Statický a dynamický výpočet chladící věže s ventilátory

Software: 
Země: 
Pakistan

Cílem projektu je statický a dynamický výpočet chladící věže s ventilátory pro tepelnou elektrárnu v Pákistánu. Chladicí věž je součástí stavebního objektu „SO 09 Chladící věž 7 × 8 m“ pro akci „Balloki 1 × 200 MW CCPP“. Předmětem výpočtu jsou tři ze sedmi buněk (částí) chladicí věže, vybraná trojice buněk tvoří jeden dilatační celek a je založena na společné základové desce.

Každá z buněk chladicí věže má přibližně čtvercový půdorys. Buňka věže je shora ukončena stropní deskou s kruhovým otvorem, nad kterým je umístěn prefabrikovaný difuzor ve tvaru válce. Buňky jsou za sebou umístěny tak, že mají společnou příčnou dělící stěnu. Podélné obvodové stěny jsou ztuženy svislými žebry. Příčné stěny jsou ztuženy vnitřními výztuhami a rozepřeny střední stěnou v podélném směru v dolní polovině věže. Otvory ve vnitřních stěnách jsou vzájemně propojeny bazény ve všech buňkách věže.

Ve středu buněk jsou umístěny sloupy s ventilátory v úrovni stropu. Sloupy jsou rozepřeny ve dvou výškových úrovních do obvodových stěn betonovými průvlaky. Nasávací otvory v podélných obvodových stěnách věží jsou zesíleny svislými žebry a lemujícími betonovými prvky.
Základová deska pod třemi buňkami věže je zesílena podélnými a příčnými základovými pasy. Základová deska se základovým roštem je uložena na štěrkopískovém polštáři.

Pro výpočet a posouzení chladicí věže byl vytvořen prostorový výpočetní model trojice buněk chladicí věže. Sloupy ve středu buněk, lemy nasávacích otvorů v podélných stěnách byly modelovány nosníkovými prvky, všechny ostatní části konstrukce byly modelovány stěnodeskovými prvky.
Základová deska byla podepřena Winkler-Pasternakovým modelem podloží. Parametry podloží jsou dopočteny výpočetním programem podle zadané skladby podloží a pro určenou kombinaci zatížení postupnou iterací a zpřesňováním vypočtených hodnot.

Při modelování konstrukce byla použita některá zjednodušení: laminátové difuzory byly zavedeny jen svoji hmotností a klimatická zatížení na difuzory byla přenesena do míst kotvení segmentů difuzoru; u základové desky nebyl zohledněn odpor, který klade základový rošt pod deskou vůči pootáčení věže jako celku okolo svislé osy; nebylo zohledněno zatížení od zábradlí, vnitřních žebříků a kontrolních lávek uvnitř věže.

Model konstrukce byl zatížen statickými a dynamickými zatíženími. Statická zatížení zahrnují vlastní tíhu konstrukce, stálé zatížení od technologie, zemní tlak, užitné zatížení, provozní zatížení (hydrostatický tlak vody v bazénu), teplotní vlivy (ochlazení, oteplení, oslunění) a účinky větru. Dynamická zatížení zahrnují pohyb ventilátorů v buňkách chladicí věže a seismické účinky.

Seismické účinky byly počítány rozkladem seismického zatížení do vlastních tvarů kmitání konstrukce. Bylo stanoveno nejnižších 150 vlastních tvarů pro frekvence, které leží ve frekvenčním pásmu od 3 do 40 Hz.
Základní statický a dynamický výpočet trojice chladicích věží byl proveden podle požadavku investora podle evropských a českých norem pro navrhování, s upřesněním parametrů zatížení a dostupných materiálů podle místních podmínek.
Návrhové veličiny od působení seismického zatížení jsou při zavedení duktility konstrukce nižší než účinky větru. Z tohoto důvodu byl návrh dimenzování konstrukce proveden pro obalovou křivku kombinací zatěžovacích stavů s účinky větru. Při vyztužování konstrukce byly však respektovány zásady pro konstrukce situované v seismických oblastech.

Velikost vnitřních sil od účinků vibračního zatížení od ventilátorů je ve srovnání s vnitřními silami od statických zatížení velmi nízká.
Dominantní účinek na namáhání konstrukce věže mají teplotní vlivy. Podíl těchto teplotních vlivů na celkovém namáhání konstrukce je přibližně 35 až 55%. Z tohoto důvodu bylo mimo jiné doporučeno použít pro nátěr chladící věže světlou barvou.

Pro posouzení konstrukce byly vyneseny obálky vnitřních sil a průhybů od mezních kombinací statických i dynamických zatěžovacích stavů. Pro pokrytí odezvy byla vypočtena nutná ohybová a smyková výztuž jednotlivých prvků konstrukce a sestaveno doporučení pro dimenzování.
Při dodržení doporučeného způsobu vyztužení má železobetonová konstrukce věží rezervy i pro duktilní přetvoření při seismickém zatížení. Lze však předpokládat, že po případném přestálém zemětřesení bude nutné konstrukci prohlédnout a opravit trhlinami poškozená míst; vnitřní technologické zařízení uvnitř věží bude zřejmě vyžadovat výměnu.

Pro analýzu konstrukce byl využit program SCIA Engineer, verze 6.0196 vydaná v roce 2006.