48. Возведение высотных зданий. Способы монтажа. Применяемые монтажные механизмы.

Высотные здания (выше 17 этажей) чаще бывают компактными, небольших размеров в плане, реже протяженными, многосекционными. Монтаж таких зданий осуществляют методом наращивания с использованием приставных, передвижных и самоподъемных башенных кранов.

Конструктивной основой высотных зданий является стальной, железобетонный или комбинированный каркас с пространственным ядром жесткости или плоскими диафрагмами — связями.

При железобетонном каркасе или металлическом, но обетонированном, монтаж последующих ярусов возможен только после заделки стыков колонн, обетонирования металлических колонн нижних ярусов и набора бетоном стыков не менее 70%  марочной  прочности.

В большинстве высотных зданий предусмотрено ядро жесткости, которое воспринимает горизонтальные нагрузки от примыкающих частей здания и обеспечивает устойчивость и пространственную жесткость всего здания в процессе монтажа и эксплуатации. В некоторых зданиях сначала выполняют монтаж ядра жесткости, например, лифтовой шахты до проектной отметки, а затем — возведение остальных конструктивных элементов

Ядро жесткости чаще выполняют в монолитных конструкциях, обычно бетонирование ядра опережает монтаж каркаса на 1...2 яруса. Для надежного соединения каркаса к ядру здания в стенках ядра жесткости должны быть оставлены штрабы, проемы с оголенными стержнями арматуры для крепления к ним балок каркаса сварными или болтовыми соединениями. Это очень трудоемко, но гарантирует, что монолитное ядро сразу начинает воспринимать горизонтальные нагрузки установленной части  каркаса.

По конструктивным особенностям и технологическим условиям бетонирование ядра жесткости может отставать от монтажа каркаса. Это отставание допускает, что смонтированные конструкции сразу свариваются и обетонируются, чем обеспечивается быстрый набор стыками 70%-й прочности.

 

 

Предельная высота, на которую монтаж может опережать бетонирование ядра жесткости, не должна превышать 8 этажей, обязательным  условием  при  этом должно  быть раскрепление каркаса временными вертикальными и наклонными связями. Междуэтажные перекрытия обычно устраивают из крупнопанельных элементов, иногда в сборно-монолитном варианте.

49 Возведение высотных сооружений (башен, мачт, труб). Общие положения и методы монтажа.

Высотными называют сооружения, высота которых намного превышает их размеры в поперечном сечении. Такие сооружения работают на восприятие преимущественно горизонтальных нагрузок, основной из которых является ветровая. К высотным сооружениям относят вытяжные трубы (вентиляционные и дымовые), опоры антенных сооружений радио и телевидения, метеорологические вышки, опоры воздушных линий электропередач  и т. п.

Высотные сооружения необходимы не только для многих крупных промышленных предприятий. Без них невозможны дальнейшее развитие теле- и радиокоммуникаций, передача электроэнергии на большие расстояния. Высокие трубы способствуют  улучшению  экологической   обстановки.

Назначение дымовых и газоотводяших труб известно, мачты обычно применяют для линий электропередач, они специфичны с точки зрения их работы, восприятия нагрузок, наличия фарфоровых изоляционных гирлянд, опасности поражения током. Башни обычно используют для средств связи, часто их оборудуют передатчиками теле- и радиопрограмм, телефонных систем.

Башня — вертикально и свободно стоящее высотное сооружение, жестко защемленное в основании, что достигается анкеровкой ствола башни к фундаментам, и не требующая по этой причине оттяжек. В большинстве случаев башни проектируют в виде пространственных конструкций, имеющих форму призмы или пирамиды, часто с небольшими переломами в очертании поясов по высоте. Башни представляют собой решетчатые конструкции из трубчатых, прокатных или сварных профилей. Предпочтительнее трубчатое, а не из проката решение башни, так как у труб коэффициент аэродинамического сопротивления ветру меньше, что позволяет выполнить более тонким сечение конструкции. Поперечное сечение — треугольник. квадрат, шестигранник, восьмигранник. По центру башни иногда предусматривают вертикальные конструкции для шахт лифтов,  лестниц,   различных технологических устройств.

 

 

Устойчивость башен обеспечивается надежным соединением надземной части с фундаментами. Для уменьшения объема фундаментов и особенно глубины их заложения базу башни проектируют уширенной в виде усеченной пирамиды с фундаментами по ее периметру, а каркас верхней части башни в виде призмы. Стыки поясов и решетки башни могут быть сварными или болтовыми.

Высота радио- и телевизионных опор обычно 180...380 м, радиорелейных опор — 50... 120 м, вытяжных труб-башен—90...180 м, молниеотводов— 170...230 м.

Мачта — вертикальное высотное сооружение, шарнирно или защемленно опирающееся на фундамент и удерживаемое натянутыми и наклонно идущими к земле стальными канатами-оттяжками в один или несколько ярусов. Мачты чаще всего имеют решетчатую конструкцию трех- или четырехгранного сечения или листовую конструкцию в виде сплошной трубы. Ствол решетчатых мачт состоит из пространственных секций длиной 6,75... 13 м, изготавливаемых на заводе и соединяемых при монтаже фланцами на болтах. Мачты листовой конструкции состоят из секций диаметром 1,2...2,5 м длиной до 9 м, они соединяются между собой встык сваркой или болтами на накладках. Встречаются и комбинированные решения соединения элементов.

Для строительства мачт и башен применяют обычно сталь, железобетон используют реже (в основном для телевизионных башен). На практике нередко монтируют башни смешанной конструкции — нижняя часть из железобетона, верхняя — из стали.

Мачты экономичнее башен по расходу металла и стоимости. При высоте до 150 м стоимость мачт на 20...30% ниже. Этот разрыв возрастает с увеличением высоты сооружения. Однако сооружениям мачтового типа присущи определенные недостатки.

Достоинства башен по сравнению с мачтами:

•          меньшая площадь застройки;

•          отсутствие необходимости периодической регулировки и замены растяжек;

•          большая надежность при эксплуатации;

•          удобное при монтаже и эксплуатации технологическое оборудование;

•          большая эстетичность — отсутствие  оттяжек и растяжек.

При выборе конструктивного решения того или иного сооружения в каждом конкретном случае проводят технико-экономическое обоснование различных вариантов решений с учетом  местных условий  строительства.

Башни часто возводят в труднодоступных местах, а также на просадочных и вечномерзлых основаниях. Однако это не имеет принципиального значения, так как башни обычно устанавливают на кольцевой  фундамент.

Основной при расчетах является ветровая нагрузка, составляющая 70...80% итоговой. С увеличением высоты сооружения возрастает и интенсивность ветровой нагрузки.

Общей тенденцией при монтаже высотных сооружений является стремление к выполнению максимального числа работ на уровне земли. В связи с зтим часто применяется метод монтажа, который заключается в повороте у фундамента конструкции, собранной в горизонтальном положении. Так монтируются типовые осветительные башни высотой до 30 м, противопожарные вышки для лесной службы, мачты высоковольтных линий или водонапорные башни типа "Гидроглобус".

Конечно, этот метод монтажа предусматривает много вариантов — осветительные башни на крупных промышленных предприятиях монтируются чаще всего методом поворота с помощью автомобильных кранов типа "Коулз", а при монтаже противопожарных вышек аналогичной конструкции для лесной службы применяют в основном так называемую "падающую" стрелу, поскольку.подъезд крана по лесным дорогам, не имеющим твердого покрытия, чеще всего невозможен. Достоинство последнего способа монтажа заключается в том, что требуемое для него оборудование ограничивается стрелой и ручной или электрической лебедкой, а к несомненным недостаткам этого метода следует отнести . необходимость выделения большой строительной площадки. Если падающую стрелу заменить портальной стрелой, которая в исходном положении наклонена в направлении фундамента, а поворот поднимаемой конструкции происходит путем притяжения основания стрелы к фундаментам, то размер монтажной площадки можно значительно ограничить. Безусловно, метод поворота можно применять не для каждого типа конструкции и не при любой высоте.

 

 

Другим методом, часто используемым при строительстве высотных сооружений, является их наращивание из сегментов, собираемых на земле. Масштабы применения этого метода зависят от кранового оборудования. Правда, на металлургическом комбинате "Катовице" двумя кранами типа "Скай Хоре" путем наращивания сегментов была сооружена водонапорная башня высотой около 85 м, два верхних элемента которой имели массу 72 и 40 т, но не на каждой стройке имеются такие краны. Поэтому многие высотные сооружения монтируются с помощью ползучих кранов, которые перемещаются по возводимой конструкции по мере ее наращивания.

В Польше ползучие краны были сконструированы для мачт с расстоянием между стойками 3,2 м. Однако с помощью этих кранов было сооружено также несколько стальных труб, например на металлургическом заводе им. Б.Берута в Ченстохове, а также телевизионная башня с сужающимся к вершине сечением. В обоих случаях надо было сделать направляющие, соответствующие размерам ползучего крана. Недавно с помощью ползучего крана смонтировали радиомачту высотой около 640 м в Гомби-не. В связи с масштабами этого сооружения пришлось создать, новый ползучий кран, приспособленный к габаритам и массе монтажных элементов мачты.

В других случаях — при сооружении объектов меньшего значения—применяют специальные методы монтажа, индивидуально разрабатываемые для каждого объекта. Правда, эти методы трудно систематизировать из-за их разнородности, однако на некоторых из них следует остановиться, чтобы подчеркнуть удачные решения и находчивость их создателей. Специальные методы используют чаще всего тогда, когда с помощью кранового оборудования одного типа нельзя смонтировать целую конструкцию. Например, при монтаже трубы в Щецине или опоры радиорелейной линии в Донбассе метод наращивания применяли до тех пор, пока это позволяли краны, имевшиеся в распоряжении строителей. Затем последние монтажные сегменты подвешивали шарнирно на верхушке уже смонтированной конструкции и с помощью оригинального вспомогательного оборудования поворачивали на 180°. В других случаях, например при сооружении башни на Шленже или трубы в Кнуруве, к нижней части конструкции, смонтированной путем наращивания сегментов, подвешивали систему полиспастов, с помощью которых были вытолкнуты верхние монтажные сегменты.   Стальные   водонапорные  башни   можно   монтировать   путем подъема на ранее выполненной поддерживающей конструкции резервуара, собранного на земле. При сложных местных условиях часто единственным подъемным устройством, позволяющим монтаж высотных сооружений, являются вертолеты. Особенно пригодны для монтажных работ тяжелые летающие краны, сконструированные таким образом, что один из пилотов может вести наблюдение за монтируемой конструкцией. Точность работ, выполняемых с помощью этих машин, очень велика, о чем свидетельствует перестройка телебашни в Минске с помощью вертолета Ми-10К или монтаж антенны на телебашне в Торонто (Канада) с использованием американского вертолета типа S-64. Применяемые в Польше вертолеты типа Ми-6А подходят в основном для монтажа конструкции путем поворота. Монтаж методом наращивания с помощью вертолетов затруднен тем, что пилоты не видят места монтажа. Однако при применении соответствующих наводящих устройств можно и с помощью вертолетов монтировать конструкции высотой 40—50 м. Монтаж более высоких объектов уже вызывает большие трудности, так как почти полностью падает эффективность наведения монтируемых сегментов направляющими тросами, обслуживаемыми монтажниками с земли.