Реконструкція складу під азотно-кисневу станцію з дослідженням підсилення залізобетонних балок композитними матеріалами

Abstract

Будівля, що підлягала реконструкції довгий час перебувала в закинутому стані та не використовувалась за призначенням. У зв’язку із збільшенням потужностей азотного заводу виникла необхідність створення ще однієї Азотно-кисневої станції, яка призначена для розділення повітря на азот і кисень який іде на виробництво адіпінової кислоти і аміаку. Будівля являє собою промислову будівлю із збірним залізобетонним каркасом, обладнану підвісним краном вантажопідйомністю 5 т. Основним несучими конструкціями каркасу будівлі є залізобетонні колони, що опираються на фундаменти стаканного типу на палевій основі. Несучою конструкцією покриття є попередньо напружена сегментна ферма прольотом 18 м. Стінове огородження виконано із збірних залізобетонних стінових панелей товщиною 200 мм, покриття виконано із збірних ребристих плит. В розрахунково- конструктивному розділі виконано статичний розрахунок сегментної ферми та ребристої плити покриття та виконано перерахунок їх несучої здатності за новими навантаженнями та впливами, що діють згідно ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи». Також виконано перевірку несучої здатності основ і палевих фундаментів під колони та виконано розрахунок їхнього осідання. Встановлено, що існуючі конструкції можуть нести задані навантаження. В межах реконструкції розроблено технологічну карту на зовнішнє опорядження фасаду азотно-кисневої станції з утепленням, в якій детально розроблено календарний графік та схеми виконання робіт. Мета наукових досліджень – чисельне моделювання напружено-деформованого стану та оцінка міцнісних характеристик повномасштабних згинальних залізобетонних балок до та після їх підсилення вуглецевим полотном з урахуванням різних схем підсилення. Моделювання чверті експериментальної балки проводили в ПК ANSYS. У модель бетону закладали модельну діаграму деформування бетону на стиск (Уільяма - Варнке) та коефіцієнти, що описують поведінку бетону при розтріскування та дробленні (таблиця на попередньому плакаті). Проаналізувавши експериментальні та розрахункові дані можна говорити про високу збіжність результатів, зокрема в діапазоні критичних (руйнівних) навантажень.

The building to be reconstructed had been abandoned for a long time and was not used for its intended purpose. Due to the increase in the capacity of the nitrogen plant, it became necessary to create another Nitrogen-Oxygen Station, which is designed to separate air into nitrogen and oxygen, which is used to produce adipic acid and ammonia. The building is an industrial building with a prefabricated reinforced concrete frame, equipped with a suspension crane with a lifting capacity of 5 tons. The main supporting structures of the building frame are reinforced concrete columns resting on cup-type foundations on a pile foundation. The supporting structure of the covering is a prestressed segmental truss with a span of 18 m. The wall enclosure is made of prefabricated reinforced concrete wall panels 200 mm thick, the covering is made of prefabricated ribbed plates. In the calculation and design section, a static calculation of the segmental truss and ribbed slab of the roof was performed and their bearing capacity was recalculated for new loads and influences acting in accordance with DBN V.1.2-2:2006 “Loads and Influences”. The bearing capacity of the foundations and pile foundations for the columns was also checked and their settlement was calculated. It was established that the existing structures can bear the specified loads. As part of the reconstruction, a technological map was developed for the external decoration of the facade of the nitrogen-oxygen station with insulation, in which a detailed calendar schedule and work execution schemes were developed. The purpose of scientific research is numerical modeling of the stress-strain state and assessment of the strength characteristics of full-scale bending reinforced concrete beams before and after their reinforcement with carbon web, taking into account various reinforcement schemes. The modeling of a quarter of the experimental beam was carried out in the ANSYS PC. The concrete model included a model diagram of concrete compression deformation (William-Warnke) and coefficients describing the behavior of concrete during cracking and crushing (table on the previous poster). After analyzing the experimental and calculated data, we can say about the high convergence of the results, in particular in the range of critical (destructive) loads.