TECHNIKA PRODUKCJI BUDYNKÓW STACYJNYCH ZELBETOWYCH ZGODNIE Z TECHNOLOGIĄ FIRMY "EL-Q" CZĘSTOCHOWA
1. RYS HISTORYCZNY - GENEZA-ISTOTA TWORZYWA
SIATKOBETON - inaczej beton równomiernie nasycony zbrojeniem w postaci cienkich siatek (definicja).
Francuzi Lambot i Monier przed około 130 laty stworzyli prymitywny siatkobeton, wykonując
barki i naczynia ogrodnicze. Pierwsze konstrukcje budowlane powstały we Włoszech,
prekursorem był Pier Luigi Nervi, stosując go w latach 40-tych.
Największy rozwój siatkobetonu miał miejsce we Włoszech i Francji. W Polsce konstrukcje
siatkobetonowe nie były szczególnie stosowane.
Poza poprawą jednorodności poważną zaletą żelbetu o zbrojeniu rozproszonym jest
zwiększona wydłużalność. Zauważono, że beton w bliskim sąsiedztwie wkładki stalowej
wykazuje większą podatność na rozciąganie. Zjawisko tłumaczy się występowaniem naprężeń
przyczepności między betonem a stalą, które przenoszą się w głąb betonu w postaci naprężeń
stycznych równoległych do powierzchni pręta.
Wartość tych naprężeń podczas wyciągania pręta maleje wraz ze wzrostem odległości od pręta.
Istnienie rozproszonych wkładek zbrojenia wpływa także na zwiększenie wytrzymałości na
rozciąganie betonu.
Ogólnie wiadomo, że w żelbecie dyspersja prętów powoduje daleko idące zmiany w zakresie
morfologii rys. Jeśli zachowując stały procent zbrojenia zastosujemy w belce żelbetowej zamiast
dwóch lub trzech prętów o dużej średnicy - stosujemy wiele cienkich drutów, to w belce tej
powstanie pod wpływem obciążenia ogromna liczba rys, ale bardzo drobnych.
Do siatkobetonu stosuje się beton piaskowy o wytrzymałości 200-r500kG/cm2 (20-r50 MPa).
Średnica ziaren piasku nie powinna przekraczać 7mm. Zużycie cementu wynosi przeciętnie 400-
A800kg/m3 betonu. Zbrojenie siatkobetonu stanowi siatka z cienkich drutów o średnicy 0,5-
Al,2mm o oczkach 5x5-A12xl2mm. Ilość stali w tym przypadku wynosi 300H-800kg/m3 betonu.
Dodatkowo można używać prętów zbrojenia tradycyjnego.
Przy właściwej technologii siatkobetonu, tj. zastosowaniu wysokojakościowego sposobu
zagęszczania, torkretowanie (natryskiwanie), walcowanie i prasowanie powodują wysoką
szczelność betonu i zwiększoną sprężystość.
Siatkobeton pozwala na osiągnięcie obniżenia grubości konstrukcji nawet do H2cm przy
jednoczesnym zwiększaniu odporności na rysy i skurcz. Używanie dużej ilości cementu do
siatkobetonu zabezpiecza przed przesączaniem wody, wodoszczelność uodparnia dodatkowo na
działanie mrozu.
Poprzednio omówione cechy siatkobetonu zapewniają dobrą odporność na działanie
mechaniczne.
Odporność korozyjna betonu może być ograniczona przez:
- Ograniczenie wilgotności otoczenia - do 60% wilgotności konstrukcje są odporne na korozję.
- Uzyskanie szczelności betonu poprzez zachowanie minimum 3mm otuliny zewnętrznej betonu.
- Stosowanie powłok antykorozyjnych na elementach stalowych.
2. GENEZA POWSTANIA BUDYNKÓW STACYJNYCH
„EL-Q" Zakład Produkcji Urządzeń Elektrycznych Sp. z o.o. z siedzibą w Częstochowie przy ul. Jagiellońskiej 81/83 produkował budynki stacji transformatorowych w systemie konstrukcji stalowej, tj. z kształtowników walcowanych pokrytych blachami fałdowymi. Na rynku krajowym było kilka firm, które oferowały budynki o konstrukcji stalowej, jak i żelbetowej. Konstrukcje żelbetowe stanowiły klasyczne rozwiązania prefabrykacyjno-monolityczne. Rozwiązania powszechnie stosowane w konstrukcji tradycyjnej poza niewątpliwymi walorami są obarczone jednak pewnymi ograniczeniami takimi jak:
- bardzo duża masa własna budynku stacyjnego,
- potrzeba używania ciężkiego sprzętu mechanicznego do transportu i montażu,
- pewne ograniczenia lokalizacyjne budynków w aglomeracjach miejskich jak i miejscach silnie
zurbanizowanych,
dwa pierwsze uwarunkowania podwyższają koszt obiektu.
Na podstawie analizy istniejących opracowań zrodziła się myśl stosowania konstrukcji lekkich żelbetowych w systemie siatkobetonowym.
Przyjęto pewien wspólny kierunek rozwiązań, który dał możliwość kształtowania różnych
gabarytów budynków stacyjnych zależny od ich technologicznego rozwiązania
energetycznego. Kolejnym uwarunkowaniem była masa elementu montażowego wynosząca
maksymalnie 50,OkN.
Prace projektowe łącznie z realizacją prototypu prowadzono w 1995 r. Pierwsza realizacja
przemysłowa miała miejsce już pod koniec czerwca 1995 r.
Rozwój konstrukcji budynków stacji oraz obserwacja realizacji trwa już ponad 5 lat i dała duży
materiał dotyczący wdrożeń oraz kolejnych rozwiązań, połączonych z doskonaleniem
technologii wykonawstwa.
Sposób konstrukcji i kształtowania budynków stacyjnych:
- FUNDAMENTOWANIE - przyjęto układ stóp fundamentowych skrajnych i środkowych -
jako prefebrykaty żelbetowe o małej masie własnej = 2,50kN. W poziomie fundamentowania
zaprojektowano system kanałów kablowych, który może być zastąpiony rurami osłonowymi lub
istnieją rozwiązania bez przepustów i kanałów.
BUDYNEK STACJI — został zaprojektowany jako prefabrykat całościowy wyposażony technologicznie w zakładzie produkcyjnym bez transformatora wtaczanego w miejscu lokalizacji stacji. Budynek może być w formie jednego prefabrykatu całościowego lub składać się z dwóch i więcej części scalanych na placu budowy w formie tzw. „suchego" montażu. Budynek w dolnej części posiada ramę żelbetową z misą olejową, na której są wybudowane ściany zewnętrzne i wewnętrzne - siatkobetonowe. Stężeniem ścian może być płyta sufitowa - siatkobetonowa, płyta dachowa żelbetowa lub siatkobetonowa. Istnieją też rozwiązania w których stosuje się dach pochyły, o konstrukcji metalowej ułożony na płycie sufitowej.
Podstawowym parametrem wyznaczającym budynek stacji lub segment budynku jest maksymalna masa własna do 50,OkN oraz gabaryty zewnętrzne umożliwiające transport normalnogabarytowy na drogach państwowych i lokalnych. Obydwa wyznaczniki mają kapitalne znaczenie dla transportu i montażu obiektu.
Budynek stacyjny po całkowitym zbudowaniu tworzy bryłę przestrzenną, która ma zapewnioną dobrą sztywność wymaganą w procesie transportu i montażu. Sposób wykonania budynku ogranicza roboty budowlane do wykonania wykopów, posadowienia stóp fundamentowych, montażu budynku na stopach jako prefabrykatu całościowego lub segmentowego.
Elewacje budynku mogą mieć dowolny wystrój kolorystyczny, dostosowany do otoczenia.
3. OCHRONA ŚRODOWISKA
Budynki stacji transformatorowych zaopatrzone w misę olejową na pełną pojemność oleju transformatorowego, nie zagrażają środowisku.
4. OCHRONA POZAROWA BUDYNKU STACJI TRANSFORMATOROWEJ
5. WNIOSKI KOŃCOWE DOTYCZĄCE BUDYNKÓW STACJI TRANSFORMATOROWYCH O KONSTRUKCJI SIATKOBETONOWYCH
W Zakładzie Produkcji Urządzeń Elektrycznych „EL-Q" w Częstochowie została zaprojektowana i produkowana cała rodzina budynków stacyjnych typu:
- "ELQUTRADE",
- "ELQUDACZA",
- "ELQUMASTER",
- "ELQUBOX", oraz wiele rozwiązań indywidualnych.
Doskonałym parametrem uwidaczniającym wyższość technologii siatkobetonowej nad konstrukcjami tradycyjnymi żelbetowymi jest masa wskaźnikowa MP, wynosząca odpowiednio:
- dla realizacji żelbetowych tradycyjnych 3,40-r8,22kN/mp
- dla siatkobetonowych 2,16-t-2,58kN/mp
Na podstawie dotychczasowych doświadczeń można stwierdzić, że budynki stacji transformatorowych spełniają następujące wymagania:
- łatwego i szybkiego montażu w miejscu budowy obiektu (mała masa montażowa),
- ochrony środowiska naturalnego,
- ochrony pożarowej,
- ochrony przeciwkorozyjnej elementów budynku stacji,
- właściwej trwałości eksploatacyjnej, stwierdzonej na zrealizowanych stacjach,
- łatwego montażu w miejscach dużego zagospodarowania urbanizacyjnego i dużej infrastruktury uzbrojenia co dotyczy miast i zakładów pracy,
- niskiego kosztu budowy i montażu budynków.
Zakład "EL-Q" nadal prowadzi prace wdrożeniowe i doskonalące technologię budowy i montażu powyższych rozwiązań.
Zakład "EL-Q" producent budynków stacji transformatorowych jest posiadaczem patentów Rzeczypospolitej Polskiej - na wynalazek p.t. "Sposób wytwarzania prefabrykowanej stacji transformatorowej".
inż. Romuald Albrecht upr.bud. nr 136/72/Pm
