Устройство противопожарной защиты строительных тросов
APPARATUS FOR FIRE PROTECTION OF CONSTRUCTION CABLES

Область техники
Это изобретение относится к противопожарной защите тросов, имеющих конструктивную роль в строительных конструкциях, в частности, в конструкциях, в которых имеются вантовые или подвешенные части, или части, которым придают жесткость посредством тросов.
Уровень техники
Одним из основных рисков для тросовой конструкции в рабочей фазе является пожар, в частности, пожар на транспортном средстве, особенно вблизи от зоны крепления троса, например, на мосту.
Строительный трос в такой работе содержит напряженные металлические элементы усиления, чтобы передавать необходимые усилия между своими концами. Элементы усиления, например, представляют собой металлические стренги, возможно содержащиеся в отдельных оболочках, выполненных из пластикового материала. Пучки металлических элементов усиления часто окружены общей оболочкой, выполненной из пластикового материала, который обеспечивает аэродинамические свойства троса, эстетичный вид и/или антивандальную функцию.
В публикации WO 2007/093703 A2 описана система противопожарной защиты, содержащая покрытие, состоящее из гибкого изоляционного материала, которое непосредственно окружает пучок элементов усиления троса, и который содержится в общей оболочке.
У этой системы имеется ограничение, которое заключается в том, что она не позволяет эффективно защищать трос в определенных особых точках, в которых он взаимодействует с другими элементами конструкции. Например, если к тросу применен девиатор или демпфер, то наличие гибкого материала покрытия не позволяет осуществлять хорошую передачу усилий и хорошую работу этого элемента.
Особые точки этого типа зачастую имеются вблизи от креплений тросов. Это, например, случай установки демпфера вантов моста. Примеры описаны в документах EP 0 343 054 A1 и WO 2015/059413 A1.
Эти особые точки являются слабыми точками с точки зрения противопожарной защиты.
В случае пожара в первую очередь следует защитить пучки элементов усиления троса, даже если периферийное оборудование, такое как демпфер или девиатор, необходимо заменить.
6
8
Сложность заключается в том, что противопожарная защита особых точек, в которых присоединено оборудование, не должна мешать их корректному функционированию при нормальной работе конструкции. Например, муфта демпфера или девиатора должна обеспечивать в достаточной степени неподвижную опору между самим тросом и демпфером или девиатором. Это ограничение может вступать в противоречие с реализацией хороших решений противопожарной защиты, в частности, тех, в которых реализуют гибкие покрытия, окружающие элементы усиления троса. Это покрытие, проходящее через муфту, будет создавать гибкий стык, который снижает, например, производительность поперечного демпфера, прикрепленного к этой муфте. Обычно, значение поперечной жесткости муфты в любом направлении, перпендикулярном продольной оси троса, никогда не составляет менее 10 Н/м (100 кгс/мм) и преимущественно больше, чем 10 Н/м (10 тс/мм).
Задача изобретения заключается в том, чтобы предложить другой способ защиты, способный по меньшей мере частично преодолеть вышеобозначенные трудности.
Раскрытие сущности изобретения
Предложено устройство противопожарной защиты строительного троса для строительных конструкций, причем строительный трос содержит напряженные металлические элементы усиления и имеет первый участок, второй участок и соединительную зону муфты, расположенную между первым и вторым участками. Устройство противопожарной защиты включает в себя:
- защитное покрытие, окружающее строительный трос по меньшей мере на первом и втором участках и прерывающееся в соединительной зоне; и
- теплоизолирующее кольцо более жесткое, чем защитное покрытие, расположенное между элементами усиления и муфтой в соединительной зоне, и взаимодействующее с защитным покрытием, чтобы обеспечивать непрерывную тепловую защиту для элементов усиления вдоль первого участка, соединительной зоны и второго участка.
Устройства обеспечивают вспомогательную защиту в особых местах, которые образуют соединительные зоны муфт, при этом также защищая пучки элементов усиления посредством защитных покрытий с каждой стороны таких соединительных зон.
Непрерывность защиты предотвращает тепловые мосты, которые могли бы передавать теплоту, высвобождаемую при пожаре вблизи от троса, на металлические элементы усиления.
Противопожарная защита может быть ограничена зоной, примыкающей к креплению троса, либо она может проходить по всей длине троса, в соответствии с риском возникновения пожара, который следует учитывать при работе.
В одном варианте осуществления изолирующее кольцо содержит несколько элементов, собранных вокруг элементов усиления, находящихся во взаимном контакте вдоль поверхностей, покрытых противопожарным уплотнением.
Труба девиатора, выполненная из пластикового материала, может быть размещена между изолирующим кольцом и элементами усиления в зоне соединения.
Помимо других материалов для выполнения изолирующего кольца может быть использован фибробетон. Фибробетон может включать в себя металлические волокна и полипропиленовые волокна.
Защитное покрытие может состоять из нескольких сегментов, установленных встык, по меньшей мере на первом или на втором участке строительного троса, при этом дополнительное покрытие может быть размещено вокруг двух соседних сегментов, чтобы обеспечить непрерывность тепловой защиты.
Чтобы обеспечить непрерывность тепловой защиты с каждой стороны соединительной зоны, защитное покрытие может быть размещено в продольном направлении в контакте с изолирующим кольцом со стороны первого участка и со стороны второго участка.
Также может быть предусмотрено, что у защитного покрытия имеется участок, на котором расположено дополнительное покрытие в продольном направлении, покрывающее также теплоизолирующее кольцо, элементы усиления и теплоизолирующее кольцо.
Другая возможность, которая также может дополнять предыдущие, заключается в том, чтобы имелся вспучивающийся материал на стыке между защитным покрытием и изолирующим кольцом со стороны первого участка и со стороны второго участка.
Вариант осуществления устройства противопожарной защиты также содержит по меньшей мере на первом или втором участке трубу, в которой расположены элементы усиления строительного троса, при этом защитное покрытие расположено вокруг этой трубы.
В типичном варианте осуществления изолирующее кольцо имеет жесткость по меньшей мере в 100 раз больше, чем жесткость защитного покрытия.
Другой аспект изобретения относится к строительным конструкциям, содержащим по меньшей мере один строительный трос и муфту, соединенную со строительным тросом в зоне соединения. Строительный трос содержит напряженные металлические элементы усиления, а также первый участок и второй участок с каждой стороны от соединительной зоны муфты. Строительные работы также содержат устройство противопожарной защиты, включающее в себя:
- защитное покрытие, окружающее строительный трос по меньшей мере на первом и втором участках; и
- теплоизолирующее кольцо более жесткое, чем защитное покрытие, расположенное между элементами усиления и муфтой в соединительной зоне, и взаимодействующее с защитным покрытием, чтобы обеспечивать непрерывную тепловую защиту для элементов усиления вдоль первого участка, соединительной зоны и второго участка.
В соответствии с одним вариантом осуществления строительных конструкций, строительный трос также содержит внешнюю оболочку, окружающую элементы усиления и защитное покрытие по меньшей мере на первом или втором участке.
Муфта может иметь функцию, заключающуюся в том, чтобы обеспечивать присоединение по меньшей мере одного демпфирующего элемента к строительному тросу, чтобы демпфировать вибрации строительного троса.
Строительная конструкция, в частности, может представлять собой вантовый мост, экстрадозный мост, подвесной мост или вантовую башню.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведен схематичный вид сбоку вантового моста;
на фиг. 2 показано осевое поперечное сечение ванта вблизи от соединительной муфты демпфирующего устройства; и
на фиг. 3 показано поперечное сечение ванта в муфте.
Осуществление изобретения
В дальнейшем изобретение описано в виде неограничивающего применения к вантовым мостам. Понятно, что его также можно применить к экстрадозным мостам, подвесным мостам или вантовым башням. Строительные тросы, которые необходимо защитить от огня, также могут представлять собой наружные предварительно напряженные тросы конструкций, выполненных из бетона.
В примере на фиг. 1 рассматриваемые строительные тросы 16 представляют собой ванты моста, которые проходят между опорой 20 моста и его полотном 14 для того, чтобы подвешивать полотно 14.
Один или несколько вантов 16 содержат демпфирующее устройство 22, содержащее рычаг, который проходит в поперечном направлении относительно ванта 16 между точкой Р крепления, расположенной вблизи от его нижнего крепления (например, на несколько процентных пунктов от общей длины ванта), и полотном 14.
Чтобы соединить рычаг демпфирующего устройства 22 с вантом 16 в точке Р, используют муфту 30, такую, как показанная на фиг. 2 и 3.
Аналогичную муфту можно использовать для соединения строительного троса с неподвижным девиатором (без демпфера), посредством которого он опирается, например, на вантовую конструкцию или вантовую опору. Другой пример применения заключается в подвешивании муфты, расположенной вблизи от полотна подвесного моста. При подвешивании муфты на высоте менее примерно 10 м, даже до 18-20 м, ее может затронуть пожар на транспортном средстве, так, что можно приспособить меры, описанные в дальнейшем.
Строительный трос, который образует вант 16, содержит пучок металлических элементов усиления 32, которые натянуты между двумя устройствами крепления (не показаны), расположенными на его концах, одно на полотне 14, а друге на опоре 20. Элементы усиления 32, например, представляют собой стренги, в частности, стренги, которые имеют отдельную оболочку, а также промасленные или вощенные.
На основном участке ванта 16 элементы усиления 32 защищены от огня гибким защитным покрытием 34, которое, например, может быть образовано так же, как описано в документе WO 2007/093703 A2, в частности, из тех же материалов. Покрытие 34 может проходить по всей длине ванта либо только на его части, если защита от огня по всей длине не требуется.
На фиг. 2 показана соединительная зона 40 муфты 30, которая расположена между первым участком 41 и вторым участком 42 ванта 16. Каждый участок 41, 42 проходит от соединительной зоны 40 либо до крепления ванта, либо до другой особой точки, либо до точки основного участка, начиная с которой больше не требуется защитное покрытие.
Защитное покрытие 34 окружает вант 16 на первом и втором участках 41, 42, и оно прерывается в соединительной зоне 40. Действительно, гибкость покрытия 34 не обязательно пригодна для функционирования оборудования, соединенного с вантом 16 через муфту 30. На этом уровне обычно требуется более жесткое взаимодействие.
6
8
Для этого, кольцо 36, которое является более жестким, чем защитное покрытие 34 (в К раз более жестким, где K ≥ 100, например, даже K ≥ 10000), располагают между элементами усиления 32 и муфтой 30 в соединительной зоне 40. Жесткость изолирующего кольца 36 может быть больше, чем 10 Н/м или даже 10 Н/м.
Кольцо 36 также используют для того, чтобы предотвратить возникновение тепловых мостов между металлическими элементами усиления ванта 16 и муфтой 30. Оно является теплоизолирующим и взаимодействует с защитным покрытием 34, чтобы обеспечить элементы усиления непрерывной теплозащитой по всей длине первого участка 41, соединительной зоны 40 и второго участка 42.
Изолирующее кольцо 36 может быть выполнено из фибробетона, в частности, из фибробетона ультравысокой прочности (UHPC). Волокна, входящие в состав фибробетона, могут включать в себя металлические волокна и полипропиленовые волока. Металлическое волокно увеличивает механическую прочность кольца 36, в то время как полипропиленовое волокно увеличивает его прочность в случае увеличения температуры, ограничивая ослабление вследствие растрескивания.
Изолирующее кольцо 36 изготавливают в виде нескольких отлитых элементов 36а, 36b, которые затем собирают вокруг пучка элементов усиления 32. В показанном на фиг. 3 примере кольцо 36 состоит из двух отлитых полуколец 36а, 36b, установленных вокруг элементов усиления 32. Противопожарное уплотнение 37 расположено на поверхностях взаимного контакта двух отлитых полуколец 36а, 36b.
Желательно предотвратить контакт бетона с металлическими элементами усиления 32 ванта. Для этого между кольцом 36 и пучком элементов усиления 32 вставляют трубу 38 девиатора. Труба 38 выполнена из пластикового материала, например, из полиэтилена высокой плотности (HDPE). Она имеет тороидальную геометрию на своей внутренней поверхности, чтобы выдерживать небольшие отклонения, которым подвергают пучок элементов усиления 32 в муфте 30. Если пучок элементов усиления 32 имеет многоугольное поперечное сечение (шестиугольное в случае фиг. 3), то труба 38 девиатора может быть выполнена путем расположения нескольких пластин, выполненных из пластикового материала, напротив граней пучка перед установкой на место элементов 36а, 36b кольца 36.
На левой части фиг. 2 в виде опции показано, что может быть предусмотрена труба 44, которая содержит пучок элементов усиления 32, и которая окружена защитным покрытием 34. Труба 44, выполненная, например, из HDPE, добавляет воздушный зазор между элементами усиления 32 и покрытием 34 и, таким образом, дополнительно увеличивает теплозащиту элементов усиления в случае пожара. Такая труба может присутствовать на одном из участков 41, 42, либо на обоих участках.
Чтобы покрыть достаточную длину вдоль ванта 16, в общем, необходимо установить встык несколько сегментов 34а, 34b защитного покрытия 34 по меньшей мере на одном из участков 41, 42 (фиг. 2). Чтобы обеспечить непрерывность противопожарной защиты на основном участке ванта, дополнительное покрытие 35 располагают вокруг двух смежных сегментов 34а, 34b так, чтобы полностью покрыть имеющееся уплотнение между ними.
Покрытие 34 удерживают на тросе 16 с использованием связующего слоя или стягивающих лент, либо с использованием сочетания двух этих типов средств.
На фиг. 2 также показано, что защитное покрытие 34 расположено в продольном направлении в контакте с изолирующим кольцом 36 со стороны первого участка 41 и со стороны второго участка 42. Можно принять несколько дополнительных мер, чтобы завершить непрерывность защиты между зоной 40 соединения и одним или другим участком 41, 42.
В частности, между теплоизолирующим кольцом 36 и участком защитного покрытия 34 (фиг. 2) можно расположить дополнительное покрытие в продольном направлении. Этот участок в виде дополнительного слоя 48 защитного покрытия 34 вставляют между элементами усиления 32 и кольцом 36 в контакте с пучком элементов усиления 32.
Если между элементами усиления 32 и защитным покрытием 34 имеется труба 44, то вблизи от кольца 36 можно добавить припуски 45, 46, чтобы компенсировать толщину воздушного зазора и трубы 44.
Кроме того, зачастую допустимо нанести вспучивающийся материал на стык между защитным покрытием 34 и изолирующим кольцом 36. В случае избыточного нагрева этот материал разбухает, чтобы предотвратить передачу теплоты в направлении элементов усиления 32.
Гибкое противопожарное покрытие, расположенное с каждой стороны муфты 30 и изолирующего кольца 36, в общем, не будет непосредственно подвергнуто воздействию открытого воздуха. Оно будет покрыто трубчатой оболочкой (не показана), состоящей либо из стальной трубы, либо из пластиковой оболочки (из HDPE). Эта оболочка придает ванту аэродинамический профиль и эстетичный вид, а также механически защищает покрытие.
Описанные выше варианты осуществления представляют собой простую иллюстрацию изобретения. Можно внести различные модификации, не отклоняясь от объема изобретения, задаваемого прилагаемой формулой изобретения.