ПРЕДНАПРЯЖЁННАЯ ЗАЩИТНАЯ ОБОЛОЧКА РЕАКТОРНОГО ОТДЕЛЕНИЯ АЭС
PRE-STRESSED PROTECTIVE SHELL OF REACTOR COMPARTMENT OF NPP

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкции оболочек реакторного отделения и других сооружений с защитными оболочками, и предназначено для возведения цилиндрической части предварительно напряженных железобетонных защитных оболочек АЭС.
Известна защитная оболочка, армирование которой в цилиндрической части содержит ненапрягаемую арматуру, например сетку, размещенную у внешней и внутренней поверхностей защитной оболочки и напрягаемой арматуры, например гибких канатов, помещенных в пластмассовые кольцевые трубчатые каналы, расположенные в средней части защитной оболочки, а также вертикальной напрягаемой арматуры, расположенной в вертикальных трубчатых каналах (Ленинградская АЭС-2, чертеж № LN2P.D.110.1. OUJA91.&&&&&.012.DC.0002. Здание реактора. Строительные чертежи внутренней защитной оболочки с отметки -1.250 до отметки +8.000. Армирование. - СПб.: ОАО «СПбАЭП», инвент. номер 2N2-634, 28.01.2009 г., листы 3 и 12).
Недостатком аналога является то, что пластмассовые кольцевые трубчатые каналы с напрягаемой арматурой необходимо располагать в средней цилиндрической части защитной оболочки, что обусловлено рядом требований, в частности защитой арматуры от внешних воздействий, что приводит к появлению кольцевой трещины в сечении, совпадающем с цилиндрической поверхностью, на которой лежат оси каналообразователей. Появление этой трещины объясняется тем, что при натяжении кольцевых канатов происходит обжатие внутренней зоны защитной цилиндрической оболочки, сопровождающееся уменьшением диаметра этой зоны, и, как следствие, - появление растягивающих напряжений в зоне между пластмассовыми кольцевыми трубчатыми каналами и отрывом внутренней зоны от внешней. Установка радиальной ненапрягаемой арматуры, предназначенной для передачи обжимающих усилий от внутренней зоны к внешней, не устраняет появление кольцевой трещины, а только уменьшает ее раскрытие. Кроме того, при несоблюдении последовательности и равномерности натяжения гибких канатов возможно появление трещин выкалывания, ориентированных под углом, близким к 45° к горизонту (патент РФ №2164278, фиг. 4).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является оболочка реакторного отделения, содержащая цилиндрическую железобетонную стенку, внутри которой горизонтально со смещением к наружной поверхности ярусами расположены кольцевые трубчатые каналы для напрягаемых гибких элементов и анкеры, которые выполнены по форме двузубой вилки, ее короткие участки прикреплены один над другим к наружной поверхности стенки, а удлиненный участок - к внутренней поверхности, горизонтальные каналы расположены между короткими участками вилок (Патент РФ №2164278, МПК: Е04Н 7/20, опубл. 20.03.2001 г.).
В прототипе смещение напрягаемых кольцевых трубчатых канатов ближе к внешней поверхности цилиндрической железобетонной стенки снижает риск появления кольцевой трещины, но не устраняет ее. Однако придание поперечной (радиальной) арматуре формы двузубой вилки, два зуба которой ориентированы перпендикулярно траекториям трещин выкалывания, не предотвращает появление трещин, а только ограничивает их раскрытие вследствие того, что предельная растяжимость бетона на несколько порядков ниже предельной растяжимости арматурной стали.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении надежности и в повышении эксплуатационных свойств защитной оболочки реакторного отделения АЭС путем предотвращения появления трещин, возникающих в результате натяжения кольцевых канатов.
Для достижения указанного технического результата в преднапряженной защитной оболочке реакторного отделения АЭС, содержащей железобетонную стенку, в цилиндрической части которой расположены кольцевые трубчатые каналы для напрягаемых канатов, на кольцевые трубчатые каналы надеты хомуты, например, из листовой стали, с хомутами жестко соединены тяги, ориентированные в сторону наружной поверхности преднапряженной защитной оболочки, концы которых снабжены анкерующими шайбами, замоноличенными в бетон на глубине, равной толщине защитного слоя, либо жестко соединенными с внешней арматурной сеткой, дополнительно к кольцевому трубчатому каналу со стороны внутренней поверхности преднапряженной защитной оболочки прикреплена лента из легкодеформируемого материала, например из пенопласта или пористой резины.
Кроме того, заявляемое техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:
- тяги могут быть покрыты составом, предотвращающим адгезию бетона.
Отличительными признаками предлагаемой преднапряженной защитной оболочки от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является наличие хомутов, например, из листовой стали, надетых на кольцевые трубчатые каналы, с которыми жестко соединены тяги, ориентированные в сторону наружной поверхности преднапряженной защитной оболочки, снабжение концов тяг анкерующими шайбами, замоноличенными в бетон на глубине, равной толщине защитного слоя, либо жестко соединенными с внешней арматурной сеткой, дополнительное крепление к кольцевому трубчатому каналу со стороны внутренней поверхности преднапряженной защитной оболочки ленты из легкодеформируемого материала.
Благодаря наличию этих признаков технический результат достигается путем установки на кольцевые трубчатые каналы хомутов из листовой стали с тягами, концы которых снабжены анкерующими шайбами, расположенными в плоскости, касательной к наружной арматурной сетке, а также за счет закрепления на поверхности кольцевого трубчатого канала со стороны центра преднапряженной защитной оболочки ленты из легкодеформируемого материала - пенопласта или пористой резины. Радиальная составляющая нагрузки, создаваемой натяжением напрягаемых канатов, через стенку кольцевого трубчатого канала передается на внутреннюю поверхность хомута и посредством тяг - на внешнюю зону преднапряженной защитной оболочки в цилиндрической ее части, в которой расположены анкерующие шайбы. Благодаря высокой податливости ленты, закрепленной на кольцевом трубчатом канале с внутренней стороны, нагрузка от натяжения напрягаемых канатов не передается на внутреннюю зону преднапряженной защитной оболочки в цилиндрической части.
Предлагаемая преднапряженная защитная оболочка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показан фрагмент сечения преднапряженной защитной оболочки вертикальной плоскостью, проходящей через ее геометрическую ось.
На фиг. 2 - фрагмент сечения преднапряженной защитной оболочки горизонтальной плоскостью.
Предлагаемая преднапряженная защитная оболочка реакторного отделения АЭС включает в себя ненапрягаемую арматуру, состоящую из арматурных сеток 1, внешней и внутренней, вертикальную напрягаемую арматуру, помещенную в кольцевые трубчатые каналы 2, горизонтальную напрягаемую арматуру, помещенную в кольцевые трубчатые каналы 3, хомуты 4, тяги 5, анкерующие шайбы 6, ленту 7 из легкодеформируемого материала.
Предлагаемая конструкция работает следующим образом.
Натяжение горизонтальной напрягаемой арматуры, состоящей из напрягаемых канатов, передается через стенку кольцевого трубчатого канала 3 на хомут 4 и далее посредством тяг 5 - на анкерующие шайбы 6, замоноличенные в бетон на глубине, равной толщине защитного слоя, либо жестко соединенные с внешней арматурной сеткой 1.
Передача давления от стенки кольцевого трубчатого канала 3 на внутренние слои преднапряженной защитной оболочки исключается благодаря тому, что жесткость ленты 7 из легкодеформируемого материала выбирают минимальной и достаточной для выдерживания без заметных деформаций давления от свежеуложенной бетонной смеси. На практике величина этого давления не превышает 0,1 МПа.
Предлагаемая конструкция преднапряженной защитной оболочки обеспечивает напряженно-деформированное состояние в цилиндрической части, близкое к тому, которое возникает от приложения нагрузки к внешней поверхности защитной оболочки, при которой появление трещин исключается. При наличии стальной герметичной внутренней оболочки тяги 5 могут быть покрыты составом, предотвращающим адгезию бетона, что еще более приблизит напряженное состояние предлагаемой оболочки к напряженному состоянию, возникающему от чисто внешней нагрузки. Конструкция оставляет большую свободу проектировщикам в размещении каналов 2 и кольцевых трубчатых каналов 3 преднапрягаемой арматуры.