Монтаж объектов с вантовыми и мембранными покрытиями

Возведение зданий с вантовыми покрытиями. Наиболее ответственным процессом при возведении таких зданий является устройство покрытия. Состав и последовательность выполнения монтажа вантовых покрытий зависит от их конструктивной схемы. Ведущим и наиболее сложным процессом при этом является монтаж вантовой сети.

Конструкция висячего покрытия с системой ортогональных вантов, представляющего собой разновидность железобетонной оболочки, состоит из монолитного железобетонного опорного контура; закрепленной на опорном контуре вантовой сети, предварительно напряженной; сборных железобетонных плит, уложенных на вантовой сети.

После проектного натяжения вантовой сети и замоноличивания швов между плитами и вантами оболочка работает как единая монолитная конструкция.

Вантовая сеть состоит из системы продольных и поперечных вант, расположенных по главным направлениям поверхности оболочки под прямым углом друг к другу. В опорном контуре ванты закрепляют при помощи анкеров, состоящих из гильз и клиньев, с помощью которых обжимают концы каждого ванта.

Вантовую сеть оболочки монтируют в такой последовательности. Каждую ванту с помощью крана устанавливают на место в два приема. Сначала с помощью крана один ее конец, снятый с барабана траверсой подают к месту установки. Анкер ванты протягивают сквозь закладную деталь в опорном контуре, потом закрепляют и раскатывают оставшуюся на барабане часть ванты. После этого двумя башенными кранами поднимают ванту до отметки опорного контура, одновременно подтягивая лебедкой второй анкер к опорному контуру (рис. 6.95, а). Анкер протягивают через закладную деталь в опорном контуре и закрепляют гайкой с шайбой. Ванты поднимаютвместе со специальными подвесками и контрольными грузами для последующей геодезической выверки.

По окончании монтажа продольных вант и предварительного натяжения выполняют геодезическую поверку их положения путем определения координат точек вантовой сети. Заранее составляют таблицы, в которых для каждой ванты указывают расстояние точек крепления контрольных грузов на гильзе анкера от начала отсчета. В этих точках на проволоке подвешивают контрольные грузы массой 500 кг. Длины подвесок различны и подсчитаны заранее.

При правильном провисании рабочих вант контрольные грузы (риски на них) должны находиться на одной отметке, принятой за исходную. При отклонении рисок грузов вверх или вниз от горизонтальной линии на отметке, принятой за исходную, риски приводят к этой отметке натяжением или ослаблением ванты.

После выверки положения продольных вант, устанавливают поперечные. Места их пересечения с рабочими вантами закрепляют постоянными сжимами. Одновременно с этим устанавливают временные оттяжки, закрепляющие положение мест пересечения вант. Затем повторно проверяют соответствие проекту поверхности вантовой сети. После этого вантовую сеть натягивают в три этапа при помощи 100-тонных гидравлических домкратов и траверс, присоединенных к гильзоклиновым анкерам.

Рис. 6.95. Возведение здания с вантовым покрытием:

а — схема подъема рабочей ванты; б— схема взаимоперпендикулярного симметричного натяжения вант; в — схема выверки продольных вант; г — детали окончательного крепления вант; 1 — электролебедка; 2 — оттяжка; 3 — монолитный железобетонный опорный контур;

4 — поднимаемая ванта; 5— траверса; 6— нивелир

Последовательность натяжения определяют из условий натяжения вант группами, одновременного натяжения групп в перпендикулярном направлении, симметричности натяжения групп относительно оси здания.

По окончании второго этапа натяжения, т.е. при достижении усилий, определенных проектом, на Байтовую сеть укладывают сборные железобетонные плиты в направлении от нижней отметки к верхней. При этом на плитах до их подъема устанавливают опалубку для замоноличивания швов.

Далее производят натяжение загруженной вантовой сети; в стыках между плитами укладывают арматуру, бетонируют стыки и контурные участки.

Усилия в вантах контролируют манометрами, установленными на насосах гидродомкратов, или тензометрическими накладными динамометрами. Ванта считается натянутой, если усилия в ней после третьего этапа равны проектным или отличаются от них не более чем на 5 %.

При построении графиков производства работ предусматривают следующий состав и последовательность процессов: монтаж продольных вант; предварительное натяжение и геодезическую поверку их положения; монтаж поперечных вант и закрепление их на продольных; повторную проверку соответствия положения вантовой сети проекту, натяжение вантовой сети (одновременное натяжение вант во взаимоперпендикулярном направлении группами с учетом симметричности); монтаж плит покрытия; натяжение загруженной вантовой сети; укладку арматуры; бетонирование стыков и контурных участков.

Висячее перекрытие Дворца спорта «Юбилейный» в Санкт-Петербурге имеет отличную конструкцию. Наружное сборное железобетонное кольцо диаметром 93 м опирается на консоли 48 металлических колонн высотой 22 м. Колонны монтировали безвыверочным методом. Арматуру стыков элементов кольца сваривали ванной сваркой, после чего стыки замоноличивали. Внутреннее металлическое кольцо диаметром 12 м монтировали на временной опорной башне на песочницах для последующего раскружаливания.

Вантовое покрытие состоит из полуферм, которые одним концом заделывали к растянутому центральному кольцу, а другим — к сжатому наружному. Полуфермы состоят из двух канатов, образующих в пространстве форму взаимно пересекающихся параболоидов вращения.

Нижний несущий канат диаметром 65 мм и верхний стабилизирующий канат диаметром 42,5 мм соединены стойками. По верхним канатам уложены металлические ребристые щиты.

На отметке 21,37 м центральной опоры была оборудована рабочая площадка, где было размещено оборудование для натяжения вант и песочницы.

Полуфермы изготовляли на сборочной площадке и монтировали целиком башенным краном БК-300 со стрелой 30 м (рис. 6.96) специальной траверсой. До изготовления ферм ванты вытягивали, разрезали, заделывали концы во втулки и испытывали на усилие R _исп = 1,2 R _расч. .

Рис.6.96. Схема монтажа покрытия Дворца спорта «Юбилейный»:

1 — башенный кран БК-300; 2 — траверса; 3 — вантовая ферма; 4 — временная опора;

5 — центральное кольцо; б — наружное сборное железобетонное кольцо

Полуфермы устанавливали в последовательности, обеспечивающей устойчивость сооружения, т.е. сначала монтировали две полуфермы в одном сечении, а затем две во взаимно перпендикулярном; в дальнейшем — по биссектрисам образовавшихся углов.

После установки и закрепления всех полуферм стабилизирующие канаты натягивали на усилие 630 кН. Одновременно натягивали 4 фермы в двух взаимно перпендикулярных направлениях, после чего монтировали кровельный настил, который устанавливали краны БК-300 и Т-226, перемещавшиеся по кольцевым путям вокруг здания.

Монтаж щитов вели по захваткам в четыре очереди в радиальном направлении.

Возведение зданий с мембранными покрытиями. Монтаж мембранного покрытия рассмотрим на примерах универсального спортивного зала в Санкт-Петербурге и велотрека в Крылатском (г. Москва) диаметром 160 м и высотой 32,5 м с центральным кольцом диаметром 24 м, его мембранное покрытие из листов толщиной 6мм состояло из 56 секторов, закрепленных к радиальным элементам таврового сечения, условно названным «постель», подвешенным к центральному и наружному опорным кольцам.

Жесткость покрытия обеспечивалась 56 стабилизирующими фермами, состоящими из предварительно напряженного каната и треугольной жесткой решетки, прикрепленных с одной стороны к стабилизирующему кольцу диаметром 72 м, подвешенному к мембране, и с другой — к колоннам, поддерживающим опорный наружный контур.

Монтаж осуществляли башенным краном БК-300 и башенным краном Q = 10т, перемещавшимися по кольцевым путям вокруг здания, и гусеничным краном СКГ-50 БС, расположенным внутри здания. Первоначально были смонтированы наружные колонны и временные опоры под центральное и стабилизирующее кольца. Элементы колец монтировали с опиранием на временные опоры, на верху которых были предусмотрены подмости.

Элементы постели предварительно укрупняли внизу, поднимали двумя кранами БК-300 и СКГ-50 БС и устанавливали сначала по одному диаметру, а затем по перпендикулярному, чтобы не перегружать опорное кольцо. Затем монтировали кольцевые элементы, связывающие между собой элементы постели.

Мембрана на площадку поступала в рулонах и для ее раскатки были предусмотрены станки. Рулон на барабане закрепляли на станке, установленном наверху наружного опорного контура и закрепленном анкерными болтами.

Лист мембраны натягивали лебедкой, установленной на центральном кольце. При натягивании и раскатке лист перемещался по роликам, закрепленным к кольцевым элементам постели. Натянутый лист временно крепили к элементам постели, а постоянное крепление заклепками осуществляли после натяжения стабилизирующей системы и выверки геометрии элементов постели.

Все работы выполнялись с катучих подмостей, обеспечивающих работу в пределах одного сектора снизу покрытия (рис. 6.97).

На рис. 6.98, а показана схема монтажа висячего покрытия гаража шатрового типа диаметром 101,7 м. Висячее покрытие состоит из 106 радиальных вант диаметром 40 мм из арматурной стали и железобетонных плит трапецеидального сечения. Покрытие закреплено к наружному железобетонному кольцу и центральному стальному кольцу диаметром 9 м, опирающемуся на стальную колонну диаметром 1,5 м. Отметка внутреннего кольца 20,0 м, а наружного – 6,8 м.

Рис. 6.97. Схема монтажа мембраны покрытия универсального зала:

1 — станок с рулоном лепестка мембраны; 2 — элементы постели для опирания лепестка мембраны; 3 — передвижные подмости; 4 — сбегающая нитка тягового каната на лебедку;

5 — противовес, удерживающий станок; 6 — кран БК-300; 7 — стабилизирующее кольцо;

8 — центральное кольцо

Монтаж конструкций осуществляли с применением крана СКГ-40 для монтажа сборных железобетонных элементов кольцевой этажерки и центральной опоры внутреннего кольца. Монтаж вант и железобетонных плит покрытия может быть выполнен башенным краном Q = 5 т, перемещаемым по кольцевым путям, и полноповоротным стреловым краном, установленным на центральной опоре. Для изготовления и вытяжки вант был устроен стенд, по концам которого заложили 100 т якоря. Вытяжку вант осуществляли домкратами.

Рис. 6.98. Схема монтажа висячего покрытия шатрового типа:

1 – башенный кран; 2 — наружное кольцо; 3 — плита покрытия; 4 — центральная опора;

5 — траверса для подъема вант; 6 — монтируемая ванта

После проектного закрепления вант и выверки геометрии прогибов монтировали плиты покрытия концентрическими кругами снизу вверх. При установке плит приваривали соединительные детали и швы замоноличивали.

Как указывалось ранее, основными несущими элементами покрытия при возведении велотрека являются наружные и внутренние арки пролетом 168 м (рис. 6.99).Пространство между арками перекрыто тонколистовыми стальными мембранами-оболочками размером в плане 168х66 м. Мембраны из стали 10Г2С1 толщиной 4мм состоят из отдельных полос шириной 6м и длиной 8-65 м. Их укладывали на направляющие из стальных лент сечением 740х6 мм, подвешенных к аркам с шагом 6,3 м. Полосы мембраны, приваренные к направляющим аркам внутреннего и наружного контуров, образуют две стальные оболочки. Направляющие соединены прогонами из гнутых профилей швеллерного сечения 160х80х4 мм, расположенными с шагом 3 м. В пересечениях прогоны приварены к направляющим лентам.

Направляющие и прогоны монтировали укрупненными блоками, состоящими из двух направляющих, соединенных между собой прогонами. Укрупнение монтажных блоков производили в межтрековом пространстве с использованием двух 5-тонных полиспастов, прикрепленных к наружной арке, и одного 20-тонного полиспаста, прикрепленного к внутренней арке. Рулоны двух направляющих устанавливали на роликовый стенд, который по мере монтажа перемещали краном.

Рис. 6 99.Схема монтажа мембраны:

1 — арка внутреннего контура; 2 — переход через арки; 3 — полиспаст; 4 — траверса;

5 — направляющие с прогонами; 6 — полоса мембраны; 7 — вращающийся барабан;

8 — арка наружного контура; 9 — стенд с рольгангом; 10 и 11 — очередность монтажа мембран-оболочек между арками

Стенд, оборудованный двумя электролебедками, крепили к анкерным болтам фундаментов временных опор. Рядом с сооруженным стендом размещался стол, на котором производили разметку, установку и приварку прогонов к направляющим по мере их вытяжки из рулона. Блок перемещали к наружным аркам 5-тонными полиспастами по заранее натянутым канатам. Концы направляющих лент заводили в прорези наружной арки и временно заанкеровывали. Другой конец блока, застропленный с помощью траверсы, поднимали 20-тонными полиспастами и подтягивали к внутренним аркам, а затем производили проектную приварку направляющих к козырьку арки. После геодезической проверки и выверки блока осуществляли его проектное закрепление.

Мембранное покрытие монтировали рулонами по заранее установленным направляющим с прогонами в такой последовательности: на стенд, оборудованный рольгангом, расположенным с наружной стороны здания в центральной его части, устанавливали рулон мембраны; через специальную траверсу крепили свободный конец рулона к 20-тонному полиспасту, прикрепленному к внутренней арке; через вращающийся барабан, укрепленный на наружной арке, закрепляли барабан в проектном положении. Таким способом монтировали все полосы мембраны. Мембрану к направляющим и аркам приваривали угловыми швами с катетом 4 мм, а к прогонам крепили болтами или точечной сваркой.