Guodian Ningxia Fangjiazhuang Central de Energía Cerrada en Carbón

Ningún cliente pide un tramo de 229 metros por ambición, porque la alternativa un cobertizo más estrecho con columnas interiores falla en cuatro terrenos duros.

1. El depósito y las máquinas que lo cubran

Un gran equipo de energía térmica quema alrededor de 1,52 millones de toneladas de carbón por año, y un patio de almacenamiento del tamaño de una reserva estratégica significativa y flexibilidad de adquisición se mide en cientos de miles de toneladas. Ese inventario forma un almacén cuyo ancho y altura son dictados por la geometría del transportador y la estrategia de recuperación. El sistema de recuperación es típicamente un apilador-reclaimer en los rieles una máquina con un alcance de auge de decenas de metros que debe barrer toda la huella de la pila para entregar combustible a los bunkers de la planta. Cada metro cuadrado dentro de la máquina no puede llegar es carbón que debe ser recuperado por equipos más pequeños, más lentos o por dozers zonizados alrededor de los rieles. Columnas del sobre el envase se entremezclaría el reclamo de la máquina en el corredor de viajes de la planta y puntos ciegos una imposibilidad operativa de suministro de combustible en su camino no puede ser interrumpido.

2. La normativa medioambiental modificó las normas

El cumplimiento de la calidad del aire bajo la ley ambiental china requiere que las centrales térmicas almacenen carbón a granel en instalaciones cerradas el polvo de carbón transportado por el viento de los patios abiertos es un problema de emisión fugitiva medible, y la aplicación regulatoria ha hecho el almacenamiento abierto progresivamente insostenible. El patio debe cubrir el depósito, los rieles de recuperación, las torres de transferencia y el sobre de la grúa de patio. Una vez que el recinto debe abarcar la anchura completa de la máquina de recuperación más las zonas de limpieza de las pilas, el sobre del edificio ya está a la escala de un bosque muy grande y el costo de la ecuación se vuelve más rápido: más allá de aproximadamente 6080 m de ancho claro, un techo interior o sistema de arco sin columnas se vuelve más barato y para construir una red de columnas internas más sus espacios de distribución locales, además de los controles y hechos de cabeza de polvo.

3. La altura de apilamiento impulsa la altura; el rango impulsa la economía

La altura del cobertizo se establece por el boom de recuperación y el ángulo de reposo natural de la pila típicamente 3540 grados para el carbón térmico. La anchura se establece por el inventario y el viaje de la máquina. Ambos se dictan por la física y las operaciones, no por la arquitectura. Dado un objetivo de ancho interior claro de aproximadamente 220 m para el sobre del patio, el cobertizo lo abarca con un sistema estructural o con una secuencia de bóvedas más estrechas interrumpidas por soportes internos. Este último multiplica las líneas de fundación, membrana, drenaje y mantenimiento y reintroduce el problema de la obstrucción de la máquina. Una sola línea continua no es lujo; es la solución de costo total bajo.

4. El registro era un límite de capacidad, no un objetivo de comercialización

Los ingenieros de ambos lados de la mesa entendieron que cruzar los 229 m con un arco pasivo o una celosía habría requerido miembros absurdamente pesados o una desviación inaceptable. El sistema de cuerdas de haz con presetrizamiento existía precisamente para romper ese estancamiento ya había demostrado viabilidad a distancias que se acercaban a 200 m en otros lugares, y el trabajo del equipo del proyecto era llevar el sistema a la clase de 220 m + con completa honestidad analítica. El estado de récord mundial era un subproducto de resolver correctamente el problema del cliente; no era el objetivo de diseño. Esa distinción importa, porque es la diferencia entre una estructura construida para una fotografía y una estructura construida para ganar carbón durante veinte años.

Prestress es una carga almacenada. Hacerla correcta y probarla en el lugar es el corazón de un proyecto de cuerdas de vigas, y la disciplina es diferente en especie del diseño de acero ordinario.

Un análisis que toma el cable en serio

La estructura se analizó con la no linealidad geométrica y material desde el primer día, ya que la acción del cable es inherentemente no lineal: el cable sag, el alargamiento del cable, el acortamiento de la barbilla, el acortamiento de las costillas y la temperatura interactúan con el nivel de prerrepresión, y la geometría deformada de la estructura final difiere de manera medible de la geometría no tensa.

• Análisis en dos etapas: Fase 1 la estructura bajo carga muerta más la fuerza prescrita de prespresión, estableciendo la geometría deformada y las fuerzas de los miembros en un estado de equilibrio después de la tensión ; Fase 2 todos los casos de carga posteriores (carga asimétrica en vivo, carga asimétrica de la pila de carbón, viento, nieve, temperatura, sismica) aplicados al estado pre-estresado.
• Carga en vivo asimétrica: El caso más mortal para un arco de gran luz no es la carga uniforme sino la carga parcial de un depósito asimétrico carbón apilado en lo alto de un lado, vacío en el otro combinado con el viento.
• Estabilidad con imperfección geométrica: la estabilidad global y de nivel de miembro se verificaron con respecto a los envelopes de imperfección de código para las estructuras de red de esta clase, incluido el estado de prespresión como parte de la referencia de rigidez.
• Temperatura: En Ningxia, la fuerza del cable y la tensión de las costillas se envolvieron en el rango de temperaturas estacionales y diurnas, y se establecieron disposiciones de movimiento en consecuencia.

La secuencia de tensión

El prestress nunca se aplica simplemente; es en fases y verificadasEn este proyecto los sistemas de cable se tensionaron en una secuencia definida desde los atardos hacia la zona de corona, cadena por cadena en los anclajes de múltiples hilos, utilizando jacks calibrados con control simultáneo de la fuerza del jack y la alongadura de la cadena. Los criterios de aceptación eran la fuerza dual y el alongamiento deben aterrizar dentro de sus envolturas porque las hilos alargadas pero sub-altadas y las hilos tensadas pero sub-altadas son fallas de un tipo diferente. Después de la tensión, la fuerza del cable se verificó aún más por el método de frecuencia (vibración) en las hilos muestrados: la frecuencia natural medida de la longitud del cable libre produce la tensión directamente, una verificación cruzada independiente en las lecturas de los jack.

La secuencia se dio en escena para que cada costilla alcanzara su estado de prerrepresión completado mientras que las costillas adyacentes y el brazado longitudinal podían absorber las redistribuciones redundantes de fuerza en un cobertizo de cuerdas de vigas, tensando una costilla cambia ligeramente su estado de vecinos, y el modelo predijo exactamente cuánto. La verificación de la línea de corona después de la tensión coincidió con la geometría deformada prevista dentro de la tolerancia especificada, que es el momento en que una estructura de cuerdas de vigas se demuestra: el acero hace lo que dice el modelo, la corona aumenta por el valor calculado, y el cord span se convierte en un hecho medido y documentado en lugar de un título.

Un arco pasivo de 229 m empuja hacia afuera en sus soportes con un empuje horizontal medido en miles de toneladas. Ese empuje debe ser resistido por abutments masivos, por lazos infinitos, por grupos de pilas diseñados para levantar y arrastrar y el costo de resistirlo invisible en la fotografía del techo. El sistema de cuerdas de vigas cierra el bucle de fuerza en su lugar: el cable tensado corre entre los dos abutments, por lo que el componente horizontal de la acción del arco se lleva dentro de la estructura misma, y la experiencia de la fundación es predominantemente carga vertical.

La construcción de la planta de construcción se realizó en un patio de planta de energía de trabajo, donde el suelo debajo y alrededor lleva servicios enterrados, alcantarillas, túneles transportadores y duros; una estructura que exigía amplios atardos estructurales y sistemas de enlace profundo habría chocado con todo lo que el patio necesitaba para mantenerse en funcionamiento.

Los detalles del anclaje llevaron la disciplina hacia adentro: las zonas de anclaje de cables fueron diseñadas como rodamientos tolerantes a las múltiples direcciones de fuerza que aplica el programa de predresión, verificadas por NDT, y detalladas para que los anclajes permanezcan inspectables durante la vida del cobertizo.

Ninguna grúa en el mundo levanta un arco de 229 m como una sola pieza, por lo que la estructura se montó desde cero, en una secuencia que mantuvo cada estado intermedio estable y verificable.

Montagementaje de suelo y levantamiento de bloques

Los segmentos de las costillas se ensamblaron a nivel del suelo en los jigs construidos a propósito donde los soldadores trabajan a la altura del banco, la inspección es accesible y las tolerancias de montaje se verifican con el jig encuestado antes de cualquier soldadura permanente. Los segmentos completos fueron luego levantados por gruesas grúas de arrastrador en torres de apoyo temporales colocadas a lo largo del espacio, atracadas, alineadas y conectadas. Las torres temporales se ensamblaron de manera que el peso de cada nuevo segmento, más la carga del viento en las costillas parcialmente erigidas, se contabilizara completamente en el esquema de erección con chicos temporales y plan de apoyo detallados en los dibujos, no improvisados en el campo.

El segmento de cierre

El segmento final el cierre de la corona fue verificado dimensional en relación con los dos lados la geometría acumulada antes de cortar. El cierre en un arco de 229 m es el momento en que cada tolerancia de fabricación, cada asentamiento de elevación y cada desplazamiento térmico del día se expresa en una sola articulación; el procedimiento, por lo tanto, especificó la ventana de hueco aceptable, la orientación de la hora del día para la estabilidad de temperatura y la secuencia de soldadura de puntos de punto hasta el cierre. Fue ejecutado una vez, correctamente, lo que sucede cuando se analiza la geometría del cierre con la misma atención que los casos de carga de servicio.

La tensión como la etapa final de la erección

Después de que el conjunto completo de costillas fuera autoestable, el programa de prerrepresión se ejecutó en la secuencia escalonada descrita anteriormente abutment-to-crown a través de la población de costillas, con doble control de fuerza y extensión. La evidencia final del éxito no fue un indicador de conexión, sino la encuesta: la línea de corona que se asentó en la superficie de diseño, las fuerzas del cable que confirman el modelo, y una estructura de 229 m de pie con su propio equilibrio de tensión interna sin ataduras externas, sin accesorios visibles, sin residuos.

Un período récord gana credibilidad a través de la medición, y este proyecto fue instrumentado y verificado en tres niveles.

• Verificación en la etapa de construcción: cada etapa de tensión se documentó con fuerza de conexión y alargamiento; las hebras de cable de muestra se verificaron mediante la medición de tensión por método de frecuencia; y la encuesta de la línea de la corona después de la tensión confirmó la geometría deformada prevista.
• Comisionamiento y verificación de carga temprana: El cobertizo se operó a través de estados de llenado parcial mientras se revisó de nuevo la estructura el caso de stock asimetrico que dominó el análisis se examinó en vivo, en contra de la predicción del modelo, y se encontró que coincide dentro de los márgenes especificados.
• Registro de servicio continuo: Desde entonces, el recinto ha cumplido su función de generación de energía a través de múltiples ciclos anuales veranos calientes, el frío y el viento severos de los inviernos de Ningxia, repetición asimétrica de relleno y recuperación sin incidentes estructurales, con el sistema de cables que presenta una tensión estable y las conexiones libres de angustia en la inspección.

Este registro es la razón por la cual el espacio de 229 m se presenta en esta cartera como evidencia de ingeniería y no como un trofeo: fue construido para ser medido, y mide verdad.