Игорь Николаевич Тихонов, д-р техн. наук, профессор кафедры «Строительные сооружения, конструкции и материалы» АО «НИЦ «Строительство»; руководитель центра № 21 НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», Москва
e-mail: tikhonovniizhb21@yandex.ru
Igor N. Tikhonov, Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Department of Building Structures, Constructions and Materials, JSC Research Center of Construction; Head of the Center No. 21, Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction, Moscow
e-mail: tikhonovniizhb21@yandex.ru
Виталий Геннадьевич Крючков, д-р экон. наук, генеральный директор АО «НИЦ «Строительство», Москва
Vitaly G. Kryuchkov, Dr. Sci. (Economics), General Director, JSC Research Center of Construction, Moscow
Андрей Иванович Звездов, д-р техн. наук, профессор, заместитель генерального директора по научной работе, заведующий кафедрой «Строительные сооружения, конструкции и материалы» АО «НИЦ «Строительство», Москва
Andrey I. Zvezdov, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Deputy General Director for Scientific Work, Head of the Department Building Structures, Constructures and Materials, JSC Research Center of Construction, Moscow
Борис Сергеевич Соколов, канд. техн. наук, заведующий лабораторией тонкостенных и пространственных конструкций (№ 4) НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», Москва
Boris S. Sokolov, Cand. Sci. (Engineering), Head of the Laboratory of Thin-walled and Spatial Structures (No. 4), Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction, Moscow
Георгий Игоревич Тихонов, инженер-конструктор центра № 21 НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», Москва
Georgy I. Tikhonov, Design Engineer of the Center No. 21, Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction, Moscow
Введение. В данной работе приводятся материалы, обосновывающие внедрение нового конструктивного решения железобетонной защитной оболочки ядерного реактора АЭС в сборном и монолитном исполнении.
Цель. В числе задач, которые были поставлены при разработке конструктивного решения, основной явилась задача обеспечения работы железобетона на сжатие при всех видах нагружения и восприятие растягивающих усилий канатами, находящимися в свободном состоянии, доступными для обслуживания и эксплуатации.
Материалы и методы. Расчеты выполнены методом конечных элементов с использованием программного комплекса для расчета пространственных конструкций на прочность, устойчивость и колебания MicroFe-СтаДиКон.
Результаты. Разработано принципиально новое конструктивное решение защитной оболочки ядерного ректора АЭС, состоящей из железобетонных элементов в виде цилиндрических складок с выпуклостью, направленной навстречу возможному внешнему и внутреннему силовому аварийному воздействию, в том числе от взрыва реактора. Разработаны варианты защитных оболочек с проработкой принципиальных технических решений унифицированных складчатых элементов из железобетона с возможностью их монолитного и сборного изготовления. Предложена схема открытого расположения и натяжения пучков тросов с передачей напряжения на предварительно изготовленные конструкции внутренней и внешней частей защитной оболочки.
Выводы. Данное конструктивное решение обеспечивает при нагружении сжимающие усилия в железобетоне складок внутренней и внешней частей защитной оболочки от нагрузки, что препятствует образованию в них трещин. Растягивающие усилия в оболочке воспринимаются предварительно напряженной арматурой, расположенной внутри ее конструкции, свободной для обслуживания и контроля. В процессе исследования разработаны принципиальные решения конструктивных узловых соединений сборных складчатых железобетонных элементов, технологических отверстий в конструкции оболочки и осуществления в ней предварительного напряжения. Сопоставительный технико-экономический анализ предлагаемой и существующей внутренней защитной оболочки показал возможность снижения расхода бетона в 1,5–2 раза, ненапрягаемой арматуры – в 3–4 раза, сроков строительства – в 4 раза.
Introduction. This paper provides materials justifying the introduction of a new constructive solution for the reinforced concrete protective shell of a nuclear reactor in a prefabricated and monolithic design.
Aim. Among the tasks that were set during the development of the constructive solution, the main one was to ensure the work of reinforced concrete for compression under all types of loading and the perception of tensile forces by ropes that are in a free state, available for maintenance and operation.
Materials and methods. The calculations were performed by the finite element method using a software package MicroFe-StaDiCon for calculation of the spatial structures for strength, stability and vibrations.
Results. A fundamentally new constructive solution has been developed for the protective shell of the nuclear reactor of the NPP, consisting of reinforced concrete elements in the form of cylindrical folds with a bulge directed towards possible external and internal force emergency effects, including the explosion of the reactor. Variants of protective shells have been developed with the elaboration of fundamental technical solutions for unified folded elements made of reinforced concrete with the possibility of their monolithic and prefabricated manufacture. A scheme of open arrangement and tensioning of cable bundles with tension transfer to pre-fabricated structures of the inner and outer parts of the protective shell is proposed.
Conclusions. This design solution provides compressive forces in reinforced concrete of the folds of the inner and outer parts of the protective shell from the load during loading, which prevents the formation of cracks in them. The tensile forces in the shell are perceived by the prestressed reinforcement located inside its structure, free for maintenance and control. In the process of work, fundamental solutions have been developed for the structural nodal joints of prefabricated folded reinforced concrete elements, technological holes in the shell structure and the implementation of prestressing in it. A comparative technical and economic analysis of the proposed and existing inner protective shell showed the possibility of reducing concrete consumption by 1.5–2 times, non-stressed reinforcement by 3–4 times, construction time by 4 times.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.