Справочник строителя

Бетоны. Материалы, технологии, оборудование

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Своды и оболочки из сборных железобетонных элементов позволяют перекрывать большие площади одноэтажных промышленных зданий без промежуточных колонн при минимальном расходе материалов.

Улучшение конструктивных решений и методов монтажа сводов и оболочек из сборных железобетонных элементов во многом способствует более широкому их применению в промышленном строительстве. Особое распространение получили цилиндрические оболочки КЖС, которые значительно экономичнее плоских плит покрытия.

В настоящее время в строительстве применяют своды и оболочки следующих типов: длинные цилиндрические оболочки (размером 3x12 м для сетки колонн 24x12 м); короткие цилиндрические оболочки (размером 3x12 м, 3x18 м и 3x24 м), перекрывающие пролет здания; оболочки двоякой положительной кривизны; оболочки двоякой отрицательной кривизны; купола.

Длинные цилиндрические оболочки собирают из плит размером 3x12 м, выпускаемых двух типов - средних и торцевых, и бортовых элементов. Панели имеют толщину 40 мм и ребро по контуру. Торцевые панели имеют с торцов диафрагмы в виде арок с затяжками. Бортовые элементы выполняют для пролета 24 м в виде двутавровых балок с криволинейным верхним поясом.

Монтаж оболочки начинают с установки на колонны бортовых элементов, которые крепят сваркой к колоннам. До установки плит на бортовые элементы (при пролете в 24 м) их в четвертях опирают на временные опоры с домкратами. Монтаж панелей начинают с торцевой панели. При этом затяжку торцовой плиты приваривают к оголовку колонны, а плиту - к бортовому элементу. Затем устанавливают и приваривают четыре рядовые плиты, а потом торцевую плиту с затяжкой. Монтаж выполняют гусеничным краном грузоподъемностью 10 т на требуемом вылете стрелы. Стропят панели за четыре петли траверсой. После сварки стыков, замоноли-чивания всех швов и выдержки бетона бортовые элементы раскружаливают. Нагрузку с временных опор снимают и опоры удаляют, после чего оболочка работает совместно с бортовыми элементами и затяжками.

Короткие цилиндрические предварительно напряженные панели типа КЖС широко применяют для пространственных покрытий промышленных и гражданских зданий. Плиты КЖС выпускают длиной 12, 18 и 24 м, равной перекрываемому пролету. Ширина плиты 3 и 6 м, масса до 2 т. Плиты выпускают с торцевыми затяжками, что позволяет их устанавливать непосредственно на заранее смонтированные колонны.

Монтаж плит производят гусеничным краном. Плиты предварительно подают в пролет или непосредственно к моменту подъема под кран. Строповку плит осуществляют траверсой за 4 точки. После установки плиты ее приваривают к закладным элементам на колонне. Оболочки двоякой кривизны применяют для перекрытия крупной квадратной сетки колонн: перекрытий складов, механических цехов и других производственных помещений, где нужно обеспечить свободное перемещение транспорта.

Оболочки двоякой кривизны применяют как для перекрытия однопролетных, так и многопролетных зданий. Такие оболочки состоят из контурных арок-диафрагм с предварительно напряженным нижним поясом и скорлупы. У сборно-монолитных оболочек скорлупа образует многогранник, набираемый из плоских плит ромбической и треугольной формы. Сборные оболочки перекрывают ребристыми цилиндрическими панелями размером 3x6 м. Монтаж сборно-монолитных оболочек со скорлупой из плоских плит требует применения подмостей или кондукторов. Монтаж выполняют в следующем порядке. Контурные арки устанавливают на колоннах гусеничным краном и закрепляют. Для установки плит скорлупы применяют башенные краны грузоподъемностью 5 т или гусеничные с башенно-стреловым оборудованием.

Каждый угол установленной плиты должен опираться на подмости или кондуктор. Углы оболочки заполняют треугольными плитами. В швы закладывают арматуру, натягиваемую после сварки выпусков, и замо-ноличивают их. Верхние пояса арок окончательно бетонируют после установки всех плит и заварки выпусков арматуры.

Раскружапивание оболочки выполняют после достижения бетоном в угловых зонах и швах между плитами 70% проектной прочности. Раскружаливание достигается путем опускания винтовых или гидравлических домкратов, включенных в стойки подмостей или опоры кондуктора.

Такой метод трудоемок в процессе монтажа и демонтажа подмостей или кондукторов и выполнения технологических операций монтажа плит и замоноли-чивания стыков.

Типовые цилиндрические оболочки серии 1.466-1 позволяют применять бескондукторный способ монтажа, что значительно сокращает трудозатраты и расход металла на приспособления. Цилиндрические плиты 3x6 или 3x12 м предварительно укрупняют в блоки до требуемого размера на стенде и оснащают двумя временными затяжками с винтовыми стяжками.

Монтаж оболочки начинают с установки контурных ферм-диафрагм л крепления их к колоннам. Фермы временно раскрепляют. Сборку оболочки начинают с установки доборных плит, примыкающих к контурной ферме. Затем траверсой за четыре точки поднимают поочередно блоки-покрытия и устанавливают их на контурные арки. Крайние блоки имеют выпуски арматуры для приварки к верхнему поясу контурной фермы.

После выверки оболочки, монтажной сварки выпусков арматуры, замоноличивания швов и достижения бетоном 70% проектной прочности производят раскружаливание оболочки, для чего постепенно отпускают натяжение винтовых стяжек временных затяжек блоков от середины к краям и снимают затяжки.

Конструкции куполов применяют для перекрытий спортивных залов, выставочных павильонов, рынков и т. д. Купола, состоящие из однотипных панелей с горизонтальными стыками ярусов, монтируют обычно навесным способом. Монтаж производят последовательной установкой панелей одного яруса. Собранный ярус обладает достаточной устойчивостью для сборки на нем панелей следующего яруса. Установку панелей выполняют башенным краном или гусеничным в башенно-стреловом исполнении.

Кран перемещается вокруг монтируемого купола или внутри его. В отдельных случаях кран может размещаться в центре купола. Склад панелей размещают в пределах вылета стрелы монтажного крана. В отдельных случаях монтаж ведется с транспортных средств («с колес»). Панели средней части купола, имеющие небольшой угол к горизонту, притягивают оттяжками к ранее установленным панелям.

При радиальной разрезке купола монтаж ведут с применением центральной временной опоры с домк-ратной установкой для раскружаливания купола после замоноличивания. На этой опоре также устраивают подмости для выполнения работ по сборке конструкций и их закреплению.

Наиболее интересным сооружением в России, перекрытым сборной оболочкой двоякой положительной кривизны, является универсальный спортивный зал «Дружба» на Стадионе «Лужники» в Москве. Покрытие зала представляет собой комбинацию центральной сферической двояковыпуклой оболочки и 28 удерживающих складчатых оболочек, опирающихся на общую фундаментную плиту.

Конструкция покрытия имеет три яруса опорных колец: верхнее (замыкающее центральную оболочку) - в виде контурного пояса из монолитного железобетона, среднее (на уровне перелома складчатых оболочек) - в виде стальной затяжки, нижнее - в виде монолитных контрфорсов и фундаментной плиты. Верхнее и среднее опорные кольца очерчены по сложным пространственным кривым.

В плане покрытие приближается к овалу и имеет наибольший пролет 96 м. Максимальная высота конструкции зала 20 м (считая от шарниров опор). Центральная оболочка имеет размеры 48x48 м и состоит из сборных железобетонных плит пяти типоразмеров.

Центральную.оболочку монтировали блоками, состоящими из трех плит. Каждую из 28 складчатых оболочек собирали из шести железобетонных элементов четырех типоразмеров. Эти элементы соединяли в монтажных стыках сваркой закладных частей, затем укладывали в стыки рабочую арматуру и замоноличивали их.

Монтаж покрытия спортзала выполняли с помощью специально спроектированных и изготовленных временных подмостей и шпренгельного усиления укрупненных блоков плит центральной оболочки.

Каркас временных подмостей для монтажа оболочки состоял из 20 двухветвевых плоскостных опор, связанных в верхней части парными обвязочными балками, располагаемыми под контуром монолитного пояса центральной оболочки. Между установленной в центре сооружения пространственной центральной опорой и обвязочными балками были смонтированы парные фермы. Обвязочные балки, располагаемые внутри контура каркаса подмостей, и парные фермы предназначены для временного опирания укрупненных блоков плит центральной оболочки, а обвязочные балки снаружи подмостей - для опирания верхней части укрупненных блоков складчатых оболочек. Восемь стоек и центральная опора подмостей опирались на фундаментную плиту, двенадцать стоек - на несущие балки трибунной части сооружения. Поэтому в первую очередь были смонтированы и закреплены встроенные несущие конструкции трибунной части (сами трибуны монтировались в последнюю очередь). Для обеспечения общей устойчивости смонтированные конструкции трибунной части были развязаны временными вертикальными и наклонными связями (в плоскости наклонных трубчатых подкосов полурам трибун).

Плоскостные стойки каркаса были также раскреплены в двух плоскостях жесткими подкосами. Конструкции каркаса временных подмостей, а также встроенные конструкции трибунной части монтировали гусеничными кранами СКГ-40/63 и МКГ-25БР, установленными в центральной части зала, и рельсовым краном СКР-1500, установленным снаружи здания. На изготовление конструкций каркаса временных подмостей было затрачено 287 т стали, что снизило эффективность конструктивного решения здания.

Одновременно с монтажом каркаса подмостей вы-, полняли укрупнительную сборку плит покрытия центральной оболочки, состоявшую из 108 сборных железобетонных плит шириной 2,4 и длиной до 7,2 м. Их укрупняли в блоки 0,5x2,4x21,5 м по три плиты в каждом. Масса одного блока достигала 21 т. Укрупнение плит производили на двух металлических стендах, обеспечивавших проектную кривизну собранного блока и точность его геометрических размеров. Для обеспечения устойчивости каждого укрупненного блока плит центральной оболочки при его установке в проектное положение (вплоть до замоноличивания и рас-кружаливания покрытия) на стендах блоки снабжали инвентарными шпренгельными затяжками. Монтаж конструкций центральной оболочки выполняли рельсовым краном СКР-1500, перемещавшимся вокруг монтируемого зала по криволинейным замкнутым путям, а краны МКГ-25БР и СКГ-40/63 использовали на укрупнительной сборке. Кран СКР-1500 был собран в специальном башенно-стреловом исполнении со стрелой 30 м и маневровым клювом 39 м. Его грузоподъемность на вылете 43 м составляла 25 т. При установке укрупненные блоки опирали на дубовые прокладки, уложенные по заданным в проекте отметкам на конструкции временных подмостей.

Для складирования укрупненных блоков были предусмотрены специальные накопители, что позволяло вести непрерывную укрупнительную сборку плит до момента окончания монтажа каркаса подмостей и при -ступать к монтажу, имея значительный запас заготовленных блоков. Захват блоков осуществляли четы-рехветвевым стропом. К моменту окончания монтажа центральной оболочки были организованы еще три стенда для сборки ромбовидных складчатых оболочек, и последующую укрупнительную сборку складчатых оболочек из шести элементов (каждый массой 8-12 т) производили одновременно на четырех стендах-кондукторах, расположенных по периметру сооружения.

На стендах складчатые оболочки располагали так, что верхние и нижние концы их находились на одинаковых отметках. Стенды были снабжены специальными поворотными шарнирами в местах опор складок, а также рихтовочными приспособлениями в виде винтовых упоров для соблюдения исходной геометрии вбираемого блока. После рихтовки опорных плоскостей стенда устанавливали средние плиты и соединяли их между собой сваркой металлических накладок. Затем к опорным узлам этих плит в местах примыкания к ним боковых элементов приваривали стальные листы, образующие столик корытного сечения, в который устанавливали оголовки боковых плит ПС-1 и ПС-3.

При этом противоположные стороны боковых плит опирали на стойки стенда. После проверки исходной геометрии сборных элементов блока складки соединяли продольные ребра боковых плит стальными накладками. Затем соединяли торцевые ребра плит, в швы между плитами устанавливали арматурные каркасы и замоноличивали швы бетоном.

Цикл работ по укрупнительной сборке и омоноли-чиванию складчатой оболочки составлял 7 дней (при трехсменной работе). На укрупнительной сборке были заняты три крана (МКГ-25БР, СКГ-40/63 и МКП-40). Наличие четырех стендов при семидневном цикле работ на стенде позволило организовать две комплексные бригады монтажников, каждая из которых обслуживала по два стенда.

В процессе снятия каждой оболочки со стенда ее одновременно переводили в положение, близкое к проектному. Это обеспечивалось схемой строповки специальной траверсы и возможностью поворота оболочки вокруг нижнего опорного шарнира, предусмотренного на стенде укрупнительной сборки.

При укрупнительной сборке ромбовидных складчатых оболочек одновременно приваривали проушины для строповки. Складки снимали со стенда, перевозили к месту установки и монтировали в проектное положение краном СКР-1500. В неделю монтировали четыре оболочки.

Подъем укрупненной ромбовидной складчатой оболочки массой 80-85 т производили специальной трехвет-вевой траверсой грузоподъемностью 85 т. Две основные ветви из стального каната, которые крепили по концам на втулках к боковым проушинам складки в местах ее перелома, воспринимали основную массу поднимаемой складки. Третью, второстепенную ветвь, уравновешивающую складку, в процессе подъема закрепляли в нижнем основании складки. Регулируя длину второстепенной ветви - универсального стального каната, задавали требуемый наклон складки при подъеме.

При установке каждой ромбовидной оболочки в проектное положение ее низ сначала опирали на шарнир (стальной шар диаметром 150 мм в сферическом гнезде), затем верхний конец блока, поднятый выше проектного положения примерно на 1 м, поворотом вокруг нижнего шарнира плавно опускали на верхнюю монтажную сферическую скользящую опору, установленную на обвязочных балках временных подмостей. Наличие скользящей опоры исключало передачу возможного горизонтального усилия распора на каркас временных подмостей.

Установленный по основным осям (осям трибун) в проектное положение ромбовидный блок-оболочку удерживали от опрокидывания под воздействием ветровых нагрузок двумя временными металлическими стойками, установленными на перекрытии трибунной части, и двумя поперечными канатными расчалками диаметром 17,5 мм с винтовыми талрепами - устройствами для натяжения расчалок. Каждый последующий блок-оболочку после приведения в проектное положение расчалками с талрепами до расстроповки крепили к ранее установленной оболочке в месте ее перелома двумя временными распорками (верхней и нижней). Расчалки сохраняли до окончания сварки соединительных узлов затяжек между складками (элементов замкнутого кольца).

Для симметричной загрузки временных подмостей блоки-оболочки устанавливали по диаметрально противоположным взаимно перпендикулярным осям здания. По окончании монтажа всех 28 складчатых блоков-оболочек произвели выверку и необходимую рихтовку конструкций постоянной стальной затяжки, элементы которой поднимали вместе с оболочками на временных подвесках. Затем были выполнены работы по сборке и сварке соединительных узлов (стыков) элементов постоянной затяжки - среднего опорного кольца сооружения.

После сборки и сварки узлов крепления постоянной стальной затяжки коробчатого сечения из уголка 200x200x25 мм монтировали сборные железобетонные доборные элементы, заполняющие верхние треугольные проемы покрытия между ромбовидными складками, и параллельно бетонировали верхний монолитный пояс и швы центральной оболочки. Установку треугольных доборных железобетонных элементов в проектное положение выполняли четырехветвевым стропом с включением в каждую ветвь талрепа, позволяющего регулировать длину любой ветви в процессе строповки внизу. Таким образом, доборный элемент поднимали с земли в проектном положении с заданными перепадами отметок краев.

По окончании всех работ и набора бетоном замоно-личивания проектной прочности (30 МПа) было осуществлено раскружаливание оболочки, т. е. постепенное освобождение стального каркаса временных подмостей от поддерживания сборно-монолитного покрытия. В процессе раскружаливания необходимо было обеспечить синхронное опускание 21 стойки каркаса подмостей на строго заданные величины. Полное раскружаливание уникальной сборно-монолитной оболочки покрытия выполнено за 12 ч. В течение последующих шести суток контролировалось дальнейшее изменение прогибов оболочки и усилия в затяжке. По истечении суток состояние оболочки практически стабилизировалось, прирост прогибов и усилий почти прекратился. Окончательный прогиб оболочки составил в среднем 65 мм, а максимальное усилие в затяжке - 3300 кН.