7 Cosuri de fum

8/10/2019 7 Cosuri de fum

1/57

Cosuri de fum


2/57

Genera l i ta t i

Cosurile de fum sunt constructii speciale, realizate din zidarie de caramida,beton armat sau metal care au rolul de a evacua in atmosfera la mare inaltimegazele si fumul ce rezulta din ardere, asigurand totodata tirajul necesar arderii.Primele cosuri din beton armat au fost realizate la inceputul secolului trecut.

Aparitia lor a fost precedata de aceea a cosurilor de beton simplu, carora le-auluat locul datorita avantajelor pe care le prezentau fata de acestea.Dezvoltarea lor nu a fost prea rapida, din lipsa unui sistem unitar de calcul, almodului nesigur de comportare la temperaturi ridicate si mai ales datoritadificultatilor de executie.Odata cu aparitia cofrajelor glisante s-a deschis un orizont mai larg pentrucosurile de fum din beton armat, totusi forma lor in general tronconica acontinuat sa constituie o piedica pentru dezvoltare pe cale larga a executariicosurilor de fum in acest sistem.

Paralel cu cosurile monolite s-au dezvoltat si cosurile prefabricate din betonarmat. Acestea sunt rigidizate prin portiuni de beton armat turnat la fata locului,care completeaza scheletul de rezistenta. Aceste cosuri prezinta avantajul unei executii facile, care duce la o scadere acostului manoperei si o sporire a vitezei de lucru, fara a fi necesar un utilaj

costisitor.


3/57

In general, cosurile de beton armat sunt mai economice decat cele de zidarie

de la inaltimi de 50 60 m in sus, inaltimi de la care cosurile de zidarie cergrosimi mari de pereti, devin prea grele si necesita fundatii costisitoare, careincarca foarte puternic terenul de fundatie. Un dezavantaj suplimentar alcosurilor de caramida este ca dau fisuri si din aceasta cauza trebuie prevazutelegaturi suplimentare metalice orizontale si uneori verticale.Cosurile de beton armat, dimpotriva, au avantajul unei bune rezistente la toatesolicitarile care au loc. Ele au dimensiuni mai reduse; in consecinta au greutatitotale mai mici decat cosurile de caramida, si cer fundatii mai usoare. In schimb

ele sunt constructii delicate, care cer o atentie sporita, atat in proiectare cat si inexecutie.Cosurile din beton armat se racesc mai repede decat cele din caramida saubeton nearmat, care au grosimi mult mai mari.Fata de zidaria de caramida, betonul are un coeficient de dilatatie mai mare,

ceea ce impune la executie anumite precautii suplimentare.Pe plan national si international, cosurile industriale au fost proiectate siconstruite pentru a avea durata de viata egala cu cea a platformei industriale pecare sunt amplasate , respectiv de 25-50 de ani .De aceea , se considera ca in conditiile in care este asigurata o mentantantacorespunzatoare, cea mai mare parte a acestor cosuri poate fi exploatatacorespunzator chiar pe o perioada mai mare decat durata de viata scontata .


4/57

Clasificarea) Dupa diametrul exterior si inaltime, respectiv dupa categoria de instalatie de

glisare necesara executiei, conform STAS 8751/90.Categoria de

diametre

Inaltimea H [m] Instalatii de glisare

pentru diametrele [m]

Mici 40-70 2,30-5,50

Medii 60-120 4,20-9,50

Mari 100-200 7-14

Foarte mari 150-300 9-18

250-350 9,40-20

b) Dupa rolul pe care il au in procesul tehnologic, cosurile industriale pot fi:cosuri de fum cu rol de evacuare in atmosfera a gazelor arse;cosuri de dispersie a gazelor sau particulelor toxice.

c) Dupa temperatura de acces a gazelor evacuate, cosurile se pot clasifica in:cosuri reci: t 80 C;cosuri calde: 80 C < t 200 C;cosuri fierbinti: t > 200 C .


5/57

d) Din punct de vedere al executiei, cosurile de fum se clasifica astfel:cosuri de fum realizate din beton armat monolit;cosuri de fum realizate din beton prefabricat;cosuri de fum realizate din metal.

e) Din punct de vedere al formei, se disting:cosuri de fum tronconice;cosuri de fum cilindrice.De asemenea , cosurile de fum au o serie de accesorii precum: centuri de

siguranta, balcoane de vizitare, paratrasnet, semnalizare, aparate de masura.


6/57

Alcatuirea Cosurilor de FumCosurile de fum au urmatoarele parti componente:cosul propriu-zis sau coloana,fundatia,

captuseala,termoizolatia,cenusarul,planseul peste cenusacanalul de fum.

Cosul propriu-zis sau coloana se realizeaza din zidarie, beton armat sau metal,in functie de inaltime, temperatura gazelor la intrare si de agresivitatea lor.Cosurile din zidarie s-au realizat cu inaltime de pana la 135 m, dar de obiceiinaltimea lor coboara pana la 50 60 m.Pentru inaltimi mai mari se utilizeaza betonul armat.Raportul dintre inaltimea cosului si diametrul exterior trebuie sa fie mai micdecat 20.Cosul se armeaza cu bare verticale si inelare. Armaturile inelare se dispun spreinteriorul armaturilor longitudinale. Acestea sunt dimensionate pentru preluareaeforturilor de intindere produse in special de variatia de temperatura, iararmatura longitudinala preia eforturi din actiunea vantului, a greutatii proprii, atermoizolatiei.


7/57

Cosurile de fum se pot realiza din elemente prefabricate asamblate cu stalpisau samburi din beton armat sau pot fi realizate din clavouri.Canalul de fum al unui cos de fum se amplaseaza sub cota terenului. Lacosurile foarte inalte, canalul de fum se amplaseaza la inaltime, pe o structuradin beton armat asemanatoare unei estacade.


8/57

Solutii constructive

a. Cosuri de fum turnate monolitCosurile de fum turnate monolit, au pentru cazuri curente, peretii cu grosimea

de 15 25 cm, uneori chiar mai mult, in portiunile unde patrund canalele defum. Ele se armeaza atat orizontal, cat si vertical cu armare dubla. Se utilizeazaarmaturi de 8 16 mm diametru cu distante de 10 20 cm. Numai la cosurilefoarte inalte, la partea inferioara sunt necesare armaturi mai groase de 16 mm.

Armaturile cele mai solicitate sunt cele orizontale asezate in exterior; acesteaau rolul de a rezista tendintei de fisurare, ce apare din cauza dilatarii termice.La cosurile mici, armaturile verticale au o importanta redusa, jucand rolul unorarmaturi de repartitie, atat timp cat vantul si seismul nu dau momenteincovoietoare care sa provoace intinderi in beton.La cosurile mai inalte de 60 m, la partea inferioara apar eforturi de intindereimportante din cauza momentului incovoietor provocat de vant si cutremure,

armaturile verticale jucind un rol important prin preluarea eforturilor verticale deintindere. Se da o mare atentie dimensionarii, asezarii si jontarii de armaturi,care nu trebuie facute in aceeasi sectiune, ci esalonat pe inaltimea cosului.Betonul se executa de clase ridicate, peste C16/20 cu o granulometrie ingrijita,cu granule de maxim 30 mm. Executarea betonului se face prin vibrare utilizand

un beton vartos, vibrat, sau un beton plastic, cu o raspandire medie de 48 50,in cazul in care nu se dispune de instalatie de vibratie.


9/57


10/57

b. Cosuri prefabricateExista in prezent mai multe metode de executie de asemenea cosuri. In cele ceurmeaza se vor analiza cateva sisteme mai des folosite.Piesele prefabricate sunt astfel create, incat sa prinda intre ele samburi debeton armat turnat la montarea prefabricatelor si care asigura stabilitateanecesara la sarcinile verticale si orizontale. Acest sistem este recomandabilpentru inaltimi mici de cosuri, cel mult pana la 50 m.Sistemul din figura 2e are avantajul ca reduce cantitatea de beton turnat odatacu montarea prefabricatelor.


11/57

Toate aceste sisteme se folosesc la inaltimi mici de cosuri (pana la 60 m)deoarece elementele de beton turnat, inglobandu-se in grosimeaprefabricatului, nu pot capata dimensiuni prea mari. Avantajul pe care il prezintaeste ca dau in exterior o forma perfect circulara sau poligonala, ceea ceimbunatateste comportarea la actiunea vantului.Pentru cosuri de inaltimi mai mari, se folosesc tipurile indicate in Fig. 3 si Fig. 4.La tipul din figura 3, elementul principal de rezistenta este un cadru spatialalcatuit din stalpi vertical si grinzi inelare orizontale, intre care se aseaza boltariiprefabricati ai cosului. Sistemul nu mai este utilizat in prezent fiind inlocuit cuboltari care prin alcatuirea lor formeaza insasi cofrajul portiunii care urmeaza afi turnata. Se ajunge astfel la cosurile in clavouri, realizate cuinaltimi de peste100 m. (Fig. 4)


12/57

Pentru reducerea greutatii pieselor prefabricate de la partea de jos a cosului,,poate fi folosit un sistem in care piesele prefabricate sa aiba lungimea pe

jumatate cat distanta intre doi stalpi. Un capat al fiecarei piese formeaza onervura de rezistenta, iar celalalt capat realizeaza legatura intre boltari.

In figura 5, a si b, sunt prezentate doua tipuri de cosuri la care prefabricatele auexclusiv rolul de cofraj pentru masa de beton care se toarna monolit intre ele.Trebuie mentionat ca atunci cand in calcul static se conteaza pe rezistenta lacompresiune a prefabricatelor tinand seama de rezistenta mai slaba amortarului de la rosturi, nu se da in ansamblu betonului turnat si prefabricatelordecat o rezistenta de compresiune de 30 40 kg/cm2.Cand insa se conteaza in rezistenta numai pe betonul turnat monolit intreprefabricate, se tine seama ca existenta prefabricatelor reprezinta o rezervaimportanta de rezistenta si se da un spor de rezistenta betonului cu 20 30%fata de cea a constructiilor curente.


13/57

Orizontal, cosurile prefabricate sunt legate cu inele de armatura din otel-betonasezate intre clavouri sau cu mustati de otel rotund, ce ies din ele. Armaturileorizontale se fac astfel incat sa se acopere lungimea mai multor clavouri, iarintreruperea armaturilor se alterneaza la diferite rosturi. (Fig.6)Cornisele nu sunt necesare la aceste cosuri si se suprima. In schimb, la cosurifoarte inalte se amenajeaza la partea superioara posibilitati de circulatienecesare intretinerii.


14/57


15/57

Zidaria interioara a cosurilor de fumCosurile de beton armat se captusesc in interior cu o camasa izolatoare, pentruca temperatura mare din interior sa nu ajunga la peretii de beton armat.

Aceasta izolare termica se face din caramida refractara sau caramida obisnuitasi din diferite straturi izolatoare realizate din goluri de aer, zgura, dialit, etc. Uncalcul termic trebuie sa justifice modul de izolare admis.

Oricare ar fi modul de inzidire al cosurilor invederea izolarii termice, este neaparatnecesar ca aceasta inzidire sa fie astfelfacuta incat sa aiba posibilitatea de dilataresi miscare la variatiile de temperatura.Un perete de beton armat poate suportaintre cele doua fete, fara pericolul unei fisuriexagerate, o diferenta de temperatura de

circa 60oC. Ori prin introducerea izolatiei deprotectie se cauta a se obtine tocmaimicsorarea de temperatura dorita, intre celedoua fete ale peretelui de beton armat.


16/57

Captusirea se face in functie de temperatura gazelor introduse. Uzual sezideste o camasa de zidarie refractara in grosime de 12,5 cm.La cosuri foarte mari, peste 70 m inaltime, la primii 20 m precum si latemperaturi foarte mari, se prevede o camasa de zidarie de protectie cugrosimea de 25 cm. Apoi se lasa un spatiu de 5 15 cm pana la peretele debeton armat, care formeaza spatiul izolator propriu-zis si care se umple cudialit, kiesselgur, zgura granulata de furnal, vata de zgura, etc. Uneori, lacosurile cu temperaturi reduse ale gazelor acest spatiu ramane gol.Trebuie mentionat ca zidaria refractara nu izoleaza termic mai bine dar estemai rezistenta termic decat zidaria obisnuita, care temperaturi inalte se macina.

Uneori se foloseste caramida refractara numai pe treimea inferioara a cosurilor,in special la cele mici, iar in rest se foloseste caramida obisnuita.In general, o zidarie de caramida obisnuita nu sufera daca diferenta detemperatura intre cele doua fete ale zidului nu depaseste 200 grade Celsius.

Acoperirea de beton a armaturii din piesele de beton armat se lasa de 3 cm,

pentru ca eventualele fisuri, care se pot produce in timp in captuseala, sa nupermita gazelor sa atace direct armatura din beton. La prefabricate, aceastaacoperire se poate lasa de 1,5 cm.Ca sa nu apara eforturi suplimentare datorita dilatarii diferite a betonului, fatade captuseala de zidarie din interior, captuseala de caramida se face petronsoane de 7 10 m inaltime, care reazema fiecare pe console scoase dinperetele de beton armat al cosului.


17/57

Acest mod de rezemare, cu ingrosarea zidului de beton armat, da rezultatebune numai la temperaturi reduse sub 300 grade Celsius .La temperaturi mai inalte, betonul armat se incalzeste neuniform si se produczone cu fisuri puternice.In cazul cand intre zidarie si beton se prevede zgura, pentru ca aceasta sa nuse taseze, se scoate cam din 3 in 3 metri un sir de caramizi in consola (Fig.9a)spre spatiul izolant, ca sa il compartimenteze.

Zidaria de protectie se poate rezema si prin bolti tot din zidarie, zidite pe consolelelasate din perete, ca in fig. 9b. Acest sistem este indicat pentru temperaturi foarte inalte.In fig.10 se arata modul de rezemare al zidariei de izolatie in cazul unui cos prefabricat.

Aceasta reazema pe grinzi de beton armat prefabricate, care la randul lor reazema peniste console scoase din stalpii turnati.

Pentru ca si grinzile sa poata sa se deformeze liber, ele sunt prinse de console, la unsingur capat, cu un dorn metalic.


18/57

La partea superioara se prevad de obicei deasupra gurii cosului placiprotectoare de bazalt artificial, un inel dintr-un beton special, sau o camasa defonta, care sa reziste la acizii din fum (acid sulfuric). Aceasta camasa deprotectie se face cu panta de circa 3% spre interiorul cosului.Uneori se poate utiliza si caramida antiacida care sa apere varful cosului pe

ultimii 3 metri.Pe fundul cosului se prevede de asemenea pardoseala din caramida antiacida.Fundul cosului trebuie executat in panta, astfel incat sa permita curatireacenusii care se depune.

Planseul pe care reazema gratarele de fund la cosuri cu temperaturi foarte mari,

se face cu reazeme mobile pentru a permite miscari si a anihila eforturileproduse prin dilatare neegala.


19/57

Alcatuirea fundatiilorFundatiile cosurilor se fac in mod obisnuit mai adanci decat fundatiile celorlalteconstructii industriale. Ele sunt constructii grele, cu suprafete mici de fundatie siadesea au nevoie un spatiul necesar asezarii canalelor de fum sub nivelul

terenului.Cosurile de zidarie si de beton armat de dimensiuni mici pot fi construite pefundatii de beton simplu nearmat sau beton slab armat.Cosurile mai mari se fundeaza pe placi rotunde de beton armat cu grosimeconstanta sau variabila, formand radiere rotunde sau poligonale, dupa forma

cosului. Aceste radiere ajung cateodata la grosimi foarte mari, 4 5 m, din cauzaeforturilor mari de alunecare si forfecare ce apar. Asemenea grosimi de fundatiipot fi realizate si la cosurile foarte inalte, peste 70 80 m inaltime, deoarece laasemenea lucrari e necesar un teren bun de fundare.

Armatura radierelor se face din vergele de otel cu diametre pana la 25 mm.Pentru aceste armaturi otelul OL38 da rezultate foarte bune. Armaturile se puncircular si radial in dreptul peretilor cosului si pe doua directii rectangulare inmijlocul placii de radier. Se prevad vergele de armaturi ridicate si agrafe care salege straturile de armaturi ale radierului de la partea inferioara si superioara.La cosurile cu inaltimi de 70 80 m se fac fundatii pe placi cu nervuri. Placile

se fac cu grosimi de 30 100 cm, iar nervurilor li se da inaltimea permisa de


20/57

Se pot face astfel nervuri cu inaltimi de 5 7 m si chiar mai mult. Nervuriletrebuie bine legate la partea lor superioara cu un inel armat, in grosimea cosuluisi care e supus la compresiune. La partea inferioara, nervurile intra in radier sisunt legate prin armaturile intinse, circulare ale radierului.Radierul care reazema pe nervuri si pe peretii cosului, se face cu o grosime decel putin 30 cm. Calculul indica la cosurile mari ca acest radier sa fie mai grospe portiunea interioara, rotunda a cosului si mai subtire pe portiunile iesite in

consola unde nervurile pot fi asezate oricat de apropiat.

l l b l l f d l d d f l d f d


21/57

Un calcul absolut riguros al fundatiilor de cosuri este dificil de facut din cauzamarelui numar de ipoteze de incarcare posibil si din cauza neuniformitatiipamantului pe care se fundeaza. Din aceasta cauza cat si din cauza rigiditatiimari ce se da talpilor de fundatii, apare neindicat a se considera fundatia ca oplaca elastica si sa se tina seama de deformarile ei.In schimb, se va tine totdeauna seama de continuitatea placii de fundatie indreptul peretilor cosului si se vat ine seama si de momentele incovoietoare cese pot naste in peretii cosului din cauza deformarii placii care se fundeaza.

C l l d f


22/57

Canalul de fumCanalul de fum al unui cos se plaseaza in modobisnuit sub nivelul terenului , impunind adeseaconstruirea fundatiilor la o adancime mare.

Asezarea canalalelor de fum la nivelul terenului,total sau partial, are dezavantajul de a impiedicacirculatia in jurul cosului si nu se utilizeaza decatatunci cand cosul este foarte aproape deinstalatia de producere a gazelor de evacuat.

La cosuri foarte mari, canalele de fum se pun lainaltime, fiind sustinute pe o constructie de betonarmat, care are forma unei estacade si care sealcatuieste astfel incat cosul sa aiba asiguratemiscarile necesare dilatatiei.Intre cos si canalul de fum se lasa un rost dedilatatie bine inchis prin sicane, care sa nu dealoc la schimburi de aer sau gaze cu exteriorul,dar care sa nu impiedice dilatatia constructiei.Cosurile mari pot fi deservite de doua canale defum, ceea ce reprezinta si o posibilitate de

intretinere si reparatie in timpul exploatarii.

C l l d f t t tii i idit i i t i l t id


23/57

Canalele de fum sunt constructii inzidite in interior complet cu caramidarefractara sau obisnuita dupa temperatura gazelor de evacuat. La inzidireacanalelor de fum, se vor lasa in zidarie spatiile izolatoare necesare pentru cazidaria refractara sa se poata dilata in voie si ca betonul armat sa fie aparat detemperaturi prea inalte.In acest scop pereti si plafonul canalului de fum vor fi izolati similar pereteluicosului, tinand seama ca atunci cand canalul de fum e complet ingropat, racireabetonului se face cu mai mare greutate.

l l d f


24/57

Lucrari anexe ale cosurilor de fumScari de acces, centuri de siguranta si balcoane de vizitare. Pentruinspectarea si intretinerea cosurilor, in peretele lor se monteaza scari carepermit accesul pana la varf, prin interior la cosuri incadrate in ansambluri deconstructii si prin exterior la cosuri mari.Scara se poate realiza din trepte din otel-beton sau din panouri prinse din loc inloc cu buloane trecute pirn peretii cosului. La cosurile turnate monolit asezareasi ancorarea treptelor se va face la betonarea peretilor. Treptele au laturi de 60

70 cm si in mod obisnuit sunt facute din otel rotund ( = 20 25 mm).

Distanta obisnuita intre trepte este de 30 40 cm si este constanta pentruacelasi cos. Distanta primei trepte de la sol va fi circa 5 m pentru a nu fiaccesibila urcarea trecatorilor, in special a copiilor. Distanta de la treapta laperete se face de 15 20 cm.La 4 5 trepte, se prevad inele de siguranta distantate intre ele cu cel mult 1,60m, pentru ca un muncitor care se urca pe cos sa se poata rezema pe ele, dacaoboseste.

Aceste inele de siguranta se fac din vergele de otel rotund 18 20 mm, saudin platbande de sectiune echivalenta. Ele trebuie sa poata inchide un conturde 500 600 mm si pot avea vergele de legatura longitudinale care dau o maimare siguranta celui care urca treptele. La cosurile mai inalte de 15 m inelelede siguranta sunt obligatorii.


25/57

La varful cosurilor foarte inalte, se prevad odihne si platforme de lucru; este de

recomandat chiar un balcon circular. Acesta poate fi executat din piese finemetalice sau chiar din beton armat la cosurile foarte mari. La cosurileimportante este bine sa se monteze trepte si in interior pentru vizitare sireparatii; lipsa vizitarii usoare face ca uneori, zidaria refractara sa se degradezesi, implicit, sa sufere si scheletul de rezistenta din beton armat fara ca sa se stie

in exploatare.La varful cosului este recomandabil de asemenea sa se monteze inele siancore metalice, pentru a se prinde su usurinta schele interioare si exterioarepentru eventuale reparatii.Treptele si centurile vor fi protejate contra ruginii prin vopsire.

Paratrasnete Numarul de paratrasnete necesare se prescrie in functie de


26/57

Paratrasnete. Numarul de paratrasnete necesare se prescrie in functie deinaltimea cosului.Ele se plaseaza la maximum 0,5 m lateral scarilor. Varfurile de paratrasnet sevor lega intre ele printr-un cerc metalic, legat la cablul de legatura alparatrasnetului.La cosurile mai inalte de 50 m, sau cu diametrul interior al gurii cosului maimare de 2,20 m se vor prevedea doua legaturi independente cu pamantul.Cablul care leaga paratrasnetul de pamant va fi din otel, cu varful sudat intr-opiesa de otel inoxidabil.Contactul cablului cu pamantul se face in primul strat acvifer, daca acesta este

la nivel apropiat si la adancime coborata, de cel putin 1 m sub nivelul talpii defundatie; in caz contrat, se face printr-o placa de cupru asezata pe un strat dezgura si clorura de sodiu de cel putin 20 cm grosime.Semnalizare. Cosurile vor fi prevazute cu semnalizare luminoasa, in specialcele foarte inalte si cele din vecinatatea aeroporturilor. Pentru aceste

semnalizari se vor utiliza semnale stabilite de aeroporturile invecinate.Aparate de masura. In canalul de conducere a gazelor la cosuri, sau in parteainferioara a cosului, se vor prevedea locasuri speciale pentru montareaaparatelor de control al tirajului, temperaturii, vitezei si presiunii gazelor. Acestelocasuri vor fi prevazute cu usi de acces si vor avea dimensiunile cerute deinstalatiile ce se vor face.

Executia cosurilor de fum


27/57

Executia cosurilor de fumCosurile de fum sunt constructii inalte la care schela de executie este foartecostisitoare. De aceea, pana ce nu s-a pus la punct ececutia cofrajeloralunecatoare, dezvoltarea cosurilor de beton armat turnat monolit a fost tinuta

in loc, fiind preferate cosurile de zidarie, care folosesc schele interioare.Cosurile prefabricate sunt mai usor de executat, executia lor apropiindu-se multde cea a cosurilor de caramida, caramida reprezentand ea singura, cel maisimplu prefabricat.In ultimul timp insa, a luat o mare extindere, folosirea cofrajelor alunecatoare,care nu reazema pe schela, ci pe partea de cos executata in prealabil,suprimandu-se astfel complet schela exterioara si reducandu-se instalatiainterioara la un bob pentru transportul betonului si a diferitelor materiale.

a. Cofraje alunecatoare pentru cosuri cilindriceSunt formate din 2 cilindri de lemn de aproximativ 1,00 1,20 m inaltime, intrecare se toarna peretii de beton. Cei 2 cilindri sunt suspendati de o serie decadre de lemn prin care trec niste vinciuri de o forma speciala.

Aceste vinciuri reazema pe betonul peretilor, prin intermediul unei armaturiverticale, alcatuita din vergele groase de 25 30 mm care ies din beton.Platforma de lucru reazema tot pe cilindri de cofraje. (Fig. 16)

Piesele principale sunt vinciurile amintite Acestea sunt tevi filetate la exterior


28/57

Piesele principale sunt vinciurile amintite. Acestea sunt tevi filetate la exteriorprin care sunt trecute tijele verticale de sustinere. La partea lor de jos, semonteaza o piesa independenta, care se fixeaza strans de tije, astfel incatformeaza un opritor pentru teava filetata. Peste teava se aseaza o piulitaputernica de care este legat cadrul care sustine tot cofrajul si platforma, iar lapartea superioara, de teava, se fixeaza o parghie care o poate roti.

Prin rotire, teava filetata capata o miscare de inaintare, careinsa nu este permisa de piesa de fixare. Asa fiind, ea ramanepe loc si ceea ce avanseaza este piulita cu tot cadrul agatatde ea. In acest mod cofrajul se ridica.Fiecare vinci se roteste pe rand un sfert de tura, astfel incat

platforma se ridica uniform. Pentru ca, prin rotirea in acelasisens a vinciurilor, cofrajul sa nu sufere o torsiune, jumatatedin vinciuri au rotirea la stanga si jumatate la dreapta.Dupa ce piulita a parcurs tot filetul tevii, teava se roteste in

sens invers pana ce piulita ajunge din nou la partea inferioaraa filetului. Aceasta operatie se face pe rand la fiecare vincipentru a nu dezechilibra platforma si cofrajul.

Apoi presa de fixare se muta mai sus, se fixeaza pe tija, teavaeste invartita in continuare in piulita sa si astfel cofrajul

inainteaza. Viteza unui asemenea cofraj poate atinge 2 3 mpe zi, in functie de viteza de intarire a betonului.

b Cofraje reutilizabile pentru cosuri de fum


29/57

b. Cofraje reutilizabile pentru cosuri de fumconiceIn interiorul cosului se face o schela din panouriprefabricate. Cofrajul cosului este de dataaceasta metalic. Se foloseste o camasaexterioara si una interioara, intre care se toarnaperetii de beton. Cele doua camasi inalte in jur de2,5 m sunt formate din panouri dreptunghiulare sipanouri trapezoidale, care dau forma tronconicadorita cosului si sunt atarnate de schela interioara

prin palane care le pot trage in sus.Panourile care formeaza camasa, au joanteleintarite prin corniere care permit legarea lor intreele prin buloane.Panourile de capat nu asemenea corniere la

joanta comuna si prin aceasta permit un joc aldiametrului camasii, obtinut prin suprapunereacelor doua capete de tabla ale panourilor.Pe masura ce, odata cu inaltimea, diametrul cosului scade, cele doua capetese suprapun tot mai mult si apoi, incet, incet, se elimina cate un panoudreptunghiular. Daca trebuie modificata pe drum conicitatea cosului, se eliminaun panou trapezoidal sau se introduce un panou de tip special.

Acest lucru trebuie prevazut in proiect aratandu se exact panoul ce se scoate


30/57

Acest lucru trebuie prevazut in proiect, aratandu-se exact panoul ce se scoatesi in ce punct anume.Dupa ce se toarna un tronson de cos intr-un astfel de cofraj, buloanele acestuiase slabesc si camasa este trasa in sus tot cu ajutorul palanelor, agatate deschela interioara, care se inalta odata cu cosul si inaintea lui. Apoi se strang dinnou buloanele si se fac petrecerile cerute de panta cosului.Pe timp de iarna tot cofrajul inclusiv platforma respectiva se imbraca intr-obaraca, astfel incat operatia de betonare poate continua.Principala preocupare in timpul executiei cosurilor trebuie sa fie mentinereaverticalitatii cosului, controlata atat cu firul cu plumb cat si cu ajutorul aparatelor

topografice de precizie. Axul cosului se materializeaza printr-un reper metalic, care se aseaza in centrulfundatiei cosului de fum. Din acest punct se verifica incontinuu verticalitateacosului si circumferinta respectiva.Trebuie remarcat ca o deviere foarte mica de la axul teoretic al cosului se

observa imediat, iar aspectul cosului lasa de dorit.Pentru ca schela interioara sa poata rezema in conditii bune se recomanda caeventualele plansee sau pereti despartitoride la baza cosului sa se executedupa terminarea cosului intreg.

Consolele de beton pe care se aseaza captuseala de izolare termica se


31/57

Consolele de beton pe care se aseaza captuseala de izolare termica, seexecuta facand camasa interioara din doua tronsoane pe verticala, in timp cecamasa exterioara se face dintr-un singur tronson de circa 2,5 m inaltime.Printr-o inclinare favorabila a tronsonului superior, se pot realiza consoleledorite (Fig. 18).

c Executarea cosurilor din elemente prefabricate


32/57

c. Executarea cosurilor din elemente prefabricateDin elemente prefabricate se executa cosuri care au fata vazuta gata finisatadin prefabricate si cer cel mult o rostuire in exteriorul cosului.Prefabricatele se executa de preferinta in cofraje metalice, pe mese vibrante.Se va utiliza un beton B200 B300.Grosimea pieselor prefabricate se face de obicei in functie de calitatea ce poatefi asigurata in executie; la cofraje metalice, cel putin 4 cm, iar la cele din lemn,cel putin 6 cm.Greutatea pieselor prefabricate este in functie de utilajul disponibil;recomandabil insa ca aceste piese sa fie mai usoare de 200 kg ceea ce permite

executia cu un utilaj putin costisitor.Mortarul de inzidire al prefabricatelor se va face puternic, va avea cel putinrezistenta de 200 kg/cm2 si o granulometrie studiata, nisipul fin gruntos siasortat cu granule pana la 7 mm dimensiune maxima. Cantitatea de cimentprevazuta este de 500 600 kg la metru cub de nisip.

Pentru mortare se instaleaza in centrul cosului un bob de ridicare.Montarea este rapida. La un cos de 3 4 m diametru o echipa alcatuita din sefmontor, un fierar si 5 muncitori, la o inaltime de 60 80 m de la teren, poatemonta pe zi 1,20 2,00 m de cos, lucrand la montaj 6 ore pe zi.

CALCULUL COSURILOR DE FUM


33/57

CALCULUL COSURILOR DE FUMCosurile de fum sunt supuse unui calcul de dimensionare tehnologica, unuicalcul static si unuia termic.In calulul termic se studiaza:- transimiterea caldurii prin peretii cosului si stabilirea temperaturii intr-un punctoarecare;- calculul eforuturilor orizontale si verticale provenite din incalzirea cosului.Calculul de dimensionare tehnologica are ca scop stabilirea exacta aparametrilor geometriei cosului in functie de cerintele tehnologice: producereatirajului necesar pentru intretinerea procesului de ardere; evacuarea gazelor inanumite conditii de temperatura, compozitie, siguranta functionala.Calculul de predimensionare presupune cunoasterea cantitatii gazelor ce seevacueaza si tirajul rezultat din calcule termotehnice, precum si viteza deevacuare a gazelor pe gura cosului.Viteza de evacuare a gazelor se presupune normala pentru valori cuprinse intre

8 si 15 m/s.Inaltimea unui cos se determina din conditiile ca tirajul produs de cos, impreunacu tirajul realizat de un amplificator introdus in cadrul instalatiei, sa fie superiorrezistentelor intampinate la gratarul aflat la imbinarea dintre canal si cos.Calculul termic se efectueaza datorita faptului ca peretele cosului de fum este

supus diferentei de temperatura. In calcul se are in vedere atat captuseala deprotectie cat si grosimea stratului de izolare termica.

Diferenta de temperatura t rezulta din calculul conductivitatii termice:


34/57

Diferenta de temperatura t rezulta din calculul conductivitatii termice:t= t bi tbe

)t=

unde:tbi=te + (t i-te )

are urmatoarele valori:

unde:

reprezinta aportul straturilor de protectie termica, izolatie, gol de aer ventilat sauneventilat.

b este coeficientul de conductivitate termica al betonului, in W/mK (kcal/m C); i este coeficient de transmisie a caldurii gazelor arse la suprafata de protectieinterioara a peretelui cosului de fum, in W/ m 2K, (kcal/m C);

e este coeficientul de transmisie a caldurii prin radiatie intre suprafata exterioara acosului la mediul ambiant, in W/ m 2K,(kcal/m 2 C)

Pentru cazuri practice pot fi considerate urmatoarele valori:


35/57

Pentru cazuri practice pot fi considerate urmatoarele valori:

b= 1,74 W/mK;i= 0,75 W/mK pentru zidaria obisnuita;i= 0,95 W/mK, pentru zidaria antiacida;b= 0,80 W/mK pentru zidaria de caramida refractara cu continut slab de alumina;i= 0,90 W/mK pentru zidaria de caramida refractara.

Coeficientul de transmisie se calculeaza astfel: i = ic + ir

unde: i, ir sunt prezentate ca valori rezultate din grafice, in functie de temperatura, vitezagazului si diametrul interior al stratului de protectie; e = 18 W/m 2K- valoarea medie .

Sectiunile verticale ale peretilor cosurilor de fum sunt solicitate la incalzirea


36/57

Sectiunile verticale ale peretilor cosurilor de fum sunt solicitate la incalzireaneuniforma t. Calculul la actiunea variatiei de temperatura se face utilizand un element culungime unitara.

Pentru elementul in stare deformata:

Pe de alta parte, intre raza de curbura a axei deformate si momentul deincovoiere din variatiile de temperatura exista relatia:


37/57

;

in care

10-5

este coeficientul de dilatare termica= k t x t diferenta limita de temperatura, egala cu diferenta reala de temperatura

majorata cu un coeficient k t (kt = 1,25, dupa Murasov); h - grosimea peretelui de beton armat; Ba rigiditatea sectiunii pentru zona intinsa, a carei valoare se calculeaza astfel:

= x x (h-x),

unde:

este modulul de rezistenta al sectiunii pentru zona intinsa, egal cu momentulfortelor interioare in raport cu o axa ce trece prin centrul de greutate al zoneicomprimate ;

modulul mediu de elasticitate al armaturii intinse;

coeficient ce are in vedere aportul betonului intins dintre fisuri la preluareaeforturilor si care depinde de clasa betonului, de procentul de armatre si de marimea

efortului unitar. Pentru temperaturi ridicate,

.

Actiuni considerate in calcul:


38/57

Actiuni considerate in calcul:

- incarcari gravitationale conform STAS 10101/78;- incarcari din vant conform STAS 10101/20-90, ca suma dintre componentastatica si componenta fluctuanta;- incarcari date de actiunea seismica P100/92;

0,353 s

= cand T


39/57

prin faptul ca acestea:- au inaltimea mare si sectiune transversala redusa;- sunt exploatate la temperaturi ridicate (100 800 C).In afara eforturilor datorate temperaturii, cosurile de fum sunt solicitate

la forte orizontale date de vant, forte verticale produse de greutatea proprie si azidariei de productie.

Calculul se efectueaza atat la sarcini statice cat si la oscilatiile produsede actiunea dinamica a vantului si cutremurului. In acest sens, dimensiunilecosului de fum se aleg astfel incat sa fie inlaturat fenomenul de rezonanta.

Rezistenta limita a betonului este inflentata de variatia de temperatura,si anume:= m b*Rpr *b

unde:m b = 0,85 (coeficientul conditiilor de lucru);b = 0,75 pentru t 125 C;b = 0,50 pentru 125 C < t < 200 C.

R i li i d i i d ii


40/57

Rezistenta limita de intindere a armaturii :

= m a*Ra* a unde:

m a = 0,7 - 0,85 (pentru sectiuni orizontale si 0,85 pentru sectiuni verticale);a = 1 pentru t = 100 C;0 = 0,85 pentru t = 200 C .

Modulul de elasticitate al betonului este:

E bt = *E b unde:

functie de temperatura

Modulul de elasto-plasticitate in conditiile exploatarii betonului la temperaturi

inalte rezulta:

E at = a* Ea in care: a = 1 pentru t = 100 C;

a = 0,95 pentru t = 200

C.

Calculul cosurilor de fum se efectueaza pe tronsoane de 5-10 m inaltime.


41/57

pPentru fiecare tronson se calculeaza sectiunea orizontala si logitudinala ceamai solicitata.

In calculul static se tine seama de greutatea proprie a cosului, de vantsi de cutremur.

In calculul static trebuie studiate urmatoarele:- caracteristicile de rezistenta ale materialelor;- determinarea eforturilor;- stabilitatea la rasturnare;- calculul fundatiei.

Fundatia cosului de fum


42/57

Fundatia, de regula, este de tip radier si, in cazuri speciale, se poaterealiza o fundatie pe piloti. Adancimea fundatiei este mare, fiind determinata dedimensiunile canalului de fum.

Placa radierului este scoasa in consola fata de cosul de fum si, in multesituatii, pentru a nu depasi o grosime medie, se utilizeaza rigidizarile locale(nervuri). Placa radierului se armeaza cu armatura dubla dispusa radial siinelar.

Calculul fundatiei unui cos de fum se face cu ajutorul relatiei:

Odata dimensiunile placii de fundare stabilite,grosime si armarea ei se facconsiderand ca placa este in consola, rezemata concentric pe conturul peretilorcosului si actionand de jos in sus cu o sarcina uniform distribuita avand ca

valoare pe cea de la mijlocul placii in consola.In calculul placii de fundare trebuie considerata prevederea:

=

Coeficientul de siguranta la rasturnare k trebuie sa fie mai mare decat 1,5.


43/57

g ,

k = = 1,5

Cosurile de fum sunt constructii cu centrul de greutate amplasat sus, fata denivelul talpii de fundatie. Tasarea neuniforma a terenului respectiv a fundatiei,aduce sporuri suplimentare importante de incarcare pe teren si poate conducechiar la pierderea stabilitatii.

Fundatiile cosurilor foarte inalte se proiecteaza ca placi de fundare cunervuri. Placile pot avea o grosime de 30-100 cm,iar nervurile pot fi cu inaltimede pana la 5-7 m si chiar mai mult.

Nervurile trebuie bine legate la partea superioara cu un inel armat, in grosime


44/57

g p p gcosului,si care este supus la compresiune.

Materiale utilizate. Clasa minima de beton C15/81, armat cu PC 60 ,PC 52, OB 37. Pentru fundatia cosului, daca H>100 m,nu se admite fundarea desuprafata.

Conditia de rezistenta este:

Ra

Unde R a este rezistenta de calcul a armaturii.

Atunci cand R a>20 tlim, conditia de rezistenta este satisfacuta si armaturainelara se dispune constructiv.Sectiunile orizontale sunt solicitate la eforturi axiale de compresiune N dinincarcarile verticale, la momente inconvoietoare M si la forte taietoare T dinactiunea vantului, a cutremurului si a excentritatilor accidentale, la momente

inconvoietoare m t din diferenta de temperatura t, la momente inconvoietoarem c din console inelare si la momente incovoietoare m x datorate perturbarii stariide membrana in zona de legatura cu fundatia. In metoda starilor limita, calcululsectiunilor inelare pline sau cu goluri se efectueaza tinand seama de actiuneasimultana a lui N si M.


45/57

Actiunea lui M si N in sectiuni orizontale

In cazul sectiunii inelare pline, datorita simetriei centrale orice solicitare decompresiune excentrica este dreapta. In stadiul limita al capacitatii portante,presupunand plasticizarea totala a sectiunii se obtin urmatoarele ecuatii deechilibru:

N = 2 rhR c + 2 rh R a (1 - ) 2 rh R a

M = ( 2rhR c + 2 rh Ra)

in care:r si h sunt elementele geometrice din figura 2R c , R a-rezistentele de calcul ale betonului si armaturii,-unghiul pozitiei axei neutre, exprimat in grade centezimale-coeficientul de armare al sectiunii.

,

Principii de baza in calculul cosurilor .


46/57

pCosurile de fum sunt constructii inalte cu dimensiuni transversale reduse

pentru care asigurarea rezistentei si stabilitatii este adesea greu de realizat.Ele au pozitii in plan obligate de specificul industriilor pentru care se

executa, astfel ca adesea trebuie amplasate in regiuni in care pamantul are orezistenta redusa si trebuie sa se recurga la fundatii grele, radiere, piloti.

In afara de cele amintite, cosurile de fum functioneaza la temperaturiridicate, care provoaca solicitari importante in beton si armatura si adesea,fisurare puternica betonului. Eforturile obtinute prin calculul static si celeobtinute prin calculul termic trebuie insumate, iar valorile reultante nu trebuie sa

duca la depasirea coeficientului de siguranta necesar lucrarii.In calculul termic trebuie studiate mai multe probleme distincte, si

anume:-transmiterea caldurii prin peretii cosului si stabilirea temperaturii intr-un

punct oarecare al peretului;

-calculul eforturilor orizontale din pereti, provenite din incalzirea cosului;-calculul eforturilor verticale din pereti provenite din incalzirea cosului.In calculul termic al cosurilor se fac in mod curent ipoteze simplificatoare,admise in mod general de standardele de calcul. Printre acestea se poate citaaceea ce prevedea a se considera uneori temperatura exterioara a aerului cuvaloarea t=0 0C, precum si admiterea pentru coeficientii de conductibilitatetermica a zidariei si betonului a unor valori medii acoperitoare.

In calculul static se tine seama de greutatea proprie a cosului, de vant si de


47/57

cutremur.Data fiind natura constructiei, se va tine seama in calcul atat de

rezistenta cat si de stabilitatea cosului, care, la constructii inalte si inguste, suntadesea dificil de asigurat.

In calculul static vor trebui sa se dezvolte:- caracteristicile de rezistenta ale materialelor utilizate;- determinarea sarcinilor: greutate proprie, vant, cutremur;- determinarea eforturilor pentru diferite ipoteze de incarcare;- verificarea rezistentei in diferite puncte;

- verificarea stabilitatii la rasturnare;- calculul fundatiei.Verificarea rezistentei si stabilitatii se face in urmatoarele ipoteze de

incarcare:- actiuni permanente;

- actiuni fundamentale;- actiuni permanente plus influenta temperaturii, 50% vant si actiuneaseismica.

COMPORTAREA N TIMP A COURILOR DE FUM


48/57

INDUSTRIALE DIN BETON ARMAT DIN ROMAN Starea tehnic actual a numeroase couri de fum este departe de a fimulumitoare, avariile pe care acestea le nregistreaz fiind un semnal dealarm n ceea ce privete sigurana lor viitoare att din punctul de vedere alexploatrii .

Astzi, n Romnia sunt n funciune circa 200 couri industriale din betonarmat a cror nlime variaz ntre 60 m i 280 m, cea mai nalt structur deacest gen fiind realizat la Uzina de Metale Neferoase din Baia Mare , cu o

nlime de 350 m.O analiz mai atent a structurii courilor de la centralele termoelectrice(Ialnia, Rovinari, Deva, Palas Constana) i de la combinatele petrochimice(Brazi, Piteti) a evideniat o comportare necorespunztoare la aciunea termic i chimic, nregistrndu-se, n majoritatea cazurilor, urmtoarele avarii tipice:


49/57

Dezvoltarea unor fisuri i crpturi verticale care depesc cu mult condiiile exploatrii normale

Alte avarii tipice:


50/57

fisurarea i crparea zidriei antiacide interioaredegradarea izolaiilor termiceatacul chimic de tip acido-sulfatic asupra suprafeei interioare a betonului peadncimi de 3 - 4 cm, nsoite de scderea Ph-ului betonuluideteriorarea betonului i armturilor din consolele de susinere a izolaiilor termice i a zidriei, ca urmare a atacului chimic

De remarcat faptul c la cele dou couri de la termocentrala Rovinari s-aprodus, de-a lungul a dou crpturi, ruperea armturilor inelare ca urmare a

unei alctuiri structurale atipice i a dezvoltrii unei stri de eforturi din aciunea termic i vnt mult peste capacitatea portant a structurii.

Principalele cauze ale comportrii necorespunztoare la aciunea termic i


51/57

chimic :

exploatarea intensiv a courilor la temperaturi ale gazelor evacuate uneoripeste limita luat n calcullipsa oricror msuri de mentenan, timp ndelungatutilizarea n unele cazuri a unor materiale termoizolante i de protecie anticoroziv mai puin performante, care i -au diminuat caracteristica de izolare

n timparmarea inelar insuficient la marea majoritate a courilor, ca urmare a unor

aprecieri mai puin potrivite privind rigiditatea axial i la ncovoiere a structuriide tip plac curb tronconic n diverse stadii de lucru ale betonului i, ca oconsecin, subevalurii strii de eforturi din aciunea variaiilor de temperatur

Din analizele prin calcul efectuate, i innd cont de prevederile normativelor


52/57

actuale pentru proiectarea i execuia courilor industriale din beton armat,apare urmtoarea problematic :- definirea corect a cmpului termic ce solicit structura prin efectuarea

calculelor de transfer termic att n sezonul de var ct i n cel de iarn ,innd cont de variaia temperaturilor interioare i exterioare i de alctuirea structural

- explicitarea rigiditilor de membran i la ncovoiere ce trebuie luate ncalcul pentru a defini corect starea de eforturi n structur din aciunea celordou componente ale cmpului termic, dat fiind cunoscut faptul c mrimea

eforturilor depinde direct de valoarea rigiditilor introduse n calcule- revizuirea modului de suprapunere a efectelor din aciunea termic i aciunea vntului

Coul de fum din cadrul CET Ialnia a prezentat, conform proiectului iniial all ii l b 1966 l i i i h i


53/57

lucrrii, elaborat n 1966, urmtoarele caracteristici tehnice:

nlimea H = 200 mfundarea pe marn, la o adncime de circa 10 m, pe un inel circular avnd raza

interioar 13 m i raza 19.2 mizolaia termic din kieselgur - izolaia anticoroziv din crmid antiacid armarea structurii s-a fcut cu bare longitudinale i inelare din oel neted OB37,dispuse pe o singura fa : cea exterioar

Avarii CET Isalnita :producerea de fisuri verticale uniform repartizate, a cror deschidere a variat

ntre 0,2 i 0,6 mm; fisurile s-au produs n principal n zona golurilor create deextragerea tijelor de glisarefisurarea i, local, crparea zidriei din crmid antiacid atacul chimic de tip sulfatic asupra suprafeei interioare a betonului pe oadncime de 3 - 4 cm , Ph-ul betonului ajungnd la 8 - 8,5

Reabilitare CET Isalnita


54/57

ndeprtarea zidriei i a izolaiei termice din kieselgurndeprtarea betonului atacat chimic din console i de la faa interioar, pe oadncime de 3 - 4 cmexecutarea unor lucrri de restabilire a continuitii structurii, prin injectareafisurilor i a golurilor rmase de la tijele de glisare cu materiale pe baz deciment a cror finee s-a situat la circa 12 micronisablarea suprafeei interioare i neutralizarea acesteiarefacerea izolaiei termice i anticorozive utiliznd un sistem de materiale

performant PENNGUARD BLOK SYSTEMintroducerea unei precomprimri inelare capabil, innd cont de armtura inelar existent, s limiteze deschiderea fisurilor sub 0,2 mmPrecomprimarea structurii s-a realizat cu inele realizate din platbande din oel cu granulaie fin, tensionate cu uruburi de nalt rezisten

Opiunea pentru acest sistem de precomprimare a fost determinat de:imposibilitatea introducerii eforturilor de compresiune necesare cu sistemeleexistenteutilizarea unui material mai puin sensibil la coroziune necesitateanecesitatea introducerii n etape a forelor de precomprimare i asigurareacontrolului mai riguros pe parcursul efecturii operaiilor de tensionare


55/57

Coul de fum - CET Rovinari, cauzele avariilor: A i l i d b f l bi l i ii i i


56/57

Avarierea coului s-a produs sub efectele combinate ale aciunii termice i avntului, prin crparea pereilor i ruperea armturilor inelare de-a lungul adou generatoare.Crparea structurii i ruperea armturilor s-au produs ca urmare a concentrrii

eforturilor din aciunea termic, determinat att de variaia brusc de rigiditate,ct i datorit necorelriigradului de izolare termic cu variaia de grosime

Armarea inelar a fost mult subdimensionat .

Coul de fum - CET Rovinari, reabilitare :

ndeprtarea zidriei i a izolaiei termice interioarerestabilirea continuitii armturilor rupte, prin sudur

restabilirea continuitii betonului prin betonarea crpturilor cu microbeton


57/57

aditivat

sablarea interioar i repararea local a suprafeelor betonului, inclusivconsolele de susinere a izolaiei termice i a zidriei

aplicarea unei izolaii anticorozive att la interior, ct i la exteriorul coului redimensionarea i refacerea izolaiei termice cu vat mineral tip rockwool,corelnd gradul de izolare termic cu variaia de grosime i nivelul deprecomprimare ce putea fi introdus

precomprimarea inelar a structurii cu inele din platbande tensionate cuuruburi de nalt rezisten

protecia izolaiei termice cu zidrie din crmid antiacid nut i feder

7 Cosuri de fum

Documents

Transcript of 7 Cosuri de fum