Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы рубрики ‘Технология возведения большепролетных конструкций’

Возведение большепролетных зданий по организационным и технологическим структурам существенно отличается от возведения промышленных и гражданских зданий обычных конструктивных схем.

Сюда относятся

— большие площади опасных зон, доходящие до десятков тысяч квадратных метров;

наличие специального мощного силового оборудования (гидросистем, фермоподъемников);

— применение тяжелых вспомогательных конструкций — монтажных опор, ферм-шаблонов, сборочных стендов;

— перемещение по вертикали и горизонтали элементов (блоков) больших размеров и большой массы;

— большой объем демонтажных работ по разборке и перестановке силового оборудования и вспомогательных конструкций;

большая парусность монтируемых крупных блоков, что существенно осложняет их перемещение и закрепление на опорах.

Поэтому вопросы охраны труда и техники безопасности подробно прорабатываются в ПОС. На все сложные процессы разрабатываются отдельные технологические карты. По этим вопросам в ПОС указываются:

— требования нормативных документов по охране труда:

— выбранные методы возведения объекта, согласованные с заказчиком (генподрядчиком, объединением, трестом и т. п.),

— конкретные местные условия производства работ, а именно: район, климатические условия строительства, время года, время суток, стесненность строительной площадки, типы грузоподъемных механизмов и средств подмащивания, имеющихся в наличии, наличие вблизи возводящегося объекта вытяжных газовых труб, ЛЭП и т. п.

Независимо от принятого метода монтажа, в ПОС детально разрабатывают конкретные меры предупреждения падения рабочих с высоты:

— способы безопасного массового подъема и спуска работающих на

рабочие места, расположенные на высоте или глубине: на

соответствующих чертежах ПОС показывают конкретные места установки средств подъема на высоту, конструкцию и способы их закрепления к зданиям или сооружениям;

— способы безопасного перехода работающих на высоте по

горизонтальной или наклонной плоскости с одного рабочего места на другое: на соответствующих чертежах показывают средства, обеспечивающие безопасность перехода (переходные мостики, трапы, ограждения, страховочные канаты и т. п^). а также конструктивные решения этих средств и способы их надежного закрепления к конструкциям;

— способы безопасной организации рабочих мест при установке, выверке и проектном закреплении конструкций: на отдельных чертежах ПОС приводят схему установки лестниц, подмостей, площадок, люлек и т. п., конструктивные решения этих средств и способы их надежного закрепления;

— мероприятия по обеспечению безопасности при установке в проектное положение и снятию указанных средств обеспечения безопасности труда

При разработке ПОС с применением новых конструкций и материалов, требующих новой технологии работ, нового оборудования, инструмента и т. п., по которым в действующих нормативных документах отсутствуют требования безопасности, мероприятия, обеспечивающие безопасность труда на высоте, разрабатывают с учетом требований организаций-разработчиков указанных конструкций и материалов, а также местных условий возведения зданий.

Не допускается заменять конкретные технические решения по обеспечению безопасности работ на высозе в ПОС ссылками на указания действующих нормативно-технических документов (СНиПы, стандарты, инструкции и т. п.). Ссылки на документы приводят только в качестве справки о документах, требования которых послужили основанием для принятого и разработанного в ПОС решения.

Перед началом возведения производитель работ проводит:

— ознакомление бригады в целом с технологией производства работ, предусмотренной ПОС или ТК с возможными отклонениями от нее, и проведение общего инструктажа по технике безопасности;

— разбор и обсуждение с бригадой конкретных способов безопасной организации рабочих мест на высоте с указанием мест и способов подъема и спуска к рабочим местам, способов безопасного перехода по конструкциям, мест установки страховочных канатов, средств подмащивания, мест и способов закрепления карабином предохранительного пояса при работе непосредственно с конструкций или оборудования;

— инструктаж работающих по технике безопасности непосредственно на рабочем месте с указанием конкретных способов применения средств индивидуальной и коллективной защиты;

— ежедневная и постоянная (особенно перед началом смены и после обеденного перерыва) проверка психологического состояния работающих и состояния их здоровья вообще; лица, находящиеся в состоянии алкогольного опьянения, депрессии, подавленности, утомления, нервного расстройства, болезни или просто в состоянии недомогания и т. п., нс могуч быть допущены к работе на высоте:

— постоянный контроль за применением средств защиты от падения с высоты и соблюдением правил безопасности рабочими, отстранение от работы вплоть до увольнения злостных нарушителей правил безопасности,

К производству монтажных работ могут быть допущены рабочие, прошедшие специальный медицинский осмотр, обученные технологии монтажных работ и правилам техники безопасности при их выполнении, сдавшие экзамены и имеющие удостоверение на право производства работ. Монтажные работы в строительстве являются в основном верхолазными. К ним относятся все работы, которые выполняются на высоте более 5 м от поверхности грунта, перекрытия или рабочего настила при отсутствии капитальных ограждений. К самостоятельному выполнению верхолазных работ допускаются лица не моложе 18 лет и не старше 60 лет, прошедшие медицинский осмотр, имеющие стаж верхолазных работ не менее одного года и тарифный разряд не ниже третьего.

Для обеспечения безопасных условий труда при монтаже зданий до начала производства работ в монтажных организациях должны быть:

— назначены ответственные лица за организацию работ на монтажной площадке и за безопасную эксплуатацию грузоподъемных приспособлений в соответствии с требованиями правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов;

— выдано на руки такелажникам или вывешено в местах производства работ графическое изображение способов строповки монтируемых элементов;

— в кабине крановщика и на кране вывешен перечень перемещаемых элементов с указанием их массы; такелажники и крановщики монтажных кранов проинструктированы о последовательности подачи монтируемых элементов и порядке подачи сигналов между собой и монтажниками; установлен порядок профилактических осмотров и ремонта, обеспечивающий содержание грузозахватных приспособлений в исправном состоянии; установлен определенный порядок обучения и периодической проверки знаний рабочих-монтажников безопасным методам труда при монтаже зданий.

В зоне работ должны быть установлены предупредительные и запрещающие знаки. Опасные зоны ограждают и выставляю! на их границах сигнальщиков. На границах опасных зон устанавливают знаки и надписи, хорошо видимые в дневное и ночное время, предупреждающие об опасности или запрещающие движение.

В процессе возведения зданий должна быть обеспечена устойчивость как отдельных смонтированных конструкций, так и частей здания и всего каркаса здания в целом. Монтаж каждого последующего яруса можно производить только после установки, проектного закрепления всех сборных и выполнения монолитных конструкций нижележащего яруса Монтаж конструкций в пределах каждого яруса производят поэтапно в технологической последовательности, указанной в проекте. В процессе монтажа конструкций должны быть установлены и закреплены все монтажные связи. Монтажные связи снимают после окончания бетонирования стыков и достижения бетоном 70%-й проектной прочности При достижении этой же прочности снимаются кондукторы и другие приспособления, временно обеспечивающие устойчивость смонтированных конструкций. Особое внимание должно быть обращено на качество выполнения стыков. До замоноличивания стыков и узлов конструкций проверяют правильность всех несущих сварных соединений и составляют соответствующий акт.

Строповка конструкций производится инвентарными стропами — захватами или траверсами, испытанными согласно правилам

Госгортехнадзора. Крюки кранов, из зева которых возможно выпадение такелажного устройства, необходимо снабжать предохранительным приспособлением. Схемы строповки принимают с учетом прочности и устойчивости поднимаемых конструкций при монтажных нагрузках.

При строповке конструкций с острыми ребрами необходимо вставлять прокладки, предохраняющие стропы от перетирания. Прокладки прикрепляют к стропам или конструкции, чтобы исключить возможность их падения в процессе монтажа. Монтажники должны находиться вне контура устанавливаемых конструкций со стороны, противоположной подаче их краном. Поданную конструкцию опускают над местом установки не более чем на 30 см выше проектного положения. После этого монтажники наводят ее на место опирання Во время перемещения конструкции необходимо удерживать от раскачивания и вращения оттяжками из пенькового каната Оставлять поднятые конструкции на весу запрещается.

Расстроповку конструкций после подъема и установки можно производить только после их надежного закрепления. Сборочные операции на высоте разрешается производить только со специальных подмостей или люлек, устройство которых должно предусматриваться проектом производства монтажных работ или технологическими картами. Рабочим запрещается находиться на конструкциях до времени их подъема, опускаться с подмостей или люлек на землю, пользуясь тросом или крюком крана Монтажники-верхолазы и другие рабочие, находящиеся с ними на высоте, должны быть обеспечены спецодеждой, нескользящей обувью, рукавицами и предохранительными поясами.

Пояса, цепи и канаты для привязывания должны быть испытаны в течение 5 минут под статической нагрузкой в 3 кН и ударной нагрузкой от падения груза массой в 100 кг с высоты 1 м; иметь паспорта и бирки. Привязываться к конструкциям, поднимаемым на крюке крана, а также к ненадежным или незакрепленным элементам, запрещается. Для перехода монтажников от одной конструкции к другой необходимо применять лестницы, переходные мостики и трапы Передвижение по верхнему поясу ферм, балок и по связям запрещается. Проход по нижним поясам разрешается только при условии привязывания предохранительного пояса к стальному страховочному канату диаметром 18 мм, туго натянутому вдоль конструкции на высоте 1,2 м для закрепления карабина предохранительного пояса Трос натягивают усилием 8,5 кН талью, талрепом или грузом в 650 кг, подвешенным на тросе через блок. Натяжение троса контролируют стрелой провисания.

При переходе к рабочим местам:

— подъем (спуск) на высоту по вертикальным или наклонным (более

20°) плоскостям должен производиться с использованием

механизированных (при высоте подъема более 35 м) ‘ или

немеханизированных средств подмащивания, разработанных с учетом требований инженерной психологии,

— при необходимости подъема (спуска) по скобам (ступеням) или

непосредственно по конструкциям безопасность должна обеспечиваться путем устройства перильных или дуговых ограждений (расстояние от ступеней до самой удаленной от них части дуговых ограждений 750…800 мм) или путем применения специальных ловителей, закрепленных с помощью специального стропа к вертикально или наклонно

расположенным стальным страховочным канатам, причем при необходимости подъема на большую высоту (более 10 м) устраивают промежуточные площадки отдыха,

— проход на высоте по горизонтальной плоскости или расположенной с небольшим наклоном (до 30°) должен осуществляться, как правило, по переходным мостикам или трапам, имеющим ограждения высотой не менее 1 м по обеим сторонам и ширину не менее 0,6 мм, или по самим конструкциям, имеющим достаточные габариты (ширину не менее 4,5 м), позволяющие проход рабочих на расстоянии не менее 2 м от границы перепада; при невозможности устройств; указанных средств или защитных ограждений вдоль пути движения человека, безопасность должна обеспечиваться путем закрепления карабином сгропа пояса к стальному страховочному канату с соблюдением требований ГОСТ 12.4.107-82.

При приемке, выверке и проектном закреплении конструктивных элементов безопасность труда на высоте должна обеспечиваться применением соответствующих средств подмащивания. При

невозможности или нецелесообразности их применения работы выполняют непосредственно с самих конструкций, закрепившись предохранительным поясом (ПП) за страховочный канат,

предохранительное верхолазное устройство ПВУ или непосредственно за конструктивные элементы, расположенные вблизи места производства

работы. При этом следует учитывать, что длина стропа ПП ограничена (1,5…2 м), и если периметр сечения конструкций больше 60 см, то необходимо использовать страховочные канаты

Для обеспечения удобного и надежного закрепления карабином предохранительного пояса рекомендуется также использовать удлинители из капроновых или стальных канатов диаметром не более 20 мм и с неограниченной длиной, определяемой с учетом местных условий.

Сигналы при подъеме конструкций подает только одно лицо — бригадир монтажной бригады или такелажник. В особо ответственных случаях (при подъеме конструкций с применением сложного такелажа методом поворота, при надвижке конструкций, при подъеме их более чем одним краном и т. п.) сигналы должен подавать мастер или производитель работ Крановщик должен быть предупрежден, чьи команды он обязан выполнять Команду «Стоп» в случае необходимости может подать крановщику любой работник, заметивший опасность.

В случае применения на монтаже конструкций зданий одновременно двух кранов и более установка или работа их из условий безопасности должна исключить возможность пересечения зон работы стрел с подвешенным грузом либо зон работы стрел и движения консоли контргруза. Для выполнения этого условия краны устанавливают на расстоянии, большем суммарного вылета стрелы обоих кранов, как при горизонтальных, так и подъемных стрелах, работающих с уменьшенным вылетом, либо один кран работает в пределах полной зоны действия, а поворот второго ограничивается концевыми выключателями определенным сектором (200°…250°) или неподъемные стрелы кранов располагаются на разных уровнях (башня одного выше на 5… 10 м башни другого крана), • что исключает при развороте пересечение консоли контргруза со стрелой, но одновременная работа обоих кранов допускается только лишь в непересекающихся зонах: один кран может работать в полной зоне (360°), а другой — в зоне, ограниченной сектором 210.. 220° Если эти условия не могут быть выполнены, т е. краны, установленные в разных уровнях, не должны работать одновременно, чтобы исключить возможность работы одного крана над или под зоной другого

В любых других случаях возможного пересечения зон работы кранов каждому из них должна быть выделена строго определенная зона работы, исключающая возможность пересечения стрел. В расчетах предельного сближения кранов необходимо учитывать положение крюков в зависимости от вида стрелы (балочная с тележкой или подъемная), горизонтальные размеры поднимаемых конструкций, радиальное отклонение грузов при остановке кранов или тележки, а также минимальный зазор между стрелами с учетом их колебания и податливости башен (0,5…1м).

Большепролетные конструкции в последние годы широко применяются в промышленном строительстве, а также при возведении зрелищных зданий и спортивных сооружений. Выбор схемы несущих конструкций зависит от архитектурно-планировочного решения, наличия и типа подвесного транспорта, от жесткости покрытия, характера освещения и аэрации, размера и распределения нагрузок и других факторов.

Теория и практика строительства большепролетных сооружений у нас в стране и за рубежом показали, что наибольший резерв повышения эффективности такого строительства в современных условиях заключен в совершенствовании организационно-технологических решений монтажа и монтажной технологичности архитектурно-конструктивных решений. Все это требует систематизации, обобщении и анализа имеющегося отечественного и зарубежного опыта строительства большепролетных зданий.

Изложенные в книге положения о монтаже конструкций большепролетных зданий не претендуют на полноту освещения этой важной и весьма сложной задачи, поэтому могут быть и спорные вопросы. Однако авторы надеются, что изложенные материалы помогуг будущим инженерам-строителям правильно выбрать архитектурно-конструктивные и организационно-технологические решения по возведению большепролетных зданий и сооружений

Два тренировочных зала (36×36 м)

Залы перекрыты аналогичными мембранными полотнищами. Для образования полотнищ мембраны шириной 5,9 и длиной 60 м, из которых в дальнейшем собирали покрытие основного зала, производили укрупнительную сборку из шести полос стали шириной по 1 м, поставленной в рулонах. Сборку выполняли в закрытых помещениях на производственной базе монтажной организации на стендах с нахлесткой полос в 15 . 20 мм и сваркой сплошных швов с одной стороны, а при навертывании полотнища на барабан — прерывистых швов длиной по 30 мм с шагом 100 мм. Чтобы исключить волнистость («хлопуны»), каждую полосу предварительно натягивали усилием 30 кН, создаваемым винтовым натяжным устройством

Укрупненные рулоны полотнищ на барабане доставляли автотранспортом на монтажную площадку.

Монтаж мембранного покрытия на земле состоял из сборки мембраны в горизонтальном положении подъема на проектную отметку и формообразования ее в процессе подъема. Мембрану основного зала собирали на площадке (на отм 1,5 м), выложенной дорожными плитами, в три этапа: укрупняли диагональные полосы и мембрану, и затем

приваривали мембрану к диагональным элементам угловыми швами и электродуговыми точками в три ряда с шагом 200 мм.

Мембранное покрытие поднимали в режиме автоматического управления циклами по 5,4 м (за смену выполняли один цикл подъема). Сначала его подняли на высоту 5,4 м и придали ему необходимую форму, затем при подъеме до проектной отметки в конце каждого цикла покрытие временно прикрепляли к монтажным колоннам и освобождали подъемники для подготовки очередного цикла.

Формообразование мембранного покрытия, то есть получение проектных прогибов в контрольных точках, в процессе подъема осуществлялось методом выборки зазора между рельсами и ползуном цапфы и раскрытия щели и между диагональными элементами полос.

Величина зазора была заранее скорректирована с учетом фактического

положения подъемных

монтажных колонн, а при? отрыве полотнища от земли регулировалась фиксаторами на несущих диагональных полосах. При подъеме покрытия на первые 5,4 м щель по диагонали мембраны раскрылась на 480 мм.

Укрупненное мембранное покрытие основного зала площадью 3960 м и массой около 200 т поднимали восемью фермоподъем никами грузоподъемностью по 50 т.

с пультом устанавливали попарно в каждом углу зала на балки, опирающиеся на пояс железобетонного

опорного контура.

К винтовым тягам подъемников с помощью балансирных траверс были подвешены цапфы-захваты (рис. 10.6, 9), приваренные к

диагональным элементам мембранного покрытия.

Направляющими для цапф служили монтажные колонны высотой 28 м, установленные в четырех углах зала и закрепленные по высоте за угловые проектные колонны каркаса. Цапфы были оборудованы ползунами, скользящими по рельсам угловых монтажных колонн.

Покрытие стадиона на 45 тыс. зрителей

Крупнейшим сооружением с мембранным покрытием является стадион на 45 тыс. зрителей, построенный к Олимпийским играм в

Москве. Сооружение решено в виде пространственной большепролетной конструкции эллиптической формы размером в плане по главным осям колонн 183×220 м. По наружному контуру эллипса с шагом 20 м расположены 32 стальные решетчатые колонны, жестко связанные с наружным опорным кольцом. Опорное кольцо выполнено железобетонным в стальном корытообразном коробе шириной 5 и высотой 1,75 м. К наружному кольцу подвешено мембранное покрытие — оболочка из стального (сталь 14Г21) листа толщиной 5 мм с поверхностью в виде эллиптического параболоида положительной кривизны со стрелой провисания 12 м. Покрытие имеет 64 радиально расположенные с шагом по наружному контуру 10 м стабилизирующие фермы высотой 2,5 м, соединенные кольцевыми элементами-прогонами (рис 10.5, а). Верхние пояса ферм — из швеллера №40, расположенного плашмя, вместе с кольцевыми прогонами образуют «постель», на которую укладывалась мембрана. Лепестки мембраны крепили между собой и к радиальным элементам «постели» высокопрочными болтами. В центре мембрана замыкается внутренним металлическим кольцом эллиптической формы размером 24×30 м. Это кольцо с ортогональной системой балок внутри него покрыто стальным листом толщиной 8 мм и является частью мембранной оболочки. Мембранное покрытие крепилось к наружному и внут реннему кольцам высокопрочными болтами и сваркой

Монтаж элементов мембранного покрытия производили крупными пространственными блоками с использованием башенного крана БК-1000, установленного в центре сооружения, и двух шевров-установщиков, перемещавшихся по кольцевым рельсовым путям, уложенным на эстакаде по наружному опорному кольцу, и центральной временной опоры (рис. 10.5, б). Центральная временная опора представляла собой стальную прямоугольную в плане конструкцию размером 18,0×19,6 м и высотой 36 м. По наружному кольцу была смонтирована эстакада с кольцевым рельсовым путем шириной колеи 5 м По этому пути двигались два шевра — установщика грузоподъемностью по 30 т. По длинной оси стадиона установили два стенда для сборки блоков покрытия, что обеспечивало сборку на них блоков наибольшей длины. Устройство двух стендов позволило организовать два независимых параллельных потока укрупнительной сборки и ускорить производство работ. Все 64 стабилизирующие фермы покрытия были объединены попарно в 32 блока девяти типоразмеров. Один такой блок состоял из двух радиальных стабилизирующих ферм, прогонов по верхним и нижним поясам, вертикальных и горизонтальных связей с крепежными планками. Вдоль ферм на прогоны нижнего пояса устанавливали ходовые мостики В блок были вмонтированы трубопроводы систем вентиляции и кондиционирования. Масса блоков стабилизирующих ферм в сборе достигала 43 т (рис 10.5, б).

Рис. 10.5. Схема монтажа покрытия укрупненными блоками: а — план, б — разрез; 1 — шевр-установщик; 2 — стенд для укрупнительной сборки блоков; 3 — траверса-распорка для подъема блока и предварительного напряжения верхних поясов ферм с помощью рычажного устройства (5); 4 — укрупнительный блок; 6 — монтажный кран БК-1000; 7 — центральное опорное кольцо; 8 — центральная временная опора; I — V — последовательность монтажа блоков и демонтажа траверс — распорок

Поднимали блоки покрытия с помощью траверсы-распорки, которая воспринимала усилие распора от стабилизирующих ферм, представляющих собой двухпоясную висячую конструкцию, не рассчитанную на изгиб от собственной массы. Траверса-распорка конструктивно представляет собой пространственную решетчатую ферму треугольного селения высотой 3,5 м, шириной основания у нижнего пояса 2.5 м.

Для обеспечения устойчивости наружного опорного кольца установку преднапряженных блоков производили поэтапно — путем симметричной установки нескольких блоков по радиусам одного диаметра: при этом монтируемые блоки последовательно делили эллипс на равномерно уменьшающиеся сектора (рис. 10.5). ^атем производилось одновременное раскружаливание блоков данной очереди.

Первая очередь включала восемь симметрично расположенных блоков с траверсами-распорками (масса изготовленных восьми комплектов траверс-распорок составляла 504 т). После их монтажа и окончания проектного закрепления всех ферм к наружному и внутреннему кольцам произвели одновременно раскружаливание восьми блоков, то есть усилия распора от стабилизирующих ферм сняли с траверс-распорок и равномерно загрузили наружное и внутреннее кольца

При раскружаливании блоков первой очереди осуществляли постоянный геодезический контроль за положением конструкций внешнего контура и центрального узла.

Блок стабилизирующих ферм поднимали краном БК-1000 и шевром — установщиком (рис. 10.5, б) примерно на 1 м выше наружного кольца Затем шевр перемещали по рельсовому пути подкрановой эстакады, уложенному на наружном кольце, к месту установки данного блока, а кран БК-1000 одновременно поворачивали в соответствующую сторону и постепенно уменьшали вылет стрелы. После достижения шевром намеченной точки устанавливали блок на место, причем сначала опускали конец со стороны крана БК-100, не доводя блок на 100 мм до монтажных столиков, затем устанавливали в проектное положение обе фермы блока на наружном кольце, после чего блок опирали на внутреннее кольцо. Расстроповку блока производили только после его полного проектного закрепления на внутреннем и наружном кольцах.

Мембранная оболочка массой 1569 т, укладываемая на радиально — кольцевую систему стабилизации покрытия, состояла из 64 секторных лепестков (сталь 14Г2 толщиной 5 мм), прикрепляемых в центре покрытия к внутреннему, а по периферии к наружному кольцам.

Все лепестки соединяли с кольцами и между собой высокопрочными болтами диаметром 24 мм. Лепестки мембраны монтировали после окончания монтажа системы стабилизации.

Полотнища мембраны поступали на монтажную площадку в виде рулонов. Возле центральной секции на поле стадиона были установлены два крана СКГ-100, которыми разгружали рулоны, складировали, сортировали и устанавливали на стеллажи для раскатывания.

После установки рулона краном СКГ-100 на стеллажи к центральной опоре на рулон крепили специальную охватывающую трубчатую траверсу — рамку, к которой крепили обе лебедки. Одновременной работой двух лебедок рулон прокатывали целиком в другой конец стеллажа в зону наружного кольца, а оттуда раскатывали в обратном направлении. Так раскатывали один за другим четыре рулона определенных марок, в результате на стеллаже образовывался пакет из восьми лепестков, уложенных снизу вверх в очередности, обратной порядку подъема и установки лепестков в проектное положение.

Натяжение лепестков мембраны осуществляли двумя горизонтально расположенными гидравлическими домкратами усилием по 250 кН каждый. В результате натяжения выправляли почти все имевшиеся на лепестках после укладки «хлопуны», и лепесток полностью включался в работу на временные нагрузки (снеговую и ветровую).

Оно выполнено из стальной (сталь 10Г2С1) предварительно­напряженной мембраны толщиной 6 мм со стабилизирующими вантовыми фермами. Мембранное покрытие состояло из 56 секторов, прикрепленных заклепками к радиальным элементам таврового сечения, подвешенным к центральному и наружному опорным кольцам. Жесткость покрытия обеспечивалась 56 стабилизирующими фермами, состоящими из преднапряженного каната и треугольной жесткой решетки. Фермы прикреплены одним концом к стабилизирующему кольцу диаметром 72 м, подвешенному к мембране, а другим — к колоннам, поддерживающим опорный наружный контур.

Монтаж осуществляли башенными кранами БК-300 и МСК-10-20, перемешавшимися по кольцевым путям вокруг здания, и гусеничным краном СКГ-50БС, расположенным внутри здания, с использованием временных опор под центральное и стабилизирующее кольца. Подкрепляющие радиальные элементы предварительно укрупняли внизу, поднимали двумя кранами БК-300 и СКГ-50БС и устанавливали сначала го одному диаметру, а затем по перпендикулярному, чтобы не перегружать оперное кольцо.

Основными несущими элементами покрытия являются по две наружные и внутренние арки пролетом по 168 м. Пространство между арками перекрыто тонколистовыми стальными мембранами-оболочками размером в плане 168×66 м. Мембраны из стали 10Г2С1 толщиной 4 мм состоят из отдельных полос шириной 6 и длиной 8. .65 м Их укладывали на направляющие из стальных лент сечением 740×6 мм, подвешенные к аркам с шагом 6,3 м. Полосы мембран, приваренные к направляющим и к аркам внутреннего и наружного контуров, образуют две стальные оболочки. Направляющие соединены между собой прогонами из гнутых швеллеров сечением 160x80x4 мм, расположенными с шагом 3 м. В пересечениях прогоны приварены к направляющим лентам (рис. 10.3).

Направляющие и прогоны монтировали укрупненными блоками, состоящими из двух направляющих, соединенных между собой прогонами. Рулоны двух направляющих устанавливали на роликовый стенд, который по мере монтажа перемещали краном. Стенд, оборудованный двумя электролебедками, крепили к анкерным болтам фундаментов временных опор. Рядом со стендом размещался стол, на котором производили размотку, 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 заанкеривали. Другой конец блока, застропленный с помощью траверсы, поднимали 20-тонным полиспастом 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 (рис. 10.4): на стенд, оборудованный рольгангом, расположенным с наружной стороны здания в центре, 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, мембрану подавали на кровлю, подтягивали к внутренней арке и закрепляли в проектном положении. Последующие полосы мембраны аналогичным способом перемещали на заранее смонтированную центральную полосу и затем тяговыми и страховочными лебедками сдвигали полосы влево (вправо) от центра к устоям. Мембрану второй половины покрытия велотрека монтировали аналогично,

Рис. 10.3. Поперечный и продольный разрез выставочного павильона

Рис 10 4. Схема монтажа полотнищ мембраны велотрека в Крылатском: 1 — внутренняя арка; 2 — наружная арка; 3 — рулон с полотнищем, 4 — катушка от рулона, выполняющая роль направляющего болта; 5 — вытягиваемый конец полотнищ мембраны; 6 — канат от тяговой лебедки

Мембрану к направляющим и аркам приварили угловыми швами с катетом 4 мм, а к прогонам — крепили болтами или точечной сваркой. Волнистость (хлопуны) по краям полотнищ устраняли выполнением клиновидных в плане прорезей с последующим стягиванием кромок и сваркой.

Мембранные покрытия эффективны для выставочных павильонов, как весьма экономичные по расходу металла, ими перекрывают не только простые по форме планы (круг, квадрат, эллипс), но и сложные, перекрываемые составными мембранными оболочками.

По форме и конструктивному решению, мембраны бывают нескольких типов:

— мембранные сплошные оболочки,

— ленточные покрытия;

— большепролетные блоки покрытий с мембранными обшивками,

— тонколистовые складчатые своды.

Основными элементами мембранных систем являются тонколистовая пролетная конструкция — собственно мембрана, испытывающая в большинстве случаев двухосное напряженное состояние, и опорный контур, воспринимающий усилия от пролетной конструкции (рис. 10.5). Пролетная конструкция может быть подкреплена системой элементов, используемых для монтажа оболочки, ее стабилизации, устройства подвесного потолка, установки технологического оборудования и т. п.

Для изготовления пролетной конструкции мембранных систем применяются стали углеродистые, низколегированные, в особых случаях нержавеющие стали и алюминиевые сплавы, выпускаемые в виде листов или рулонов при толщине листа 1.5…6.0 мм. Длина рулонного полотнища принимается равной всему пролету. Ширина полотнища не более 12 м. Рулонные полотнища толщиной 3 мм и выше выполняются в заводских условиях из отдельных листов размером 1,5×6 м, свариваемых один с другим встык на специальных установках.

Опорный контур мембранных покрытий устраивается из сборного или сборно-монолитного железобетона.

Для изготовления вант подкрепляющей системы мембранных покрытий рекомендуется применять стальные канаты или вантовые фермы

Монтаж мембранных конструкций выполняют без устройства коренных лесов и сплошных подмостей.

Способы монтажа мембранных систем определяются на основании технико-экрномического анализа вариантов в зависимости от типа| конструкции, очертания в плане, формы поверхности, принятых в проекте методов формообразования и стабилизации покрытия.

Монтаж мембранных покрытий может выполняться как на проектной отметке, так и на земле с последующим подъемом на проектную отметку.

Монтаж мембранных покрытий на проектной отметке осуществляется после установки колонн основного каркаса и связей, обеспечивающих их устойчивость По колоннам монтируется опорный контур, а затем проектная часть покрытия

Перед монтажом пролетной конструкции производится исполнительная геодезическая съемка опорного контура с проверкой соответствия фактических и проектных размеров и отметок, а также правильности установки закладных деталей для крепления элементов пролетной конструкции.

В большинстве случаев при монтаже круглых или овальных в плане мембранных оболочек в середине покрытия устанавливается центральная опора — постоянная для шатровых оболочек и временная для провисающих оболочек положительной гауссовой кривизны.

Монтаж пролетной конструкции сплошных тонколистовых оболочек с первоначально заданной стрелой провиса осуществляют на проектной отметке следующими способами:

— навесным — раскаткой или укладкой полотнища мембраны длиной на пролет по системе предварительно смонтированных монтажных элементов (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Навесной способ монтажа мембранного покрытия. 1 — отводной блок, 2 — опорный контур; 3 — канат; 4 — разворачиваемое полотнище; 5 — рулон, 6 — постель; 7 — тяговая лебедка

— укрупненными пространственными блоками — собранными и кондукторе на уровне земли с элементами подкрепляющей системы, оборудованием и т. п (рис 10.2);

— комбинированным — частично блоками (через один) с монтажом россыпью промежутка между ними недостающих элементов постели и мембраны

Рис. 10 2. Монтаж мембранного покрытия блоками: 1 — укрупненный блок покрытия; 2 — опорный контур; 3 — траверса-распорка

Монтаж постели при первом способе монтажа (навесным) выполняют блоками, включающими, как минимум, одну пару направляющих длиной на перекрываемый пролет и расположенные между ними поперечные элементы. В случае выполнения направляющих из гибких элементов блок собирают на спланированной площадке на уровне земли с последующим подъемом на проектную отметку полиспастами, лебедками, траверсами или траверсами-распорками При выполнении направляющих из элементов, обладающих изгибающей жесткостью, достаточной для сохранения формы от монтажных нагрузок, блок рекомендуется собирать на уровне земли в специальных стендах — кондукторах, которые обеспечивают требуемую геометрию блока, с учетом результатов исполнительной геодезической съемки опорного контура. После установки блоков проемы между ними заполняются поперечными элементами.

Монтаж постели, определяющей начальную форму поверхности мембранной оболочки, завершается выверкой ее геометрии и окончательным креплением к контуру. Поверхность монтажной сетки регулируют подтяжкой к упорам на контуре хвостовиков, которыми заканчиваются направляющие. В некоторых случаях монтаж постели выполняют поэлементно.

Раскатку свернутых в рулон на специальный барабан полотнищ мембраны по смонтированной и выверенной монтажной постели производят с помощью лебедок. Станок с барабаном устанавливается на опорном контуре или на земле за пределами сооружения. В последнем случае на опорный контур устанавливают приспособление в виде вращающейся катушки для плавного перегиба в этом месте полотнища при

его вытягивании на покрытии. Диаметр барабана и катушки назначают в зависимости от толщины мембраны.

В некоторых случаях полотнища мембраны могут разворачиваться из рулонов на стендах на уровне земли с последующим подъемом на проектную отметку с помощью траверс-распорок.

При расположении стендов под монтируемым покрытием в нем оставляются монтажные проемы. Поднимаемые полотнища мембраны оснащают ограждениями и ходовыми мастиками для безопасного ведения следующих этапов монтажа.

После укладки полотнища мембраны в проектное положение одна из его коротких сторон должна крепиться к контуру постоянными соединениями. Продольные кромки полотнища мембраны временно крепят к направляющим с помощью кляммер, устанавливаемых с шагом не менее 6 м, для предотвращения выхлопа или срыва полотнища ветром.

Перед закреплением к контуру второго конца полотнища мембраны предварительно натягивают его с помощью домкратов, на усилие, вызывающее в листе напряжение порядка 15-25 МПа, для выправления листа от появившихся во время укладки хлопунов и обеспечения совместной работы мембраны с элементами постели.

Укрупнительную сборку пространственных блоков при втором способе монтажа (укрупненными пространственными блоками) производят на стендах — кондукторах с учетом фактического положения смонтированных конструкций контура и закладных деталей. Блок, состоящий из полотнищ мембраны с элементами подкрепления, может включать подвесной потолок с технологическим оборудованием, утеплитель и гидроизоляционный ковер. Элементы блока могут изготовляться в виде панелей полной заводской готовности. Ширина блока принимается равной ширине полотнища мембраны, а длина — пролету покрытия или его части. Элементы блока могут включать подвесной потолок с технологическим оборудованием, утеплитель и гидроизоляционный ковер.

В последнем случае используются временные опоры в местах стыковки блоков Размеры блока назначаются с учетом грузоподъемности кранового оборудования и возможностей его размещения на строительной площадке. Подъем блоков в проектное положение производится траверсами или траверсами-распорками.

При монтаже пролетной части покрытия следует учитывать, что в контуре, еще не связанном мембраной, могут возникать значительные изгибающие моменты, которые превышают соответствующие величины от эксплуатационных нагрузок. Для предотвращения этого следует правильно выбирать порядок монтажа и количество одновременно устанавливаемых элементов пролетной конструкции, добиваясь снижения изгибающих элементов в опорном контуре.

Висячая система покрытия плавательного бассейна

«Олимпийский» состоит из стальных решетчатых форм пролетами от 40 до 104 м, подвешенных параллельно короткой оси здания с шагом 4,5 м к двум сталебетонным аркам, и в совокупности с горизонтальными и вертикальными связями представляет форму гиперболического

параболоида. Висячие решетчатые фермы работают аналогично нитям, обладающим изгибной жесткостью. От арочных ферм их отличает наличие горизонтального распора, который они передают на арки опорного контура. Значительное провисание ферм (до 18 м) позволило снизить величину распора в них до 1000… 1300 кН (при пролете около 100 м) Это обстоятельство не только уменьшает массу висячих ферм, но и позволяет разгрузить контурные арки, воспринимающие распор ферм

Фермы криволинейного очертания имеют высоту 2,5 м и состоят из верхнего пояса (швеллер № 40), который в эксплуатационном состоянии является несущей растянутой нитью, воспринимающей основную часть растягивающего расчетного усилия: из нижнего пояса (швеллер № 20),

Рис.9.9. Схема монтажа конструкций покрытия плавательного бассейна «Олимпийский»: 1 — кран КБ 160.2, 2 — рихтовочное устройство, 3 — временная эстакада, 4 — кран КБ 1000

выполненного по ломаной в узлах кривой, и решетки (уголок 100×10 мм), профилированный настил опирался непосредственно на верхний пояс ферм. Элементы покрытия плавательного бассейна монтировали башенным краном БК-1000 (висячие фермы и частично профилированный настил), установленным внутри корпуса вдоль длинной оси симметрии, и пятью башенными кранами КБ-160.2 небольшой грузоподъемности, использованными для подачи профилированного настила на кровлю (рис. 9.9).

Криволинейные фермы смонтированы тремя укрупненными частями: вначале монтировали крайние части, которые для каждой фермы имели свою длину, затем средние — длиной 43 м. Крайние части фермы одним концом шарнирно подвешивали к аркам, другим — опирали через рихтовочное приспособление на эстакаду. Рихтовочное приспособление для выверки положения ферм и совмещения стыкуемых частей выполнено в виде постамента со стойкой, по которой с помощью домкрата вертикально перемещается обойма.

Приспособление обеспечивало совмещение стыкуемых концов ферм и проектное положение стыка. Оба конца верхних поясов фермы соединяли накладками а сварке, затем производили ее раскружаливание посредством перемещения обоймы вниз с помощью реечного домкрата. Нижние пояса криволинейных ферм сваривали между собой после полного проектного загружения верхнего пояса. Это обеспечило работу верхнего пояса криволинейных ферм на все постоянные нагрузки и участие нижнего пояса в работе только на снеговые нагрузки

Фермы покрытия монтировали в направлении «на кран», последовательно, одну за другой, с полным раскружаливаннем каждой после замыкания (обварки) стыковых узлов. Из-за криволинейного очертания ферм профилированный настил монтировали поэлементно листами 0,66×9,30 м, подавая его кранами в пакетах. Направление монтажа от продольной оси симметрии к аркам. Настил крепили к верхнему поясу ферм самонарезающимися винтами диаметром 6 мм.

Покрытие универсального спортивного зала «Динамо». Оно включает систему из 16 висячих ферм длиной 34,1 м, соединенных попарно с помощью листового шарнира в середине пролета, и внешний шестиугольный опорный контур, опирающийся на подтрибунные рамы, расположенные с шагом 6 м. Высота раскосных висячих ферм 2 м, что составляет лишь около V40 величины пролета.

Монтаж конструкций покрытий осуществляли с применением башенных кранов и металлических временных опор (рис. 9.10). Поскольку наибольшего вылета стрелы крана (38 м) было недостаточно для монтажа временных опор в вертикальном проектном положении, их подавали внутрь здания краном в горизонтальном положении и укладывали

наклонно верхней частью на элементы трибун, а нижней — на опорную плиту. Перевод временных опор из наклонного в вертикальное проектное положение осуществляли поворотом, используя тяговую и удерживающую лебедки; при этом в начале подъема опоры поворачивали, используя подъем крюка и опускание стрелы крана до достижения наибольшего вылета.

Висячие фермы покрытия из двух частей поднимали кранами БК-300 и устанавливали их на временные опоры одними концами, соединявшиеся затем на сварке центральным листовым шарниром, а другим — на опорный контур, t которым также соединялись листовыми шарнирами.

Рис.9 10. Схема монтажа покрытий спортзала «Динамо»: 1 — кран КБ-300, 2 — крайние листовые шарниры; 3 — центральный листовой шарнир, 4 — временная опора в проектном положении, 5 — лебедки

После приварки листовых шарниров фермы раскружаливали и демонтировали временные опоры в обратном монтажу порядке, используя лебедки и кран БК-300. Прогоны, связи и профилированный настил монтировали башенными кранами, однако в центре покрытия образовалась «мертвая зона», которая не перекрывалась ни одним из кранов. Монтаж в этой зоне вели с помощью спецтраверсы обоими кранами.

ГЛАВА 10. ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА МЕМБРАННЫХ
ПОКРЫТИЙ

В этом решении из гибких элементов (вант) на сборочном стенде (на земле) собирается плоская конструкция из несущего и стабилизирующего каната, соединенного распорками. В таком виде конструкция устанавливается в проектное положение.

Концы канатов закрепляются на центральных нижнем и верхнем опорных кольцах. Другие концы канатов закрепляются на контурном опорном кольце. После натяжения канатов конструкция приобретает необходимую жесткость и работает как плоская ферма, что исключает вертикальные деформации «выхлопа».

Такое покрытие образующих в пространстве форму взаимно пересекающихся параболоидов вращения было применено для Дворца спорта «Юбилейный» в Санкт-Петербурге.

Несущий стальной канат диаметром 65 и стабилизирующий канат диаметром 42,5 мм соединены стойками и образуют неизменяемую систему в виде легких полуферм. Всего таких полуферм, расположенных радиально, 48 шт. Несущие провисающие канаты воспринимают основную болезную нагрузку, а стабилизирующие противостоят ветровому отсосу и дают возможность создать предварительное напряжение во всей системе (рис. 9.6).

Рис.9.6, Схема монтажа вантовых ферм: 1 — железобетонные сборные трибуны, 2 — железобетонное опорное кольцо; 3 — монтажным кран; 4 — траверса для подъема ферм, 5 — фонарная надстройка, 6 — растянутые кольца системы, 7 — установленная ферма; 8 — временная монтажная опора, 9 — монтируемая ферма

Суммарный распор от напряжения вантовых ферм и внешних нагрузок воспринимается наружным железобетонным кольцом, которое состоит из 48 сборных элементов, опирающихся на консоли стальных сердечников колонн. Каждая ферма имеет несущий (нижний) канат и напрягаемый стабилизирующий, соединенные между собой трубчатыми стойками, что дает возможность укрупнять вантовые фермы в кондукторе

Рис 9 7. Схема напряжения стабилизирующих канатов в радиальных фермах вантового покрытия

1 — домкратний узел; 2 — насосы и шланги, 3 — поддомкратная тележка, 4 узел крепления стабилизирующего каната; 5 — соединительная тяга, 6 — песочница,

7 — временная опора; I — ІУ — очередность натяжения канатов

и устанавливать целиком в проектное положение. Ограждающими конструкциями кровли служат стальные листы 15 типоразмеров трапециидального очертания. Их укладывают по верхнему поясу вантовых ферм на столики.

Покрытие монтируют по схеме, близкой к схеме монтажа арочных или купольных покрытий с жесткими элементами. В центре арены монтируют временную пространственную опору, на которой собирают центральный барабан: нижние и верхние кольца его опирают на 24 песочницы. После безвыверочной сборки 48 стальных сердечников колонн массой по 10 т на заранее выверенных стальных плитах со строганной поверхностью, сборки, сварки и замоноличивания стояков наружного кольца из сборных железобетонных элементов массой по 21 т башенным краном собирают 48 укрупненных вантовых ферм Кран оснащен пространственной траверсой, перемещающейся вне здания по кольцевому рельсовому пути; для обеспечения устойчивости колец центрального барабана в горизонтальной плоскости собирают четыре фермы по двум взаимно перпендикулярным диаметрам (оси — 25, 13-37), а все

последующие — подряд одну за другой. Анкеры концов вантовых поясов у йаружного опорного кольца крепят к узлам наверху колонн На центральном барабане нижний анкер несущего каната заводят с усилием 10 кН, анкер верхнего стабилизирующего каната, снабженного тягой с гайкой для регулирования длины при натяжении, заводят тяговым канатом и ручной лебедкой с динамометром на усилие 2 кН. Это состояние системы принято за условный нуль, после чего произведено натяжение всех тросов в 12 этапов.

Для обеспечения минимальных деформаций опорных колец процесс предварительного, напряжения системы разбивают на 12 захваток, в каждой из которых напрягают по четыре фермы, расположенные по биссектрисам углов напряженных ферм в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Работы по напряжению ферм ведут на площадке верхнего кольца центрального барабана. Концы стабилизирующих канатов натягивают четырьмя домкратами, которые обслуживают попарно приводными насосами высокого давления. Полный процесс одноэтапного напряжения всей системы выполняется 12 передвижными устройствами каждой группы из 4 домкратов на тележках к узлам следующей захватки После полного натяжения вантовых ферм и геодезической их выверки фактические усилия контролируют диаметром накладного типа После монтажа кровельных стальных панелей, выполненного двумя башенными кранами с удлиненными стрелами, была проведена повторная проверка распределения усилий в поясах ферм от постоянной нагрузки.

Для раскружаливания вантовой системы опускают 24 песочных домкрата и освобождают центральную временную опору.

Преимущества метода:

• применение вантовых ферм. с пересекающимися тросами (несущим и стабилизирующим) уменьшает строительный объем здания,

• конструктивное решение позволяет выполнить большинство работ по сборке вантовых ферм на нулевых отметках, что значительно снижает трудоемкость работ;

• конструктивное решение фермы и траверсы позволяет упростит монтаж, закрепление тросов на опорах сводится к элементарным операциям.

Покрытие гаража шатрового типа. На рис. 9 8 показана схема монтажа висячего покрытии гаража шатрового типа диаметром около 102 м. Покрытие состоит из 106 радиальных вант диаметром 40 мм из арматурной стали и уложенных по вантам железобетонных ‘ плит трапецеидальной формы. Покрытие закреплено к наружному железобетонному и центральному стальному кольцу диаметром 9 м, опирающемуся на стальную колонну диаметром 1,5 м.

Рис 9 8 Схема монтажа висячего покрытия шатрового типа 1 — кран МСК-5-35; 2 — наружное кольцо; 3 — плита покрытия; 4 — центральная опоца. 5 — монтнцуемая ванта: 6 — тоавесса мл полъема вант

Монтаж сборных железобетонных элементов кольцевой этажерки и центральной опоры внутреннего кольца осуществляли с применением крана СКГ-40. Монтаж вант и железобетонных плит покрытия выполнен башенным краном МСК-5-35, перемещавшимся по кольцевым путям, и полноповоротным стреловым краном, установленным на центральной опоре.

Для изготовления и вытяжки вант был устроен стенд, по концам которого заложили якоря массой по 100 т Вытяжку вант осуществляли домкратами.

Состав процесса:

I. Подготовительный этап

I. Подготовка несущих опор:

• Выверка проектных отметок.

• Разбивка мест устройства проходных каналов. В случае радиальных вант для точного определения расстояния между проходными каналами в ряде случаев делается предварительная разбивка на макете кольцевого очертания.

• Устройство (пробивка) проходных каналов

2. Подготовка оборудования и оснастки:

• Доставка и проверка средств подмащивания (леса, люльки, * подмости).

• Проверка домкратов и масляной станции и их установка на рабочее место.

• Специальные длинномерные траверсы, захваты. Динамометрическое оборудование

• Геодезические инструменты.

3. Установка центральной монтажной опоры при устройстве радиальных вант. Установка на нее центральных опорных колец — верхнего и нижнего.

4. Доставка и раскатка канатов на захватку. Проверка канатов на соответствие их проекту и отсутствие видимых дефектов.

II. Основой этап — устройство вантового покрытия

Состав и последовательность процессов и операций основного этапа «висит от конструктивного решения конкретной вантовой системы. Эти решения характеризуются способом стабилизации покрытия, то есть противодействием явлению «выхлопа» покрытия.

III. Этап устройства кровли

Устраивается водоизоляционный ковер из легкодеформируемых материалов битум, рубероид, рубемаст и т. п.

Устраивается система водоотведения водоприемные воронки и водосточные трубы внутреннего водостока.

9.1. Монтаж вантовой системы со стабилизацией массой покрытия

Вид покрытия принимается такой, чтобы его масса значительно превышала возможное усилие от ветрового воздействия «выхлопа» Для этого используются тяжелые железобетонные плиты массой 100…200 кг/м2 при толщине 6,0.. 8,0 см.

Основной этап Состав процесса:

1 Подъем краном с помощью специальной трубчатой траверсы длиной 40 м с возможностью автоматической расстроповки часі в ванта на проектную отметку (рис. 9.1 ,,Б).

2 Заведение конца ванта (каната) в проходной канал и закрепление каната анкером (рис. 9.1, Б). Сквозь опору конец каната протягивается рычажной лебедкой. Канат закрепляется к вытяжному горизонтального действия.

3 Аналогично поднимается и заводится в проходной канал второй конец каната и закрепляется анкером (рис. 9.1, В и рис 8.2).

4. Домкратом на канат дается натяжение 10… 15 % от расчетного (рис. 9.1, Г)

5. Монтируются все ванты с указанным натяжением (рис 9.1).

6. На установленные ванты краном монтируются несущие J железобетонные плиты покрытия (массой 100… 150 кг/м2), одновременно выполняющие функцию пригруза против? «выхлопа» (рис.9.1, Д); крепление плит выполняется на винтовыя стяжных хомутах (рис. 8.4).

7. Всем канатам последовательно дается рабочее натяжение (±10%),# При этом контролируются усилия в канате динамометром и его Г геометрия (форма провиса) с помощью нивелира и стандартный — грузов на подвесках проектной длины (рис. 9.1, Г).

8. Выполняется сварка закладных деталей плит.

9. Швы замоноличиваются бетоном.

10.Выполняется выдержка бетона швов в заданных условиях.

11 После набора бетоном швов 70% прочности покрытия предъявляется к сдаче.

устройства вантового покрытия с «пригрузом»: I — канат; 2 — барабан — опоры (стена, балка), 4 — монтажная лесенка, 5 — домкратная система ’ о — нивелир, 7 — контрольная подвеска; 8 — груз 0,5 кг

Используются поперечные канаты, имеющие крепление ниже закрепления рабочих канатов Поэтому при натяжении они тянут рабочие канаты вниз, препятствуя вертикальному перемещению покрытия вверх от явления «выхлопа» Эти канаты имеют меньший диаметр (10,0… 16,0 мм), чем рабочие канаты (20,0…60,0 мм) и называются стабилизирующими (рис. 9.2).

Рис 9.2 Стабилизация висячего покрытия с помощью вспомогательных канатов 1 — рабочие канаты, 2 — стабилизирующие канаты, 3 — анкеры

Основной этап Состав процесса:

1. Устанавливаются все рабочие канаты с выверкой и натяжением их на 30 % расчетного.

2. Устанавливаются все стабилизирующие канаты с выверкой и натяжением их на 30% расчетного.

3. Устраивается легкое покрытие: профнастил, легкобетонные плиты и т. п. массой 10…30 кг/м2.

4. Заделываются стыки и швы между плитами.

5. После набора материалом шва 70% прочности дается 100% натяг рабочих вант с контролем усилий и геометрии..

6. Проектное натяжение стабилизирующих канатов

7. Устройство проектного покрытия

В данном случае стабилизация вантового покрытия осуществляется железобетонной оболочкой отрицательной кривизны. Перемещению оболочки вверх от усилия «выхлопа» препятствует то, что она расперта между несущими опорами и в силу этого не может изменить свою геометрию, то есть перемещение оболочки вверх исключено.

Основной этап Состав процесса:

1. Монтируются все рабочие ванты. Закрепляются анкерами и соединяются с тяговыми домкратами (рис. 9.3, А.2).

2. К канатам крепятся вертикальные оттяжки проектной длины с талрепами (рис 9.3, А З).

3. В полу корпуса заделываются анкеры напротив оттяжек (рис. 9.3, Б).

4 Рабочим вантам системы дается натяжение 100% проектного, и концы канатов закрепляются анкерами (рис. 9.3, Б)

5. Оттяжки крепятся к анкерам, и с помощью их канаты оттягиваются талрепами вниз на заданную величину, обеспечивающую увеличение усилий в канате до 120… 130% проектного (рис. 9.3, В).

6. На канаты укладываются сборные железобетонные плиты (рис. 9.3, Б).

7. Выполняется сварка стыков плит.

8 Замоноличивается бетонной смесью швы между плитами.

9. Выполняется выдержка бетона швов до набора прочности 70% проектной

10. Выполняется раскружаливание вантовой системы путем отпускания оттяжек по заданному режиму в направлении от наружных опор к центру пролета. При этом покрытие поднимается в средней части на 50…80 мм (рис. 9.3, Г).

Получившаяся железобетонная оболочка отрицательной кривизны работает как сжатый диск, горизонтальные перемещения которого исключены опорами. В силу этого исключены вертикальные перемещения, так как невозможно изменение геометрии оболочки.

Рис.9.3. Этапы устройства вантовой оболочки отрицательной кривизны. 1 — проектная опора (стена, балка); 2 — рабочие ванты; 3 — оттяжка; 4 — талреп; 5 — анкер

9.4. Монтаж вантовых покрытий с радиальными вантами

Для зданий, круглых в плане, используется радиальная схема расположения вант. Это позволяет избежать их перекрещивание.

В этой конструкции вантовый несущий элемент перекрывает половину пролета. В центре покрытия расположено центральное опорное кольцо, где сходятся все натянутые канаты.

Для стабилизации рабочих канатов здесь в качестве несущих элементов применяются жесткие вантовые фермы, которые собираются в процессе монтажа вантовой системы на проектных отметках.

Состав процесса рассмотрим на характерном примере устройства вантового покрытия общественного здания.

Наружное опорное монолитное железобетонное кольцо вантового покрытия общественного здания диаметром 74 м (рис 9.5) опирается на 24 железобетонные колонны, защемленные в фундаменты. Покрытие образовано 36 радиальными двухпоясными вантовыми предварительно напряженными фермами со сжатыми трубчатыми стойками. Несущие (нижние) пояса ферм диаметром 51 мм и стабилизирующие диаметром 41 мм крепятся в центре к нижнему и верхнему кольцам центрального барабана и к наружному опорному кольцу таврового сечения.

Пояса ферм монтировали поэлементно, напряжение производили разными способами в такой последовательности.

1. На центральной временной опоре становили восемь домкратов — песочниц, и на них уложили монтажные опорные кольца (рис

9.5, А). На него установили восемь домкратов-песочниц, на которых собрали нижнее опорное кольцо радиальной вантовой системы. На это кольцо установили восемь гидравлических домкратов, на которых собрали верхнее рабочее кольцо радиальной вантовой системы.

2. Навесили 72 несущих нижних и 72 стабилизирующих пояса ферм. Анкеры канатов залили сплавом, а при навеске пропустили сквозь закладные детали в наружном кольце, передавая усилия на опорные шайбы (рис. 9.5, А).

3. Шпальные клетки под нижним кольцом разобрали и опустили кольцо песочницами (рис. 9.4), одновременно раздвигая гидравлическими домкратами (рис. 9.5, Б).

4. После этого между кольцами установили и закрепили постоянные вертикальные стойки из труб и убрали домкраты. За счет усилия по раздвижке колец в канатах создано частичное натяжение вантовой системы (в пределах Р=0,8 НрасЧ) (рис. 9.5, В).

Рис.9.4. Домкрат-песочница:

1 — корпус (труба диаметром 150-300 мм), 2 — шток, 3 — опорная часть; 4 — течка;
5 — кран закрыт, 6 — кран открыт, 7 — монтажная опора; 8 — сухой песок

5. Установили в проектное положение 504 вертикальные трубчатые стойки-распорки, оборудованные по концам шарнирными салазками (по 12 стоек на 36 фермах). В канатах создали напряжение, равное расчетному с отклонениями в пределах 5% (рис. 9.5, В).

6. Отрегулировали усилия в канатах домкратными узлами, установленными по внешней стороне Т-образного наружного кольца, рабочие находились в люльке, передвигаемой по кольцу

7. Закрепили диагональные вертикальные связи между стойками смежных ферм. Домкратный узел для натяжения одной ванты (рис. 9.7) состоит из двух траверс — станционной и подвижной. Полный комплект домкратного устройства вместе с домкратами и тягами переносят с одного узла на другой краном и крепят болтами к закладным деталям в опорном кольце. Синхронная работа домкратов обеспечивается тем, что питание подается гибкими шлангами от одного насоса.

8. Уложили стальной настил покрытия, теплоизоляционные плиты и гидроизоляционный ковер.

9. Выполнено раскружаливание вантовой системы путем контролируемого опускания в заданном режиме нижнего опорного кольца на домкратах-песочницах (рис. 9.4).

Недостаток метода монтажа покрытия — поэлементная сборка отдельных поясов вантовых ферм и крайне трудоемкая работа по установке вертикальных стоек в проектное положение.

Рис.9.5. Этапы устройства радиальных вантовых ферм: 1 — верхнее рабочее кольцо; 2 — нижнее рабочее кольцо; 3 — монтажная балка, 4 — монтажная опора; 5 — домкратная система; 6 — «песочницы»; 7 — верхний рабочий канат; В — нижний рабочий канат; 9 — распорки фермы; 10 — стойки опорного кольца; 11 — центральная монтажная опора (башня)

Требования к конструкции покрытия и кровли весьма разнообразны; они зависят от типа вантовой системы, назначения сооружения и соответствующих требований строительной физики. Вантовые конструкции более деформативны, чем другие типы конструкций; поэтому и покрытие по вантам должно быть достаточно гибким, чтобы под нагрузкой в нем не образовывались трещины и не раскрывались швы. Кровли по вантам выполняют из стальных или алюминиевых листов, асфальтовой или битумной массы, рубероида, технических тканей и т. гг Для теплых покрытий используют пенобетон, шлакобетон и стекловат}’, а также применяют пенопласты.

Для сборных покрытий применяют железобетонные плиты: плоские, ребристые, толщиной (между ребрами) 25…35 мм. Плиты могут иметь прямоугольные или трапециевидные очертания в зависимости от расположения канатов. Сборные плиты обычно подвешивают между канатами (рис. 8.4); швы между плитами замоноличивают.

При устройстве предварительно напряженных висячих покрытий одинарной кривизны ванты выполняют из круглой стали и размещают в ребрах, собираемых из отдельных железобетонных элементов.

/-:

Рис. 8.4. Опирание сборных плит оболочки на канатные ванты 1 — сборная керамзитобетонная плита, 2 — ванта диаметром 52,5 мм, 3 — опорный уголок плиты, приваренный к закладной швеллерной детали; 4 — крепежный болт U-образный, с гайками, 5 — арматурные стержни

Если покрытие целиком выполнено в монолитном железобетоне (такое решение применяют сравнительно редко), то бетон укладывают по опалубке, размещаемой ниже тросов, либо между ними. При небольшом расстоянии между тросами в качестве опалубки можно использовать подвешенную к ним плетеную сетку или листы прочного металла.

Возможно также устройство покрытий из слоя бетона толщиной

15.. .25 мм, который наносят на мелкоячеистую проволочную сетку; для уменьшения деформаций сверху укладывают слой легкого бетона.

Покрытия также выполняют из стальных крупноразмерных или алюминиевых профилированных листов, которые служат одновременно и несущими элементами ограждения, и кровлей, если теплоизоляция отсутствует или размещается внизу.

Для натяжения вант используют вантовые или гидравлические домкраты, на опорах канаты крепятся через проходные каналы гильзоклиновыми анкерами (рис. 8.5).

Усилия в натягиваемых вантах контролируются накладными динамометрами (рис. 8.5, а, б).

При устройстве круглых покрытий с радиальными вантами, монтируемыми через центральное опорное кольцо используюется простейшие опускающие устройства — домкраты-песочницы (рис. 8.5, а).