Устройство для усиления конструкции градирни

 

Изобретение относится к области строительства и реконструкции зданий и сооружений, имеющих в плане преимущественно круглое сечение, в частности градирен. Технический результат: усиление несущих элементов и предотвращение разрушения конструкций, обеспечение рациональной передачи усилий в конструкции, увеличение долговечности и сейсмостойкости, повышение экологических характеристик. Устройство для усиления конструкции градирни содержит консоли, прикрепленные к несущим элементам конструкции, и подкладки, причем консоли расположены в радиальных направлениях конфузора градирни, каждая консоль установлена наклонно к горизонтали и жестко прикреплена к несущим элементам конфузора верхним концом и в одном или нескольких местах в средней части консоли, а нижний конец консоли оставлен свободным и оперт через подкладку на наклонно выполненную кромку кольцевой опоры. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области строительства и реконструкции зданий и сооружений, имеющих в плане преимущественно круглое сечение, в частности градирен.

Известны устройства для усиления пролетных конструкций, включающие подкосы, прикрепленные нижними концами к основанию, а верхними к усиливаемой конструкции, расположенной на опорах. При этом устройство снабжено корытообразным элементом и тягой с натяжной муфтой. Корытообразный элемент закреплен под усиливаемой конструкцией с возможностью перемещения вдоль нее и шарнирно прикреплен к верхнему концу подкоса. Тяга с натяжной муфтой прикреплена с одной стороны к корытообразному элементу, а с другой - к опоре усиливаемой конструкции. Нижний конец подкоса шарнирно прикреплен к основанию [1] (аналог).

В известных устройствах подкосы занимают внутреннее полезное пространство и создают помехи для маневрирования внутри помещения, а в случае наличия агрессивной среды внутри помещения подкосы подвергаются интенсивному старению и разрушению. В пролетных сооружениях, имеющих большие высоты, подкосы должны иметь существенные жесткости на изгиб для того, чтобы не потерять устойчивость подкосов.

Известно устройство для усиления конструкций здания, включающее несущие элементы с опорами и хомутами, консоли, натяжное устройство и прокладки. Оно снабжено балками усиления, закрепленными на концах консолей, выполненных переменного таврового сечения, причем консоли жестко прикреплены к хомутам, установленным на опорах несущих элементов [2](прототип).

Недостатками указанного устройства являются:

а) устройство не применимо в градирнях, поскольку система усиления занимает внутреннее полезное пространство;

б) при наличии агрессивной среды внутри зданий элементы устройства подвергаются интенсивному старению и разрушению, что помимо всего ухудшает и экологические характеристики конструкций;

в) в зоне стен сооружений (в частности, на крайних стойках многопролетных зданий) предложенная схема создает дополнительный изгибающий момент, действующий на ферму, как результат действия нагрузки от плит перекрытий;

г) для однопролетных сооружений, в частности для сооружений, имеющих круглую форму в плане (например, градирен), данное устройство не позволяет решить проблему обеспечения рациональной передачи нагрузок на опоры;

д) устройство не обеспечивает существенного увеличения сейсмостойкости зданий или сооружений.

Задачами (целью) настоящего изобретения являются усиление несущих элементов и предотвращение разрушения конструкций, обеспечение рациональной передачи усилий в конструкции, увеличение долговечности и сейсмостойкости, повышение экологических характеристик.

Указанные задачи достигаются тем, что в устройстве для усиления конструкции градирни, включающем консоли, прикрепленные к несущим элементам конструкции, и подкладки, консоли расположены в радиальных направлениях конфузора градирни, причем каждая консоль установлена наклонно к горизонтали и жестко прикреплена к несущим элементам конфузора верхним концом и в одном или нескольких местах в средней части консоли, а нижний конец консоли оставлен свободным и опирается через подкладку на наклонно выполненную кромку кольцевой опоры. В другом варианте свободные концы смежных консолей последовательно связаны друг с другом посредством соединительных планок, которые образуют в плане замкнутый многоугольник. Для обеспечения дополнительной жесткости свободный конец консоли может быть соединен посредством дополнительного стержня с несущим элементом конфузора с образованием треугольника жесткости.

На фиг.1 схематически представлена градирня с устройством для усиления ее конструкции, общий вид; на фиг.2 - то же, с соединительными планками; на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б по фиг.2; на фиг.5 показана схема устройства в зоне В по фиг.1 (увеличено); на фиг.6 представлена схема устройства в зоне Г по фиг.2 (увеличено); на фиг.7 показана схема одного из вариантов соединения консоли к конфузору (вид Д).

Корпус градирни состоит из цилиндрической части 1, конфузора 2, горловины 3 и диффузора 4. Цилиндрическая часть 1 градирни опирается на систему стоек 5. Конфузор 2, горловина 3 и диффузор 4, например, в вентиляторных градирнях обычно выполняют из отдельных панелей 6. Панели 6 представляют собой тонкостенную оболочку 7, подкрепленные снаружи градирни продольными 8 и поперечными 9 несущими элементами. Несущие элементы 8 и 9 представляют собой подкрепления (например, швеллеры, уголки, другие профили или накладки). Панели конфузора взаимно состыкованы между собой по продольным и поперечным несущим элементам, опираются на цилиндрическую часть 1 (обычно на внутреннюю верхнюю кромку верхнего кольца цилиндрической части) и фиксируются анкерами 10.

Для усиления конструкции градирни, например, в зоне стыка конфузора 2 к цилиндрической части 1 установлено устройство, включающее консоли 11, прикрепленные к несущим элементам. Консоли 11 расположены в радиальных направлениях (фиг.3 и 4) конфузора 2 градирни. Каждая консоль 11 установлена наклонно к горизонтали и жестко прикреплена, в частности, к продольным несущим элементам 8 конфузора верхним концом непосредственно или при помощи соединительных накладок 12 и в одном или нескольких местах в средней части консоли накладками 13. Соединение элементов устройства (в том числе и накладок) к усиливаемой конструкции осуществляется при помощи крепежных деталей или сварки. Нижний конец консоли 11 оставлен свободным и опирается через подкладку 14 на наклонно выполненную кромку кольцевой опоры цилиндрической части 1. Свободные концы консолей 11 выступают наружу за пределы внешних очертаний цилиндрической части. 1.

В другом варианте свободные концы смежных консолей 11 последовательно связаны друг с другом посредством соединительных планок 15, которые обычно расположены горизонтально. Система планок, связывающих консоли друг с другом по периметру градирни, в совокупности образуют замкнутый многоугольник в плане. Соединение планок 15 с нижними концами консолей 11 может быть как жестким, так и шарнирным. Последний случай предусмотрен для облегчения монтажа и демонтажа планок 15.

Для обеспечения дополнительной жесткости в вертикальной плоскости свободный конец консоли 11 соединен посредством дополнительного стержня 16 с продольным несущим элементом 8 конфузора с образованием треугольника жесткости. При этом верхний конец стержня 16 соединяется непосредственно или при помощи соединительных накладок 17, а нижний конец непосредственно (или дополнительными накладками) с нижним концом консоли 11. Для повышения устойчивости стержня в средней части могут быть установлены дополнительные связи с консолью и несущим элементом конфузора (связи не показаны). Консоль может крепиться не только к продольному несущему элементу 8, но и к поперечному несущему элементу 9 или одновременно к тому и другому.

В простейшем случае звенья устройства (консоль 11, планки 15, стержень 16) можно соединять непосредственно друг с другом и с несущими элементами конфузора без использования упомянутых накладок 12, 13 и 17. Соединение в этом случае осуществляется сваркой как встык, так и внахлестку стыкуемых элементов.

Устройство для усиления конструкции градирни работает следующим образом.

В процессе эксплуатации вследствие коррозии и других факторов происходит износ конструкции корпуса градирни, особенно в зоне стыка конфузора 2 с цилиндрической частью 1. Происходит износ нижнего поперечного несущего элемента, оболочки в этой зоне и анкеров 10. Вследствие этого нарушаются связи между элементами конструкции в этой области, что может привести при определенных нагрузках (например, при сильных порывах ветра, сейсмических воздействиях и т.д.) к полному отрыву верхней части корпуса конструкции, включающей конфузор 2, горловину 3 и диффузор 4, от цилиндрической части 1. Все это может вызвать катастрофическое разрушение градирни в целом. При этом происходит нарушение технологических циклов в цехах, обслуживаемых данной градирней, и возникает угроза экологической катастрофы.

Поскольку консоли 11 устройства, закрепленные на несущих элементах конфузора 2, опираются свободным концом через подкладки 14 на цилиндрическую часть 1, то они передают часть нагрузок на внешнюю наклонную площадку цилиндрической части 1. Так как консоли 11 выступают за пределы внешнего очертания цилиндрической части 1, то они предотвращают падение верхней части корпуса внутрь градирни или опрокидывание ее набок. Кроме того, консоли 11 создают сжимающие усилия на верхнюю область цилиндрической части 1 и тем самым разгружают эту область от распирающих усилий, действующих от верхней части корпуса. Происходит взаимная компенсация сжимающих и растягивающих усилий, действующих на цилиндрическую часть 1. Тем самым обеспечивается рациональная передача нагрузок на цилиндрическую часть 1.

Планки 15 значительно увеличивают жесткостные характеристики устройства, поскольку они предотвращают смещение (увод) свободных концов смежных консолей друг от друга и уменьшают изгиб консолей 11. Треугольник жесткости, образуемый при использовании стержня 16, существенно увеличивает жесткость на изгиб консолей в вертикальной плоскости.

Устройство для усиления конструкции градирни представляет собой достаточно жесткую конструкцию. Жесткость обеспечивается как за счет образования жестких треугольных элементов, так и за счет применения планок. Это позволяет повысить прочностные и жесткостные характеристики устройства и ее несущую способность. Устройство не занимает внутреннее полезное пространство и при наличии агрессивной среды внутри градирни элементы устройства не подвергаются интенсивному старению и разрушению. Повышается долговечность и сейсмостойкость градирни. При возможном износе нижней части конфузора консоли могут воспринять все нагрузки и таким образом предотвратить катастрофическое разрушение градирни и экологическую катастрофу.

Ожидаемый экономический эффект составляет ориентировочно 570-960 тысяч рублей ежегодно на одну градирню в зависимости от типа градирни.

Источники информации, принятые во внимание

1. Авторское свидетельство СССР №850851, М.Кл. Е 04 G 23/04, опубликовано 30.07.81 (Бюллетень №28).

2. Авторское свидетельство СССР №623942, М.Кл. Е 04 G 23/02, опубликовано 15.09.78 (Бюллетень №34).

Формула изобретения

1. Устройство для усиления конструкции градирни, включающее консоли, прикрепленные к несущим элементам конструкции, и подкладки, отличающееся тем, что консоли расположены в радиальных направлениях конфузора градирни, причем каждая консоль установлена наклонно к горизонтали и жестко прикреплена к несущим элементам конфузора верхним концом и в одном или нескольких местах в средней части консоли, а нижний конец консоли оставлен свободным и оперт через подкладку на наклонно выполненную кромку кольцевой опоры.

2. Устройство для усиления конструкции градирни по п.1, отличающееся тем, что свободные концы смежных консолей последовательно связаны друг с другом посредством соединительных планок, которые образуют в плане замкнутый многоугольник.

3. Устройство для усиления конструкции градирни по п.1 или 2, отличающееся тем, что свободный конец консоли соединен посредством дополнительного стержня с несущими элементами конфузора с образованием треугольника жесткости.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7