Высокий ростверк: Высокий ростверк — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Высокий ростверк — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Высокие ростверки сооружают такими же методами, что и низкие, когда работы по погружению свай или оболочек ведут с поверхности грунта или островка. [1]
Подошву плиты высокого ростверка устраивают ниже горизонта низкого ледохода и ниже уровня низкого ледостава, чтобы давление льда не передавалось непосредственно на сваи. Отметка подошвы плиты ростверка также определяется отметкой обреза и необходимой по расчетным и конструктивным соображениям толщиной плиты. [2]
| Свайные конструкции. [3] |
Сваи с высокими ростверками являются своеобразными инженерными сооружениями ( мосты и их опоры, причалы, пирсы и др.), в которых сваи могут работать на изгиб, центральное и внецентренное сжатие и растяжение. Эти конструкции рассчитываются как плоские или пространственные рамы, где ростверк принимают за жесткий или гибкий ригель, а сваи, заглубленная часть которых является фундаментом, — за вертикальные или наклонные гибкие стойки.
| Фундамент опоры арочного моста с буровыми сваями системы Хлебникова. [5] |
Применять фундаменты с высокими ростверками, имеющими только вертикальные сваи, целесообразно при малых значениях горизонтальных нагрузок, небольших свободных длинах свай, а также при большом диаметре стволов свай. Погружать вертикальные сваи значительно проще, чем наклонные. Недостатком таких фундаментов является потребность в более развитых в плане плитах ростверков для размещения свай. Плиты фундаментов с наклонными сваями более компактны в плане, поскольку в таких ростверках расстояния между сваями на уровне подошвы плиты можно принимать меньшими, чем при одних вертикальных сваях.
В современном мостостроении наиболее распространены фундаменты с высокими ростверками. Применение их особенно при значительных глубинах воды позволяет сократить объем кладки фундамента, уменьшить его стоимость и упростить технологию работ. При строительстве сооружений на местности, не покрытой водой, преимущественно применяют фундаменты с низкими ростверками. [7]
Расстояние Z принимается относительно поверхности грунта при высоком ростверке или подошвы низкого ростверка. [8]
| Схемы строповки свай и расчетные схемы. [9] |
В фундаментах с низкими ростверками прочность ствола висячих свай в эксплуатационных условиях обычно используется не полностью. В фундаментах же с
Этот метод широко применяют для сооружения как низких, так и высоких ростверков мостовых опор.
[11]
| Опора моста на фундаменте с высоким ростверком и винтовыми сваями. [12] |
Конструктивные элементы свайного фундамента пояснены на рис. В. По положению подошвы плиты ростверка относительно поверхности грунта свайные фундаменты могут быть с
При большой мощности надежного слоя ( hhCm) вопрос о глубине заложения фундамента с размерами, принятыми исходя из требований СНиП П-15-74, где среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок не превышает расчетного давления на основание, связывается с действием сил морозного пучения. При необходимости создания фундаментов под опоры трубопроводов большого диаметра при их надземной прокладке целесообразно устраивать свайные фундаменты с высоким ростверком. [14]
Бездонные ящики применяют для сооружения фундаментов, подошва которых не заглубляется в грунт дна или заглубляется на небольшую величину.
Страницы: 1 2
Низкий ростверк и высокий ростверк
Если подошва ростверка уложена непосредственно на грунт, то такой ростверк называется низким. Если подошва находится существенно выше поверхности грунта, то такой ростверк называется высоким (см.рис.Ф.14.3). В некоторых случаях, например при пучинистых грунтах, подошву ростверка устанавливают несколько возвышающейся над грунтом на величину порядка 20 см. Однако такой ростверк тоже именуется низким. В некоторых случаях, например при устройстве свайных фундаментов в сейсмически опасных районах, головы свай не заводятся в ростверк, а между ними и нижней поверхностью ростверка устраивается амортизирующая песчаная прослойка.
Ф.14.23. Как можно подразделить буронабивные сваи?
Буронабивные сваи по способу устройства подразделяются на:
а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня грунтовых вод — с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;
б) буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;
в) буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбовывания в забой скважины щебня;
г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнения скважин бетонной смесью;
д) буроинъекционные диаметром 0,15-0,25 м, устраиваемые путем нагнетания (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины;
е) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;
ж) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой (см.
подп.»г») тем, что после образования камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8466 —
| 7350 — или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Свайный фундамент это группа свай, которые по верху объединены ростверками – специальными конструкциями в виде балок или плит. Ростверки являются несущими конструкциями и служат для передачи, а также равномерного распределения нагрузки от строения на сваи. Сам он не передает нагрузку на грунт, он только распределяет ее между сваями.
Существуют следующие типы свайных фундаментов:
- из одиночных свай. Применяют под легкие, как правило, каркасные здания, когда нагрузку от колонны может выдержать одна свая. Иногда используют так называемые сваи-колонны, которые являются одновременно и сваями и колоннами здания.Это значительно снижает трудоемкость строительно – монтажных работ;
- ленточный свайный фундамент. Применяют под несущие стены здания. Для придания большей жесткости, сваи обычно располагают в несколько рядов;
- свайные кусты. Используют под отдельные опоры – столбы и колонны. Обычно в кусте не менее трех свай;
- сплошные свайные поля. Применяются под тяжелые многоэтажные и башенные сооружения, имеющие небольшие габариты в плане.
Свайные фундаменты бывают с низким ростверком, промежуточным и высоким.
Низкий ростверк (рис а) расположен ниже поверхности земли. Так как ростверк является частью свайного фундамента, он взаимодействует с грунтов основания и передает часть вертикального давления на основание по своей подошве, а также воспринимает горизонтальные усилия.
В свайном фундаменте с низким ростверком в совместной работе участвуют: грунт, находящийся в межсвайном пространстве, сваи и сам ростверк. При этом сваи работают в основном на сжатие.
Промежуточный ростверк располагают без заглубления непосредственно на поверхности грунта. Промежуточные ростверки используют только на непучинистых грунтах, так при промерзании грунта, силы морозного пучения могут попросту оторвать ростверк от оголовков свай. Также следует учитывать, что из-за низкой несущей способности верхних слоев грунта, промежуточные ростверки не могут передавать вертикальное давление по своей подошве.
Высокие ростверки устраивают на некотором расстоянии от земли, обычно 10-15 см. При действии горизонтальных нагрузок для увеличения жесткости забивают и наклонные сваи. Из-за того, что между полом здания и поверхностью земли существует пустота, необходимо дополнительно утеплять пол первого этажа.
Но несмотря на этот недостаток, фундамент с высоким ростверком является самым распространенным среди свайных фундаментов.
Сваи применяют для передачи нагрузки от возводящихся зданий и сооружений нижележащим слоям грунта или для уплотнения грунта и увеличения его несущей способности как основания. По характеру работы сваи подразделяют на сваи-стойки, которые передают давление от зданий и сооружений на прочный грунт, расположенный под толщей слабого фунта, и висячие сваи, передающие нагрузку на окружающий грунт через трение о боковые стенки.
В плане сваи располагают полями — в несколько рядов или в шахматном порядке, кустами — группами из нескольких свай, рядами, сплошными шпунтовыми рядами. В грунт сваи забиваются вертикально и наклонно под некоторым углом. Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя нагрузку от зданий и сооружений, равномерно распределяя ее на сваи.
Размещение, тип, размер, глубина и способы погружения свай указываются в проектах.
Свайный фундамент с ростверком – строительная конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание.
Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные ростверки.
Ростверки бывают высокие и низкие. Низкий ростверк обычно располагают ниже поверхности грунта и он передает часть вертикального давления на грунт основания, в то время как высокий ростверк эти нагрузки передает на сваи.
Устройство сборных железобетонных и монолитных ростверков представляют наиболее приемлемые варианты для дачного строительства.
а – металлическую; б – железобетонную
Ростверки являются составной частью свайных фундаментов, объединяют головы свай и служат для передачи нагрузки от надземной части здания через сван на основание.
После размещения свай в плане и определения габаритов ростверка уточняют вертикальную нагрузку на отдельную сваю в фундаменте по формуле
, (1)
Расчетную горизонтальную нагрузку Р, mс, на сваю определяют из условии равномерного распределения нагрузки на все сваи фундамента.
При этом плита ростверка по отношению к сваям принимается бесконечно жесткой.
Ростверки ленточные и под отдельные колонны рассчитывают в соответствии с требованиями СНиП II-В.1—62* по первому предельному состоянию на основное, дополнительное и особое сочетание расчетных нагрузок, а при необходимости — по раскрытию трещин на основное и дополнительное сочетание нормативных нагрузок.
Проверка ширины раскрытия нормальных трещин производится при применении арматуры из стали класса А-Ш для армирования подошвы ростверка. Расчет по раскрытию трещин следует производить согласно указаниям п. 10.4 СНиП II-В.1—62*. Ширина раскрытия нормальных трещин aТ должна быть не более 0,2 мм.
Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производят так же, как и на сваях квадратного сечения.
Сборные и монолитные железобетонные ростверки свайных фундаментов должны изготавливаться из бетона проектной марки не ниже соответственно 200 и 150.
Высоту железобетонного ленточного свайного ростверка определяют расчетом.
Рекомендуемая минимальная высота ростверка — 30, ширина — 40 см.
Размеры подошвы ростверка под колонны, ступеней и подколонника в плане из условия унификации рекомендуется принимать кратными 300 мм. Высоту плитной части, ступеней и подколонника следует принимать кратной 150 мм.
Арматуру для армирования ростверков применяют стержневую горячекатаную периодического профиля из стали классов A-II, А-III и круглую класса A-I.
Плиты ростверка рекомендуется армировать в каждом направлении отдельными сварными сетками, у которых расстояние между рабочими стержнями равно 200 мм. Диаметр рабочей арматуры следует принимать из менее 10 мм при длине стержней до 3 м и не менее 12 мм при длине более 3 м. Арматурные сетки должны быть сварены во всех точках пересечения стержней. Допускается часть пересечений связывать проволокой при условии обязательной сварки всех точек пересечений я двух крайних рядах по периметру сеток. Для обеспечения анкеровки рабочей арматуры по концам сеток на расстоянии 25 мм от конца продольных стержней должны быть предусмотрены поперечные стержни вдвое меньшего диаметра, чем продольные.
В случае заделки верхних концов свай в ростверк на глубину 50 мм арматурные сетки укладывают сверху на головы свай. При заделке свай в ростверк на глубину более 50 мм стержни, попадающие на сваи, вырезают, а сетки укладывают с защитным слоем бетона 50 мм.
Стенки стакана ростверка под сборные железобетонные колонны армируют продольной и поперечной арматурой. Поперечное армирование стенок стакана следует выполнять в виде сварных сеток с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок. Диаметр арматурных стержней принимается по расчету, но не менее 0,25 диаметра продольной арматуры стенок. Расстояние между сетками принимается не более 0,25 глубины заделки колони и не более 200 мм.
В верхней части стакана рекомендуется устанавливать 2—3 сетки с шагом 100 мм.
Диаметр продольной арматуры стенок стакана определяют расчетом.
Сетки, необходимые по расчету на смятие под торцами сборных железобетонных колонн, укладывают не менее 2 шт., а под опорными плитами базы стальных колонн — не менее 4 шт.
с расстоянием по высоте 50—100 мм.
Железобетонные монолитные, а также стальные колонны соединяются с монолитными ростверками так же, как и с монолитными фундаментами на естественном основании.
Уплотнение и закрепление грунтовых оснований. Применение песчаных, грунтовых, песчано–гравийных подушек. Определение необходимости уплотнения, закрепления или замены грунта.
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-19; Нарушение авторского права страницы
Grillage Stock-Fotos und Bilder — Getty Images
- CREATIVE
- EDITORIAL
- VIDEOS
Beste Übereinstimmung
Neuestes
Ältestes
Am beliebtesten
Alle Zeiträume24 Stunden48 Stunden72 Stunden7 Tage30 Tage12 MonateAngepasster Zeitraum
Lizenzfrei
Lizenzpflichtig
RF und RM
Durchstöbern Sie 252
решетка Stock-Photografie und Bilder. Oder starten Sie eine neuesuche, um noch mehr Stock-Photografie und Bilder zu entdecken.
Снимок, сделанный 29 сентября в Париже, на котором парижские дети с завистью смотрят на виноград, собранный женщиной во время традиционного сбора урожая на… Panneau d’information sur lequel est écrit ‘Zone nucléaire à accès règlementé, accès interdit sans autorisation’ accroché devant ungrillage de…Le pape François s?est recueilli symboliquement à Ciudad Juarez,Mexique le 17 février 2016 à la frontière Mexico-USA d?où il adressé sa…Ae?roport de l’ile Saint-Martin aux Antilles.Des croix sur lesquelles sont inscrits les noms des morts sont accrochées à un grilage devant le mur de Berlin, en Allemagne de l’Ouest le 15 mai… Réfugiés contenus derrière un grilage en 1980 à Miami, Etats-Unis.Securisation d’un talus rocheux a l’aide de grilage, par rapport aux chutes de pierres, sur un chantier de travaux publics, lors de la Construction…Le Pont des Arts, detail du parapet грильяж entierement recouvert de cadenas d’amour, a l’arriere-plan le grand bras du pont Neuf sur la Seine et la.
..Le pont des Arts, jeune couple accoude au parapet grilage au recouvert de cadenas d’amour, Париж. Les rives de la Seine sot inscrites depuis 1991 sur… Des ouvriers installent le grilage de la nouvelle cage à singe au Jardin des Plantes à Paris, France en 1934.Grillage et tamisage des grains de cafe à Sa’dah, октябрь 1988, Йемен. украшение Jacques GRANGE. В мастерской по изготовлению головных уборов впечатляющая мойва в золотой проволочной сетке. 1994 … Эльтам, портрет d’une petite fille derrière un grillage. Eltam, jeune garçon derrière un grilage. Eltam, портрет d’une petite fille derrière un grilage. Eltam, jeune garçon derrière un grillage. de surimi au Japon.STREET ART STREET ART.This 4 декабря 2009 г.фото-шоу «BB Chair», «Grillage Noir» и «Lin 94», созданные французским дизайнером Франсуа Азамбуром, который выиграл дизайнера… Это фото-шоу «BB Chair» от 4 декабря 2009 года; «Грильяж Нуар»; и «Lin 94», созданный французским дизайнером Франсуа Азамбургом, который победил в конкурсе «…мясо, колбасы и кукурузные початки над огнем на гриле».
Полузащитник Англии Фил Фоден приветствует зрителей после победы Англии над Испанией в финале. Футбольный матч чемпионата мира по футболу FIFA U-17 в Вивекананде… Работники французского производителя автозапчастей GM&S проводят демонстрацию 5 сентября перед заводом французского автопроизводителя PSA Peugeot Citroen в Пуасси,… Фото опубликовано 3 октября 1958 французского генерала Шарля де Голля, встречающегося с алжирцами во время его визита в Орлеанвилль, ныне называемый Шлеф, … Барбел в зоне совместной безопасности или JSA в демилитаризованной зоне, тампонная зона, расположенная на границе Коре-дю-Сюд и де-ла-Коре-дю Nord séparant ces… Barbelés dans la Joint Security Area ou JSA dans la DMZ, zone tampon située à la frontière de la Corée du Sud et de la Corée du Nord séparant ces… Barrière de fils barbelés decorée de rubans pour la réunification des familles, en zone démilitarisée, zone tampon située à la frontière de la Corée… Barbelés dans la Joint Security Area ou JSA dans la DMZ, zone tampon située à la frontière de la Corée du Sud и de la Corée du Nord séparant ces .
..Paysage et barrière de fils barbelés en DMZ, зона тампона, расположенная на границе Corée du Sud и de la Corée du Nord séparant ces deux pays de 4… Paysage et barrière de fils barbelés en DMZ, зона tampon située à la frontière de la Corée du Sud et de la Corée du Nord séparant ces deu x pays de 4… Активист Amnesty International протестует перед штаб-квартирой испанского корпоративного гиганта Ferrovials в Австралии в Сиднее, 28 июля 2017 года… На месте закрытого автомобильного завода Ford в Вилья-де-Рейес, недалеко от Сан-Луис-Потоси, Мексика, 11 января 2017 года. На… снимке, сделанном в Марселе, на юге Франции, 9 декабря., 2016 г. показывает внутреннюю часть новой тюрьмы Baumettes под названием Baumettes 2. Снимок сделан 28 ноября 2016 г. на «Мон-Тоу» на базе ВВС 942 Мон-Верден в Сен-Сир-о-Мон д’Ор недалеко от Лиона, юго-восток. …На снимке, сделанном 27 ноября 2016 года, виден полицейский автомобиль возле тюрьмы Валанс во время мятежа в Валансе, на юго-востоке Франции. Пожар… Мужчина идет во дворе тюрьмы в Мон-де-Марсан, юго-запад Франции, 10 ноября 2016 года.
/ ФОТО AFP / НИКОЛАС ТЮКАТЗаключенные играют в баскетбол во дворе тюрьмы в Мон-де-Марсан, юго-запад Франция, 10 ноября 2016 г. / AFP / NICOLAS TUCATНесопровождаемые несовершеннолетние мигранты из разрушенного лагеря мигрантов «Джунгли» в Кале садятся в автобус, чтобы добраться до центров приема по всей Франции на… Фото специально оборудованных транспортных контейнеров, где находятся разместили несовершеннолетних мигрантов без сопровождения, живущих рядом с разрушенным мигрантом из «Джунглей». забор рядом с лагерем мигрантов «Джунгли» в Кале, север Франции, 23 октября 2016 года, накануне лагеря… Французская полиция стоит на страже у забора возле лагеря мигрантов «Джунгли» в Кале, север Франции, 23 октября 2016 года накануне кемпинг кухня — грильяж stock-fotos und bilderсильно прожаренное мясо на угольном гриле — грильяж stock-fotos und bilderсильно прожаренное мясо на угольном гриле — грильяж stock-fotos und bilderUne immigrate polonaise et ses deux enfants, à travers ungrillage, la majestueux, панорама гратт-сьельс, Нью-Йорк, остров Эллис,.
.. Беженец держится за забор на греко-македонской границе недалеко от греческой деревни Идомени, где в феврале застряли более 7000 человек… Французский полицейский по охране общественного порядка стоит на страже после того, как мигранты попытались сесть на несколько грузовиков на автомагистрали A16 рядом с Евротоннелем в… Первая сталь для коммерческого суда. Торговый суд; в котором разместится самое высокое здание Торонто; 57-этажный; 784-футовая башня; получила свою первую сталь… Продавец овощей разговаривает с покупателем на эстакаде в Маниле 26 ноября 2015 года. Экономика Филиппин росла медленнее, чем ожидалось, в третьем… Президент Федерации футбола Эквадора Луис Чирибога посещает тренировку сессия в «Casa de la Seleccion» в Кито 8 ноября… мясо и колбасы готовятся на гриле, подвешенном на цепях — грильяж сток-фото и бильдервегетарианское гриль, грибы и картофель на шпажках, Германия — грильяж сток-фото und bildermeat и сосиски или сардельки на гриле, Германия — грильяж stock-fotos und bilderМигрант перелезает через забор в туннель под Ла-Маншем во Фретуне, северная Франция, 5 августа 2015 года.
Европейская комиссия предложила 4 августа… Плакат 31 июля 2015 года на участке Евротоннеля в Кокеле недалеко от Кале, северная Франция, 31 июля 2015 года. конец июля 30 июля 2015 г. Французские власти заявили 30 июля… Посол в Либерии Дебора Малак и вице-президент Либерии Джозеф Боакаи перерезали ленточку нового Центра лечения Эболы в США, построенного… фон 5Катодная гальваническая защита фундаментов опор ЛЭП
Примечание редактора: Узнайте больше о катодной защите стальных конструкций, заглубленных в грунт, из нового специального ежеквартального выпуска Materials Performance «The Science Behind It». После прочтения статьи MP о защите подземных стальных ростверков фундаментов опор ЛЭП изучите научные аспекты проблемы коррозии, которые представлены в нескольких связанных КОРРОЗИЯ статьи указаны в конце статьи.
Подземная коррозия конструкций, поддерживающих линии передачи и распределения электроэнергии (T&D), является основной причиной износа оборудования в процессе эксплуатации.
Каждый год коммунальные предприятия выделяют увеличенные бюджеты на борьбу с коррозией для ремонта большого количества стареющих и подвергшихся коррозии конструкций. Соответственно, большой спрос на эффективные и экономически целесообразные методы снижения коррозии, такие как системы катодной защиты (CP), специально разработанные для конструкций T&D.
Широко используемые традиционные методы проектирования CP основаны главным образом на эмпирических формулах и опыте проектировщиков. Такие методы проектирования, хотя и очень полезные, в первую очередь были разработаны для систем трубопроводов и не являются оптимальными для конструкций более сложной конфигурации. Они не учитывают все расчетные факторы и часто требуют использования относительно больших коэффициентов безопасности. Для решения этой проблемы был разработан инструмент электрохимического моделирования для проектирования эффективных систем CP для заглубленных компонентов передающих конструкций. Фундаменты ростверкового типа были выбраны, чтобы подчеркнуть некоторые возможности предлагаемого подхода, потому что эти типы фундаментов распространены в конструкциях трансмиссии, а их геометрические неровности (например, края, отверстия, изгибы и соединения) создают общепризнанную проблему проектирования ГО, которая требует дальнейшего изучения.
расследования.
Фундамент стального ростверка
Фундамент опор ЛЭП необходим для стабилизации опор путем передачи конструкционных нагрузок на подземную среду. Они должны быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять движениям, таким как осадка, подъем и боковое смещение. 1
Среди различных типов фундаментов стальные ростверки являются предпочтительным выбором для четырехопорных решетчатых башен, когда условия основания позволяют их применение. Фундаменты ростверка включают горизонтальную опорную плиту ростверка из конструкционной стали (обычно из оцинкованных уголков, балок и швеллеров) и некоторые вертикальные элементы, являющиеся продолжением опоры башни. Обычные конфигурации фундамента ростверка, которые соединяют опору башни с пластиной ростверка, включают пирамидальные опоры, одиночный трубчатый элемент и одинарную заглушку.
Основными преимуществами ростверковых фундаментов являются их дешевизна и простота монтажа. Они полностью изготавливаются в магазине и обычно могут быть приобретены вместе с башней.
Кроме того, фундаменты-ростверки требуют минимального времени монтажа и позволяют сразу же собрать башню. Обычно они не требуют заливки бетона, поэтому не требуется время на транспортировку и отверждение бетона. 2
Основным недостатком ростверковых фундаментов является необходимость относительно глубоких котлованов для их устройства. Иногда из-за различий в грунтовых условиях вдоль трассы линии электропередач фундамент башни необходимо увеличить путем заливки бетонного основания вокруг ростверка, если фактические грунтовые условия не так хороши, как предполагалось в первоначальном проекте. Кроме того, большие ростверки сложны в установке и требуют точной подгонки под установку башни. 2
Модель катодной защиты
Основной целью предлагаемого инструмента проектирования КТ является определение детального распределения потенциала и плотности тока (CD) на поверхностях фундаментов ростверка. Такая информация позволяет исследовать и оптимизировать конструкцию анодного слоя, чтобы структура могла быть достаточно поляризована в соответствии с международными критериями NACE для CP.
3
Трехмерная геометрическая модель
Поскольку CP относится к геометрии, включение большего количества деталей в геометрию приводит к более точному проектированию. При моделировании ЦП используются трехмерные (3-D) геометрические модели ростверковых фундаментов. Такие подробные геометрические модели позволяют точно рассчитать общую площадь поверхности и позволяют точно прогнозировать недостаточно защищенные и чрезмерно защищенные области.
Площадь поверхности фундаментов ростверка варьируется от ~60 футов 2 (~6 м 2 ) до ~260 футов 2 (~24 м 2 ) в зависимости от размера и конструкции плиты ростверка.
Почвенное полушарие радиусом в несколько футов считается основным почвенным доменом для электрохимического моделирования. Другая почвенная область, которая окружает основную почвенную область, отвечает за влияние бесконечной почвенной среды. На Рисунке 1 показан образец расчетной области почвы.
Исходные данные: полевые исследования и лабораторные тесты
Для обеспечения точности моделирования необходимо провести определенные тесты для характеристики почвенной среды и сбора соответствующих электрохимических данных. К ним относятся:
• Испытание удельного сопротивления грунта
• Испытание электрохимического потенциала грунт-конструкция
• Испытание тока CP
• Вольтамперометрические испытания
В то время как первые три испытания должны выполняться на месте, вольтамперометрические испытания требуют лаборатории удобства.
Измерение удельного сопротивления грунта может выполняться на месте или в лаборатории в соответствии со стандартами ASTM G187 4 и AASHTO T288 5 . Тем не менее, рекомендуется использовать четырехконтактный метод Веннера, ASTM G57, 6 , для проведения испытаний удельного сопротивления грунта на месте, что позволяет идентифицировать слои грунта, если таковые имеются.
Так как распределение тока защиты в грунтовых средах сильно зависит от удельного сопротивления грунта, наличие горизонтов грунта с разными значениями удельного сопротивления может существенно повлиять на работу системы CP.
На основании полевого опыта электрохимический потенциал непосредственно заглубленной конструкции, измеренный по отношению к электроду сравнения (например, электроду из меди/сульфата меди [Cu/CuSO 4 ] [CSE]), указывает на состояние коррозии, как указано в Таблице 1. 7 Обратите внимание, что этот потенциал и скорость коррозии будут меняться в разные сезоны, в основном из-за колебаний температуры и влажности почвы.
Требуемый ток для катодной защиты ростверкового фундамента можно измерить на месте с помощью метода прерывания тока, в котором используются временные аноды и портативный источник питания постоянного тока. В зависимости от удельного сопротивления грунта и площади оголенной поверхности фундамента требуемый ток может варьироваться от нескольких мА до нескольких сотен мА.
Если проверка требований к току CP невозможна, требуемый ток можно оценить по таблице 2 9.0051 7 после расчета/приблизительной площади голой поверхности.
Для моделирования электрохимических процессов на поверхности расходуемых анодов и стальных конструкций (катодов) использовались анодные и катодные уравнения Тафеля. Это потребовало проведения лабораторных вольтамперометрических испытаний для оценки соответствующих кинетических параметров (т. е. обмена наклонами CD и Тафеля для материалов анода и катода в образце почвы, собранном у основания башни). 8 Кинетические параметры могут изменяться в зависимости от таких факторов, как удельное сопротивление почвы, уровень pH, концентрация кислорода, концентрация ионов металлов, площадь поверхности электродов, температура, загрязнение хлоридами и содержание органических веществ.
Примеры значений кинетических параметров приведены в таблице 3. Перечисленные коэффициенты приведены для демонстрационных целей — в различных почвенных средах могут быть получены значительно разные значения.
Выбор системы и первичные расчеты
В отличие от трубопроводов, которые представляют собой сплошные конструкции с большой площадью поверхности, фундаменты передающих и распределительных башен представляют собой отдельные конструкции с относительно небольшой площадью поверхности. Соответственно, предпочтительно устанавливать отдельные гальванические системы КП для каждой башни и реализовывать их для каждой башни в группе, имеющей общие характеристики.
Магниевые и цинковые аноды обычно рекомендуются для применения в почве; тем не менее, использование цинковых анодов предлагается только в условиях низкого удельного сопротивления грунта.
Аноды из высокопотенциального магниевого сплава (тип M1, по ASTM B843 9 ) были выбраны для примера (таблица 4 7 ). Требуемая мощность системы CP (Q CP ) может быть рассчитана по уравнению (1):
, где I CP (A) – требуемый ток защиты, полученный в результате испытаний на месте или приблизительно рассчитанный по таблице 2.
● Минимальный срок службы системы CP составляет 20 лет. После того, как мощность системы ЦП определена, минимальная масса анода (м Mag ) для системы можно рассчитать по уравнению (2):
, где Q Mag (A-y/кг) — теоретическая емкость анодного материала, E — выход по току, а U — коэффициент использования. , как указано в таблице 4.
В целом, системы CP с распределенными анодами обеспечивают более низкое сопротивление анодного слоя и лучшую защиту для фундаментов с неправильной геометрией; но стоимость земляных работ и установки является ограничивающим фактором. Цель предлагаемого метода проектирования СР состоит в том, чтобы сравнить различные конструкции анодов, чтобы найти оптимальную конструкцию с точки зрения стоимости и производительности.
Численный анализ и оптимизация конструкции КП
Для решения основных электрохимических уравнений использовался конечно-элементный решатель COMSOL MULTI PHYSICS † (версия 5.
2). В этом примере моделирование CP было разработано для фундамента с одной опорой. Также частично заглублены два угла раскоса конструкции (рис. 2).
В этом примере фундамент без покрытия и заглублен в нейтральный грунт с удельным сопротивлением 5000 Ом-см. По трехмерной геометрической модели площадь заглубленной поверхности рассчитывается как 70 футов 9 м.0051 2 (6,5 м 2 ).
Текущие требования испытаний в нейтральных грунтах показывают, что для CP заглубленных элементов потребуется 37 мА. В качестве альтернативы информация в таблице 2 может быть использована для оценки требуемого тока. После использования уравнений (1) и (2) минимальная масса магниевых анодов для 20 лет CP в нейтральной почве может быть рассчитана как 15,3 фунта (7 кг). Цилиндрические 5, 9 и 17 фунтов (2,3, 4 и 7,7 кг) магниевые аноды были рассмотрены для моделирования CP. Соответственно анодные кровати с одним 17-фунтовым анодом, двумя 9-фунтовымиДля исследования различных сценариев проектирования CP были выбраны аноды весом 1,5 кг или три анода весом 5 фунтов.
На рисунке 2 показаны результаты моделирования для различных конструкций систем CP. В каждом ряду представлены четыре различных конструкции анодного слоя с горизонтальными анодами. Результаты в верхнем ряду соответствуют нейтральному грунту с удельным сопротивлением грунта 5000 Ом-см. Чтобы проиллюстрировать влияние удельного сопротивления грунта на характеристики КП, в нижнем ряду представлены результаты моделирования для слабокислого грунта с удельным сопротивлением 2000 Ом·см. Чтобы обеспечить справедливое сравнение между этими случаями, размер анода одинаков. Требуемый ток КП, очевидно, увеличивается по мере увеличения коррозионной активности почвы, что, в свою очередь, увеличивает требуемую массу анодов для определенного срока службы системы КП.
Распределение поляризованных потенциалов на заглубленных поверхностях фундамента было исследовано для оценки производительности каждой конструкции анодного слоя. В соответствии со стандартом NACE 3 для КП стали требуется минимальный поверхностный потенциал –0,850 В относительно CSE (таблица 1).
На рис. 2 темно-красные области представляют собой защищенные части фундамента, а оранжевые, желтые, зеленые и синие области в указанном порядке представляют поверхности с уменьшающимся уровнем защиты. Результаты показывают, что анодные слои обеспечивают лучшее распределение защитного тока в грунтах с более низким удельным сопротивлением, а сильно распределенные анодные слои обеспечивают более равномерное покрытие.
Здесь обсуждаются только несколько конструкций анодного слоя; но инструмент проектирования позволяет исследовать различные проекты, а его результаты с высоким разрешением обеспечивают основу для принятия обоснованных решений.
Выводы
Данные моделирования подтверждают, что области с геометрическими особенностями (углы и края), расположенные вблизи анодов, получают максимальный защитный ток, в то время как плоские поверхности, особенно экранированные, наименее поляризованы/защищены. В связи с геометрическими сложностями требуется несколько анодов для КП ростверкового фундамента.
Кроме того, в грунтах с высоким удельным сопротивлением необходимо учитывать большее количество анодов, заглубленных близко к конструкции (≲2 фута [0,6 м]), чтобы достичь хорошего уровня защиты.
Для фундаментов с большими ростверками предпочтительны горизонтально заглубленные аноды для защиты горизонтальных элементов ростверка, а вертикально заглубленные аноды рекомендуются для защиты вертикальных (стоек) элементов. Тем не менее, всегда рекомендуется обеспечивать полное СР критическим несущим элементам фундамента — обычно опорам — таким образом, может потребоваться комбинация вертикальных и горизонтальных анодов.
Для оцинкованных конструкций равновесный потенциал конструкций постепенно смещается в сторону электроположительных значений по мере износа слоя цинка и распространения коррозии на стальную основу. Соответственно, проектирование систем ЦП для двух одинаковых оцинкованных фундаментов в одной и той же грунтовой среде зависит от их возраста и качества оставшегося оцинкованного покрытия.
Высокораспределенные аноды улучшают характеристики системы CP, но следует учитывать более высокие затраты на строительство.
† Торговое название.
Ссылки
1 «Управление фундаментами ЛЭП», Научно-исследовательский институт электроэнергетики, отчет 1013783, 2007 г.
2 Стандарт IEEE 691-2001, «Руководство IEEE по проектированию и тестированию фундаментов ЛЭП» , Нью-Йорк: IEEE, 2001).
3 NACE SP0169, «Контроль внешней коррозии подземных или подводных металлических трубопроводных систем» (Хьюстон, Техас: NACE International).
4 ASTM G187, «Стандартный метод испытаний для измерения удельного сопротивления почвы с использованием метода двухэлектродного ящика для почвы» (Западный Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International).
5 AASHTO T288, «Стандартный метод испытаний для определения минимального лабораторного удельного сопротивления грунта» (Вашингтон, округ Колумбия: AASHTO).
6 ASTM G57, «Стандартный метод испытаний для полевых измерений удельного сопротивления почвы с использованием четырехэлектродного метода Веннера» (West Conshohocken, PA: ASTM).