Фундамент опори лінії електропередачі та спосіб підвищення його довговічності

лінії

Власники патенту UA 2451136:

Винахід відноситься до будівництва фундаментів під сталеві опори лінії електропередачі та інших споруд, що експлуатуються на відкритому повітрі, і може бути використане при їх виготовленні та будівництві. Фундамент опори лінії електропередач включає опорну плиту і розташовану на ній стійку. Величина захисного шару бетону до робочої арматури стійки має змінну величину та змінюється залежно від умов експлуатації бетону за висотою стійки. Технічний результат полягає у підвищенні довговічності та зниженні експлуатаційних витрат. 2 зв. та 1 з.п. ф-ли, 1 іл.

Винахід відноситься до фундаментів опор ліній електропередач або інших аналогічних споруд, що експлуатуються на відкритому повітрі, і способу підвищення довговічності таких фундаментів.

В Україні експлуатується і знаходиться на стадії будівництва кілька сотень тисяч сталевих опор повітряних ліній електропередач різної напруги. Закріплення таких опор у ґрунті здійснюється переважно за допомогою збірних залізобетонних грибоподібних фундаментів під уніфіковані металеві опори ПЛ 35-500 та 750 кВ заввишки 2700-3200 мм, які складаються з плити та стійки (К.П.Крюков, Б.П.Новгородців, « Конструкція та механічний розрахунок ліній електропередачі», Ленінград, «Енергія», 1979, стор.287, рис. 9-12, 9-13). Такі фундаменти виготовлялися протягом десятків років і виготовляються нині заводами залізобетонних конструкцій України та країн СНД. За умов монтажу та експлуатації опор фундаменти споруджують з піднесенням верхньої частини стійки на 150-200 мм над землею. Довговічність таких грибоподібних фундаментів, згідно з типовими проектами, передбачається забезпечувати шляхом застосування для їх виготовлення бетону.Особливі властивості, такі як: морозостійкість F150-200, водонепроникність W4-8. При цьому проектна та фактична, за матеріалами обстежень, величина захисного шару бетону до робочої арматури стійок у цих фундаментах становить 20-30 мм.

Однак, як показують результати обстежень, значна частина фундаментів під опори ліній електропередачі вже через 20-25 років мають пошкодження надземної частини, включаючи елементи кріплення, і верхніх частин підземної частини на глибину 0,5-0,8 метра, які вимагають ремонту або посилення . Крім того, застосована болтова система кріплення опор до фундаментів не вандалостійка, що знижує надійність експлуатації ліній електропередачі. Ушкодження фундаментів опор та елементів кріплення цих опор потребує великих витрат на ремонтно-відновлювальні роботи для забезпечення безпечної експлуатації ліній електропередач.

Низька довговічність фундаментів, яка значно нижча за нормативну, пояснюється несприятливими умовами їх експлуатації, багаторазовим впливом циклів зволоження-висихання, заморожування-відтавання при зволоженні їх атмосферними опадами, що стікають по стійках опор на фундамент, а також через конструктивні недоліки фундаментів, таких як недостатність величина захисного шару бетону, до робочої арматури стійки, відсутність пристроїв, що захищають від зволоження надземну частину, які знижують їхню довговічність.

Періодичне зволоження поверхонь фундаментів стоками з опор, які акумулюють атмосферні опади на елементах ґрат опори, площею кілька десятків квадратних метрів, є одним з основних факторів руйнування бетону та корозії арматури фундаментів. Ці стоки розчиняють відкладення агресивних до бетону солей і виносять частинки пилу на поверхні фундаменту,особливо у районах промислових підприємств, морських узбереж, засолених ґрунтів та ін.

Ушкодження фундаментів при цьому виявляються у вигляді руйнування структури бетону від заморожування-відтавання, агресивної дії кислих стоків, карбонізації захисного шару бетону, корозії кріпильних елементів та арматури, електрокорозії та ін.

Всі перелічені види руйнування бетону та арматури фундаментів становлять небезпеку зниження несучої здатності тільки при систематичному зволоженні поверхонь фундаменту атмосферними опадами, що стікають з опор. Цим підтверджується той факт, що для підвищення довговічності фундаменту опори лінії електропередач необхідно розробити спеціальні конструктивні рішення та способи захисту його від руйнування при впливі несприятливих факторів.

Дане відоме рішення прийнято як прототип для заявленого фундаменту.

Поставлене завдання розробки способу захисту фундаменту опори лінії електропередачі від зволоження атмосферними опадами та підвищення його довговічності, вирішується шляхом використання відомого при будівництві надземних частин будівель способу захисту від зволоження бетонних або кам'яних конструкцій шляхом виконання відливу з оцинкованої покрівельної сталі (Л.Ф.Шубін, «Промислові будівлі», Москва: Будвидав, 1986, стор.230, рис.29.11). Цей спосіб прийнятий як прототип для заявленого способу підвищення довговічності фундаменту опори лінії електропередачі.

Це дозволяє зробити висновок, що заявлені винаходи пов'язані між собою єдиним винахідницьким задумом. Проведений аналіз загальнодоступних джерел інформації про рівень техніки не дозволив виявити технічне рішення, тотожне заявленого винаходу в фундаментобудуванні. На підставі чогоробиться висновок про невідомість останнього, тобто. відповідно до представленого в цій заявці «способу» критерію «новизна».

Недоліками відомого фундаменту є:

- Ускладнення технології його виготовлення з двох видів бетону, які мають відмінні один від одного характеристики режимів твердіння, швидкості набору міцності, усадки, необхідності заповнення форм у два прийоми та складності контрольних операцій з визначення обсягів бетону з різними характеристиками у виробі;

- збільшення вартості фундаменту, оскільки вартість модифікованого бетону в кілька разів перевищує вартість бетону з підвищеними характеристиками морозостійкості та водонепроникності, що використовується при виготовленні типових конструкцій фундаментів опор ліній електропередач;

- будова верху оголовка у вигляді піраміди не захищає поверхню фундаменту від зволоження при стіканні атмосферних опадів, оскільки кількість їх залишається такою ж, як і у типових конструкцій фундаментів;

- пірамідальна форма оголовка стійки фундаменту ускладнює монтаж опори та потребує зміни її базової частини.

Недоліками відомого способу захисту від зволоження стінових конструкцій є той факт, що цей спосіб використовується як елемент покриття і не вирішує таких проблем, як захист елементів кріплення, характерних для фундаментобудування.

Метою цього винаходу є усунення недоліків відомого фундаменту опори лінії електропередачі та способу захисту фундаменту від зволоження стічними водами, а також захист від корозії та пошкоджень кріпильних елементів для підвищення їх довговічності, вандалостійкості та зниження експлуатаційних витрат.

Поставлена ​​мета підвищення довговічності фундаменту досягається тим, що величинузахисного шару бетону до робочої арматури у верхній, найбільш схильній до руйнування, частини стійки збільшують до 40-70 мм. Це забезпечує гарантований термін експлуатації фундаментів не менше ніж у 50 років згідно з рекомендаціями Євронорм та інших міжнародних організацій щодо довговічності залізобетонних конструкцій (Л.М.Пухонто, «Довговічність залізобетонних конструкцій інженерних споруд», Москва, 2004 р., стор.350-351, таблиці 10.1 та 10.2). Для виключення ослаблення несучої здатності стійки в її нижньому перерізі, з найбільшою величиною згинального моменту і, враховуючи відсутність на глибині 2,5-3 метри впливу несприятливих впливів на характеристики міцності бетону, величину захисного шару бетону до робочої арматури в цьому перерізі приймають рівною 30 мм , як і в типових конструкціях фундаментів опор ліній електропередач.

Таким чином, довговічність фундаментів уніфікованих опор лінії електропередачі може бути підвищена до 2 разів на основі запропонованого винаходу зі збереженням геометричних розмірів, характеристик бетону, армування та технології виготовлення за допомогою зміни величини захисного шару бетону до робочої арматури за висотою стійки в залежності від умов роботи бетону за її висотою.

Поставлена ​​мета за способом підвищення довговічності фундаменту шляхом захисту від зволоження, захисту кріпильних елементів від корозії і актів вандалізму досягається тим, що по периметру верхньої поверхні стійки виконують відливи з водостійкого, корозієстійкого матеріалу, наприклад, з оцинкованої сталі з полімерним покриттям. Потім монтують опору за звичайною технологією з болтовим кріпленням до фундаменту, захищають відливи та елементи кріплення від пошкоджень та корозії твердіючим, морозостійким ремонтно-будівельним складом типу"ЕМАКО", який укладають з ухилом від центру до бокових граней стійки.

Заявлений фундамент опори лінії електропередачі та спосіб підвищення його довговічності пояснюється кресленням, де на фіг.1 показаний розріз фундаменту зі схемою армування стійки та елементи, що пояснюють здійснення способу захисту його від зволоження та підвищення довговічності.

Фундамент складається з плити 1, 2 стійки, робочої арматури 3 стійки, що має захисний шар бетону вгорі «а» і внизу «б». Причому величина захисного шару бетону «а» більша за величину «б».

До елементів, що пояснюють спосіб захисту від зволоження фундаменту та захисту кріпильних елементів, відносяться: відлив 4, опора 5, елемент кріплення 6, монтажна підливка 7, захисне покриття 8.

Підвищення довговічності фундаменту забезпечується збільшенням величини захисного шару бетону «а» до робочої арматури 3 у верхній частині стійки 2 до 40-70 мм, де він працює під впливом інтенсивних деградаційних процесів: зволоження-висихання, заморожування-відтавання, дії кислих стоків з опори та ін Таке збільшення величини захисного шару не знижує несучу здатність стійки, так як у її верхніх перерізах діють мінімальні згинальні моменти від горизонтальних навантажень.

Для виключення зниження несучої здатності стійки 2 у місці примикання її до плити 1, де діє максимальний згинальний момент у стійці, величина захисного шару бетону в цьому перерізі «б» приймається мінімально допустимою, що дорівнює 30 мм, з урахуванням відсутності впливів, що викликають руйнування бетону і корозію арматури. При цьому зміна величини захисного шару бетону до робочої арматури стійки 3 2 може бути виконано плавним, як це показано на кресленні, або ступінчасто, в залежності від прийнятої технології арматурних робіт.

Спосібпідвищення довговічності фундаменту опори лінії електропередачі полягає у захисті його поверхонь від зволоження атмосферними опадами, що стікають із опори, здійснюється наступним чином. На верхній поверхні стійки 2, по її периметру розташовують відливи 4 з водостійкого, стійкого корозії матеріалу, елементи яких виступають за межі бічних поверхонь стійки 2. Потім монтують на монтажних підкладках опору 5, закріплюють її до стійки 2 кріпильними елементами 6 і заповнюють зазор між відливом 4 і опорою 5 морозостійкою сумішшю типу «ЕМАКО» 7. Далі захищають відливи 4 і кріпильні елементи 6 такою ж сумішшю 8, яку укладають з ухилом від центру стійки до її бокових граней.

Таким чином, поєднання запропонованих конструкції фундаменту та способу захисту його від зволоження дозволять підвищити довговічність фундаментів опор ліній електропередач до 50 років та знизити експлуатаційні витрати на ремонтно-відновлювальні роботи за рахунок збільшення термінів між ремонтами більш ніж у 2 рази.

Можливість промислового впровадження та отримання економічного ефекту від запропонованого винаходу «Фундамент опори лінії електропередачі та способу підвищення його довговічності» випливає з використання для його реалізації відомих технологій, конструктивних рішень та матеріалів, нове поєднання яких забезпечує отримання заявленого технічного та економічного результату.

1. Фундамент опори лінії електропередачі, що включає опорну плиту і розташовану на ній стійку, що відрізняється тим, що величина захисного шару бетону до робочої арматури стійки має змінну величину і змінюється в залежності від умов експлуатації бетону по висоті стійки.

2. Спосіб підвищення довговічності фундаменту опори лінії електропередачі, що включає монтажі закріплення на фундаменті сталевої опори, який відрізняється тим, що по периметру опорної поверхні стійки до монтажу опори встановлюють відливи з водостійкого матеріалу, корозієстійкого, наприклад з оцинкованої сталі з полімерним покриттям.

3. Спосіб підвищення довговічності фундаменту лінії електропередачі за п. 2, який відрізняється тим, що, з метою захисту відливів від пошкоджень, а кріпильних елементів від корозії та актів вандалізму, їх покривають ударостійким, морозостійким складом типу «ЕМАКО», що укладають з ухилом від центру до бокових граней стійки фундаменту.