БАШЕННАЯ ГРАДИРНЯ

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике и строительству, а именно к конструкции башенной градирни с естественной тягой. Башенные градирни широко применяются в системах оборотного водоснабжения в различных отраслях промышленности.
Известны башенные градирни, возводимые из монолитного железобетона в виде тонкостенных оболочек или из металлического каркаса с обшивкой (Новейшие технологии и опыт профессионалов в строительстве башенных градирен. Корпоративная газета ГК «ИРВИК» №7, 01/2012).
Башня из монолитного железобетона в виде тонкостенных оболочек требует значительных затрат на их ремонт в течение всего срока работы сооружения. Частота и периодичность ремонтов зависит от многих факторов. Существенные затраты на ремонтные работы превосходят первоначальные капитальные затраты. Кроме того, территориально применение железобетонных башен градирен ограничено из-за климатических условий. При расчетных температурах наружного воздуха ниже -20°C вытяжные башни из железобетона не применяются.
На территории Российской Федерации предпочтительным является вариант с каркасно-обшивной башней градирни из металлических конструкций, т.к. они по надежности, капитальным и эксплуатационным затратам превосходят башни из монолитного железобетона в виде тонкостенных оболочек.
Вытяжные башни каркасно-обшивных градирен из металлических конструкций представляют в плане правильный многоугольник. Башни имеют форму усеченной пирамиды либо гиперболоида вращения. Стальной каркас башни представляет собой многогранную сетчатую пространственную систему, усиленную горизонтальными поясами жесткости. Каждая грань представляет собой наклонную ферму, закрепленную на фундаменте. Для удобства монтажа каждая грань разделена на отдельные монтажные марки, соединяемые между собой при сборке каркаса башни. Каждая монтажная марка состоит из вертикальных угловых стоек, раскосов и ригелей.
Недостатками таких конструкций градирни являются большой расход стали на несущий каркас, повышенная трудоемкость изготовления и монтажа, малая общая жесткость конструкции, ведущая к увеличенным опорным реакциям, большие эксплуатационные затраты.
Наиболее близкой к завляемой по совокупности существенных признаков (прототипом) является каркасно-обшивная градирня, содержащая металлический несущий каркас и прикрепленную к нему обшивку вытяжной башни. Металлический несущий каркас выполнен в виде однопоясной сетчатой оболочки, состоящей из прямолинейных наклонных и кольцевых стержневых элементов, с треугольной или шестиугольной ячейкой, причем кольцевые элементы выполнены в виде плоских ферм, соединенных между собой в узлах сетчатой оболочки, а обшивка несущего каркаса выполнена в виде плоских щитов, состоящих из собственного каркаса и прикрепленного к нему настила. Для уменьшения свободной длины кольцевых элементов и их поддержки, середины наружных и внутренних поясов плоских ферм могут быть соединены распорками с серединами наклонных стержневых элементов однопоясной сетчатой оболочки (Патент RU 136840, МПК Е04Н 5/12, опубл. 20.01.2014).
Недостатками данной конструкции являются:
- высокая нагрузка на основание сооружения;
- наличие значительных отрывающих усилий по нижней плоскости опорного элемента башенной градирни;
- значительные размеры опорной конструкции сооружения;
- невысокая общая эксплуатационная надежность.
Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение общей эксплуатационной надежности и экономичности башенной градирни путем снижения нагрузки на основание сооружения и уменьшения размеров опорной конструкции сооружения.
Указанный технический результат достигается тем, что башенная градирня, содержащая металлический несущий каркас, выполненный в виде однопоясной сетчатой оболочки с треугольной или шестиугольной ячейкой, состоящей из прямолинейных наклонных и кольцевых стержневых элементов, соединенных между собой с помощью болтов или монтажной сварки, и прикрепленную к нему обшивку вытяжной башни, причем кольцевые элементы выполнены в виде плоских ферм, соединенных между собой в узлах сетчатой оболочки и делящих сетчатую оболочку по высоте на ярусы, а обшивка несущего каркаса - в виде плоских щитов, состоящих из собственного каркаса и прикрепленного к нему настила, согласно заявляемому техническому решению, градирня выполнена в виде комбинированной конструкции, состоящей из жестко объединенных между собой металлического несущего каркаса и несущего железобетонного кольца жесткости, имеющего вид правильного многоугольника с числом вершин, равным количеству опорных узлов сетчатой оболочки каркаса и развитым по высоте сечением, при этом узловые элементы сетчатой оболочки выполнены в виде сварных шестилепестковых звездочек, состоящих из центрального сплошного цилиндрического сердечника и листовых фасонок, приваренных к сердечнику в радиальных плоскостях, а узлы сопряжения железобетонного кольца с фундаментами выполнены по типу соединения «паз-гребень» с обеспечением шарнирно-подвижного опирания комбинированной сталежелезобетонной конструкции на фундаменты.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где
на фиг. 1 изображена вытяжная башня градирни с несущим железобетонным кольцом жесткости;
на фиг. 2 - разрез 1-1 на фиг. 1 - принципиальный вариант конструкции несущего железобетонного кольца жесткости;
на фиг. 3 - разрез 2-2 на фиг. 1;
на фиг. 4 - принципиальный вариант конструкции узлового элемента;
на фиг. 5 - пример фрагмента обшивки несущего каркаса;
на фиг. 6 - узел, обеспечивающий шарнирно-подвижное опирание комбинированной конструкции на фундамент.
Градирня содержит металлический несущий каркас 1 в виде сетчатой оболочки и несущее железобетонное кольцо жесткости 2. К металлическому несущему каркасу 1 вытяжной башни прикреплена обшивка 3.
Сетчатая оболочка металлического каркаса состоит из
- прямолинейных наклонных стержневых элементов трубчатого сечения 4;
- кольцевых плоских ферм 5, внутренний пояс которых совместно с наклонными стержневыми элементами образует сетчатую оболочку с треугольной ячейкой; кольцевые фермы делят сетчатую оболочку по высоте на ярусы;
- узловых элементов в виде сварных шестилепестковых «звездочек», состоящих из центрального сплошного цилиндрического сердечника 6 и листовых фасонок 7, приваренных к сердечнику в радиальных плоскостях. Середины наружных и внутренних поясов 8 плоских кольцевых ферм 5 могут быть соединены распорками с серединами прямолинейных наклонных стержневых элементов 4.
Обшивка 3 несущего каркаса выполнена в виде щитов, включающих в себя каркас 9 и прикрепленный к нему настил 10.
Соединение элементов несущего металлического каркаса между собой может быть осуществлено с помощью болтов.
Металлический несущий каркас 1 и несущее железобетонное кольцо жесткости 2 жестко объединены между собой.
Узлы сопряжения железобетонного кольца 2 с фундаментами 11 выполнены по типу соединения «паз-гребень». Это обеспечивает шарнирно-подвижное опирание комбинированной сталежелезобетонной конструкции на фундаменты, передавая на фундаменты горизонтальные усилия в любом направлении, а также только прижимающее усилие вдоль вертикальной оси, одновременно с этим исключая отрыв. Благодаря этому, заявляемая конструкция градирни позволяет снизить нагрузку на основание и уменьшить размер опорной конструкции сооружения, за счет чего удается повысить эксплуатационную надежность и экономичность башенной градирни.