000  1  1000 ekzrk  xc    612,59    1112,59 ; 2  2 Mkzrk – изгибающий момент от веса козырька, кНм:M kzrk  Pg ,kzrk ekzrk  21774,38  1112,59  10 6  24,23 ;Rsn = 500 – предел прочности арматурной стали, МПа;Es = 2·105 – модуль упругости холодной арматуры, МПа;вид крупного заполнителя – гранит;Wб = 3 % – влажность бетона;Rbn = 29 – предел прочности бетона, МПа;Eb = 36·103 – значение начального модуля упругости бетона при сжатиии растяжении, МПа;а = 2 – коэффициент заделки опор [140];α = 0,85 [140];Nn – действующая нагрузка, кН:103N n  Pg ,tot 10 3  117,33 ;μ = 2 – коэффициент расчетной длины;l0 – расчетная длина (высота) конструкции, м:l0 = Hμ =5,48 ∙ 2 =10,96.Параметры в расчетных формулах:Asn1d н2 N н 3078,8 мм2;4d в22Asв  N в  5541,8 мм ;4Т = 150 – время прогрева, мин.Теплотехническая задачатемпература арматурыТ = 450 °С – температура, при которой определяются теплофизическиехарактеристики бетона;λ tem – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°C), по таблице 4.1 настоящихрекомендаций tem  0,885 ;ctem – удельная теплоемкость, Дж/(кг·°C):ctem  1292,02 ;Kb = 36,32 – коэффициент фиктивного слоя бетона [140], с1/2;ared – приведенный коэффициент температуропроводности, мм2/с:аred ctemλ tem 0,28 ; 50W ρ 0K b ared  19,10 – толщина фиктивного слоя бетона, мм;2 ared  99,76 мм;tbcr = 500 – ожидаемая критическая температура прогрева бетона, °С [88];t s1 – температура арматуры на уровне aн, на момент прогрева равна температуре 1250 °С;t s 2 = 20 – температура арматуры на уровне aв, °С;104t b _ cold = 20 – температура бетона на необогреваемой поверхности, °С;tb _ hot = 1250 – температура бетона на обогреваемой поверхности, °С;t btem – усредненная температура бетона, °С [88]:tbtem tb _ cold  tb _ hot2 635 .толщина ненесущего слоя бетонаt bcr  500 – критическая температура прогрева бетона, °С [88];δ = 66,96 – толщина не несущего слоя бетона, мм.Прочностная задачаДля арматуры класса А500 на уровне aв:γ 2 = 1 – коэффициент снижения прочности арматурной стали;β s 2 = 1 – коэффициент снижения модуля упругости арматурной стали;βbt = 0,165 – коэффициент снижения модуля упругости бетона необогревае-мой поверхности;abt = 9∙10-6 1/°С – коэффициент температурного расширения бетона;Rsu 2 – предел прочности арматурной стали при пожаре, МПа:Rsu 2  γ2 Rsn = 1∙500 = 500.Параметры приведенного сечения стеныht = d∙1000 – δ = 0,9∙1000 – 66,96 = 833,04 мм;h0 = d∙1000 – aв = 0,9∙1000 – 0 = 900 мм;bt = Δb = 1000 мм;h0t = d∙1000 – aв – δ = 0,9∙1000 – 0 – 66,96 = 833,04 мм;l0 10960 13,16 – гибкость элемента;ht 833,04M11 = Mkzrk = 24,23 кНм; M1 = M11= 24,23 кНм;φ1 – коэффициент продольного изгиба: 1  1 e0 – эксцентриситет, мм: e0 M 1124,23 1 2;M124,23M 11  1000 24,23  1000 206,47 ;Nn117,33105e 206,47e  max 0 ;0,15   max;0,15   0,25 мм; 833,04 ht Asy1 Es  Asв ES s 2 0,35 ;bt ht EbbtD – жесткость сечения, Н·мм2: 0,0125 h  adD  Ebbtbt h  0,175 0t 1(0,3  e ) ht3t2  2,48  1014 ;N cr – условная критическая сила, кН: 2D3,14 2  2,48  1014N cr  20421,83 ;1000(l01000) 21000  10960 2η1 1,0057 ;Nn1N cret – прогиб стены от неравномерного нагрева по высоте сечения, мм:(l0 1000) 2et  a( s1t s1   bttb _ cold ) 793,35 ,8h0tгде а = 2 – коэффициент заделки;e – общий эксцентриситет, мм:e  e0  0,5h0  aн1   et  1451,02 ;M n – момент от нормативной нагрузки при пожаре (через 150 мин.), кНм:M n  Nne 170,25 .1000Предположим, что высота сжатой зоны (x) меньше предельногозначения, тогда:N n  10 3  Rsu 2 Asв  Rsu1 Asн1x 99,59 мм;Rbnbx 0,119 ;  R 2  0,49 – граничная относительная высота сжатой зоны.h0t106Так как условие  x  R 2 выполняется, то предположение о высотеhotсжатой зоны верно и пересчет параметра x не требуется;M – несущая способность конструкции при пожаре (через 150 мин.), кНм:M  Rbnbt x(h0t  0,5x)  Rsn 1 Asn1 (h0t  an1 )  106  2262,17 ;M n  170,25 кНм.По результатам проведения девяти расчетных итераций для различноговремени обогрева составлена таблица 4.3 и построен график зависимости несущейспособности стены от времени пожара, представленный на рисунке 4.15.Таблица 4.3 – Результаты расчета несущей способности стены при пожареВремя прогрева, мин.150180240300360420480540600Несущая способность М, кНм2262,172243,512210,542181,192149,422117,652091,662068,552045,44Действующая нагрузка Мn, кНм170,25170,98172,30173,51174,84176,22177,38178,43179,50несущая способность, кНм200018001600Несущая способность стены140012001000800600400Изгибающий момент от действующей нагрузки2000150250350450время, мин.550650Рисунок 4.15 – График зависимости несущей способности ограждающей стеныс волноотражающим козырьком от времени пожара пролива мазута(время прогрева 600 мин., толщина сечения стены 900 мм,арматура класса А500 диаметром 28 мм)107Таким образом, результаты расчетов показывают, что конструкция ограждающей стены с волноотражающим козырьком сохраняет прочность и устойчивость при воздействии пожара пролива мазута в границах ограждения в течениене менее 10 ч.

Характеристики

Список файлов диссертации