Металлоконструкции

Стальные конструкции. Монтаж стальных конструкций

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Водонапорная башня на металлургическом комбинате "Катовице". Общая высота резервуара 84,5 м, а его емкость 1000 мЗ. Диаметр ствола у основания составляет 10 м и сужается до 6 м под чашей, т.е. на высоте 52,5 м. Диаметр резервуара равен 14 м. Ствол монтируется путем последовательной установки обечаек, выполненных на земле. По мере возрастания высоты ствола для монтажа ее обечаек надо было применять краны ,со все большими стрелами. Монтаж ствола выполнялся поочередно кранами "Гроув", "Коулз Центурион" и "Скай Хоре".

Резервуар состоит из трех цилиндрических и двух конусных оболочек и имеет массу 112 т, в связи с чем поднять его целиком было невозможно даже с помощью двух таких кранов, как "Скай Хоре". Поэтому резервуар был поделен на две части.

Нижняя часть резервуара состояла из двух цилиндрических оболочек и конуса; она имела высоту Ими вес 72 т. Этот монтажный элемент был собран у самого ствола резервуара и поднят на него с помощью двух кранов "Скай Хоре" со стрелами длиной 91,44 м и мачтами длиной 45,72 м

Для монтажа резервуара была запроектирована специальная траверса, которая обеспечила одинаковую нагрузку обоих кранов при неизбежной периодической разнице скорости подъема ими элементов резервуара. Такую возможность следовало учесть при высоте подъема около 88 м. Траверса имела длину 15 м и переменное коробчатое сечение с наибольшими размерами 1200x2000 мм. В середине длины траверсы были закреплены в поворотном узле стропы. Конструкция этого узла состоит из поперечной балки 2 с шипами на концах, опертыми на подшипники качения 3 грузоподъемностью около 500 кН каждый. Через отверстие в балке пропущена вертикальная трубчатая тяга 4 , к которой на верхушке приварен стержень с винтовой нарезкой. Гайка на этом стержне соединяет тягу с поперечной балкой. В нижней части тяга заканчивается тремя размещенными через 120° неподвижными полукругами   5    диаметром 500 мм. Применение полукругов вместо поворотных и полных кругов было вызвано соображениями экономии, причем дополнительно учитывалось, что эти элементы исключительно выполняют роль выравнивающих кругов. Обоймы полукругов были прикреплены к тяге с помощью шарниров, что позволяло полукругам перемещаться в вертикальной плоскости.

Внутри поднимаемого монтажного сегмента резервуара на стыке цилиндрической и конусной оболочек с помощью шарниров были прикреплены шесть идентичных полукругов. Строп, оба конца которого прикреплялись к обойме полукруга 6 на тяге траверсы, соединял этот полукруг с двумя полукругами на оболочке резервуара. Благодаря такой системе подвешивания резервуара достигалось полное уравнивание нагрузок на отдельные стропы.

Подъем нижней части резервуара на высоту 77,5 м продолжался около 1 ч. Требования техники безопасности при выполнении работ не позволяли оперировать механизмом изменения вылета стрелы кранов. Установку монтируемого сегмента на стволе можно осуществить только путем поворота кранов, что создавало необходимость опережения движения одного из кранов относительно другого. В синхронизации действий крановщиков, а также людей, управляющих монтажом, неоценимую роль сыграла радиосвязь.

Для монтажа верхней части резервуара массой 40 т надо было удлинить стрелы кранов до 97,54 м и мачты до 54,86 м. Подъем верхней части резервуара  на  высоту 84,5 м продолжался около 40 мин  

Радиомачта высотой 646 м в Гомбине. Мачта высотой 646 м имеет пять ярусов оттяжек, причём высота свободной части мачты над верхним ярусом оттяжек равна 50 м. Ствол мачты имеет треугольное сечение со стороной 4,8 м. Ствол выполней из стальных труб марок R 35 и R 45. Опорные стержни имеют постоянный диаметр 245 мм и толщину стенки 8—34 мм. Постоянный наружный диаметр труб значительно упростил сборку конструкции, а также облегчил установку ползучего крана, с помощью которого монтировалась мачта. Оттяжки мачты имеют диаметр 50 мм. Общая масса мачты составляет 577,2 т, в том числе масса ствола — 451,2 т, масса оттяжек — 83,13 т. Ствол состоит из 85 сегментов высотой 7,5 м каждый и одного сегмента высотой 2,5 м. Сегменты соединялись на фланцах с помощью болтов.

В связи с ответственным характером данной конструкции при ее возведении предъявлялись повышенные требования. Однако габаритные размеры монтажных сегментов не давали возможности изготовлять их на заводе и транспортировать в готовом виде на строительную площадку. Поэтому на месте монтажа была создана соответствующая материально-техническая база. Были построены два цеха размером 18x24 м. В одном из них происходили сборка сегментов на специальных шаблонах и их сварка в поворотном кондукторе. Во втором цехе находилось отделение окраски. Конструкция мачты получила антикоррозионную защиту примерно на 20 лет в результате металлизации и покраски.

Сегменты ствола мачты подвергались пробному монтажу в горизонтальном положении. Стенд пробного монтажа был приспособлен для проверки соосности пяти последовательных монтажных сегментов ствола. При смене партии сегментов на стенде оставались два элемента, которые являлись контрольной базой для' следующих. Ответственные работы закрепления захватных приспособлений на концах оттяжек производились на специальном стенде.

Монтаж первых сегментов ствола мачты до отметки 26,78 м выполнялся краном "Коулз Гаргантюа". С помощью этого крана был также установлен на стволе мачты ползучий кран Z. Р-8 (специально сконструированный для монтажа этой мачты), который перемещался вверх после установки каждого очередного сегмента мачты. Основные составные элементы ползучего крана: оголовок с поворотной стрелой с переменным положением обоймы блоков; мачта крана заканчивающаяся внизу балкой, на концах которой находятся главные захватные приспособления J , служащие для крепления крана к конструкции мачты, а также системы блоков подъемного механизма мачты крана; обойма    4 , состоящая из двух балок, соединенных трубчатой траверсой.

Обойма насажена на мачту крана. На верхней балке находятся главные захватные приспособления для крепления крана к конструкции, а на нижней балке в числе другого оборудования расположены опорные захваты 7 и кабина 5. в которой во время непогоды может укрыться монтажная бригада.

Узлы ползучего крана, находящиеся на земле и заанкеренные в соответствующих фундаментах, включают: раму с направляющими блоками; лебедку мощностью 17 кВт для подъема конструктивных элементов и обоймы ползучего крана;  лебедку для подъема мачты ползучего крана; лебедку мощностью 10 кВт для затягивания стропов; кабину управления.

Кран подвешен на консолях, находящихся на верху каждого из монтажных сегментов ствола мачты ( 3.20). После установки очередного сегмента ствола мачта крана соединяется с верхушками поясных стержней мачты двумя вспомогательными захватными приспособлениями 6 (см. 3.19}; тогда можно освободить главные захватные приспособления обоймы и поднять ее на 7,5 м (высота монтажного сегмента) с помощью механизма подъема сегментов ствола мачты.

После установки в новом положении главных захватных приспособлений обоймы закрепляют вспомогательные захватные приспособления на ее нижней балке (они используются только при подъеме мачты крана); тогда можно освободить главные захватные приспособления, находящиеся на балке оголовка мачты крана, и поднять ее на 7,5 м. Трос, служащий для подъема мачты крана и прикрепленный к нижней балке обоймы, проходит через канатные блоки на балке мачты крана и верхней балке обоймы, а затем идет к лебедке, расположенной на земле.

Монтажные элементы мачты во время подъема надо было предохранить от раскачки под воздействием ветра, поэтому вдоль ствола мачты были применены направляющие тросы диаметром 13 мм. Эти тросы были прикреплены к обойме ползучего крана, а внизу натянуты полиспастом, соединенным с ручной лебедкой грузоподъемностью 1,5 т. Направляющие тросы крепились через каждые 50 м к поясным стержням мачты специальными гильзами, обеспечивающими свободное прохождение через них блоков, расположенных на верху поднимаемого сегмента.

Ползучий кран был использован также для подъема постоянных и монтажных расчалок, с помощью которых обеспечивалась жесткость мачты. Для выполнения этой операции блок перемещался на конец стрелы ползучего крана, и грузоподъемность крана снижалась до 5,5 т.

Подъем расчалок мачты, прикрепляемых к ее поясным стержням / и Ж, можно было произвести исключительно с помощью ползучего крана. К сожалению, вынос его стрелы был слишком мал, чтобы подать расчалки к поясному стержню Ж , поэтому эти расчалки монтировались в два этапа; сначала их поднимали ползучим краном, а затем передавали на специально запроектированную поворотную консоль, закрепляемую на оголовке последнего из смонтированных сегментов мачты.

После окончания монтажа мачты ползучий кран опустился на землю (циклично повторяющиеся операции, связанные со "сползанием" крана вниз, были обратными действиями по отношению к выполняемым при подъеме крана.вверх).

Основные параметры ползучего крана, использованного для монтажа радиомачты в Гомбине:

грузоподъемность на стреле 2,2 м, номинальная                   8 т

то же, максимальная  . ,                    10,3 "

скорость подъема монтажного элемента ствола мачты                   22 мм/с

скорость подъема мачты ползучего крана                5 "

скорость стягивания групп блоков в обоймах                        20 "

суммарная номинальная мощность    .;_....,   88,7 кВт

допустимая скорость ветра во время работы крана . .                     18 м/с

Дымовая труба высотой 61,88 м на металлургическом заводе им.

Б.Берута в Ченстохове. Труба жестко заделана в фундаменте; у

основания она имеет диаметр 4 м, а на высоте около 13 м сужается до

диаметра 3 м и имеет такой диаметр до самого верха. Выше отметки

13 м труба была разделена иа монтажные обечайки длиной от 4030 до

4050 мм. Разница этих размеров связана с изменением толщиной флан

цев, примененных для соединения обечаек. Труба до высоты около 25 м

смонтирована из пяти сегментов автомобильным краном типа "Гроув".

Обечайки трубы от отметки примерно 13 м оборудованы направляю

щими для ползучего крана. Этот кран был подвешен на направляющих на

отметке около 20 м. Установка ползучего крана на более низком уровне

была невозможной из-за переменного диаметра ствола трубы на нижнем

участке. С помощью крана было смонтировано девять обечаек трубы,

каждая массой около 4,2 т  

Обечайки поднимались вместе с прикрепленными к ним направляющими для ползучего крана и лестницами.

Труба высотой.40 м на заводе "Эльта" в Лодзи, смонтированная

с помощью вертолета. Труба имеет диаметр 1 м, толщина

стенки 8 мм. Заводские стыки сварные, а монтажные — фланцевые на бол

тах (по 32 болта в каждом стыке). На отметке 19 м труба укреплена тремя

сварными двутавровыми подкосами.

Монтаж трубы проводился в очень трудных условиях сплошной застройки — во дворе размером 40x25 м, ограниченном с двух сторон производственными зданиями (цехами), а с двух других сторон — двухэтажными зданиями, соединяющими зти цехи. Въездные ворота на площадку имели настолько малую высоту, что было невозможно ввести на монтажную территорию какой-либо автомобильный .кран. Монтаж элементов трубы с помощью крана, расположенного с внешней стороны зданий, соединяющих цехи, также был невозможен из-за значительной ширины этих зданий. Заказчик не смог найти исполнителя для выполнения монтажа трубы ползучим краном или методом выталкивания элементов трубы, поэтому было решено монтировать трубу с помощью вертолета типа Ми-6А. Однако это требовало переработки документации применительно к новым условиям монтажа. Новая технология требовала соблюдения следующих условий:

элемент монтируемой конструкции должен быть устойчив непосредственно после установки его на опорах;  нельзя предполагать, что вертолет будет удерживать элемент в проектном положении до момента установки связей;

монтажные стыки следует проектировать с учетом ударного характера нагрузки при возможном резком опускании вертолетом монтируемого элемента конструкции;

решения стыков должны исключать возможность заклинивания монтируемого элемента;

соединение монтажных элементов конструкции в стыке должно быть выполнено сразу же (прихватка сваркой или соединение на нескольких болтах исключается);

стыки должны иметь дополнительные устройства, наводящие монтируемый элемент в правильное положение.

Для удовлетворения этих требований надо было изменить размещение монтажных стыков ствола трубы и лестниц, а также заменить некоторые сварные стыки фланцевыми болтовыми стыками. Было запроектировано деление ст.вола трубы на пять монтажных элементов, соответствующих грузоподъемности вертолета. Нумерация элементов соответствует их расположению над фундаментом.

Наводящее устройство, которое обеспечило стыковку монтажных элементов с точностью, необходимой для установки болтов во фланцах, состояло из трех элементов: конуса внутри ствола трубы, который был предназначен для центровки соединяемых элементов; малого конуса снаружи ствола трубы, наружного кольца на монтируемом элементе ствола трубы

Это кольцо вместе с наружным конусом было присоединено к стволу трубы во время пробного монтажа, что обеспечивало точное совпадение болтовых отверстий во фланцах обоих соединяемых элементов.

Стыки монтажных элементов были оборудованы тремя пружинными замками 4, размещенными по контуру через. 120°. Эти замки быстро соединяли фланцы монтируемого и уже смонтированного элементов в жесткое целое, что давало возможность отсоединить грузоподъемный канат вертолета до установки болтов в стыке.

На ось трубы вертолет наводил руководитель полета, который вместе с радиостанцией находился на самой высокой части крыши (на фонаре) цеха

Монтируемый сегмент ствола трубы наводился на стыки с помощью направляющих тросов монтажниками, находящимися на крышах зданий, соединяющих главные цехи.

После окончания монтажа наводящие устройства демонтировались. Центрирующий конус, находящийся внутри ствола трубы, был прикреплен болтами, и после отвертки болтов он упал в нижнюю часть трубы и был удален из борова через прочистное отверстие.

Антенна на телевизионной башне в Торонто. Телевизионная башня в Торонто в настоящее время является самым высоким башенным сооружением в мире. Ее высота достигает 549 м, что примерно на 12 м больше построенной на несколько лет ранее телевизионной башни в Москве. Башня в Торонто до высоты 451 м имеет железобетонную конструкцию, предварительно напряженную тросами. На нее было израсходовано около 30 000 мЗ бетона и около 128 км арматурных тросов из высокопрочной стали. На железобетонной конструкции установлена стальная антенна высотой около 100 м. Она заанкерена в стволе башни 125 болтами длиной около 4 м каждый.

Стальная конструкция антенны имеет у основания пятиугольное сече

ние, длина стороны которого около 3,6 м, толщина листов 38 мм. Попе

речное сечение антенны уменьшается в направлении к ее вершине и на не

котором уровне переходит в квадратное сечение, длина стороны которого

около 0,6 м; толщина листов 12,7 мм. В целом стальная конструкция

антенны имеет массу около 300 т. Эта конструкция разделена на 40 мон

тажных сегментов, каждый массой около 7 т. Первый сегмент был смон

тирован башенным краном, который служил для монтажа других элемен

тов конструкции башни. Этот кран поднимался по мере бетонирования

ствола. Остальные 39 сегментов конструкции антенны были смонтирова

ны в течение 26 дней вертолетом типа    S -64 максимальной грузо

подъемностью 10 т. Сегменты соединялись болтами с примене

нием накладок; на соединение пошло около 30 тыс. болтов. Монтажные

работы были подготовлены очень тщательно. Конструкция антенны в це

лом виде была подвергнута пробному монтажу, во время которого были

пригнаны болтовые отверстия, а также проверена эффективность дейст

вия наводящей арматуры. Малопригодными для наводки сегментов ан

тенны оказались первично запроектированные длинные отогнутые трубки,

прикрепленные к смонтированному уже сегменту, и входящие между

ними металлические полосы, закрепленные в углах монтируемого сег

мента. Эти трубки были слишком длинные и поэто

му затрудняли монтаж. Кроме того, они имели малую жесткость и не мог

ли предохранять от динамического удара монтируемым сегментом, поэ

тому были разработаны другие наводящие элементы в виде коротких,

отогнутых к внутренней части антенны плеч, сваренных из двух угол

ков. Они хорошо себя зарекомендовали во время монтажа

Существенным является то, что сегменты конструкции антенны устанавливались в проектном положении без участия монтажников, работающих на верху уже смонтированной конструкции. Только шесть верхних сегментов, которые имели небольшое поперечное сечение, нужно было частично соединить болтами, перед тем как вертолет освобождался от грузоподъемного каната. Остальные сегменты были настолько устойчивы, что болты в стыках устанавливались после отлета вертолета.

Водонапорная башня высотой 48 м в Скочуве. Резервуар имеет емкость 1140 мЗ, диаметр 20 м и высоту оболочки 6,4 м. Эллиптическая форма резервуара с большой разницей размеров главных вертикальных осей эллипсоида вращения была продиктована необходимостью обеспечения как можно меньших колебаний давления воды в сети (разность уровней воды составляла 4,86 м, т.е. разность давления была равна примерно 0,05 МПа). Резервуар установлен на опорной конструкции, состоящей из десяти трубчатых опор, раскрепленных связями.

Большая высота установки резервуара создавала большие трудности в проведении работ обычными методами. Филиал "Мостостали" в г. Бендзине разработал поэтому очень эффективный способ монтажа, который был впоследствии запатентован.

Работы проходили в следующем порядке. Сначала смонтировали первый ярус опор, на которые телескопически были насажены втулки (они проходят через оболочку резервуара). Непосредственно над землей смонтировали резервуар 3 вместе с круговой платформой 4'. На этой платформе был сделан путь 5 для отклоняющейся мачты 6 ; мачта закреплялась на поворотной платформе 7, ось вращения которой совпадала с вертикальной осью резервуара 8 . На оголовках опор были установлены монтажные площадки вместе с гидравлическими домкратами 9; домкраты соединялись тросами 10 с втулками, насаженными на опоры и вваренными в оболочку резервуара. С помощью этих домкратов резервуар подняли на уровень оголовков опор. Затем резервуар был оперт на металлические листы, приваренные к опорам под втулками, и после этого с помощью отклоняющейся мачты были демонтированы домкраты со стоек опорной конструкции.

Далее с помощью отклоняющейся мачты на опорах устанавливали следующий монтажный сегмент. На вновь смонтированном участке опоры с помощью той же мачты опять устанавливали гидравлический домкрат. И только тогда можно было приступать к наращиванию следующей опоры. После прикрепления связей к опорам под резервуаром приступали к очередному подъему резервуара на высоту яруса опор ( 3.32). В результате многократного повторения описанных операций резервуар был поднят на требуемую высоту.

Сферические водонапорные башни. За рубежом довольно часто применяют сферические водонапорные башни. Чаще всего они имеют емкость до 1000 мЗ и опираются на колонны, высота которых зависит от местных потребностей. На оголовке колонны крепятся полиспасты, на которых поднимается резервуар, собранный непосредственно на земле.