Способ усиления конструкции металлических дымовых труб
METHOD FOR STRENGTHENING STRUCTURE OF METAL CHIMNEYS

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам усиления конструкции металлических дымовых труб, более точно к способам усиления металлических дымовых труб газоперекачивающих агрегатов компрессорных цехов и может быть использовано при усилении несущих металлических конструкций различного назначения.
Известен способ усиления и ремонта железобетонной дымовой трубы с помощью усиливающей железобетонной обоймы (гильзы), устанавливаемой на поврежденной внутренней или внешней поверхности ствола трубы, и включающий предварительную зачистку поверхности от разрушенного бетона и следов коррозии. Поврежденную и предварительно зачищенную поверхность ствола трубы поочередно и по отдельным участкам покрывают синтетической смолой с армирующими термостойкими волокнами, а в состав бетона обоймы также включают армирующие термостойкие волокна, при этом уплотнение бетона до отверждения смолы производят вибропрессованием, а внешнюю поверхность обоймы формируют оставляемой опалубкой, фиксируемой синтетической смолой с термостойкими волокнами и болтами, которые предварительно закреплены в бетоне ствола трубы [патент Российской Федерации № 2443838, МПК E04H 12/28, авторов Белого А.Г. и др., опубл. 27.02.2012, бюл. № 6].
Недостатком известного способа является то, что применение железобетонной обоймы (гильзы) не снимает проблему воздействия агрессивных газов, идущих по внутреннему стволу трубы на несущий железобетонный или кирпичный ствол трубы изнутри. Газы продолжают воздействовать на несущую оболочку (ствол) трубы, вызывая ее интенсивное разрушение и дополнительный нагрев, в результате которого в ней увеличиваются температурные напряжения, что повышает общую нагруженность несущей оболочки и ускоряет ее износ. Возможно возникновение сквозного прогара. Все это приводит к значительному снижению срока службы дымовой трубы. При установке обоймы требуется снижение производительности агрегата, чтобы уменьшить объем и снизить температуру газов, проходящих через трубу во время ремонта, а в некоторых случаях и остановка агрегата, если образуется прогар. Все это приводит к потере производительности объекта или агрегата. Кроме того, монтаж гильзы на несущем стволе значительно увеличивает массу всей конструкции дымовой трубы, увеличивает нагрузки на существующий фундамент, несущий ствол и стены дымового борова в границах конструктива трубы, что также является недостатком известного способа.
Известен способ для усиления дымовых железобетонных труб с помощью металлоконструкции, охватывающей поврежденный участок трубы. По периметру трубы в местах утолщения сечения трубы прорезаются кольцевые углубления, в которые устанавливаются опорные кольца и стягиваются болтами, между нижним и верхним кольцом вокруг трубы по всему периметру монтируются стойки-распорки с гидро- или термодомкратами и стойки-распорки с винтовыми домкратами, при этом стойки чередуются через одну [патент Российской Федерации № 2385400, МПК E04H 12/28, авторов Белого Г.И. и др., опубл. 27.03.2010, бюл. № 9].
Недостатком известного способа является то, что опорные кольца с монтированными между ними стойками с домкратами снимают нагрузку с локального участка тела трубы, при этом создавая концентраторы напряжений в местах их установки, так как прорезается железобетонный ствол трубы. Также, передача нагрузок от верхней части ствола трубы передается на фундамент через нижнее опорное кольцо, что приводит к локальному разрушению бетона под ним, тем самым снижается долговечность и надежность конструкции трубы. Кроме того, при применении известного способа не происходит фактического усиления железобетонных стенок трубы, имеет место только локальная разгрузка от напряжений поврежденного участка трубы, а монтируемую конструкцию можно отнести к временным противоаварийным конструкциям.
Также следует отметить, что данные способы не применимы для усиления конструкции металлических дымовых труб.
Известен способ усиления металлического ствола и основания металлической дымовой трубы, выбранный заявителем в качестве прототипа,  с помощью профиля (уголка, швеллера), фактически являющихся опорными стойками, включающий усиление обечайки царг трубы стойками, при котором опорные стойки равномерно располагают по всему периметру снаружи трубы [РД 153-34.0-21.524-98 «Типовая инструкция по эксплуатации металлических дымовых труб энергопредприятий», утв. Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» 30.06.1998, действует с 01.09.1999, табл. 2 стр. 22, рис.10-11 стр. 24-25].
Недостатком прототипа является то, что опорные стойки закрепляют к основанию трубы только снаружи, причем между собой они жестко не связаны, что снижает жесткость конструкции и, следовательно, уменьшает долговечность и надежность конструкции трубы.
Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание способа усиления конструкции металлических дымовых труб, при осуществлении которого повышается надежность усиления конструкции трубы.
Технический результат в предлагаемом способе заключается в повышении надежности усиления конструкции трубы.
Технический результат в способе усиления конструкции металлических дымовых труб, включающем установку и закрепление опорных стоек на наружной стороне трубы по ее периметру, достигается тем, что опорные стойки устанавливают и закрепляют по периметру трубы на внутренней стороне трубы, причем опорные стойки на внутренней стороне устанавливают через одну по отношению к опорным стойкам, закрепленным на наружной стороне трубы, при этом опорные стойки на наружной стороне закрепляют между собой по всей их длине посредством металлических элементов с расстоянием, составляющим от 250 до 500 мм, причем опорные стойки на наружной стороне дополнительно закрепляют к нижнему основанию трубы с помощью ребер жесткости, а сами ребра жесткости  закрепляют на металлическую пластину, которую в свою очередь закрепляют к металлическому листу нижнего основания трубы и дополнительно закрепляют к железобетонному фундаменту трубы посредством анкера.
Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1–6, на фиг. 1 изображен общий вид металлической дымовой трубы с узлом усиления конструкции, на фиг. 2 представлен укрупненный фрагмент узла усиления конструкции, на фиг. 3 – вид узла усиления конструкции дымовой трубы в разрезе а-а, на фиг. 4 – вид узла усиления конструкции дымовой трубы в разрезе б-б, на фиг. 5 – укрупненный фрагмент разреза а-а, на фиг. 6 – укрупненный фрагмент разреза б-б.
1
2
На фиг.1–6 позициями обозначены: 1 – металлическая дымовая труба, 2 – нижнее основание дымовой трубы, 3 – опорные стойки на наружной стороне дымовой трубы, 3 – опорные стойки на внутренней стороне дымовой трубы, 4 – металлические элементы, 5 – ребра жесткости, 6 – металлическая пластина, 7 – анкер.
1
2
1
2
На фиг. 1 изображена дымовая труба 1 с установленными и закрепленными на наружной стороне дымовой трубы 1 опорными стойками 3и на внутренней стороне дымовой трубы 1 опорными стойками 3(на фиг. 1 не показаны). Опорные стойки 3и 3представляют собой, например, швеллеры, выполненные, например, из стали.
1
1
1
На фиг. 2 представлен укрупненный фрагмент узла усиления конструкции с закрепленными на наружной стороне дымовой трубы 1 опорными стойками 3, причем опорные стойки 3закреплены между собой по всей их длине посредством металлических элементов 4, например, полос или уголков, выполненных, например, из стали, с расстоянием, составляющим от 250 до 500 мм. Указанное расстояние определяется расчетным путем при определении требуемой жесткости конструкции. Для повышения надежности усиления конструкции опорные стойки 3закреплены к нижнему основанию 2 дымовой трубы 1 с помощью ребер жесткости 5, выполненных, например, из стали. Ребра жесткости 5 закреплены к металлической пластине 6 (показана на фиг. 5), которая в свою очередь закреплена к металлическому листу нижнего основания 2 дымовой трубы 1 и дополнительно закреплена к железобетонному фундаменту трубы 1 посредством анкера 7 (показан на фиг. 5).
2
1
На фиг. 3,4 показаны виды узла усиления конструкции в разрезе, где закрепленные на внутренней стороне дымовой трубы 1 опорные стойки 3 устанавливают через одну по отношению к опорным стойкам 3,закрепленнымна наружной стороне трубы 1 для увеличения жесткости усиления конструкции.
Рассмотрим осуществление предлагаемого способа усиления конструкции металлических дымовых труб.
1
2
2
1
1
На наружной и внутренней стороне металлической дымовой трубы 1 по всему ее периметру устанавливают и закрепляют к трубе опорные стойки 3и 3 соответственно. Для увеличения жесткости усиления конструкции на внутренней стороне дымовой трубы 1 опорные стойки 3устанавливают через одну по отношению к опорным стойкам 3, закрепленным на наружной стороне дымовой трубы 1. Также увеличение прочности конструкции обеспечивается благодаря тому, что на наружной стороне дымовой трубы 1 опорные стойки 3закрепляют между собой по всей их длине посредством металлических элементов 4, например, полос или уголков, выполненными, например, из стали, с расстоянием, составляющим от 250 до 500 мм.
1
Для повышения надежности усиления конструкции опорные стойки 3дополнительно закрепляют к нижнему основанию 2 металлической дымовой трубы 1 с помощью ребер жесткости 5, при этом ребра жесткости 5 закрепляют к металлической пластине 6, которую в свою очередь закрепляют к металлическому листу нижнего основания 2 дымовой трубы 1 и дополнительно закрепляют к железобетонному фундаменту трубы 1 посредством анкера 7.
Таким образом, техническая проблема решена и технический результат достигнут.
В примере конкретной реализации было обследовано техническое состояние металлической дымовой трубы газоперекачивающего агрегата № 4 компрессорного цеха Уренгой – Центр 1 Шеморданского линейного производственного управления магистральных газопроводов ООО «Газпром трансгаз Казань». В ходе обследования установлено, что полный крен дымовой трубы составляет 200 мм, что превышает предельно допустимую величину. Также в ходе обследования металлических конструкций трубы обнаружены 10 зон пластической деформации нижнего сегмента трубы, вызванных отклонением трубы от вертикали. Благодаря реализации предлагаемого способа были усилены конструкции упомянутой дымовой трубы без вывода объекта из эксплуатации, предотвращено ее дальнейшее разрушение и обеспечена дальнейшая безопасная эксплуатация.