Стальные конструкции блок-боксов

Содержание:

1. Что такое блок-бокс?
2. Область применения
3. Конструктивные особенности
4. Современная нормативная техническая база
5. Нагрузки и воздействия, действующие на блок боксы
6. Пример поверочного расчета стальных конструкций блок-боксов
7. Пример проекта каркаса стальных конструкций блок-бокса

Что такое блок-бокс?

Блок-бокс представляет собой модульное сооружение, выполненное из стальных конструкций.

Конструкции блок-боксов относятся к блочно-модульному методу строительства. Суть метода заключается в изготовлении в заводских условиях БКУ (блочно-комплектные устройства), укрупненных монтажных узлов и заготовок инженерных коммуникаций. Изделия поставляются на строительные площадки как практически готовые объекты или их части.

Блок-бокс – это блок, с технологическим оборудованием и инженерными системами, внутри которого создают микроклимат, необходимый для надежной работы установленного оборудования и длительной работы в нем обслуживающего персонала. Существуют блоки различных размеров: 6х15 м, 6х12 м, 6х9 м, 3х6 м, 3х3 м и др. Само же здание из строительных конструкций, вписывающееся в габариты погрузки называется боксом.

Область применения

Блок-бокс предназначен для размещения комплектных трансформаторных подстанций (КТП); для приемов, преобразований и распределений электроэнергии; низковольтных комплектных устройств (НКУ); КТП с НКУ; питающего высоковольтного оборудования; оборудования защиты трубопроводов; систем энергообеспечения, связи, телемеханики; инженерно-технических средств охраны, а также для обеспечения штатных условий работы внутри модульного оборудования, его защиты от несанкционированного доступа, от неблагоприятных воздействий окружающей среды, от противоправных действий и т.д.

На рисунках 1-2 представлены некоторые виды блок-боксов, используемых в промышленном строительстве.

^{Рис. 1. Блок-бокс для промышленного оборудования}

^{Рис. 2. Блок-бокс для промышленного оборудования}

Применение модульно-блочного метода строительства является не редкостью в наше время. Наряду с промышленной отраслью, данный вид конструкций также используется в гражданском строительстве. Из всех преимуществ, именно мобильность и быстрая возводимость являются ключевыми достоинствами таких конструкций. В гражданском строительстве в тяжелых или чрезвычайных ситуациях они могут быть просто незаменимы.

В гражданском строительстве большое значение имеет производство быстровозводимых полнокомплектных и блочно-модульных зданий. Создаются полнокомплектные здания различного назначения:

• здания жилого сектора (общежития, гостиницы и т.д.);
• общественные (офисы, административно-бытовые комплексы и т.д.);
• медицинские, общеобразовательные учреждения и т.д.

На рисунках 3-5 представлены некоторые виды блочно-модульных зданий в гражданском строительстве. 

^{Рис. 3. Штаб строительства}

^{Рис. 4. Общежитие}

^{Рис. 5. Рабочий поселок}

Конструктивные особенности

Как правило, основным несущим элементом является стальной каркас. Каркас включает в себя элементы основания (силовой пол), стойки, стропильные конструкции, стеновые ригели и связи. Некоторые виды блок-боксов приведены на рисунках 6-9.

Основные виды БКУ:

• блок-контейнер;
• блок-бокс;
• суперблок.

Самый распространенный вид БКУ использующийся на объектах – блок-бокс, так как он является наиболее универсальным и удобным изделием.

^{Рис. 6. Несущий каркас бокса с двухскатной кровлей по длинной стороне}

^{Рис. 7. Несущие конструкции боксов, соединенные между собой}

^{Рис. 8. Несущий каркас бокса с плоской кровлей}

^{Рис. 9. Несущий каркас бокса с двухскатной кровлей по короткой стороне}

Боксы могут иметь самую разную конфигурацию.

Первое, что может отличать их друг от друга, это тип кровли. Существуют плоские, односкатные и двухскатные кровли. Следующее возможное отличие – это форма и расположение вертикальных и горизонтальных связей. Схемы вертикальных и горизонтальных связей также не ограничиваются чем-то одним, применяются крестовые, раскосные, полураскосные.

Современная нормативная техническая база, применяемая к блок-боксам

На данный момент в работе используются два основных действующих нормативных документа:

• РД 102-005-88 Комплектно-блочный метод строительства наземных объектов. Общие требования (с Изменением N 1);
• ОСТ 26.260.18-2004. Блоки технологические для газовой и нефтяной промышленности. Общие технические условия.

Расчет металлических конструкций и сбор нагрузок для основного сочетания производится согласно СП 16.13330 «Стальные конструкции» и СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия» соответственно.

Расчеты на прогрессирующее обрушение выполняются в соответствии с СП 385.1325800 и СП 296.1325800.

Нагрузки и воздействия, действующие на блок-боксы

На стальные конструкции блок боксов действуют следующие нагрузки:

• взрывная;
• сейсмическая;
• прогрессирующего обрушения.

Учет особых динамических нагрузок при проектировании блок-боксов.

Согласно СП 20.13330, нагрузки и воздействия, создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями называются особыми нагрузками. К ним относятся взрывные и сейсмические нагрузки, которые являются далеко не редкими и часто, при определенных условиях, требуют рассмотрения.

Взрывная аварийная динамическая нагрузка. На промышленных объектах, связанных с применением горючих газов и жидкостей, при аварийных ситуациях близко расположенные здания и сооружения могут подвергнуться особым динамическим воздействиям.

Такие взрывы характеризуются большой интенсивностью, которая зависит от химического состава смеси и расстояния до взрыва, и временем действия, совпадающим с периодом собственных колебаний несущих элементов сооружения. Влияние взрыва также зависит от расположения источника по отношению к зданию. Различают внешние и внутренние взрывы. В большинстве случаев расчета и проектирования возникает необходимость учета внешнего воздействия физического взрыва.

Такой тип относится к классу тепловых взрывов, при которых продукты взрыва, действуя как поршень, толкают окружающий воздух и вызывают образование ударной волны.

Сейсмическая динамическая нагрузка. В некоторых регионах России существует опасность сейсмического воздействия. Землетрясение – непредсказуемое стихийное бедствие, воздействующее на здания колебаниями поверхности земли. К тому же, в местах разработки нефтегазовых месторождений нередко возникает проседание земной поверхности, что в свою очередь может активизировать землетрясение в сейсмических районах. В этом случае, влияние на несущие конструкции сооружения зависит не только от силы сейсмического воздействия, но и от характера силового воздействия грунта на сооружение.

Поскольку, блок-боксы используются на нефтегазовых месторождениях и близлежащих предприятиях, которые к тому же располагаются в сейсмических районах страны, то очень часто необходим расчет на данный вид нагрузки.

Учет прогрессирующего обрушения при проектировании блок-боксов. Прогрессирующее обрушение – последовательное (цепное) разрушение несущих строительных конструкций, приводящее к обрушению всего сооружения или его частей вследствие начального локального повреждения или разрушения. Так как существует вероятность аварийной ситуации, то есть и вероятность дальнейшего ее развития. Проблема расчета блок-боксов на прогрессирующее обрушение весьма актуальна, ведь на нефтегазовых объектах существует риск возникновения аварии. Особенно важным это является для зданий и сооружений повышенного уровня ответственности.

Самое главное условие, которое должен учитывать расчет – это устойчивость конструкции против прогрессирующего обрушения, которое может спровоцировать локальное разрушение. Поэтому разрушение хотя бы одного любого несущего элемента в блок-боксе не должно повести за собой дальнейшую потерю устойчивости всего сооружения.

У нас имеется многолетний успешный опыт в выполнении работ по расчёту и проектированию блочно-модульных сооружений из стальных конструкций и их усилению под новые нагрузки. Работы выполняются для объектов, расположенных в разных регионах нашей страны и за рубежом. Расчет и проектирование выполняется на лицензионном и сертифицированном программном обеспечении. Наши поверочные расчеты и проекты успешно проходят экспертизу проектной документации.

Специалисты «ИСК «ПРОГРЕСС» относятся к каждому заказу как к уникальному, помогая заказчикам контролировать все факторы: качество, стоимость и ход работ. Наши сотрудники – это профессионалы с высокой квалификацией, которые постоянно совершенствуют свои навыки и внедряют эти преимущества в свою деятельность.

Пример поверочного расчета стальных конструкций блок-боксов

^{Рис. 10. Расчетная модель пролетного строения при загружении снеговой нагрузкой (кН/м)}

^{Рис. 11. Расчетная модель пролетного строения при загружении ветровой нагрузкой по оси Х слева (кН/м)}

^{Рис. 12. Расчетная модель пролетного строения при загружении взрывной нагрузкой (кН/м)}

В результате выполненного статического расчета блок-бокса получена мозаика результатов проверки сечений по первой группе предельных состояний (рис.13).

^{Рис. 13. Мозаика результатов проверки по первой группе предельных состояний}

Пример проекта каркаса стальных конструкций блок-бокса

^{Рис. 14. Общий вид блок-бокса}

 ^{Рис. 15. План балок и стоек}

 ^{Рис. 16. Общий вид лестницы блок-бокса}