- 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.
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;
вторая группа предельных состояний – состояния, при превышении которых нарушается нормальная эксплуатация трубы, сокращается долговечность или нарушаются условия комфортности.
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 Н, м | Крен iu | Осадка su, см |
Н ≤ 100 | 0,005 | 40 |
| 100 < H ≤ 200 | 1/(2Н) | 30 |
| 200 < H ≤ 300 | 1/(2Н) | 20 |
Н > 300 | 1/(2Н) | 10 |
П р и м е ч а н и е – 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
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 |
П р и м е ч а н и е – 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.
6 Нагрузки и воздействия
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.
6.2 При расчетах трубы должны быть рассмотрены следующие расчетные ситуации:
установившаяся – ситуация, имеющая продолжительность того же порядка, что и срок эксплуатации трубы, либо срок эксплуатации трубы между двумя капитальными ремонтами или изменениями технологического процесса;
переходная – ситуация, имеющая небольшую по сравнению со сроком эксплуатации трубы продолжительность: 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 так же 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, внутреннихгазоотводящих 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 креномфундамента (допускаемыезначения) | 1 | 1 | 1 | – | 0,9 | |
| Температурное воздействиеотводимых газов | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 1 | 1 | |
| Кратковременные | ||||||
| Ветровая нагрузка | 1 | 1 | 0,7 | – | – | – |
| Климатическое температурноевоздействие с минимальнойтемпературой | 0,9 | – | 0,9 | 0,9 | _ | _ |
| Климатическое температурноевоздействие с максимальнойтемпературой | – | 0,9 | – | – | _ | _ |
| Дополнительный изгибающиймомент от силового изгиба ствола | 1 | 1 | 0,7 | – | 1 | |
| Дополнительный изгибающиймомент от изгиба ствола за счетодностороннего 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 из полимерных композитов с оттяжками расчетная схема принимается в виде консольного стержня, защемленного в основании с упругими опорами в местах оттяжек.
Расчетную длину трубы при определении форм свободных колебаний для свободно стоящих труб следует принимать равной высоте трубы, умноженной на коэффициент 1,12.
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.
7 Коэффициенты надежности
7.1 Неблагоприятные отклонения реальных условий эксплуатации от расчетной модели трубы следует учитывать следующими коэффициентами надежности:
- по нагрузке γf;
- по материалу γm;
- условий работы γd;
- по ответственности сооружения γn.