RU2594501C1

RU2594501C1 - Pre-stressed protective shell of reactor compartment of npp

Info

Publication number: RU2594501C1
Application number: RU2015131249/03A
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Кондаков; Владимир Михайлович Власов
Original assignee: Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева"
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2016-08-20

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to design of pre-stressed reinforced concrete protective shells of nuclear power stations. Protective shell of reactor compartment includes reinforced concrete wall in cylindrical part of which there are circular tubular channels for stressed ropes, on which clamps are fitted. With clamps are rigidly connected rods, oriented towards external surface of prestressed protective shell, ends of which are equipped with anchoring washers, embedded in concrete at a depth equal to thickness of protective layer, or rigidly connected with external reinforcement mesh. In addition to circular channel on side of inner surface of shell is attached tape made from easily deformable material.

EFFECT: higher reliability of shell.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкции оболочек реакторного отделения и других сооружений с защитными оболочками, и предназначено для возведения цилиндрической части предварительно напряженных железобетонных защитных оболочек АЭС.The invention relates to the field of construction, namely to the design of the shells of the reactor compartment and other structures with protective shells, and is intended for the construction of the cylindrical part of the prestressed reinforced concrete protective shells of nuclear power plants.

Известна защитная оболочка, армирование которой в цилиндрической части содержит ненапрягаемую арматуру, например сетку, размещенную у внешней и внутренней поверхностей защитной оболочки и напрягаемой арматуры, например гибких канатов, помещенных в пластмассовые кольцевые трубчатые каналы, расположенные в средней части защитной оболочки, а также вертикальной напрягаемой арматуры, расположенной в вертикальных трубчатых каналах (Ленинградская АЭС-2, чертеж № LN2P.D.110.1. OUJA91.&&&&&.012.DC.0002. Здание реактора. Строительные чертежи внутренней защитной оболочки с отметки -1.250 до отметки +8.000. Армирование. - СПб.: ОАО «СПбАЭП», инвент. номер 2N2-634, 28.01.2009 г., листы 3 и 12).A protective sheath is known, the reinforcement of which in the cylindrical part contains non-tensioning reinforcement, for example, a mesh placed on the outer and inner surfaces of the protective sheath and tensile reinforcement, for example, flexible ropes placed in plastic annular tubular channels located in the middle of the protective sheath, as well as a vertical tensile valves located in vertical tubular channels (Leningrad NPP-2, drawing No. LN2P.D.110.1. OUJA91. &&&&&. 012.DC.0002. The building of the reactor. Construction drawings of the internal protective o shell from the mark -1.250 to the mark +8.000. Reinforcement. - SPb .: OJSC "SPbAEP", Inventory number 2N2-634, 01/28/2009, sheets 3 and 12).

Недостатком аналога является то, что пластмассовые кольцевые трубчатые каналы с напрягаемой арматурой необходимо располагать в средней цилиндрической части защитной оболочки, что обусловлено рядом требований, в частности защитой арматуры от внешних воздействий, что приводит к появлению кольцевой трещины в сечении, совпадающем с цилиндрической поверхностью, на которой лежат оси каналообразователей. Появление этой трещины объясняется тем, что при натяжении кольцевых канатов происходит обжатие внутренней зоны защитной цилиндрической оболочки, сопровождающееся уменьшением диаметра этой зоны, и, как следствие, - появление растягивающих напряжений в зоне между пластмассовыми кольцевыми трубчатыми каналами и отрывом внутренней зоны от внешней. Установка радиальной ненапрягаемой арматуры, предназначенной для передачи обжимающих усилий от внутренней зоны к внешней, не устраняет появление кольцевой трещины, а только уменьшает ее раскрытие. Кроме того, при несоблюдении последовательности и равномерности натяжения гибких канатов возможно появление трещин выкалывания, ориентированных под углом, близким к 45° к горизонту (патент РФ №2164278, фиг. 4).The disadvantage of the analogue is that the plastic annular tubular channels with prestressed reinforcement must be located in the middle cylindrical part of the protective shell, which is due to a number of requirements, in particular the protection of the reinforcement from external influences, which leads to the appearance of an annular crack in the cross section coinciding with the cylindrical surface on which are the axis of the channel formers. The appearance of this crack is explained by the fact that during the tension of the annular ropes, the inner zone of the protective cylindrical shell is compressed, which is accompanied by a decrease in the diameter of this zone, and, as a result, the appearance of tensile stresses in the zone between the plastic annular tubular channels and the separation of the inner zone from the outer one. The installation of a radial non-tensile reinforcement designed to transfer crimping forces from the inner zone to the outer one does not eliminate the appearance of an annular crack, but only reduces its opening. In addition, if the sequence and uniformity of tension of the flexible ropes is not observed, puncture cracks may appear that are oriented at an angle close to 45 ° to the horizon (RF patent No. 2164278, Fig. 4).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является оболочка реакторного отделения, содержащая цилиндрическую железобетонную стенку, внутри которой горизонтально со смещением к наружной поверхности ярусами расположены кольцевые трубчатые каналы для напрягаемых гибких элементов и анкеры, которые выполнены по форме двузубой вилки, ее короткие участки прикреплены один над другим к наружной поверхности стенки, а удлиненный участок - к внутренней поверхности, горизонтальные каналы расположены между короткими участками вилок (Патент РФ №2164278, МПК: Е04Н 7/20, опубл. 20.03.2001 г.).The closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved result is the shell of the reactor compartment, containing a cylindrical reinforced concrete wall, inside of which horizontally with offset to the outer surface are tiers annular tubular channels for tensile flexible elements and anchors, which are made in the form of a double-toothed fork, its short sections are attached one above the other to the outer surface of the wall, and the elongated section is attached to the inner surface, horizontal AvantGo Channels located between the short sections of the forks (RF patent №2164278, IPC: E04N 7/20, published on 20.03.2001 was.).

В прототипе смещение напрягаемых кольцевых трубчатых канатов ближе к внешней поверхности цилиндрической железобетонной стенки снижает риск появления кольцевой трещины, но не устраняет ее. Однако придание поперечной (радиальной) арматуре формы двузубой вилки, два зуба которой ориентированы перпендикулярно траекториям трещин выкалывания, не предотвращает появление трещин, а только ограничивает их раскрытие вследствие того, что предельная растяжимость бетона на несколько порядков ниже предельной растяжимости арматурной стали.In the prototype, the displacement of prestressed annular tubular ropes closer to the outer surface of the cylindrical reinforced concrete wall reduces the risk of an annular crack, but does not eliminate it. However, giving the transverse (radial) reinforcement the shape of a double-toothed fork, two teeth of which are oriented perpendicular to the paths of puncture cracks, does not prevent the appearance of cracks, but only limits their opening due to the fact that the ultimate tensile strength of concrete is several orders of magnitude lower than the ultimate tensile strength of reinforcing steel.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении надежности и в повышении эксплуатационных свойств защитной оболочки реакторного отделения АЭС путем предотвращения появления трещин, возникающих в результате натяжения кольцевых канатов.The technical result, the achievement of which the present invention is directed, consists in increasing the reliability and improving the operational properties of the protective shell of the reactor compartment of a nuclear power plant by preventing the occurrence of cracks resulting from the tension of the ring ropes.

Для достижения указанного технического результата в преднапряженной защитной оболочке реакторного отделения АЭС, содержащей железобетонную стенку, в цилиндрической части которой расположены кольцевые трубчатые каналы для напрягаемых канатов, на кольцевые трубчатые каналы надеты хомуты, например, из листовой стали, с хомутами жестко соединены тяги, ориентированные в сторону наружной поверхности преднапряженной защитной оболочки, концы которых снабжены анкерующими шайбами, замоноличенными в бетон на глубине, равной толщине защитного слоя, либо жестко соединенными с внешней арматурной сеткой, дополнительно к кольцевому трубчатому каналу со стороны внутренней поверхности преднапряженной защитной оболочки прикреплена лента из легкодеформируемого материала, например из пенопласта или пористой резины.In order to achieve the indicated technical result, in the pre-stressed protective shell of the reactor compartment of the NPP containing a reinforced concrete wall, in the cylindrical part of which there are annular tubular channels for prestressed ropes, clamps, for example, of sheet steel, are worn on the annular tubular channels, the rods oriented to the clamps are rigidly connected side of the outer surface of the prestressed protective shell, the ends of which are equipped with anchor washers, monolithic in concrete at a depth equal to the thickness of the protective layer, or rigidly connected to the outer wire mesh, in addition to the annular channel from the tubular inner surface of the containment is attached prestressed strip of readily deformable material such as foam plastic or foam rubber.

Кроме того, заявляемое техническое решение имеет факультативный признак, характеризующий его частный случай, а именно:In addition, the claimed technical solution has an optional feature characterizing its particular case, namely:

- тяги могут быть покрыты составом, предотвращающим адгезию бетона.- traction can be coated with a composition that prevents adhesion of concrete.

Отличительными признаками предлагаемой преднапряженной защитной оболочки от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является наличие хомутов, например, из листовой стали, надетых на кольцевые трубчатые каналы, с которыми жестко соединены тяги, ориентированные в сторону наружной поверхности преднапряженной защитной оболочки, снабжение концов тяг анкерующими шайбами, замоноличенными в бетон на глубине, равной толщине защитного слоя, либо жестко соединенными с внешней арматурной сеткой, дополнительное крепление к кольцевому трубчатому каналу со стороны внутренней поверхности преднапряженной защитной оболочки ленты из легкодеформируемого материала.The distinctive features of the proposed prestressed protective sheath from the above known, closest to it, is the presence of clamps, for example, of sheet steel, worn on annular tubular channels with which rods are rigidly connected, oriented toward the outer surface of the prestressed protective sheath, supply ends of rods anchoring washers monolithic in concrete at a depth equal to the thickness of the protective layer, or rigidly connected to an external reinforcing mesh, additional fastening to the annular t the ribbed channel from the side of the inner surface of the prestressed protective sheath of the tape of easily deformable material.

Благодаря наличию этих признаков технический результат достигается путем установки на кольцевые трубчатые каналы хомутов из листовой стали с тягами, концы которых снабжены анкерующими шайбами, расположенными в плоскости, касательной к наружной арматурной сетке, а также за счет закрепления на поверхности кольцевого трубчатого канала со стороны центра преднапряженной защитной оболочки ленты из легкодеформируемого материала - пенопласта или пористой резины. Радиальная составляющая нагрузки, создаваемой натяжением напрягаемых канатов, через стенку кольцевого трубчатого канала передается на внутреннюю поверхность хомута и посредством тяг - на внешнюю зону преднапряженной защитной оболочки в цилиндрической ее части, в которой расположены анкерующие шайбы. Благодаря высокой податливости ленты, закрепленной на кольцевом трубчатом канале с внутренней стороны, нагрузка от натяжения напрягаемых канатов не передается на внутреннюю зону преднапряженной защитной оболочки в цилиндрической части.Due to the presence of these signs, the technical result is achieved by installing clamps of sheet steel with rods on the annular tubular channels, the ends of which are equipped with anchor washers located in a plane tangent to the external reinforcing mesh, as well as by fixing the prestressed surface of the annular tubular channel from the center side protective sheath of a tape made of easily deformable material - foam or porous rubber. The radial component of the load created by the tension of the tensioned ropes is transmitted through the wall of the annular tubular channel to the inner surface of the clamp and, via rods, to the outer zone of the prestressed protective shell in its cylindrical part, in which the anchor washers are located. Due to the high flexibility of the tape mounted on the annular tubular channel from the inside, the load from the tension of the tensioned ropes is not transferred to the inner zone of the prestressed protective sheath in the cylindrical part.

Предлагаемая преднапряженная защитная оболочка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.The proposed prestressed containment is illustrated by the drawings shown in FIG. 1 and 2.

На фиг. 1 показан фрагмент сечения преднапряженной защитной оболочки вертикальной плоскостью, проходящей через ее геометрическую ось.In FIG. 1 shows a fragment of a section of a prestressed protective shell by a vertical plane passing through its geometric axis.

На фиг. 2 - фрагмент сечения преднапряженной защитной оболочки горизонтальной плоскостью.In FIG. 2 - a fragment of the cross section of the prestressed protective shell by a horizontal plane.

Предлагаемая преднапряженная защитная оболочка реакторного отделения АЭС включает в себя ненапрягаемую арматуру, состоящую из арматурных сеток 1, внешней и внутренней, вертикальную напрягаемую арматуру, помещенную в кольцевые трубчатые каналы 2, горизонтальную напрягаемую арматуру, помещенную в кольцевые трубчатые каналы 3, хомуты 4, тяги 5, анкерующие шайбы 6, ленту 7 из легкодеформируемого материала.The proposed pre-stressed protective shell of the reactor compartment of a nuclear power plant includes non-tensile reinforcement, consisting of reinforcing grids 1, external and internal, vertical tensile reinforcement placed in annular tubular channels 2, horizontal tensile reinforcement placed in annular tubular channels 3, clamps 4, rods 5 , anchor washers 6, tape 7 made of easily deformable material.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.The proposed design works as follows.

Натяжение горизонтальной напрягаемой арматуры, состоящей из напрягаемых канатов, передается через стенку кольцевого трубчатого канала 3 на хомут 4 и далее посредством тяг 5 - на анкерующие шайбы 6, замоноличенные в бетон на глубине, равной толщине защитного слоя, либо жестко соединенные с внешней арматурной сеткой 1.The tension of the horizontal prestressing reinforcement, consisting of prestressing ropes, is transmitted through the wall of the annular tubular channel 3 to the clamp 4 and then through rods 5 to anchoring washers 6, monolithic in concrete at a depth equal to the thickness of the protective layer, or rigidly connected to the external reinforcing mesh 1 .

Передача давления от стенки кольцевого трубчатого канала 3 на внутренние слои преднапряженной защитной оболочки исключается благодаря тому, что жесткость ленты 7 из легкодеформируемого материала выбирают минимальной и достаточной для выдерживания без заметных деформаций давления от свежеуложенной бетонной смеси. На практике величина этого давления не превышает 0,1 МПа.The transfer of pressure from the wall of the annular tubular channel 3 to the inner layers of the prestressed protective sheath is eliminated due to the fact that the rigidity of the tape 7 is selected from the easily deformable material to be minimal and sufficient to withstand without noticeable pressure deformation from the freshly laid concrete mixture. In practice, this pressure does not exceed 0.1 MPa.

Предлагаемая конструкция преднапряженной защитной оболочки обеспечивает напряженно-деформированное состояние в цилиндрической части, близкое к тому, которое возникает от приложения нагрузки к внешней поверхности защитной оболочки, при которой появление трещин исключается. При наличии стальной герметичной внутренней оболочки тяги 5 могут быть покрыты составом, предотвращающим адгезию бетона, что еще более приблизит напряженное состояние предлагаемой оболочки к напряженному состоянию, возникающему от чисто внешней нагрузки. Конструкция оставляет большую свободу проектировщикам в размещении каналов 2 и кольцевых трубчатых каналов 3 преднапрягаемой арматуры.The proposed design of the prestressed protective shell provides a stress-strain state in the cylindrical part, close to that arising from the application of a load to the outer surface of the protective shell, in which the occurrence of cracks is eliminated. In the presence of a steel sealed inner shell, the rods 5 can be coated with a composition that prevents the adhesion of concrete, which will further approximate the stress state of the proposed shell to the stress state arising from a purely external load. The design leaves great freedom for designers in the placement of channels 2 and annular tubular channels 3 of prestressed reinforcement.

Claims

1. The prestressed protective shell of the reactor compartment of the nuclear power plant, containing a reinforced concrete wall, in the cylindrical part of which there are annular tubular channels for prestressed ropes, characterized in that clamps, for example, made of sheet steel, are mounted on the annular tubular channels, rods oriented rigidly to the clamps side of the outer surface of the prestressed protective shell, the ends of which are equipped with anchor washers, monolithic in concrete at a depth equal to the thickness of the protective layer, or rigidly connected and the outer wire mesh, in addition to the annular channel from the tubular inner surface of the containment is attached prestressed strip of readily deformable material such as foam plastic or foam rubber.

2. The prestressed protective shell of the reactor compartment of a nuclear power plant according to claim 1, characterized in that the rods can be coated with a composition that prevents the adhesion of concrete.