автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Восстановление работоспособности смешанных каркасов зданий первого класса ответственности

005533239

Жуков Александр Николаевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМЕШАННЫХ КАРКАСОВ ЗДАНИЙ ПЕРВОГО КЛАССА ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания

и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

19 СЕН ШЗ

Пенза 2013

005533239

На правах рукописи

Жуков Александр Николаевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМЕШАННЫХ КАРКАСОВ ЗДАНИЙ ПЕРВОГО КЛАССА ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Пенза 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" Научный доктор технических наук, профессор, Заслуженный

ру ко вид и I ель изобретатель Российский Федерации

Нежданов Кирилл Константинович Официальные Землянскнй Анатолий Андреевич,

оппоненты доктор технических наук, профессор,

институт техники, технологии и управления филиала ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» г. Балаково, зав.кафедрой «Промышленное и гражданское строительство»

Кунин Юрий Саулович,

кандидат технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», зав.кафедрой «Испытания сооружений», Заслуженный строитель Российской Федерации

Ведущая ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-

организация строительный университет»

Защита состоится 10 октября 2013 г. в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.184.01, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» по адресу: 440028, г.Пенза, ул. Германа Титова, дом 28, корпус 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства".

Автореферат разослан 2 сентября 2013 г. Учёный секретарь

диссертационного совета ' Бакушев Сергей Васильевич

Д 212.184.01

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Надёжная и безотказная работа на протяжении всего нормативного срока эксплуатации смешанных каркасов промышленных зданий является приоритетным направлением строительной отрасли России. Особенно важна безаварийная работа каркасов в зданиях первого. класса ответственности, в частности для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).

Увеличение расчётных нагрузок (снеговой на 28,6 % и коэффициента надёжности по ответственности для зданий первой класса на 20%), физический износ, поражение коррозией ответственных узлов каркасов, необходимость восприятия значительных воздействий в связи с реконструкцией зданий (замена турбин и котлов) требуют восстановления работоспособности смешанных каркасов.

К факторам, снижающим работоспособность каркасов зданий ТЭЦ, относятся: коррозия его элементов в среднеагрессивных средах, нарушение связей сооружения, нспроектные закрепления трубопроводов, несвоевременный текущий ремонт и т.д., что подтверждают натурные обследования ряда ТЭЦ города Пензы и Пензенской области. Анализ результатов показал неудовлетворительное состояние ребристых плит покрытия, консолей железобетонных колонн, а также ферм покрытия. Таким образом, исследование повышения надёжности и работоспособности смешанных каркасов ТЭЦ актуально, а его значение для городских инфраструктур возрастает с течением времени.

Цель работы - разработать и исследовать эффективные способы восстановления работоспособности несущих конструкций смешанного каркаса зданий первого класса ответственности, а имешю продлить безотказную и безопасную работу систем покрытия сооружения, а также железобетонных консолей колош каркасов для опирания стальных подкрановых балок и уменьшить вероятность обрушения сооружения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать причины обрушений сооружений;

- провести анализ известных способов усиления ферм покрытия и консолей колонн для опирания стальных подкрановых балок и выявить их недостатки;

- разработать новые эффективные способы восстановления работоспособности ферм покрытия с использованием сталетрубобетона и консолей колонн на основе балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм;

- изготовить модели аварийных железобетонных консолей колонн;

- разработать и изготовить конструкции с применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм для восстановления работоспособности аварийных консолей;

- провести физические испытания моделей аварийных консолей до их разрушения и после восстановления работоспособности с применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм;

- провести численное моделирование работы консолей до и после восстановления их работоспособности с применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм;

- оценить эффективность способов восстановления работоспособности консолей колонн, выполнив их технико-экономический анализ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан новый тип технологичных конструкций из свальцованных элементов с применением объёмно преднапряжённого трубобетона, обеспечивающих полное восстановление работоспособности сжатых элементов ферм покрытия;

- изучено напряжённо-деформированное состояние рабочей арматуры на моделях железобетонных консолей колонн с помощью методов тензометрии;

- разработан новый способ восстановления аварийных железобетонных консолей колонн с применением стальных балансирных устройств и объёмно предварительно напряжённых сталетрубобетонных обойм;

- экспериментально, с помощью методов тензометрии, изучено напряжённо-деформированное состояние балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм;

- разработаны конечно-элементные модели консолей колонн, балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм, что позволило исследовать их напряженно-деформированное состояние.

Практическая ценность работы заключается:

- в предотвращении возникновения аварий зданий теплоэлектроцентралей и им подобным;

- в восстановлении работоспособности ферм покрытия и повышении устойчивости сжатых элементов ферм, в выравнивании несущей способности сжатых и растянутых стержней, что позволяет предотвратить внезапное обрушение ферм и повысить надёжность систем покрытия сооружения;

- в разработке способов восстановления работоспособности аварийных консолей колонн для опирания стальных подкрановых балок на основе сборных балансирных устройств, а также сталетрубобетонных объёмно предварительно напряжённых обойм;

- в снижении материалоёмкости, увеличении прочности и повышении технологичности монтажа за счёт полной разгрузки аварийных консолей колонн переносом опорной реакции подкрановых балок балансирными устройствами па стержень колонны с минимальным эксцентриситетом, а также возможности повторного использования балансирных устройств.

Автор защищает:

- результаты анализа существующих конструктивных решений по усилению стропильных ферм покрытия и железобетонных консолей колонн;

- новый способ восстановления работоспособности стальных ферм покрытия;

- новые способы восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн;

- методику испытаний и результаты экспериментальных исследований способов по восстановлению работоспособности консолей колонн для опирания подкрановых балок с использованием балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм с эффектом объёмного обжатия расширяющегося бетона;

- результаты конечно-элементного моделирования консолей колонн, балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм;

- результаты технико-экономического анализа способов восстановления работоспособности консолей колонн.

Внедрение результатов: по материалам работы осуществлено восстановление работоспособности консолей колонн здания Пензенского филиала ОАО «ТГК-6»; материалы работы используются студентами, магистрами, аспирантами при выполнении курсовых и дипломных работ; при изучении курса «Металлические конструкции и спецсооружения».

Апробация работы. Результаты диссертации представлены на: международной научно-практической конференции, «Строительная индустрия: Вчера, Сегодня, Завтра» (г.Пенза, октябрь 2010 г.); Х-Х1 научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (г.Пенза, 2010-2011 гг.); международном научном форуме «Наука молодых - интеллектуальный потенциал XXI века» (г.Пенза, 2011 г.); международной конференции «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (г.Курск, 7-8 октября 2011 г.); международном форуме «Актуальные проблемы современного строительства, энергосберегающие технологии» (г.Пенза, 1-2 декабря 2011 г.); международной заочной научной конференции

«Технические науки: традиции и инновации» (г.Челябинск, январь 2012 г); международной научной конференции «Новейшие научные достижения» (Болгария, 17-25 марта 2012 г.).

Достоверность результатов обусловлена проведением физического эксперимента на масштабных моделях (1:4), на оборудовании прошедшем государственную поверку, тарировкой измерительных . и нагружающих устройств, применением в экспериментальных исследованиях апробированных средств и методов измерений, обработкой результатов и хорошим совпадением (с расхождением не более 12%) теоретических и экспериментальных данных.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, 9 публикаций - в изданиях, входящих в перечень ВАК, в том числе 5 статей, 3 патента РФ и одно положительное решение о выдаче патента.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов и списка использованной литературы. Полный объём диссертации составляет 170 страниц, работа иллюстрирована 113 рисунками, 15 таблицами и 31 листом приложений. В списке литературы содержится 128 отечественных и зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, отмечены сведения, составляющие научную новизну и практическую значимость исследования.

В первой главе приводится анализ общего состояния конструкций зданий ТЭЦ и им подобных, сформулированы задачи исследования. В настоящее время состояние большинства конструкций смешанных каркасов сооружений первого класса ответственности вызывает большие опасения с точки зрения их надёжной и безопасной эксплуатации. Часть конструкций находится в предаварийном или аварийном состоянии по следующим причинам: коррозия как железобетонных, так и стальных конструкций каркаса,

увеличение расчётной снеговой нагрузки и коэффициента надёжности по ответственности, наличие элементов в системе покрытия из кипящей стали ВстЗкп, что недопустимо для ТЭЦ, применение 12-метровых ребристых плит, не освоенных промышленностью (на тот момент); нарушение проектных решений по обеспечению пространственной неизменяемости каркаса сооружения; применение устаревших технических решений; несвоевременный ремонт и, как следствие, усиление процессов коррозии, продолжение эксплуатации плит покрытия по истечении срока их нормативной эксплуатации и др.

Выявлено и проанализировано аварийное состояние железобетонных консолей колонн одной из ТЭЦ г.Пензы. Анализ показал, что консоли колонны при сроке эксплуатации 50...70 лет, с учётом воздействия коррозии, происходящей в среднеагрессивной среде, пришли в аварийное состояние, и дальнейшая их эксплуатация опасна обрушением. Сравнение нагруженности верхнего опорного узла колонны с узлом опирания подкрановых балок показывает, что опорная реакция от двух смежных подкрановых балок превышает опорную реакцию от ферм покрытия в 3-5 раз. Например, для ТЭЦ г.Пензы 0,^=810,31 кН (82,6 тс) больше опорной реакции фермы 278,6 кН (28,4 тс) в 2,91 раза, а так как коррозия протекает быстрее там, где сильнее напряжения в элементах, можно сделать вывод, что консоли подвержены коррозии сильнее, чем другие несущие элементы каркаса.

Анализируются причины обрушений стальных ферм покрытия, в том числе рассматривается механизм наиболее опасных лавинообразных обрушений. Самой серьёзной причиной аварий ферм покрытия является их низкая надёжность. При потере устойчивости одного из сжатых элементов ферма превращается в механизм и вероятность внезапного обрушения опасно возрастает.

Таким образом, в связи с недостаточной несущей способностью, возникшей по перечисленным выше причинам, ряд сооружений ТЭЦ старой постройки требуют модернизации. Необходимо разработать новые способы

эффективного восстановления работоспособности элементов смешанных каркасов ТЭЦ, таких как стропильные фермы покрытия и железобетонные консоли колонн.

Среди институтов, занимающихся проблемами усиления конструкций, можно выделить ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, ЦНИИ Проектстальконструкция им. Мельникова, МИСИ им. В.В. Куйбышева (МГСУ), СПбГАСУ, Укрниипроектстальконструкция, Новосибирский ГАСУ, Пензенский ГУ АС.

Большой вклад в исследования надёжности каркасов промышленных зданий внесли известные ученые: Стрелецкий Н.С., Беленя Е.И., Кикин А.И., Санжаровский P.C., Кудишин Ю.И., Кошутин Б.Н., Нежданов К.К., Мельников Н.П., Балдин В.А., Ведяков И.И., Кутуков В.Н., Топчий В.Д., Гроздов В.Т., Назаров Ю.П., Городецкий A.C., Симбиркин В.Н., Гребенник P.A., Шагин А.Л., Золина Т.В. и др.

Вопросы по обследованию и реконструкции промышленных зданий отражены в работах Валя В.Н., Горохова Е.В., Беляева Б.И., Корниенко В.И., Уварова Б.Ю., Землянского A.A., Ерёмина К.И., Кунина Ю.С., Пермякова М.Б., Гучкина И.С., Абрашитова B.C., Ерёмина А.К., Аззама А.И.

Восстановлением работоспособности ферм покрытия занимались Стрелецкий Н.С., Беленя Е.И., Кикин А.И., Кошутин Б.Н., Пермяков М.Б., Раевский А.Н., Ребров И.С., Лащенко М.Н.

Исследования работы консолей и методов восстановления их работоспособности отражены в работах: Барановой Т.И., Нежданова К.К., Туманова В.А., Мигаль P.E. и др. Среди зарубежных ученых, занимающихся проблемой усиления консолей колонн промышленных зданий, можно выделить Tuns loan, Mäntulescu Marius (Румыния), Козаченко О.М. (Украина) и др.

Во второй главе проводится анализ работы ферм покрытия и существующих способов их усиления, разработка нового способа восстановления работоспособности с применением сталетрубобетонных

предварительно напряжённых стержней. На рис.1 представлена схема превращения сжатых раскосов фермы в объёмно предварительно напряжённые сталетрубобетонные с использованием двойного тпренгеля. Такой способ позволяет снизить гибкость сжатого стержня до трёх раз в плоскости фермы, достичь равноустойчивости в плоскости и из плоскости, исключить обрушение ферм покрытия.

шпренгеля

Расчет гибкости и несущей способности приведены в таблице 1. Анализ результатов показывает что усиленный стержень имеет в три раза меньшую гибкость и в 2,8 раза большую несущую способность.

Таблица 1.

Сравнение характеристик опорного раскоса

Показатель К \ N . кН ^треб

Оригинальный опорный раскос 93,02 31 758,4 447,4

Усиленный опорный раскос 38,65 12,88 758,4 2159,2

В третьей главе проведено исследование существующих способов усиления железобетонных консолей колонн и предложены новые, разработанные автором способы. Существуют следующие технические решения: применение в конструкции затяжек различной конструктивной формы; бетонирование подконсольной части, дополнительные стойки под подкрановую балку, применение углепластика. К недостаткам известных способов можно отнести невозможность восприятия поперечной силы,

изгибающего момента, большую материалоёмкость и сложный процесс восстановления.

В зарубежной практике усиления консолей можно отметить способ, предложенный ГТипв. Данный способ предполагает устройство металлической обоймы из листовой стали, которая охватывает консоль вкруговую. Такой способ позволяет выполнять свои функции в случае незначительных повреждений (трещин). И недостатком всех известных способов является необходимость разгрузки консоли от действия подкрановых балок и, как следствие, затруднения в основном производстве.

На рисунке 2 представлены предложенные автором способы восстановления работоспособности консолей колонн, позволяющие исключить указанные недостатки.

Рис.2. Способы усиления консолей колонн для опирания подкрановых балок: а - для симметричных консолей; б - для несимметричных консолей В четвертой главе описаны результаты экспериментальных исследований моделей аварийных консолей колонн, исчерпавших свою несущую способность, и после восстановления работоспособности с

применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм. Модели консолей имитируют аварийные консоли колонн, эксплуатирующиеся на одной из ТЭЦ г. Пензы. Предельно допустимая нагрузка, равная 121,2 кН (12,4т), вычислена по методике, предложенной д.т.н., проф. Барановой Т.И. Для обеспечения точности измерений проведена тарировка всех элементов установки, а именно тензометрической системы ММТС-64.01, домкратов ДГ-50, ДГ-100; болты подвесок испытаны на растяжение до разрушения.

При первом этапе проведения эксперимента были испытаны две модели консоли до полного разрушения. Расчётная разрушающая сила составляла 121,2 кН (12,4 тс), но реальное разрушение произошло при 206,01 кН (21 тс) для первой модели и 147,15 кН (15 тс) для второй модели. При втором этапе экспериментального исследования восстановление работоспособности моделей консоли осуществлено балансирными устройствами. Модель балансирного устройства представлена на рис.3. В ходе проведения испытаний установлено, что разрушение балансирного устройства произошло вследствие потери устойчивости полки центратора и поворота всей конструкции при силе 235,44 кН (24 тс). При испытании второй модели балансирного устройства центратор в середине его длины превращён в коробчатый стержень, что позволило равномерно распределить контактные напряжения и повысить общую несущую способность конструкции до 304,11 кН (31 тс).

Рис.3. Балансирное устройство: 1 - центратор; 2 - пара рычагов управления; 3 - задняя опорная балка;

4,5 - тяги; 6 - опорная пластина; 7 - усиленный центратор При третьем этапе эксперимента изготовлена стальная замкнутая обойма. Общий вид замкнутой обоймы представлен на рис.4. В полость между старым бетоном и стальной оболочкой укладывался мелкозернистый расширяющийся бетон, что позволило существенно улучшить включение обоймы в работу и обеспечить наилучшие условия работы всем её элементам обоймы.

Рис.4. Общий вид и сборка сталетрубобетонной конструкции:

1 - преднапряженный бетон;

2 - соединительные уголки; 3 - торцевые швеллеры;

4 - боковые соединительные накладки из листовой стали

Анализ экспериментальных данных показал, что консоль, взятая в сталетрубобетонную обойму, имеет большой запас прочности при этом

никаких повреждений обоймы не выявлено, а разрушение произошло выше обоймы в верхней части колонны. Тензометрическими датчиками зафиксированы напряжения в 4-6 раз ниже расчетного сопротивления стали. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты экспериментальных исследований

Описание эксперимента Модель Консоль без усиления Консоль, усиленная балансирным устройством Консоль, усиленная сталетрубобетонной обоймой

Несущая способность, кН №1 206,01 235,44 461,46

№2 147,15 304,11 461,46

Максимальные растягивающие напряжения, МПа №1 165 - 68,4

№2 100 202 85,2

Максимальные сжимающие напряжения, МПа №1 65 152 39

№2 40 105 31

Характерные разрушения №1 и №2 Опорная зона консоли Соединительная траверса, болты, пластины Верхняя часть консоли

Коэффициент усиления №1 - 1,15 2,24

№2 - 2,07 3,14

В пятой главе представлены результаты моделирования конструкций в программной среде АЫ8У8. Задача для консоли колонны и усиления балансирными устройствами решалась в упруго-пластичной постановке из-за напряжений выше предела пропорциональности по результатам натурных испытаний. Задача определения НДС для сталетрубобетонной обоймы решалась в упругой постановке, так как напряжения были существенно ниже

предела пропорциональности. Соединения арматуры и бетона консоли колонны выполнено через уравнения связей. Конструкция закреплена по верхнему и нижнему граням модели колонны по всем направлениям, имитируя жёсткую заделку. Для моделирования балансирного устройства и сталетрубобетонной обоймы решались контактные задачи, с помощью конечного элемента Contal74 (контактная поверхность) и Targel70 (целевая поверхность). Соединение элементов сталетрубобетонной обоймы между собой выполнялось через уравнения связей.

Анализ результатов работы консоли до восстановления работоспособности показывает, что в бетоне консоли расположены существенные (для бетона BIO) напряжения, а так как арматура имела гладкий профиль, то произошёл сдвиг бетона относительно арматуры в зоне контакта, что подтверждают данные физического эксперимента.

Анализ результатов моделирования работы балансирного устройства показал, что при замене сечения центратора с двутаврового на коробчатое происходит уменьшение напряжений в контрольных точках от 10% на стойках опорной балки до 206% на рычагах управления, при этом деформативность всей конструкции, напротив, выросла от 30% до 80% с учетом возросшей нагрузки на 29%. Следует отметить, что даже при таком повышении деформации остаются на допустимом уровне и не превышают 5,4 мм. Анализ результатов численного моделирования способов усиления консоли с помощью балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм показывает, что разница между напряжениями физического и численного моделирования не превышает 12%. В ходе конечно-элементного моделирования были построены графики распределения напряжения в сечении под зоной нагружения (сечение 1) и вдоль консоли в середине её толщины (сечение 2). Сводные графики распределения нормальных напряжений в сечениях 1 и 2 представлены на рис.5-6.

Сечение

-КОНСОЛЬКОЛОМНЫ

- Балансирное уттройстьо

- Балансирное устройство с пластиной -Сталетрубобетонная обоймв

Рис.5. Сводный график распределения нормальных напряжений в сечении 1-1

МПа

Сечение 2 20

10

о -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80

-КОНСОЛЬ КОЛОННЫ

-Балвнсирное устройство

-Балансирное устройство с пластиной

-Сгалетрубобетоннай обойма

Рис.6. Сводный график распределения нормальных напряжений в сечении 2-2 Анализ графиков (рис.5 и рис.6) распределения напряжений показал, что распределения напряжений становятся более равномерными по сравнению с неусиленной консолью. В случае с балансирным устройством наблюдается снижение максимальных напряжений на консоли колонны от 30% (для сечения

2). Для сталетрубобетонной обоймы напряжения в сечении 1 возросло в 2,09 раза при условии увеличения нагрузки минимум в 2,24 раза.

В пятой главе представлены результаты исследования влияния способов усилепия консоли колонны на распределение моментов в поперечной раме. Расчет проведен для плоской рамы в ПК Scad, в качестве конечного элемента использован элемент №10 - «универсальный стержень». Анализ результатов исследования показал, что уменьшение сечения исходной рамы за счёт образования трещин и обрушения защитного слоя бетона практически не влияет на распределение моментов. Увеличение жёсткости консоли колонны с помощью балансирных устройств позволяет незначительно снизить напряжения в раме до 2%. Усиление сталетрубобетонной обоймой в минимальной степени влияет на распределение моментов в раме (до 2 %). Таким образом, способы усиления, предложенные автором, оказывают минимальное влияние на НДС всего каркаса.

В шестой главе представлен технико-экономический анализ существующих и предложенных способов усиления. Расчёт материалоёмкости произведён для реальной консоли колонны, эксплуатирующейся на одной из ТЭЦ г.Пензы. В качестве критической силы выбрана расчётная нагрузка на консоль, равная 82,6 т. Отметка уровня консоли +16.000 м, высота сечения консоли 1,8 м, ширина 0,64 м. Результаты технико-экономического анализа представлены в таблице 3 и на рис.7.

Таблица 3.

Технико-экономические показатели

Способ усиления Остановка произв. Дополнительные работы Осложнения эксплуатации

Усиление консолей колонн преднапряжёнными затяжками Да Выравнивание поверхностей для уголков, восстановление зоны опирания подкрановой балки Восстановление величины преднапряжения арматуры

Подведение под подкрановые балки новых стальных колонн нет Разборка пола до обреза фундамента, крепление стоек к фундаменту Увеличение сечения колонны

Способ усиления консолей,автор ГТипв да Восстановление зоны опирания подкрановой балки Возможны крены обоймы

Балансирные устройства (автор) нет

Сталетрубобетонная обойма (автор) нет

Ку=1

Кц.2.;4

Ку=2 07

1.26 Щ а" 5.03 ИГШ

пм

Ш

I I —Материалоемкость металла, тонны -Материалоемкость бетона, м3

б—Трудоемкость, челобеко-час Я —ТруЗоемкосгпь, машино-час Рис.7. Диаграмма материалоёмкости и трудозатрат на производство конструкций усиления: а - абсолютные значения; б - приведенные значения с учётом коэффициента

усиления;

1 - усиление затяжками; 2 - подведение новых стальных колонн;

3 - способ усиления, автор 1.ТипБ; 4 - балансирное устройство (автор);

5 - балансирное устройство с усиленным центратором (автор);

6 - сталетрубобетонная обойма (автор)

Анализ таблицы 3 и рисунка 7 показывает, что большинство способов соизмеримы как по материалоёмкости, так и по трудоёмкости. Способы, предложенные автором, имеют приемлемую трудоёмкость особенно это касается балансирных устройств. Способ восстановления работоспособности консолей колонн с использованием сталетрубобетонных обойм предполагает несколько большую трудоёмкость по сравнению с балансирными устройствами (за счет необходимости заполнения бетоном), что компенсируется высокой прочностью и длительным сроком эксплуатации при сопоставимых затратах стали на конструкции.

Предложенные автором способы не требуют выполнения дополнительных работ на стадии монтажа и последующей эксплуатации конструкций в отличие от остальных способов, имеющих ряд недостатков, и вносят коррективы в стоимость устройства и обслуживания конструкций.

Таким образом, способы восстановлении работоспособности консолей колонн при помощи балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм помимо эффективности, установленной в ходе проведения экспериментальных и теоретических исследований, оказались сопоставимыми с существующими способами по материалоёмкости и трудоёмкости, при этом дополнительные работы и осложнения эксплуатации отсутствуют.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Проведён анализ существующих способов усиления стропильных ферм покрытия и железобетонных консолей колонн для опирания подкрановых балок, который позволил выявить существенные недостатки известных технических решений (конструктивные, технологические, экономические).

2. Разработан способ восстановления работоспособности ферм покрытия путём превращения сжатых элементов в сталетрубобегонные с применением двойного шпреигеля. Это позволяет снизить гибкость сжатых элементов в три раза и повысить их несущую способность более чем в 2,5 раза.

3. Предложен способ восстановления работоспособности и усиления консолей колонн для подкрановых балок на основе балансирных устройств, позволяющих полностью разгрузить аварийные консоли. Экспериментально установлена возможность повышения несущей способности консоли колонны от 1,15 до 2,07 раза.

4. Описан предложенный автором технологичный способ восстановления работоспособности и усиления аварийных консолей колонн с преобразованием их в замкнутые сталетрубобетонные обоймы с эффектом объемного обжатия. Экспериментальное изучение фактической работы обойм при попытке разрушения показало, что колонны, заключённые в обойму, имели значительный запас прочности по сравнению со всей колонной. Были получены коэффициенты усиления 2,24 и 3,136.

5. Исследовано напряжённо-деформированное состояние в арматуре моделей консолей колонн и конструкциях усиления методами тензометрии, с помощью которых выявлены наиболее напряжённые элементы.

6. Анализ результатов численного моделирования показал, что схема работы конструкции соответствует проведенному физическому эксперименту, при этом разница напряжений в контрольных точках не превышает 12%.

7. Анализ результатов численного моделирования показал, что применение балансирных устройств позволяет снизить напряжения в сечении консоли на 30%.

8. Результаты конечно-элементного исследования влияния предложенных автором способов усиления консоли колонны на распределение моментов в поперечной раме показывают минимальную разницу в распределении изгибающих моментов в оригинальной консоли и в усиленной (не превышает 2%).

9. Технико-экономический анализ показал, что материалоёмкость и трудоёмкость предложенных автором способов усиления сопоставимы с существующими способами, при этом дополнительные работы и осложнения эксплуатации отсутствуют.

Основное содержание диссертации представлено в следующих публикациях:

Статьи, опубликованные в журналах и изданиях, рекомендованных ВАК

1. Нежданов К.К. Анализ состояния и причин обрушений строительных конструкций в промышленных зданиях / К.К. Нежданов, А.Н. Жуков // Регаональная архитектура и строительство. — 2011. —№1. - С.80-84.

2.ЖуковА.Н. Восстановление работоспособности консоли железобетонной колонны крайнего ряда / А.Н. Жуков // Изв. Юго-Западного гос. ун-та.-2011. - №5(38), часть 2. - С.375-378.

3.Нежданов К.К. Исследование методов усилений консолей одноэтажных промышленных зданий / К.К. Нежданов, А.Н. Жуков// Строительство и реконструкция. - 2011. - №2(34). - С.43-49.

4. Нежданов К.К. Результаты экспериментального исследования по восстановлению работоспособности железобетонных консолей колонн теплоэлектроцентрали / А.Н. Жуков, К.К. Нежданов, Булавенко В.О // Академический Вестник УралНИИПроектРААСН. - 2012. - №3. - С.69-74.

5. Нежданов K.IC. Восстановление работоспособности ферм покрытия зданий теплоэлектроцентралей/ К.К. Нежданов, А.Н. Жуков // Строительная механика расчет сооружения. - 2012. - №3. - С.80-85.

Патенты РФ:

6. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Жуков А.Н. Способ полной разгрузки ж/б консоли колонны от воздействия подкрановых балок // Патент России № 2469948. 2012. Бюл. № 35.

7.Нежданов К.К., Нежданов А.К., Жуков А.Н. Способ получения из цилиндрической трубы круглого профиля работающей на изгиб трубы овального профиля //Патент России № 2460603. 2012. Бюл. № 25.

8. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Жуков А.Н. Способ восстановления несущей способности разрушающихся по среднему ряду колонн железобетонных симметричных консолей // Патент РФ № 2477776. 2013. Бюл.№8.

9. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Жуков А.Н. Способ повышения живучести стальных ферм заявка на изобретение № 2011126445 от 27.06.11, положительное решение о выдаче патента РФ от 14.01.2013.

Статьи, опубликованные в других научных журналах и изданиях:

10. Жуков А.Н. Способ восстановления несущей способности симметричных консолей / А.Н. Жуков, В.О. Булавенко, Д.Х. Саидов // Молодой ученый. -Чита: Молодой ученый. - 2011. - №2. - С.29-31.

11. Жуков А.Н. Исследование обрушений строительных конструкций в промышленных зданиях // Строительная индустрия: вчера, сегодня, завтра: сб. ст. междунар. науч.-пракг. конф. (Пенза, октябрь 2010) — Пенза, 2010. - С.44-46.

12. Жуков A.II. Способ восстановления работоспособности аварийной железобетонной консоли колонны // Эффективные строительные конструкции: теория и практика: сб.ст.Х1 науч.-техн.конф.-Пенза.-2011.-С.49-51.

13. Жуков А.Н. Схема проведения испытаний по восстановлению работоспособности консолей колонн с применением трубобетонных

конструкций // Технические науки: традиции и инновации: междунар. заоч. науч. конф. - Челябинск, 2012. - С.141-145.

14. Жуков А.Н. Экспериментальное исследование по восстановлению консолей колонн с использованием балаисирного устройства // Молодой

„™„„й 1ПП \Г„Э П1Н лп

У "li.ll 1341Л. .1 ^ ( ти.

15. Жуков А.Н. Экспериментальное исследование по восстановлению работоспособности консолей колонн объёмно предварительно напряженной сталетрубобетонной обоймой // Материали за VIII Международна научна практична конференция «Найновите научни постижения-2012».Том 31. Математика. Здание и архитектура.София.«Бял ГРАД-БГ» ООД-112 стр.-С.75-78.

16. Жуков А.Н. Результаты конечно-элементного моделирования конструкций восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн // Молодой ученый. — 2013. — №4. - С.65-68.

Жуков Александр Николаевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМЕШАННЫХ

КАРКАСОВ ЗДАНИЙ ПЕРВОГО КЛАССА ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 11.07.2013 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 102.

Издательство ПТУ АС Отпечатано в полиграфическом центре 111УА С 440028, г. Пенза, ул. Г. Титова, 28 E-mail: office@pguas.ru www.pguas.ru

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА

На правах рукодиси

04201362120

Жуков Александр Николаевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СМЕШАННЫХ КАРКАСОВ ЗДАНИЙ ПЕРВОГО КЛАССА ОТВЕТСТВЕННОСТИ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заслуженный

изобретатель России К.К.Нежданов

Пенза 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 5

Глава 1. Анализ состояния безопасности каркасов ТЭЦ и других 10 промышленных зданий

1.1. Анализ состояния и причин обрушений строительных 10 конструкций сооружений

1.2. Исследование состояния несущих конструкций 20 теплоэлектроцентралей

1.3. Выводы 27

1.4. Цель и задачи исследования 28 Глава 2. Конструкции покрытия: восстановление работоспособности 29

2.1. Особенности работы конструкций покрытий 29

2.2. Анализ существующих способов восстановления ферм покрытия 32

2.3. Особенности расчёта ферм покрытия 35

2.4. Разработка способов восстановления работоспособности сжатых 37 раскосов фермы

2.5. Расчёт сжатого опорного раскоса 39 Выводы по главе 2 43 Глава 3. Анализ способов усиления консолей колонн для опирания 44 подкрановых балок. Разработка способов восстановления работоспособности консолей колонн

3.1. Исследование способов усиления консолей колонн 44

3.2. Способы восстановления работоспособности консолей колонн 53 3.2.1. Восстановление работоспособности с помощью замкнутой 53

рамы

3.2.2. Восстановление работоспособности с помощью рамки 57 управления

3.2.3. Восстановление работоспособности консолей колонн с 62 использованием опорных швеллеров

3.2.4. Восстановление работоспособности с использованием 66 объёмно предварительно напряжённой сталетрубобетонной обоймы

3.2.5. Восстановление работоспособности с использованием 68 двухуровневой обоймы

Выводы по главе 3 71

Глава 4. Экспериментальное исследование работы консоли колонны 72

4.1. Цель и задачи экспериментального исследования 72

4.2. Расчёт прочности моделей аварийных консолей колонн по 74 методике Барановой Т.И.

4.3. Экспериментальные модели консолей колонны 75

4.4. Подготовка приборов перед измерением деформаций 77

4.4.1. Тарировка тензостанции при помощи эталонной балки 77

4.4.2. Тарировка домкратов 78

4.4.3. Проверочные испытания болтов на растяжение до 79 разрушения

4.5. Исследование изменения напряжений в арматуре моделей 80 консолей с помощью методов тензометрии

4.5.1. Общие данные о применяемых тензорезисторах 80

4.5.2. Общие данные о ММТС 64-01, применяемой при 82 проведения эксперимента

4.6. Экспериментальное исследование консолей колонн 85

4.6.1. Последовательность проведения эксперимента 85

4.6.2. Проведение эксперимента 88

4.7. Испытание при восстановлении работоспособности моделей 91 консолей колонн балансирными устройствами

4.7.1. Экспериментальные уменьшенные модели балансирных 91 устройств. Принципиальная схема работы балансирных устройств

4.7.2. Схема наклейки тензорезисторов на балансирные 95 устройства

4.7.3. Испытание моделей балансирных устройств, полностью 95 разгружающих аварийные консоли

4.7.4. Результаты эксперимента 102 4.8. Испытание при восстановлении работоспособности моделей 103 консолей колонн сталетрубобетонными обоймами

4.8.1. Подготовка к проведению эксперимента 103

4.8.2. Проведение эксперимента 109

4.8.3. Результаты эксперимента 111 Выводы по главе 4 112

Глава 5. Численное моделирование работы конструкций восстановления 113 работоспособности консолей колонн

5.1. Общие сведения и исходные данные для моделирования 113

5.1.1. Выбор конечных элементов для моделирования бетона 114

5.1.2. Выбор конечных элементов для моделирования стальных 114 конструкций

5.1.3. Выбор конечных элементов для моделирования арматуры 115

5.1.4. Выбор конечных элементов для решения контактной задачи 116

5.1.5. Исходные данные моделирования, определение граничных 118 условий, постановка задачи, выбор решателя

5.1.6. Модели поведения бетона и металла 121

5.2. Моделирование конструкций 126

5.3. Сравнение результатов физического и численного экспериментов 135

5.4. Исследование распределения напряжений в сечении консоли 137 колонны

5.5. Исследование влияния способов усиления консоли колонны на 142 распределение моментов в поперечной раме

Выводы по главе 5 147

Глава 6 Технико-экономическое обоснование предложенных методов 148

6.1. Расчёт материалоёмкости способов усиления консолей колонн 148

6.2. Расчёт трудоёмкости способов усиления консолей колонн 153

Выводы по главе 6 156

Основные выводы и результаты 157

Список литературы 159

Приложения 171

Приложение 1. Акты внедрения 171

Приложение 2. Результаты физического эксперимента. Таблицы и графики 174

Приложение 3. Расчёт прочности конструкции усиления железобетонных 193 консолей колонн. Рекомендации по конструированию

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Надёжная и безотказная работа на протяжении всего нормативного срока эксплуатации смешанных каркасов промышленных зданий является приоритетным направлением строительной отрасли России. Особенно важна безаварийная работа каркасов в зданиях первого класса ответственности, в частности для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ).

Увеличение расчётных нагрузок (снеговой на 28,6 % и коэффициента надёжности по ответственности для зданий первой класса на 20%), физический износ, поражение коррозией ответственных узлов каркасов, необходимость восприятия значительных воздействий в связи с реконструкцией зданий (замена турбин и котлов) требуют восстановления работоспособности смешанных каркасов.

К факторам, снижающим работоспособность каркасов зданий ТЭЦ, относятся: коррозия его элементов в среднеагрессивных средах, нарушение связей сооружения, непроектные закрепления трубопроводов, несвоевременный текущий ремонт и т.д., что подтверждают натурные обследования ряда ТЭЦ города Пензы и Пензенской области. Анализ результатов показал неудовлетворительное состояние ребристых плит покрытия, консолей железобетонных колонн, а также ферм покрытия. Таким образом, исследование повышения надёжности и работоспособности смешанных каркасов ТЭЦ актуально, а его значение для городских инфраструктур возрастает с течением времени.

Цель работы - разработать и исследовать эффективные способы восстановления работоспособности несущих конструкций смешанного каркаса зданий первого класса ответственности, а именно продлить безотказную и безопасную работу систем покрытия сооружения, а также железобетонных консолей колонн каркасов для опирания стальных подкрановых балок и уменьшить вероятность обрушения сооружения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - проанализировать причины обрушений сооружений;

- провести анализ известных способов усиления ферм покрытия и консолей колонн для опирания стальных подкрановых балок и выявить их недостатки;

- разработать новые эффективные способы восстановления работоспособности ферм покрытия с использованием сталетрубобетона и консолей колонн на основе балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм;

- изготовить модели аварийных железобетонных консолей колонн;

- разработать и изготовить конструкции с применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм для восстановления работоспособности аварийных консолей;

- провести физические испытания моделей аварийных консолей до их разрушения и после восстановления работоспособности с применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм;

- провести численное моделирование работы консолей до и после восстановления их работоспособности с применением балансирных устройств и сталетрубобетонных предварительно напряжённых обойм;

- оценить эффективность способов восстановления работоспособности консолей колонн, выполнив их технико-экономический анализ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- разработан новый тип технологичных конструкций из свальцованных элементов с применением объёмно преднапряжённого трубобетона, обеспечивающих полное восстановление работоспособности сжатых элементов ферм покрытия;

- изучено напряжённо-деформированное состояние рабочей арматуры на моделях железобетонных консолей колонн с помощью методов тензометрии;

- разработан новый способ восстановления аварийных железобетонных консолей колонн с применением стальных балансирных устройств и объёмно предварительно напряжённых сталетрубобетонных обойм;

- экспериментально, с помощью методов тензометрии, изучено напряжённо-деформированное состояние балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм;

- разработаны конечно-элементные модели консолей колонн, балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм, что позволило исследовать их напряженно-деформированное состояние.

Практическая ценность работы заключается:

- в предотвращении возникновения аварий зданий теплоэлектроцентралей и им подобным;

- в восстановлении работоспособности ферм покрытия и повышении устойчивости сжатых элементов ферм, в выравнивании несущей способности сжатых и растянутых стержней, что позволяет предотвратить внезапное обрушение ферм и повысить надёжность систем покрытия сооружения;

- в разработке способов восстановления работоспособности аварийных консолей колонн для опирания стальных подкрановых балок на основе сборных балансирных устройств, а также сталетрубобетонных объёмно предварительно напряжённых обойм;

- в снижении материалоёмкости, увеличении прочности и повышении технологичности монтажа за счёт полной разгрузки аварийных консолей колонн переносом опорной реакции подкрановых балок балансирными устройствами на стержень колонны с минимальным эксцентриситетом, а также возможности повторного использования балансирных устройств.

Автор защищает:

- результаты анализа существующих конструктивных решений по усилению стропильных ферм покрытия и железобетонных консолей колонн;

- новый способ восстановления работоспособности стальных ферм покрытия;

- новые способы восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн;

- методику испытаний и результаты экспериментальных исследований способов по восстановлению работоспособности консолей колонн для опирания подкрановых балок с использованием балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм с эффектом объёмного обжатия расширяющегося бетона;

- результаты конечно-элементного моделирования консолей колонн, балансирных устройств и сталетрубобетонных обойм;

- результаты технико-экономического анализа способов восстановления работоспособности консолей колонн.

Внедрение результатов: по материалам работы осуществлено восстановление работоспособности консолей колонн здания Пензенского филиала ОАО «ТГК-6»; материалы работы используются студентами, магистрами, аспирантами при выполнении курсовых и дипломных работ; при изучении курса «Металлические конструкции и спецсооружения».

Апробация работы. Результаты диссертации представлены на: международной научно-практической конференции «Строительная индустрия: Вчера, Сегодня, Завтра» (г.Пенза, октябрь 2010 г.); Х-Х1 научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (г.Пенза, 2010-2011 гг.); международном научном форуме «Наука молодых - интеллектуальный потенциал XXI века» (г.Пенза, 2011 г.); международной конференции «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (г.Курск, 7-8 октября 2011 г.); международном форуме «Актуальные проблемы современного строительства, энергосберегающие технологии» (г.Пенза, 1-2 декабря 2011 г.); международной заочной научной конференции «Технические науки: традиции и инновации» (г.Челябинск, январь 2012 г); международной научной конференции «Новейшие научные достижения» (Болгария, 17-25 марта 2012 г.).

Достоверность результатов обусловлена проведением физического эксперимента на масштабных моделях (1:4), на оборудовании прошедшем

государственную поверку, тарировкой измерительных и нагружающих устройств, применением в экспериментальных исследованиях апробированных средств и методов измерений, обработкой результатов и хорошим совпадением (с расхождением не более 12%) теоретических и экспериментальных данных.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, 9 публикаций - в изданиях, входящих в перечень ВАК, в том числе 5 статей, 3 патента РФ и одно положительное решение о выдаче патента.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов и списка использованной литературы. Полный объём диссертации составляет 170 страниц, работа иллюстрирована 113 рисунками, 15 таблицами и 31 листом приложений. В списке литературы содержится 128 отечественных и зарубежных источников.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ КАРКАСОВ ТЭЦ И ДРУГИХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

1.1. Анализ состояния и причин обрушений строительных конструкций

сооружений

Во второй половине XX века в России построено и введено в эксплуатацию большое количество одноэтажных промышленных зданий, большая часть которых построена по типовой схеме и имеет каркас, выполненный из стали или железобетона. Каркас здания включает в себя такие элементы как колонны (сплошного или сквозного сечения), ригели (балочные конструкции и фермы), плиты покрытия (плоские или ребристые), прогонные системы покрытия.

В зданиях ТЭЦ наиболее распространены каркасы, у которых колонны выполнены из железобетона, а конструкции покрытия - из стали (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Смешанный каркас одноэтажного промышленного здания ТЭЦ Варианты каркасов из стали и из железобетона, имеют свои достоинства и недостатки. К достоинствам стальных конструкций каркаса относятся: высокая надежность, лёгкость конструкций, унификация элементов, упрощённый расчёт, точность изготовления, простота сборки, высокая технологичность изготовления и монтажа. Недостатком является относительно низкая огнестойкость.

К достоинствам железобетонных конструкций каркаса относятся: достаточно высокая огнестойкость такой конструкции, меньшая стоимость при малых пролётах и небольших крановых воздействиях.

Недостатками являются массивность конструкций (особенно в системах покрытия), относительно низкая долговечность конструкций (в настоящее время наблюдается обрушение железобетонных плит покрытий зданий, построенных в 70-80-е гг. прошлого века, т.е. через 40...30 лет после возведения сооружения);

На сегодняшний день железобетонные плиты конструкций покрытия исчерпали нормативный срок их безопасной эксплуатации. Часть этих конструкций находится в аварийном или предаварийном состоянии, так как конструкции стареют, а на стадии проектирования, строительства и эксплуатации был допущен ряд нарушений, поэтому конструкции систем покрытия перестали удовлетворять требованиям безопасной эксплуатации.

При проектировании система покрытия зданий обязательно рассчитывается на постоянную и временную снеговую нагрузку. При разработке проектов в конце XX века расчётная равномерная снеговая нагрузка (г. Пенза) на кровлю принималась равной 140 кг/м (для III снегового района) [4]. В соответствии со СНиП [5] расчётная равномерная снеговая нагрузка увеличилась и теперь

Л

составляет 180 кг/м .

На стадии строительства при монтаже конструкций допускались отклонения от проектных решений. Например, в системах покрытия для несущих конструкций до 1970 года [6] использовалась «кипящая» сталь (цех JIA3 в г. Пензе) [7, 8], что в настоящее время запрещено действующими нормами.

Необходимо отметить и тот факт, что после завершения Второй мировой войны часть стальных каркасов промышленных зданий разбиралась, а затем вывозилась из Германии, где снеговая нагрузка была существенно ниже чем в СССР.

В качестве примера несоблюдения требований проекта приведем ошибку, допущенную в конструкциях ферм Солигорского калийного комбината. Авария произошла из-за того, что сжатый опорный раскос фермы был выполнен из

л

уголков общей площадью Афакт=38,48 см (86,5 %) [9] вместо предусмотренных проектом двух уголков общей площадью сечения А=44,48 см2 (100 %). В результате радиус инерции уменьшился с ¡х = 6,77 см до ¡х = 4,52 см, а гибкость раскоса увеличилась на 33,2 %, соответственно коэффициент продольного изгиба ф уменьшился, что и привело к аварии. При обследовании одного из цехов ООО «Пензхиммаш» [10] в г. Пензе было обнаружено, что опорный раскос фермы

Л

выполнен из уголков площадью Афакх=17,56 см (44,6 %) вместо двух уголков общей площадью А=39,4 см (100 %), что привело к потери устойчивости сжатого элемента и деформации конструкции фермы в целом (рис.1.2). Радиус инерции уменьшился с 1х = 5,44 см до ¡х = 3,42 см, тем самым гибкость раскоса увелич�