10 th International Scientific Conference on Production Engineering DEVELOPMENT AND MODERNIZATION OF PRODUCTION TEHNOLOGIJA PROIZVODNJE AB CENTRIFUGIRANIH STUBOVA ZA ELEKTROENERGETSKE VODOVE NISKONAPONSKIH I SREDNJENAPONSKIH NADZEMNIH MREŽA, PROIZVOD FIRME ''GRUPEX'' D.D. VELIKA KLADUŠA Emina Krupić, Armin Okanović ''GRUPEX'' d.d. Velika Kladuša, ul. I Muslimanske brigade, grupex.mont@hotmail.com Ključne riječi: AB stubovi, centrifugiranje, klase betona SAŽETAK: U radu je opisan postupak projektiranja, modeliranja i dimenzioniranja, te tehnologija izvođenja AB centrifugiranih stubova koji se koriste kao stubovi za elektroenergetske vodove niskonaponskih i srednjenaponskih nadzemnih mreža. Stubovi se izrađuju u različitim dužinama i promjerima. Okrugli presjek stuba ima linearan prirast promjera stuba od vrha prema podnožju čije modeliranje je bilo karakteristično zbog svoga oblika. Tabelarno su prikazani rezultati ispitivanja gotovih proizvoda koji su u potpunosti izrađeni u pogonima ''GRUPEX'' d.d. Velika Kladuša. 1. UVOD Osnovni elementi nadzemnih vodova (stupova) nikad nisu jednoznačno određeni ni potpuno tipizirani. To se u prvom redu odnosi na materijal izrade, zatim na raspored ovjesišta vodiča, način temeljenja i konačno opći izgled i oblik konstrukcije. Vremenom su se nametnula neka optimalna rješenja. To se u prvom redu odnosi na vodove viših napona, gdje se čelična konstrukcija pokazala najprihvatljivijom, dok je kod vodova nižih napona još uvijek šarolikost. Opći zadaci stubova za distribuciju su da su konstruktivno laki, prikladni za transport, skladištenje, pogodni za brzu montažu i demontažu, prikladni za lako penjanje i rad na vrhu. Najveći broj ovih potreba zadovoljavao je drveni stub, međutim danas zbog iscrpljenosti rezervi prirodno doraslog drveta više ne možemo računati na drvo kao materijal za izradu stubova. Zbog porasta cijene rada traže se trajnija i sigurnija rješenja. Ideja je dakle proizvoditi jednostavan i jeftin proizvod, kojim će se moći kombinirati i graditi različiti oblici prema potrebama, a jednostavnošću će omogućiti tipizaciju i velikoserijsku proizvodnju. AB centrifugirani stubovi objedinjuju sve zahtjeve, kao što su prepoznatljivost rješenja, serijska proizvodnja, mobilne zalihe, mala skladišta velike mogućnosti kombinacija, ispomoći i brzine u gradnji Slika 1: Drveni stub sa ab postoljem te intervencijama koje moraju zadovoljiti stubovi za vanjsku rasvjetu, vanjske elektro vodove i ostale slobodne razvode-dalekovode. U pogonima preduzeća ''Grupex'' d.d. Velika Kladuša pokrenuta je proizvodnja centrifugiranih ab stubova namijenjenih za niskonaponsku i srednjenaponsku elektrodistributivnu zračnu mrežu. RIM 2015 1
Tu je urađena i projektna dokumentacija koja obuhvata statički proračun, nacrte oplate, nacrte armature i specifikaciju armature više tipova stubova, a izrađena je u skladu sa odredbama "Pravilnika o tehničkim uslovima i normativima za beton i armirani beton" (PBAB/87), granskim propisima "Elektroprivrede BiH" i tehničkim preporukama za stubove za elektroenergetske vodove niskonaponskih i srednjenaponskih energetskih nadzemnih mreža (TP-6). 2. KONSTRUKCIJA Centrifugirani AB stubovi ispunjavaju sve uslove koje moraju zadovoljiti stubovi za vanjsku rasvjetu, vanjske el. vodove i ostale slobodne razvode - dalekovode. Takvi stubovi imaju, zahvaljujući tehnologiji proizvodnje - centrifugiranju - apsolutno glatke vanjske površine, bez površinskih pukotina, te su zahvaljujući tome veoma otporni na klimatske uticaje i na ostale vanjske nepovoljne faktore. Centrifugalne sile, koje nastaju pri centrifugiranju, ravnomjerno djeluju na sve slojeve strukture betona, uslovljavaju odličnu gustinu strukture betona i dobru vezu armature i betonske mase. Vazduh i suvišna voda budu u toku centrifugiranja istisnuti u unutrašnju šupljinu stuba. Raspodjela betona po obodu kalupa vrši se laganim okretanjem stroja za centrifugiranje, pri čemu se beton slaže u slojevima i tako se formira ravnomjerna debljina stjenke i armatura biva obavijena betonom. Ovi stubovi imaju i estetsku vrijednost: tanka forma i glatka površina daju prijatan izgled i mogu se uklopiti u svaku prirodnu okolinu. Armiranobetonski centrifugirani stubovi su konusni AB stubovi prstenastog promjenjivog poprečnog presjeka koji imaju isti moment otpora u svim pravcima. Prirast prečnika od vrha prema donjem dijelu je 1,5 cm po 1 m'. Tipske dužine stubova su 9, 10 i 12 m, a proračunavaju se za sljedeće nazivne sile: 200, 315, 500, 650, 1000, 1600 i 2100 dan. Debljina stijenke betona kreće se u granicama od 6,5 do 8,0 cm, u zavisnosti od vrste stuba, a vanjski prečnici stubova se kreću od 25,5-42,0 cm na dnu, te od 12,0-24,0 cm na vrhu stuba. Otvor na gornjem kraju stuba se zatvara sitnozrnim betonom da bi se spriječio prodor vlage u stub. Ovi stubovi imaju gromobransku zaštitu, koja mora biti uzemljena. Na istu su priključeni svi metalni dijelovi izolatora. Za uzemljenje se ugrađuje posebna šipka armature, koja ne ulazi u statički proračun nosivosti stuba. 3. STATIČKI PRORAČUN Slika 2: Ab centrifugirani stub Statički proračun i dimenzioniranje stubova izvršeno je u programskom paketu "TOWER 6" koji je namijenjen za statičku i dinamičku analizu prostornih i linijskih konstrukcija. Statički sistem za proračun je upeta konzola. Položaj uklještenja je na visini ukopa, a to je 2 m od dna stuba. Statički proračun i dimenzioniranje stubova izvršeno je za nazivne sile uz koeficijent sigurnosti Ks=1,8. Proračun prslina i progiba stubova izvršen je prema graničnom stanju upotrebljivosti. 2 RIM 2015
4. TEHNOLOGIJA IZRADE CENTRIFUGIRANIH AB STUBOVA Izrada centrifugiranih ab stubova teoretski je veoma jednostavna. Prije svega vrši se priprema kalupa u kojeg se postavlja armaturni sklop sa svom pratećom opremom, nakon toga se pristupa betoniranju stuba, a potom centrifugiranju. Naime, kalup napunjen betonom, stavlja se na stroj za centrifugiranje uz pomoć kojeg stub počinje da se rotira i to tako da u početku rotacija bude sporija radi ravnomjernog razastiranja betona po obodu. Brzina rotacije se postepeno povećava što dovodi do zbijanja betona. Na kraju se brzina rotiranja smanjuje do konačnog zaustavljanja. Po zaustavljanju stub sa kalupom se odnosi sa postrojenja za centrifugiranje i postavlja u prostor za skladištenje gdje stoji do postizanja odgovarajuće čvrstoće betona, nakon čega se vrši odlaganje stubova na deponiju gotovih proizvoda. 4.1. PRIPREMA BETONA Za proizvodnju centrifugiranih betonskih stubova potreban je beton visokog kvaliteta (klasa C30/37). Za dobivanje betona viskokih čvrstoća, pri proizvodnji istog mora se strogo voditi računa o kontrolisanom doziranju frakcija agregata, kao i cementa, vode i aditiva. Što se tiče kamenog agregata, ukoliko se izvor istog mijenja, obavezno je kod svake promjene izvršiti predhodna ispitivanja i unijeti potrebne promjene. Za centrifugiranje beton mora udovoljiti sljedećim uvjetima: - mora biti plastičan i posjedovati dovoljan stepen ugradljivosti, - u toku centrifugiranja ne smije nastupiti segregacija. Vodocementni faktor se mora odrediti tako, da se beton pri centrifugiranju ravnomjerno raspodijeli po obodu kalupa, vodeći računa o tome da ne dođe do pojave viška voda, jer se u tom slučaju ne bi dobila potrebna klasa betona. Orjentaciona vrijednost vodocementnog faktora iznosi 0,35-0,40. Smanjena količina vode se nadoknađuje upotrebom aditiva (superplastifikatora). 4.2. PRIPREMA ARMATURE Armaturni sklop se sastoji od uzdužne armature (B500B) - šipki različitih dužina, koje su međusobno povezane razdjelnim prstenovima i dvjema spiralama (B240), koje teku u suprotnim pravcima. Broj i promjer uzdužnih šipki određuje se na osnovu statičkog proračuna. Razdjelni prstenovi nalaze se u unutrašnjoj strani uzdužnih šipki, a isti su zavareni na pomoćnu šipku radi stalnog međusobnog rastojanja, dok su obje spirale postavljene sa vanjske strane glavne armature. Uzdužne šipke sijeku se na određene dužine i posebnim prevoznim sredstvima dovoze u prostor za pripremu armaturnih sklopova, gdje se zavarivanjem vežu za razdjelne prstenove. Poslije toga sve uzdužne šipke se u poprečnom pravcu povežu žicom. Spirale su od žice Ø 3,1 mm. Tako pripremljena armatura ubacuje se u donju polovinu kalupa prije ugradnje betona. Radi postizanja, projektom definisane debljine zaštitnog sloja betona, na uzdužne šipke se postavljaju distanceri. 4.3. PUNJENJE KALUPA BETONOM Potrebna količina betona, zavisno od vrste stuba, odnosno debljine stjenke stuba, ugrađuje se u donju polovinu kalupa. Beton se ugrađuje od gornje tačke stuba prema donjoj (gledajući stub po visini), tako da se prekrije armatura, a na donjem kraju, na dužini od cca. 0.50 m, beton se ne ugrađuje. Razlog tome je idealna raspodjela betona i ravnomjerna debljina stjenke po cijeloj dužini stuba. RIM 2015 3
4.4. CENTRIFUGIRANJE Stroj za centrifugiranje se sastoji od rotirajućih prstenova postavljenih na razmaku od 3.0m, duž cijelog stuba. Vrijeme centrifugiranja stubova u prvom redu zavisi od recepture betona, odnosno od njegove ugradljivosti i konzistencije. Tok rada stroja za centrifugiranje se sastoji od sljedećih faza: - pokretanje stroja i postizanje potrebnog broja okretaja za razastiranje betona, - razastiranje betona, - povećanje brzine do broja okretaja potrebnog za sabijanje betona, - sabijanje betona centrifugiranjem, - postepeno kočenje do potpunog zaustavljanja. 4.5. STVRDNJAVANJE BETONA Slika 3: Pogon za centrifugiranje stubova Betonski stub mora ostati u kalupima do potpunog očvršćavanja, što znači da vađenje iz kalupa može uslijediti tek po postizanju 70% projektovane čvrstoće betona. Postizanje projektovane čvrstoće betona može biti prirodnim sušenjem ili zaparivanjem betona (grijanjem zraka ili parom). 4.6. VAĐENJE STUBOVA IZ KALUPA Postupak vađenja stubova iz kalupa je sljedeći: kalup sa stubom se položi na uređaj za vađenje stuba, skine se gornja polovina kalupa, a zatim se donja polovina zajedno sa stubom okrene za 90. Stub ispada iz kalupa silom gravitacije. Kalup se odmah postavlja na mjesto za čišćenje, gdje se čisti unutrašnja strana i kontaktne ivice za zatvaranje, te transportuje na početno mjesto procesa proizvodnje. Nakon kontrole stub se transportuje do skladišta. Slika 4: Kalupi za izradu stubova 4 RIM 2015
4.7. OPREMA STUBA Na sve stubove postavljaju se propisani detalji za vješanje provodnika, obezbjeđenje uzemljenja, montažu, kao i za raznu opremu (rastavljači, transformatorske stanice i sl.). Svaki stub je obilježen pločicom sa nazivnim podacima stuba, nazivom proizvođača, zemljom porijekla i godinom proizvodnje. 5. ISPITIVANJE Ispitivanje ab centrifugiranih stubova je provedeno prema odredbama standarda U.M1.047-Ispitivanje konstrukcija visokogradnje probnim opterećenjem i ispitivanje do sloma, u skladu sa Tehničkim preporukama 10 i 10a EPS-a i granskim propisima ''Elektroprivrede BiH'' provedeno u ispitnoj stanici u proizvodnom pogonu firme ''GRUPEX'' D.D. Velika Kladuša od strane Instituta GIT d.o.o. Tuzla. Kod ispitivanja su stubovi položeni u horizontalni položaj i ukliješteni između dva betonska bloka, opterećeni horizontalnom silom okomitom na uzdužnu osu stuba. Zatezanje vrha stuba vrši se lančanom dizalicom, a veličina sile se registruje digitalnim zateznim dinamometrom. Tabela 1: Tabelarni pregled rezultata ispitivanja TIP STUBA Otkl on vrha stuba NOMINALNA SILA Zaostal i Otklon Širina Prslina /mm/ NOM. SILA x KOEF.SIG. Otklon vrha stuba Zaostal i otklon SILA LOMA /kn/ Sila loma/ Nom. sila Galv. poveza nost 10/315 19,0 2,5-45,5 6,5 0,10 6,74 2,14 0,02 Ω 12/315 24,0 4,0-56,0 9,0 0,10 6,89 2,18 0,02 Ω 10/650 16,5 3,5-34,0 5,5 0,05 13,12 2,02 0,02 Ω 12/650 23,0 4,5-52,0 8,0 0,10 12,91 1,98 0,02 Ω 10/1000 20,5 3,5 0,05 46,5 6,5 0,15 19,87 1,98 0,02 Ω 12/1000 28,5 5,5 0,05 61,5 9,0 0,10 20,74 2,07 0,02 Ω 10/1600 27,0 5,5-45,0 8,0 0,20 32,14 2,01 0,02 Ω 12/1600 30,0 6,5 0,10 63,0 9,5 0,20 31,17 1,95 0,02 Ω 10/1000 LR 21,5 3,0 0,05 49,0 7,5 0,10 20,79 2,08 0,02 Ω 12/1000 LR 28,0 5,5 0,05 61,0 9,0 0,10 20,74 2,07 0,02 Ω 10/1600 TS 26,0 5,0 0,05 44,0 8,0 0,15 33,07 2,06 0,02 Ω 12/1600 TS 31,0 6,5 0,05 60,5 10,0 0,15 32,44 2,02 0,02 Ω 12/1600 LR 29,0 6,0 0,10 66,5 9,5 0,20 32,95 2,06 0,02 Ω Širin a prsli na RIM 2015 5
6. ZAKLJUČAK Proces proizvodnje stubova za elektroenergetske vodove niskonaponskih i srednjenaponskih nadzemnih mreža, uveliko pospješuje brzinu i kvalitet izgradnje istih, kao i njihovu otpornost na različite vremenske uticaje. Budući da se radi o procesu proizvodnje koji se odvija u zatvorenom prostoru, proizvodnja je omogućena i u zimskim uslovima, što obezbjeđuje veći kapacitet proizvodnje na godišnjem nivou, a samim tim i ispunjavanje zahtjeva tržišta. Prilikom proizvodnje armiranobetonskih centrifugiranih stubova u potpunosti su ispoštovani zahtjevi statičkog proračuna, odnosno ugrađena je onolika količina armaturnog čelika koliko je to proračunom zahtjevano, kao i odgovarajuća klasa betona. Kvalitet ab centrifugiranih stubova, nastalih u proizvodnom pogonu preduzeća Grupex d.d., potvrđuju ispitivanja sprovedena od strane nadležnog organa za ispitivanje: Institut za građevinarstvo, građevinske materijale i nemetale Tuzla. Sam proces proizvodnje u proizvodnom pogonu pomenutog preduzeća je u potpunosti usklađen sa svim važećim normativima, propisima i zakonima. 7. LITERATURA 1."Pravilnik o tehničkim uslovima i normativima za beton i armirani beton" (PBAB/87) 2. Granski propisi "Elektroprivrede BiH" 3. Tehničke preporuke za stubove za elektroenergetske vodove niskonaponskih i srednjenaponskih energetskih nadzemnih mreža (TP-6). 6 RIM 2015