Лекция: «Современные технологии возведения большепролетных зданий и сооружений»

НЕДЕЛЯ с 4 по 10 мая 2020г.

Монтаж трехшарнирных арок

Монтаж трехшарнирных арок отличается некоторыми особенностями, связанными с наличием верхнего шарнира. Сборка последнего выполняется при помощи временной монтажной опоры, устанавливаемой посередине пролета. Монтаж производиться методом вертикального подъема, методами скольжения или поворота.

Рис. 7- Монтаж рам

а – монтаж целиком двумя кранами; б – монтаж рам частями с использованием временных опор; в – монтаж рам методом поворота; 1-монтажный кран; 2-рама в сборе; 3-части рамы; 4-временные опоры; 5-лебедки; 6-монтажные стрелы.

Каждую полуарку стропят у центра тяжести и устанавливают так, чтобы пятовый шарнир был заведен на опору, а второй конец на временную опору. То же с другой полуаркой. Вращением в пятовом шарнире достигается совмещением осей замковых отверстий верхнего шарнира.

 

Пространственные конструкции

В пространственных конструкциях все элементы связаны между собой и участвуют в работе. Это приводит к значительному снижению расхода металла на единицу площади. Однако до последнего времени такие пространственные системы (купольные, вантовые, структурные, оболочки) не получали развития из-за высокой трудоемкости изготовления и монтажа.

Рис. 8 - Монтаж купола с помощью временной центральной опоры

А – система разрезки купола; Б - монтаж купола; 1-временная опора с растяжками; 2-радиальнае панели; 3-опорное кольцо;

 

 

Купольные системы

Купольные системы монтируются из отдельных стержней или из отдельных пластин. В зависимости от конструктивного решения, монтаж купольных конструкций может быть выполнен и с использованием временной стационарной опоры, навесным способом или в целом виде.

Сферические купола возводят кольцевыми ярусами, навесным способом. Каждый такой ярус обладает после полной сборки статистической устойчивостью и несущей способностью и служит основанием для вышележащего яруса. Сборные купола могут монтироваться при помощи кондукторных устройств и временных креплений – купол цирка в Киеве, или купол целиком собирается на земле и затем поднимается на проектный горизонт краном, пневмотранспортом или подъемником. Используется метод подращивания снизу.

Висячие конструкции

Висячие конструкции стали применять со 2-й половины 19 века. И одним из первых примеров является покрытие павильона Всероссийской Нижегородской ярмарки, выполненное в 1896г. выдающимся советским инженером Шуховым.

Опыт применения таких систем доказал их прогрессивность, поскольку они позволяют максимально использовать высокопрочные стали и легкие ограждающие конструкции из пластиков и алюминиевых сплавов, что дает возможность создавать покрытия значительных пролетов.

Рис. 9 - Монтаж висячих конструкций

1-башенный кран; 2-траверса; 3-тросовая полуферма; 4-центральный барабан; 5-временная опора; 6-смонтированная полуферма; 7- опорное кольцо.

В последнее время широкое распространение получили рамные висячие конструкции. Особенность устройства висячих конструкций заключается в том, что вначале возводятся несущие опоры, на которые укладывается опорный контур, воспринимающий натяжение от нитей вант. После их полной раскладки, покрытие загружают временной нагрузкой с учетом полной расчетной нагрузки. Такой прием предварительной напряженности исключает появление трещин в оболочке после полной ее нагрузки во время эксплуатации.

 

Мембранные покрытия

Разновидностью висячих вантовых конструкций являются мембранные покрытия. представляет собой висячую систему в виде тонкой металлической листовой конструкции натянутой на железобетонный опорный контур. Один конец рулона закрепляется на опорном контуре, а рулон при помощи специального траверса краном разматывают на всю длину, натягивают лебедками и закрепляют на противоположном участке опорного контура.

Недостатком мембранных покрытий является необходимость сварки тонких листов по длине и монтажных элементов между собой с нахлестом в 50 мм. При этом практически невозможно получить сваркой шов равнопрочный с основным металлом, поэтому толщина листа искусственно завышается. Эта проблема в какой-то мере решается системой переплетенных лент из алюминиевых сплавов.

Первые длинные цилиндрические оболочки впервые были применены в 1928г. в Харькове при сооружении почтамта.

Пневмоконструкции

Пневмоконструкции используются для временного укрытия или для использования в каких-то вспомогательных целях, например в качестве опорных конструкций при возведении оболочек и других пространственных конструкций.

Пневматические покрытия могут быть 2-х видов – воздухоопрные и воздухонесущие. В первом случае небольшое избыточное давление мягкой оболочки сооружения обеспечивает получение необходимой формы. И эта форма будет сохраняться, пока будет поддерживаться подача воздуха и необходимое избыточное давление.

Во втором случае – несущий конструкцией служат заполненные воздухом трубы из эластичного материала, образующие как бы каркас сооружения. Иногда их называют пневматическими сооружениями высокого давления, потому что давление воздуха в трубах намного выше, чем под воздухоопорной пленкой.

Возведение воздухоопорных сооружений начинают с подготовки площадки, на которую укладывают бетон или асфальт. По контуру сооружения устраивают фундамент с анкерными и уплотняющими устройствами. Под действием воздушного давления оболочка распрямляется и приобретает проектную форму.

Воздухонесущие или пневмокаркасные конструкции сооружаются аналогично воздухоопорным, лишь с той разницей, что воздух подают от компрессора по резиновым трубами и через специальные вентили закачивается в замкнутые каналы так называемого каркаса сооружения. Благодаря высокому давлению в камерах каркас занимает проектное положение (чаще всего в виде арок) и поднимает за собой ограждающую ткань.

 

 

Особенности возведения мостов

 

НЕДЕЛЯ с 4 по 10 мая 2020г.

Лекция: «Современные технологии возведения большепролетных зданий и сооружений»

К большепролетным сооружениям относят такие, которые имеют пролеты более 36м.

Сравнительно недавно такие сооружения считались уникальными и строились крайне редко, в настоящее время быстрое развитие науки и техники, а также большая потребность в таких сооружениях в промышленности и сфере досуга и развлечения предопределили интенсивное строительство таких сооружений во многих странах.

Особый интерес представляют пространственные конструкции, которые состоят не из отдельных, независимых несущих элементов, передающих нагрузку друг друга, а представляют единую комплексную систему работающих частей конструкции.

Такой пространственный характер конструкций, широко внедряемый в строительство во всем мире – символ строительной техники 20в. И хотя некоторые виды пространственных конструкций – купола, крестовые и своды – были известны с древности, однако ни по применяемости материалов, ни по конструктивным решениям они не отвечают современным требованиям строительства, так как хотя и перекрывали значительные пролеты, но при этом были чрезвычайно тяжелы и массивны.

В пространственных конструкциях привлекает, и их способность оптимально удовлетворять функциональным и эстетическим требованиям архитектуры. Масштабы перекрываемых пролетов, возможность осуществлять гибкую планировку, разнообразие геометрических форм, материалов, архитектурная выразительность – вот далеко не полный перечень особенностей этих конструкций.

Сочетание функционального, технического и художественно-эстетического обеспечивает пространственным конструкциям широкую перспективу, не говоря уже о том, что их применение позволяет получить огромную экономию строительных материалов – на 20-30% снизить материалоемкость зданий и сооружений.

К плоскостным большепролетным сооружениям относятся балки, рамы, фермы, арки. Плоскостные конструкции работают под нагрузкой автономно, каждая в своей плоскости. Несущий элемент плоскостных конструкций, перекрывающих какую-то площадь здания (плита, балка, ферма) работает самостоятельно не участвуют в работе элементов, к которым он примыкает. Это обуславливает меньшую пространственную жесткость и несущую способность плоскостных элементов по сравнению с пространственными, а также их более высокую ресурсоемкость в первую очередь повышенный расход материалов.

Рис. 1. Конструктивные решения большепролетных конструкций

а - плоские конструкции; б - пространственные конструкции; в - висячие конструкции; г - пневматические конструкции; 1- фермы; 2 - рамы; 3-4 шарнирные арки; 5- цилиндрические оболочки; 6- оболочки двоякой кривизны; 7- купола; 8- структуры; 9- вантовые конструкции; 10- мембранные конструкции; 11- тентовые конструкции; 12- пневмоопорные конструкции; 13- пневмокаркасные конструкции;

Монтаж рам сплошной конструкции производят двумя самоходными стреловыми кранами.

Рис. 2- Общий вид самоходного стрелового крана.

Сначала на фундамент устанавливают стойки рамы с частью ригеля, опирающиеся на временную опору, а затем монтируют средний участок ригеля. Соединение частей ригеля производится на временных опорах сваркой или крепкой. После монтажа первой рамы конструкции расчаливают с помощью растяжек.

В ряде случаев рамные конструкции целесообразно монтировать методом надвижки. Такой метод применяют, если рамные конструкции невозможно сразу установить в проектное положение (внутри ведутся работы либо уже возведены конструкции, не позволяющие расположить краны).

Блок собирают в торце здания в специальном кондукторе из 2-3 или 4 ферм. Собранный и закрепленный блок по рельсовым путям поднимают в проектное положение. Устанавливают при помощи домкратов или с помощью легких кранов.

Арочные конструкции бывают 2-х типов:

в виде 2-х шарнирной арки с затяжкой и

3-х шарнирной арки.

При монтаже арочных конструкций, имеющих несущую часть в виде двухшарнирной арки, производится аналогично монтажу рамных конструкций с помощью самоходных стреловых кранов. Основное требование – это высокая точность монтажа, гарантирующая совмещение пятого (опорного) шарнира с опорой.

1. Монтаж стальных ферм покрытия методом надвижки

Для монтажа надвижкой стальных ферм покрытия собирают на уровне проектной отметки в специальных кондукторах в блоки из двух, трех или четырех ферм. Собранный и раскрепленный постоянными и временными связями блок надвигают по рельсовым путям в проектное положение. Блок устанавливают на проектную отметку при помощи домкратов либо непосредственно, без применения их.

В последнем случае отметки проектных опорных поверхностей ферм и головок рельсов должны совпадать. Блок скользит по рельсам опорными плитами ферм. Чтобы блок не соскальзывал с надвижных путей, к опорным плитам ферм приваривают снизу направляющие металлические пластины.

Эти пластины со стороны рельсов изготовляют овальными, чтобы при надвижке блока не происходило заклинивания. Фиксирование проектного положения блока ферм при надвижке осуществляют упорами, которые крепят к рельсам.

Методом надвижки укрупненных блоков из двух ферм массой 250 г смонтировано покрытие пролетом 72,4 м катка «Сокольники».

Фермы перевозили с завода отдельными сегментами и элементами, которые укрупняли на земле в торце здания краном СКГ-30. Укрупненные сегменты массой до 15 г и железобетонные плиты покрытия подавали краном на пространственный кондуктор, построенный в торце пролета Ж—А из четырех спаренных ферм, по верхним поясам которых уложен дощатый настил. Фермы опирали на башни. Верхняя часть каждой башни была снабжена выдвижными опорами, которые перед укрупнением ферм выдвигали на заранее рассчитанную отметку и фиксировали четырьмя 20-тонными домкратами. После укрупнения в пространственный блок каждую пару ферм одновременно раскружаливали при помощи винтовых домкратов. Затем устанавливали подвесной потолок: монтировали подвески, прогоны, уголки и крепили к ним перфорированные асбоцементные листы. Для надвижки блока по путям, уложенным по подстропильным балкам, установили два тяговых полиспаста грузоподъемностью 40 т каждый, подвижные блоки которых крепили к основанию блока фермы (рис.3). Тяговые нитки полиспастов через систему отводных роликов навивались на две электролебедки грузоподъемностью 5 г.

Рис. 3. Схема членения ферм:

1 — консольная часть фермы;

2 — опорные сегменты фермы;

3 — предварительно укрупняемые сегменты фермы

 

Металлоконструкции консольных частей ферм и сборных железобетонных плит покрытий монтировали краном МКХ-25 после надвижки блоков ферм с потолком в проектное положение.

 

Блоками из трех ферм смонтированы конструкции покрытия киноконцертного зала в Ленинграде. Масса блока ферм пролетом 47 м достигла 150 т.

Работы выполняли в такой технологической последовательности:
— на рельсовые пути на сборочной площадке лесов устанавливали два кондуктора со стойками, опущенными со стороны подъема полуферм и поднятыми с противоположной стороны;

— полуферму подавали краном и устанавливали на кондукторы;

— стойки кондуктора поднимали, закрепляли в вертикальном положении, и полуферма надежно фиксировалась прижимными винтами, после чего снимались стропы крана; из двух полуферм при помощи ручных гидравлических домкратов грузоподъемностью 50 т, располагаемых на кондукторах, собирали всю ферму, после чего ее устанавливали опорными плитами на направляющие рельсы;

— подавали на леса и помещали в кондукторы две следующих полуфермы на расстоянии 6 м от ранее собранных и аналогично собирали вторую ферму.

 

По торцам ферм устанавливали вертикальные связи, после чего кондукторы снимали и устанавливали остальные связи; пространственно-раскрепленный блок из двух ферм ручными тихоходными лебедками грузоподъемностью 2 г передвигали на 6 ж по направляющим рельсам. На расстоянии 6 м от блоков из двух ферм на кондукторы краном подавали узлы третьей фермы и собирали ее аналогично двум первым; собирали весь блок из трех ферм.

Собранный блок надвигали в проектное положение.

Рис. 4. Пространственный кондуктор:

1 — колонна; 2 — опора кондуктора (тумба); 3 — выдвижные опоры кондуктора; 4 — подстропильные балки; 5 — накаточные пути

 

Затем в той же последовательности собирали и надвигали в проектное положение следующие блоки ферм.

Рис. 5. Схема укрупнения ферм и надвижки блоков:

 

 

Рис. 6- Схема надвижки ферм:

 

1 — электролебедка; 2 — рельс для надвижки ферм; 3 — надвигаемый блок из 3-х ферм; 4 — полиспаст; 5 — приспособление для закрепления неподвижного блока полиспаста

 

Монтаж трехшарнирных арок

Монтаж трехшарнирных арок отличается некоторыми особенностями, связанными с наличием верхнего шарнира. Сборка последнего выполняется при помощи временной монтажной опоры, устанавливаемой посередине пролета. Монтаж производиться методом вертикального подъема, методами скольжения или поворота.

Рис. 7- Монтаж рам

а – монтаж целиком двумя кранами; б – монтаж рам частями с использованием временных опор; в – монтаж рам методом поворота; 1-монтажный кран; 2-рама в сборе; 3-части рамы; 4-временные опоры; 5-лебедки; 6-монтажные стрелы.

Каждую полуарку стропят у центра тяжести и устанавливают так, чтобы пятовый шарнир был заведен на опору, а второй конец на временную опору. То же с другой полуаркой. Вращением в пятовом шарнире достигается совмещением осей замковых отверстий верхнего шарнира.