Фундамент на стълб на електропровода и начин за повишаване на неговата дълготрайност
Собственици на патент RU 2451136:
Изобретението се отнася до изграждането на основи за стоманени стълбове на електропроводи и други конструкции, експлоатирани на открито, и може да се използва при тяхното производство и изграждане. Основата на кулата на далекопровода включва основна плоча и стелаж, разположен върху нея. Стойността на защитния слой бетон до работната армировка на стелажа има променлива стойност и варира в зависимост от условията на работа на бетона по височината на стелажа. Техническият резултат е повишаване на издръжливостта и намаляване на експлоатационните разходи. 2 п. и 1 з.п. ф-лия, 1 ил.
Изобретението се отнася до основи на стълбове на далекопроводи или други подобни конструкции, експлоатирани на открито, и до метод за увеличаване на дълготрайността на такива основи.
В България се експлоатират и изграждат няколкостотин хиляди стоманени стълба на въздушни електропроводи с различни напрежения. Закрепването на такива опори в земята се извършва главно с помощта на сглобяеми стоманобетонни гъбовидни основи за унифицирани метални опори на въздушни линии 35-500 и 750 kV с височина 2700-3200 mm, които се състоят от плоча и стелаж (K.P. Kryukov, B.P. Novgorodtsev, „Проектиране и механично изчисляване на електропроводи“, Ленинград, „Енергетика“ ”, 1979, стр. 287, фиг. 9-12, 9-13). Такива фундаменти се произвеждат от десетилетия и в момента се произвеждат от заводи за стоманобетонни конструкции в България и страните от ОНД. Съгласно условията на монтаж и експлоатация на опорите, основите се изграждат с издигане на горната част на стелажа с 150-200 mm над земята. Устойчивостта на такива гъбни основи, съгласно стандартните проекти, се предвижда да се осигури чрез използване на бетон сспециални свойства, като: устойчивост на замръзване F150-200, водоустойчивост W4-8. В същото време проектът и действителната, според материалите за проучване, стойност на защитния слой бетон към работната армировка на стелажите в тези основи е 20-30 mm.
Въпреки това, както показват резултатите от проучването, значителна част от основите за опори на електропроводи вече след 20-25 години имат повреди на надземната част, включително крепежни елементи, и горните части на подземната част на дълбочина 0,5-0,8 метра, които изискват ремонт или укрепване. В допълнение, използваната болтова система за закрепване на опори към фундаменти не е вандалоустойчива, което намалява надеждността на работа на електропроводите. Повредата на основите на стълбовете и крепежните елементи на тези стълбове изисква големи разходи за ремонтни и възстановителни работи за осигуряване на безопасна експлоатация на електропроводите.
Ниската издръжливост на основите, която е значително по-ниска от стандартната, се обяснява с неблагоприятните условия на тяхната експлоатация, многократно излагане на цикли на овлажняване-сушене, замръзване-размразяване, когато се навлажняват от атмосферни валежи, които се стичат по стълбовете на опорите върху основата, както и поради конструктивните недостатъци на основите, като например недостатъчното количество защитен слой бетон към работната армировка мент на стълба, липсата на устройства, които предпазват надземната част от влага, което намалява тяхната дълготрайност.
Периодичното овлажняване на фундаментните повърхности с оттичане от опори, които натрупват атмосферни валежи върху елементите на опорната решетка с площ от няколко десетки квадратни метра, е един от основните фактори за разрушаването на бетона и корозията на фундаментната армировка. Тези дренажи разтварят отлагания от соли, които са агресивни към бетона и пренасят прахови частици към повърхността на основата,особено в райони на промишлени предприятия, морски брегове, солени почви и др.
В този случай увреждането на основите се проявява под формата на разрушаване на бетонната конструкция от замръзване-размразяване, агресивното въздействие на киселинни отпадъчни води, карбонизация на защитния слой бетон, корозия на крепежни елементи и армировка, електрокорозия и др.
Всички изброени видове разрушаване на бетон и армировка на фундаменти представляват опасност от намаляване на носещата способност само когато фундаментните повърхности се навлажняват систематично с валежи, изтичащи от опорите. Това потвърждава факта, че за да се увеличи издръжливостта на основата на опората на далекопровода, е необходимо да се разработят специални конструктивни решения и начини за защита от разрушаване под въздействието на неблагоприятни фактори.
Това добре познато решение е взето като прототип за декларираната основа.
Задачата за разработване на метод за защита на фундамента на стълба на електропровода от влага от атмосферни валежи и повишаване на неговата издръжливост се решава чрез използване на метод, известен в строителството на надземни части на сгради за защита на бетонни или каменни конструкции от влага чрез изработване на отливка от поцинкована покривна стомана (L.F. Shubin, "Промишлени сгради", Москва: Стройиздат, 1986, стр. 230, фиг. 29.11). Този метод е възприет като прототип на заявения метод за повишаване на дълготрайността на основата на стълб на далекопровод.
Това ни позволява да заключим, че претендираните изобретения са свързани помежду си с една изобретателска концепция. Анализът на публично достъпни източници на информация за предшестващото състояние на техниката не ни позволи да идентифицираме техническо решение, което е идентично с заявеното изобретение в областта на инженерството на основите. Въз основа на каквосе прави извод за несигурността на последното, т.е. съответствие на „метода“, представен в тази заявка, с критерия „новост“.
Недостатъците на известната основа са:
- усложняването на технологията на неговото производство от два вида бетон, които имат различни характеристики на режимите на втвърдяване, скоростта на втвърдяване, свиването, необходимостта от запълване на формуляри на две стъпки и сложността на контролните операции за определяне на обема на бетон с различни характеристики в продукта;
- увеличаване на цената на основата, тъй като цената на модифицирания бетон е няколко пъти по-висока от цената на бетон с подобрени характеристики на устойчивост на замръзване и водоустойчивост, използвани при производството на стандартни конструкции за основите на опори за електропроводи;
- подреждането на върха на главата под формата на пирамида не предпазва повърхността на основата от влага при оттичане на атмосферни валежи, тъй като техният брой остава същият като в стандартните фундаментни конструкции;
- пирамидалната форма на главата на фундаментния стълб усложнява монтажа на опората и изисква промяна в основната му част.
Недостатъците на известния метод за защита от влага на стенни конструкции е фактът, че този метод се използва като покривен елемент и не решава такива проблеми като защитата на крепежни елементи, характерни за фундаментното инженерство.
Целта на настоящото изобретение е да се отстранят недостатъците на известната основа на пилон на електропровод и метод за защита на основата от влага чрез канализация, както и защита на крепежни елементи от корозия и повреда, за да се увеличи тяхната издръжливост, устойчивост на вандало и намаляване на експлоатационните разходи.
Целта за увеличаване на издръжливостта на основата се постига чрез факта, че стойносттазащитният слой от бетон към работната армировка в горната, най-податлива на разрушаване, част от стелажа се увеличава до 40-70 mm. Това осигурява гарантиран срок на експлоатация на основите от най-малко 50 години в съответствие с препоръките на Euronorm и други международни организации относно дълготрайността на стоманобетонните конструкции (L.M. Puhonto, "Издръжливост на стоманобетонни конструкции на инженерни конструкции", Москва, 2004 г., стр. 350-351, таблици 10.1 и 10.2). За да се изключи отслабването на носещата способност на стелажа в долната му част, с най-голяма стойност на огъващия момент и, като се има предвид липсата на неблагоприятни ефекти върху якостните характеристики на бетона на дълбочина 2,5-3 метра, стойността на защитния слой бетон към работната армировка в тази секция се приема 30 mm, както в типичните конструкции на основите на опорите на електропроводите.
По този начин издръжливостта на основите на опорите за унифицирани далекопроводи може да се увеличи до 2 пъти въз основа на предложеното изобретение, като същевременно се запазят геометричните размери, характеристиките на бетона, армировката и технологията на производство, чрез промяна на стойността на защитния слой бетон към работната армировка по височината на стелажа, в зависимост от условията на работа на бетона по неговата височина.
Целта, поставена от метода за увеличаване на издръжливостта на основата чрез защитата й от влага, защита на крепежните елементи от корозия и актове на вандализъм, се постига чрез факта, че по периметъра на горната повърхност на стелажа отливите са направени от водоустойчив, устойчив на корозия материал, например поцинкована стомана с полимерно покритие. След това монтират опората по обичайната технология с болтово закрепване към основата, предпазват отливите и закрепващите елементи от повреда и корозия с втвърдяваща се, устойчива на замръзване ремонтна и строителна смес от типа"EMAKO", който се полага с наклон от центъра към страничните стени на стелажа.
Декларираната основа на опората на далекопровода и методът за увеличаване на нейната издръжливост е илюстрирана от чертежа, където фигура 1 показва разрез по дължината на основата със схема за укрепване на стелажи и елементи, обясняващи прилагането на метода за защита от влага и увеличаване на издръжливостта.
Фундаментът се състои от плоча 1, стълб 2, работна армировка на стълб 3, който има защитен слой от бетон в горната част "а" и в долната част "б". Освен това стойността на защитния слой от бетон "а" е по-голяма от стойността "b".
Елементите, обясняващи начина за защита на основата от влага и защита на крепежните елементи, включват: отлив 4, опора 5, крепеж 6, монтажна фугираща смес 7, защитно покритие 8.
Увеличаването на издръжливостта на основата се осигурява чрез увеличаване на стойността на защитния слой от бетон "а" към работната армировка 3 в горната част на стълба 2 до 40-70 mm, където работи под въздействието на интензивни процеси на разграждане: овлажняване-сушене, замръзване-размразяване, излагане на киселинен отток от опората и т.н. Такова увеличение на величината на защитния слой не намалява блясъка капацитет на пръстена на стълба, тъй като в горните му секции действат минимални огъващи моменти от хоризонтални натоварвания.
За да се изключи намаляването на носещата способност на стълба 2 в кръстовището му с плоча 1, където действа максималният момент на огъване в стълба, стойността на защитния слой на бетона в този участък "b" се приема като минимално допустима, равна на 30 mm, като се вземе предвид липсата на влияния, които причиняват разрушаване на бетона и корозия на армировката. В този случай промяната на стойността на защитния слой бетон към работната армировка 3 на стелажа 2 може да се извърши плавно, както е показано на чертежа, или на стъпки, в зависимост от възприетата технология за армиране.
начинза да се увеличи издръжливостта на основата на стълба на електропреносната линия е да се предпазят повърхностите му от влага от валежи, изтичащи от стълба, се извършва, както следва. На горната повърхност на стелажа 2, по периметъра му, има отливи 4, изработени от водоустойчив, устойчив на корозия материал, чиито елементи излизат извън ръбовете на страничните повърхности на стелажа 2. След това опората 5 се монтира върху монтажните подложки, фиксирани към стелажа 2 с крепежни елементи 6 и междината между обратния хладник 4 и опората 5 се запълва с втвърдяваща скреж- устойчива смес от тип EMAKO 7. След това защитете отливите 4 и крепежните елементи 6 от същата смес 8, която е положена с наклон от центъра на стелажа към страничните му повърхности.
По този начин комбинацията от предложения дизайн на основата и метода за защита от влага ще увеличи издръжливостта на основите на опорите за електропроводи до 50 години и ще намали експлоатационните разходи за ремонтни и възстановителни работи чрез увеличаване на времето между ремонтите с повече от 2 пъти.
Възможността за промишлено внедряване и получаване на икономически ефект от предложеното изобретение "Основата на опора на електропроводна линия и метод за повишаване на нейната дълготрайност" произтича от използването на известни технологии, дизайнерски решения и материали за нейното изпълнение, новата комбинация от които осигурява заявения технически и икономически резултат.
1. Основата на опората на електропровода, включваща основна плоча и стелаж, разположен върху нея, характеризиращ се с това, че стойността на защитния слой от бетон към работната армировка на стелажа има променлива стойност и варира в зависимост от условията на работа на бетона по височината на стелажа.
2. Метод за увеличаване на издръжливостта на основата на опора на далекопровод, включително монтажи фиксиране на стоманена опора върху основата, характеризираща се с това, че преди монтирането на опората, первазите се монтират около периметъра на опорната повърхност на опората от водоустойчив, устойчив на корозия материал, например от поцинкована стомана с полимерно покритие.
3. Метод за увеличаване на дълготрайността на основата на електропровода съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че за да се предпази отливът от повреда и крепежните елементи от корозия и вандализъм, те са покрити с удароустойчив, мразоустойчив, втвърдяващ се състав от типа EMAKO, който се полага с наклон от центъра към страничните повърхности на фундаментния стълб.