Унификация и типизация конструкций сборных сооружений

Состав и классификация сооружений

Тема 2. Здания и сооружения систем водоснабжения и водоотведения

Состав комплексов водопроводных и канализационных сооружений зависит от условий подачи воды, способов ее очистки и т.п. Так, составы водозаборных и водоочистных сооружений в значительной мере определяются видом ос­новного источника водоснабжения (поверхностный или подземный), а со­ставы канализационных очистных сооружений - видом и степенью загряз­ненности сточных вод, определяющих выбор соответствующего способа очистки и необходимых для этого сооружений.

Водопроводные и канализационные сооружения различного назначе­ния строят в самых разнообразных геологических, гидрологических и кли­матических условиях. Чтобы правильно выбрать наиболее эффективные ме­тоды строительства данных сооружений, необходимо произвести их класси­фикацию по основным признакам.

По функциональному (целевому) назначению различают следую­щие виды сооружений.

Водопроводные сооружения: для добычи подземных вод - скважины, шахтные и буровые (трубчатые) колодцы, горизонтальные водосборные трубы и галереи, каптажные сооружения; для приема (забора) поверхност­ных вод - водозаборы берегового и руслового типа, ковшовые, инфильтрационные и передвижные водозаборы; для подачи и распределения воды между потребителями - водопроводные каналы, напорные водоводы, водопроводящие тоннели, дюкеры, насосные станции; для подготовки (очистки) питьевой воды - водопроводные очистные станции, включающие реагентное хозяйство, камеры хлопьеобразования (реакции), горизонтальные от­стойники, фильтры или осветлители, резервуары чистой воды и др.; для ре­гулирования напора и создания запаса воды - водонапорные башни, резер­вуары; для использования воды на промышленных пред­приятиях - водохранилища-охладители, градирни, брызгальные бассейны.

Канализационные сооружения: для сбора и отведения сточных вод – безнапорные канализационные самотечные трубопроводы, коллекторы, ка­налы, тоннели; для обезвреживания (очистки) сточных вод и охраны окру­жающей среды - канализационные очистные станции (КОС), включающие решетки, биофильтры, окситенки, контактные резервуары, метантенки, сеп­тики, илоуплотнители, выпуски очищенных сточных вод, шламонакопители и др.; для перекачки стоков - канализационные насосные станции.

Для выбора оптимальных методов возведения водопроводных и кана­лизационных сооружений важно группировать их, а затем классифицировать по основным строительным признакам, т.е. объемно-планировочным и конструктивным решениям.

По объемно-планировочным и конструктивным решениям данные сооружения подразделяют на следующие типы:

линейно-протяженные - на­порные и безнапорные водоводы и коллекторы, водопроводные каналы, го­ризонтальные водосборы, дюкеры, водопроводящие тоннели;

здания без ем­костей - насосные станции, хлораторные, озонаторные лаборатории, скла­ды хлора и реагентов, электроподстанции и т.п.;

здания с емкостями - зда­ния реагентного хозяйства, фильтров, осветлителей, решеток, песколовок и др.;

емкостные сооружения - камеры хлопьеобразования, горизонтальные и радиальные отстойники, аэротенки, резервуары, метантенки, биофильтры, септики; емкостные сооружения могут быть двух типов: открытые - аэро­тенки, радиальные отстойники, биофильтры и закрытые - горизонтальные отстойники, резервуары чистой воды, метантенки и др.;

заглубленные соору­жения - водозаборы берегового и руслового типа, насосные станции I подъ­ема, трубчатые колодцы (скважины) и шахтные колодцы, канализационные насосные станции и др.;

башенные - водонапорные башни, башни промыв­ных резервуаров, градирни.

Повышение эффективности строительства сооружений тесно связана с унификацией их объемно-планировочных и конст­руктивных решений, при этом появляется возможность применять се­рийные однотипные конструкции и создать необходимые условия для их массового изготовления.

Современные методы унификации основаны на применении Единой модульной системы (ЕМС) при назначении размерных градаций планиро­вочных и конструктивных параметров зданий и сооружений, определении целесообразного диапазона расчетных нагрузок для типизации конструк­ций, установлении оптимального сортамента стандартизованных элементов и определенных правил привязки строительных конструкций к разбивочным осям. ЕМС представляет собой совокупность правил координации раз­меров объемно-планировочных и конструктивных элементов зданий и со­оружений на базе основного модуля 100 мм (1М).

Размеры и взаимное расположение размеров объемно-планировоч­ных и конструктивных элементов принимают с учетом установленных вели­чин основного и производного модулей, соблюдения правил расположения разбивочных осей и привязки к ним конструкций сооружений. Производ­ные модули получают умножением основного модуля на целые или дроб­ные коэффициенты. Производные модули бывают укрупненными - 60М, ЗОМ, 15М, 12М, 6М, ЗМ, равные соответственно 6000, 3000, 1500, 1200, 600, 300 мм, и дробные - 1/2М, 1/5М, 1/10М, равные 50, 20 и 10 мм.

На основании унифицированных и типизированных сборных конст­рукций разработаны типовые проекты сооружений водоочистных станций и канализационных очистных станций различной производительности, пря­моугольных резервуаров вместимостью от 50 до 40000 м³, цилиндрических резервуаров вместимостью от 1000 до 30000 м³ и других сооружений.

В унифицированных сборных емкостных сооружениях наиболее от­ветственным конструктивным элементом является стеновая панель, так как она обеспечивает прочность, водонепроницаемость, морозостойкость и долговечность сооружений. В зависимости от характера работы стен соору­жения различают три основных вида панелей консольные, балочные, пере­городочные. К консольным относят панели с одной жестко защемленной опорой внизу, к балочным - с двумя неподвижными опорами (нижней, за­щемленной в днище, и верхней, шарнирно связанной с покрытием), к пере­городочным — панели консольного типа, не предназначенные для восприя­тия нагрузок от одностороннего давления воды или грунта. Перегородочные панели применяют для установки лотков с водой, переходных мостиков и технологических трубопроводов в сооружениях типа аэротенков.

В цилиндрических сооружениях диаметром от 4,5 до 9 м из-за значи­тельной кривизны контуров днища применяют стеновые панели с криволи­нейными внутренней и внешней поверхностями при радиусе их кривизны 3 м и ширине 1,5 м. Для сооружений диаметром от 9 до 18 м применяют па­нели, имеющие внутреннюю поверхность плоскую, а внешнюю - криволи­нейную с радиусом кривизны 7,5 м при ширине 1,5 м. Аналогичные панели применяют для монтажа цилиндрических сооружений диаметром от 24 до 50 м, но при радиусе их кривизны 15 м и ширине 2,1 м.

Прямоугольные емкостные сооружения из типовых элементов проектируют с применением для стен, перегородок, ко­лонн, балок и плит покрытия сборного железобетона, а для днищ - моно­литного (рис 2.1).

Рис. 2.1 – Конструктивно-монтажные схемы прямоугольных емкостных сооружений из типовых унифицированных сборных элементов и деталей

а - емкостное прямоугольное сооружений коридорного типа (аэротенки, горизонтальные отстояники и др.), б - резервуар; 1 - монолитное днище, 2 - монолитные угловые участки стен, 3 - панели для угловых участков, 4 - рядовые панели, 5 - закладные детали стыков, 6 - температурно-усадочный или деформационный шов, 7- перегородочные панели, 8- фундаменты (подколонники), 9 - колонны, 10- балки или ригели, 11 - плиты покрытия, 12 - паз для установки стеновых панелей, 13 - закладные детали, 14 - цементно-песчаный раствор, 15 - накладные стержни, 16 - монтажные сварные швы, 17 - бетон на мелком заполнителе, 18 - выравнивающий слой цементного раствора, 19 - балки или ригели, 20 - плиты покрытия, 21 - бетон на мелком заполнителе, 22 - пластина металлическая, 23 - стержни, 24 - колонны рядовые, 25 - монолитные участки стен или днища, 26 - резиновая трехкулачковая шпонка, 27 - асбестовая прядь, пропитанная битумом, 28 - асбестоцементный раствор, 29 - колонны пристенные

Стеновые панели соединяют с днищем замоноличиванием их в пазах бетоном класса С20/25 на мелком заполнителе. Глубину паза принимают кон­структивно и проверяют расчетом. Между собой панели соединяют путем сварки закладных деталей арматурными накладками с последующим замо­ноличиванием стыка цементно-песчаным раствором марки М300.

Покрытие закрытых емкостных сооружений проектируется из ребри­стых типовых плит, опирающихся через ригели на двухконсольные колонны сечением 400x400 мм, которые в свою очередь опираются на сборные фун­даменты (подколонники). Плиты между собой, а также в местах опирания на ригели и стеновые панели крепят взаимной сваркой закладных деталей с последующей заделкой зазоров бетоном класса С20/25 на мелком заполните­ле. По верху стеновых панелей в местах опирания плит покрытия по всей длине стенки устраивают набетонку.

Конструктивные схемы открытых и закрытых сборных прямоуголь­ных емкостных сооружений, а также узлы и детали крепления их элементов приведены на рис. 2.1 и 2.2.

Цилиндрические емкостные сооружения из типовых сборных элементов устраивают с последующим натяжением на стенку кольцевой арматуры. Количество кольцевой арматуры и ее натяжение определяют исходя из условий создания в бетоне панелей необходимых сжимающих напряже­ний при расчетной нагрузке от давления жидкости в нижней и верхней зо­нах.

Конструктивные схемы цилиндрических сборных емкостных со­оружений, а также узлы и детали крепления сборных элементов приведены на рис. 2.3.

В последние годы в типовую серию сборных емкостных сооружений были включены наряду с плоскими стеновыми панелями также панели с опорной «пятой» внизу, являющиеся более устойчивыми при монтаже сооружений, не требующие своего временного закрепления.

Рекомендуемая дополнительная литература

1. Байков В.Н., Стронгин С.Г. Строительные конструкции. – М.: Стройиздат, 1980. – 364 с.

2. Конструкции водопроводно-канализационныхсооружений: Справ. пособие / Под общ. ред. Б.Ф. Белецкого. – М.: Стройиздат, 1989. – 448 с.

3. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. (Справочник проектировщика) / под общ. ред. Г.И. Бердичевского. – М.: Стройиздат, 1981. – 488 с.

Рис. 2.2 – Детали раскладки и крепления сборных элементов мостиков, лотков и распорок в открытых прямоугольных емкостных сооружениях

а – емкостные сооружения из консольных стеновых панелей, б – тоже, из балочных стеновых панелей; 1 – бетонная подготовка, 2 – монолитное днище с пазами для установки стеновых панелей, 3 – стеновые панели рядовые, 4 – перегородочные панели, 5 – монолитные участки стен, 6 – стыки между панелями, 7 – поддерживающий элемент, 8 – плиты ИП1-9, 9 – лоток ЛТ-1, 10 – плита ПТ, 11 – распорка, 12 – закладные детали, 13 – сварной монтажный шов, 14 – стальные клинья, привариваемые после установки элемента к его закладным деталям, 15 – цементный раствор, 16 – швеллер

Рис. 2.3 – Конструктивно-монтажные схемы цилиндрических емкостных сооружений из типовых унифицированных сборных элементов и деталей

а – радиальные отстойники, б – двухъярусный отстойник или осветлитель, в – резервуар; 1 – бетонная подготовка, 2 – монолитное днище с пазами, 3 – стеновые панели, 4 – стыки между панелями, 5 – элементы лотков ЛТЗ, 6 – колонна, 7 – поддерживающий элемент, 8 – плиты покрытия, 9 – монолитная круглая плита, 10 – выравнивающий слой цементного раствора, 11 – защитный слой торкрета, 12 – предварительно-напрягаемая кольцевая арматура, 13 – стеновые панели типа СПЦ1, 14 – бетон класса С20/25 на мелком заполнителе, 15 – стеновые панели ПСЦ-2 (при R = 9... 18 м) или ПСЦ3 (при R = 24... 50 м), 16 – асбестоцементный раствор, 17 – битум марки БНШ, 18 – хомут из уголка 80х6, 19 – гайка, 20 – монтажная тяга Ж16, 21 – сварной шов, 22 – уголок 80х6, 23 – болт d=10, 24 – выпуски арматуры, 25 – монтажные столики из уголка 100х10, 26 – закладные детали

Тема 3. Транспортные и погрузочно-раз­грузочные работы