Конструктивная схема арочного покрытия и обоснование метода его монтажа

Конструктивная  схема арочного покрытия и обоснование метода его монтажа 

Конструктивная  схема арочного покрытия здания определена архитектурным и объемно-планировочным  решением ледовой арены (см. рис. 4.13), запроектированной и построенной  к юбилейной дате – 450летию вхождения Башкортостана в Россию. 

Овальное в  плане здание размером 160х72 м представляет собой спортивное сооружение высотой 30 м. Запроектировано в монолитном железобетонном крупноформатном каркасе  с покрытием в виде сборно-монолитной  оболочки, сформированной системой арочных ферм пролетом 72 м. Арочное покрытие предусмотрено только для центральной части здания, которая была задана размерами игровой хоккейной площадки и трибунами на 8000 зрителей. «Крылья» овальных частей здания выполнены в многоэтажном  монолитном и железобетонном варианте и предназначены для служебных и обслуживающих помещений. 

Овальное очертание  здания ледовой арены предопределило «разнотипность»  размеров арок, которые  изготавливались практически по индивидуальным рабочим чертежам «КМ» для каждой из данных конструкций, Конструктивная схема «типовой» арки покрытия ледовой арены представлена на рис. 4.14. 

Как следует  из данной схемы наиболее «нагруженная»  часть конструкции – верхний  пояс фермы, запроектирован из сварного прокатного двутавра в виде «ломанного» контура.  Длина  таких составных элементов пояса фермы равная 10 м, обусловила минимально возможный вес отправочных марок данной конструкции, который составил 8 т. 

Все эти конструктивные решения определили наиболее приемлемый и целесообразный метод монтажа арочного покрытия, как поэлементно-крупноблочный метод.  Условно названный  «поэлементно-крупноблочный  метод» монтажа означает, что поэлементная сборка конструкции арки выполнялась на кондукторе, а затем «агрегированное» и целиком собранное покрытие монтировалось единым блоком. Виртуальный вариант монтажа арок по традиционной технологии потребовал бы привлечения монтажных кранов типа СКГ-100, доставка которых на строительную площадку и их «размещение» в монтажной зоне вызвали бы массу проблем. Поэтому был принят излагаемый ниже метод. Принцип принятого метода монтажа данного арочного покрытия может быть представлен следующей технологической схемой: 

1. Изготовление  элементов кондуктора, схема которого  приведена на рис 4.15. Конструкция кондуктора представляет собой горизонтальную раму, на которую установлены разновеликие стойки, являющиеся опорными элементами верхнего  пояса укрупняемой арки.  Горизонтальные связи между опорными 

стойками обеспечивали пространственную устойчивость этой системы. Вертикальные отметки «сформированной» кондуктором опорной части стоек, описывающих  кривизну  верхнего  пояса  арки,  были  ниже проектной на 20-30 см. Это обеспечивало беспрепятственную выверку монтажного блока при установке его на проектные опорные конструкции здания. 

 2. Подготовка приобъектной  площадки в торце здания для приема,  комплектации и укрупнения отправочных марок арочных ферм. 

 3. Монтаж крановой техники и оборудования (гидросистемы) для «надвига» арочных блоков на проектных отметках 19.70 м. Монтаж кранов  СКГ-63/100 потребовался из-за стесненности строительной площадки, расположенной в застроенном микрорайоне, что обусловило  «поставку» крана на объект «габаритными» блоками. Оборудование для надвига арочного блока комплектовалось из системы гидродомкратов, масленой станции, пункта управления, видеосистемы наблюдения и контроля за осуществляемыми технологическими процессами при «надвиге» покрытия двумя силовыми установками. 
 
 
 
 
 

Рисунок 4.13. Конструктивная схема арочной фермы ледового дворца «Уфа-арена»:1-элементы  (отправочные марки) верхнего пояса; 2 – элементы (отправочные марки) нижнего пояса; 3-«затяжка»  нижнего пояса; 4-узлы сопряжения  нижнего пояса с отправочными марками верхнего пояса; 5-опорные узлы фермы; 6-опорные конструкции каркаса здания; Lар – длина арки; Вф – стропильная высота арки; Ф-I…Ф-IX – отправочные марки верхнего пояса; Фн-I…Фн-2…Фн-7-отправочные марки нижнего пояса.

Рисунок 4.14. Схема  кондуктора для сборки арочных ферм монтируемого на проектных отметках здания: 1-монолитные конструкции каркаса; 2-рама каркаса кондуктора; 3-стойки каркаса кондуктора из трубчатого профиля; 4-диагональные связи  жесткости кондуктора; 5-опорные узлы стоека кондуктора; 6 – отправочные марки верхнего пояса фермы; 7-катковый узел опирания фермы на понакатные пути; 8-элементы нижнего пояса фермы; 9-понакатные пути; 10-навесные монтажные площадки;11 – строп для перемещения площади при сборке монтажного блока; I,II,III…VI-последовательность сборки монтажных блоков арки на кондукторе. 

     4. Монтаж вспомогательного кондуктора с одной из торцевых сторон арены для укрупнения монтажных узлов арки на отметке 5,00 м, которые затем «подавались» кранами СКГ-63/100 на сборочный стенд на отм. 19,70 м. 

       5. Монтаж сборочного стенда на приобъектной площадке для сборки отправочных марок арки, из которых укрупнялись узлы верхнего и нижнего поясов пролетной конструкции. Эти «узлы» арки затем подавались на сборочный кондуктор. 

       6. Сборка на вспомогательном кондукторе арочного покрытия (см рис 4.15) из отдельных узлов верхнего и нижнего узлов поясов, вертикальный транспорт которых на сборочный стенд осуществлялась теми же кранами СКГ 63/100. Последовательность сборки каждой арки прослеживается цифровой очередностью (римские цифры) на рис. 4.14. 

       7. Компоновка («агрегирование») арочного  покрытия в монтажный блок  за счет «наращивания» очередной  арки в укрупняемую пространственную  конструкцию. 

       8. «Надвиг» укрупненного блока  арочных ферм на проектные  оси с помощью гидросистемы. 

       Теоретически возможный  крупноблочный  монтаж арок традиционным методом  исключался из-за весьма значительного  веса каждого из укрупняемых  блоков арки (40 т) и отсутствия  у подрядчика  соответствующего  тяжелого кранового оборудования и, особенно, стесненностью площадки строительства, «привязанной» в застроенном микрорайоне. Особенностью метода поэлементно-крупноблочного монтажа, разработанного ОАО «Востокнефтезаводмонтаж», является сборка пролетной конструкции здания  на кондукторе, который устанавливался не на земле, а на проектных отметках покрытия здания, т.е. на отметке 20 м.  Более подробный технологический регламент по этим основным  монтажным процессам рассматривается ниже. 

Технология  монтажа арочного покрытия «Уфа-арена» 

Сборка арочного покрытия на кондукторе осуществлялась согласно следующей схемы, которая  предусматривала определенную  последовательность формирования блока в полностью  готовую конструкцию. 

Исходя из данной схемы (см. рис. 4.14), вначале укрупнялся верхний пояс фермы, а затем устанавливались элементы нижнего пояса, запроектированные в виде затяжки арочной конструкции. Завершающей операцией сборки арки на стенде являлась установка на опорных ее узлах «катков» для последующего надвига (рис. 4.15). 

Сборка верхнего пояса производилась из укрупненных  узлов, включавших три сваренные  отправочные марки. Вначале «фиксировалось»  на кондукторе положение центрального узла пояса, а затем –  «свесов» арки. При этом, как следует из рис 4.16, узел верхнего пояса включал в монтажный блок и элементы нижнего пояса в виде шарнирно подвешенных связей затяжки.

Рисунок 4.15 Конструктивная схема опорного узла и катковой опоры  монтажного блока арочной фермы: 1-опорные конструкции каркаса  здания; 2 – верхний пояс арочной фермы; 3 – опорный пояс арки покрытия здания; 4 – узел катковой опоры с фермой; 5 – «накатный путь»; 6 – каток опорного узла арочной фермы. 

Это позволило  по окончании сборки верхнего пояса  арки сразу же приступить к формированию нижнего пояса, так как это показано на рис 4.14. 

Полностью сформированная арка перемещалась с кондуктора на «накатный путь» в «ожидании» сборки последующего элемента покрытия (см. рис. 4.17). Таким образом, первый монтажный  блок перед его «надвигом» представлял собой совокупность следующих элементов покрытия: две арки с системой связей и плитами покрытия по верхним поясам ферм. 

Монтаж методом  «надвига» в данном проекте может  быть представлен следующим технологическим  регламентом (см. рис. 4.17):

Подъем монтажного  блока на 15-20 см с опор кондуктора с помощью  вертикальных гидродомкратов, являющихся принадлежностью самого кондуктора;

Горизонтальное  перемещение блока на 15-20 см с  помощью другой системы горизонтальных домкратов стенда, что позволяет  «надвинуть» первый монтажный блок над проектными опорными конструкциями арок;

«посадка» монтажного блока с помощью тех же домкратов  на «накатные пути»,смазанные графитовым составом для уменьшения сил трения при перемещении блока на проектные  оси;

Строповка монтажного блока к «силовой установке» за счет монтажа системы тяг, представляющих собой цепные звенья заданной длины;

«Надвиг» первого  блока арочной  фермы с помощью  гидросистемы на расстояние равное шагу арок (9 м). Передвижение блока в пределах означенной длины «надвига» осуществлялась циклами, каждый из которых предусматривал: 

- рабочий ход  домкрата, равный 1000 мм ; 

- «перезарядка»  домкрата за счет холостого  хода (возврата) штока в «крайнюю  позицию»; 

- установка промежуточного  инвентарного «звена» тяги, размер которой равен рабочему ходу поршня домкрата (1000 мм) для «компенсации зазора», образовавшегося после возврата поршня домкрата в рабочее положение 

- очередной   цикл «надвига» блока и повторение  операций «перезарядки» и установки  цепных вставок длиной в 1000 мм; 

- технический  контроль за соблюдением требуемой  синхронности  «надвига» одновременно  работающими двумя силовыми установками  и корректировка заданных параметров  монтажного цикла (скорости «надвига»)  осуществлялась за счет использования  системы  видеонаблюдения  с  помощью видеокамер;

формирование  «покрытия» в блоках, ближних ячейках  арочной оболочки за счет монтажа  плит покрытия осуществлялся самоходными  кранами  СКГ 63/100, расположенными в  оптимальной по отношению к укрупняемой  конструкции позиции (см. рис 4.18);

последовательное  наращивание длины «надвигаемого» блока покрытия за счет  «включения»  в этот блок очередной, собранной  на кондукторе арки. Продолжительность  сборки последующей арочной фермы  на кондукторе из отправочных марок  должно быть примерно равно времени «надвига» монтажного блока на очередную проектную ось. Это  предопределяет «равноритмичный»  цикл  монтажных  и  сборочных  работ  и  существенно сокращает время «технологических ожиданий» в монтажном цикле возведения покрытия и соответственно общий срок строительства объекта;

Заключительная  фаза монтажа арочного покрытия осуществлялась по той же схеме (см. п.п. 1-7), когда  вес полностью собранного блока  достигал

Рисунок 4.16 Схема  укрупнения отправочных элементов  арки на сборочном кондукторе приобъектной площадки и «подача» их на кондуктор на проектные отметки 19,70 м; А – центральной части верхнего пояса; Б – (левого) и В-(правого) блоков верхнего пояса фермы; 1, 2, 3, 4, 5, 6 – отправочные марки верхнего пояса; 7 – отправочные марки нижнего пояса; 8 – опорные конструкции стоек кондуктора; 9 – полиспаст крана СКГ – 63/100; 10 – строп для подвешивания «раскоса» затяжки в монтажном положении; 11 – «перемещение» элемента нижнего пояса в проектное положение при сборке арки; 12 – балансирная траверса; 13 – грузовой крюк полиспласта крана СКГ-63/100.

Рисунок 4.17. Технологическая  схема монтажа арочного покрытия методом надвига: 1-конструкции монолитного  каркаса здания; 2 – монтажная  стойка под опорную раму кондуктора; 3 – опорные конструкции арочного покрытия; 4-«первая» установленная и собранная на кондукторе ферма; 5,6,-последующие укрупняемые и надвигаемые фермы покрытия; 7-контур кондуктора; 8 – гидродомкрат; 9 – инвентарные «вставки» для строповки ферм между собой и гидродомкратом; 10 – кран  СКГ63/100 с башенно-стреловым оборудованием; 11 – пролетные конструкции между арочными фермами; 12-позиция стрелы крана при подаче отправочных марок фермы на кондуктор; 13 – позиция стрелы крана при монтаже пролетных строений между фермами; 14 – направление «надвига» арок; Lб – высота башни крана (30,84 м); lстр-длина основной стрелы крана(23,24 м); В’кр, В”кр – соответственно вылет стрелы при укрупнении арки на кондукторе и монтаже пролетных строений.