Рисунок 6.11. Схема монтажной оснастки для поэлементного монтажа купола (узел 2): А – монтаж плиты в очередном поясе; Б – схема инвентарных подмостей для монтажа плит; 1 - монтируемая плита пояса; 2 -плита ранее смонтированного пояса купола; 3 - забетонированная бетонная «подготовка»; 4 - стойка инвентарной опоры кондуктора; 5 – «растяжки» опоры; 6 - форкопф для регулирования натяжения растяжки; 7 – контур купольной оболочки; 8 - монтажные петли плит; 9 - рама инвентарной монтажной площадки; 10 - шарнирные стойки площадки; 11 - ограждение площадки; 12 - крепление рамы к монтажной петле плиты; 13 - монолитные армированные швы плит оболочки.

Рисунок 6.12. Схема демонтажа башенного крана (после завершения монтажа купола): 1 - купол здания; 2 - башенный кран; 3 - стрела крана при монтаже здания; 4 - стрела крана при демонтаже механизма (в крайнем верхнем положении); 5.8. –маневры стрелы и противовеса крана перед его демонтажем; 6 - противовес головки крана; 7 - противовес при демонтаже крана; 9 - верхнее опорное кольцо купола; 10 - демонтаж нижней секции башни крана с помощью грузового портала крана; 11 - автокран для демонтажа секций башни; 12 - демонтируемые секции башни; 13 - проем центрального входа; 14 - транспортировка секций за пределы здания 15 - грузовой портал для выдвижения (опускания) ствола башни; - минимальный вылет стрелы при демонтаже крана; - минимальный взлет противовеса при демонтаже крана.

купола. Радиально-поворотное устройство было смонтировано при помощи портала высотой 55 м, грузоподъемностью 100 т, с помощью «качающейся мачты». Схема монтажа РПУ показана на рисунке 6.15.

Поступавшие на площадку стальные конструкции купола укрупнялись в монтажные узлы гусеничным краном СКГ-40 вне монтажной зоны РПУ, сборочная площадка располагалась между крановыми путями РПУ и опорных конструкций цирка и составила около 20 м. Затем эти укрупненные узлы этим же краном «передавались» в зону действия РПУ, где на специально установленных и геодезически выверенных стендах-кондукторах последние собирались в укрупненные блоки – складки купола длиной 32,3 м и массой 30 т. Монтаж блоков в проектное положение осуществлялся, как это следует из рисунка 6.14, с помощью радиально-поворотного устройства по определенной схеме загрузки опорных конструкций. Технологическая последовательность монтажа блоков купольной оболочки – симметричная, предусматривающие диаметрально противоположно монтируемыми «секторами» как это показано на рис. 6.16.

На этих же стендах после геодезической выверки стыков всех смонтированных блоков купола производилась сборка козырьков купольной оболочки. Далее, по мере готовности укрупняемых «козырьков» на стенде, они монтировались по той же технологии.

Рисунок 6.13. Конструктивная схема цирка в г. Москве: 1 - кустовые фундаменты - свайные; 2 - колонны каркаса купола; 3 - трибуны из сборно-монолитного железобетона; 4 - монолитные тоннели подземного хозяйства; 5 - манеж; 6 - фермы купольного покрытия; 7 - верхнее опорное кольцо; 8 - металлический лист купольной оболочки; 9 - козырьки здания, являющиеся продолжением купольного покрытия; 10 - подвесной потолок; 11 - «витражи» стеновых ограждений.

Более подробно перечень процессов и работ при возведении купольного покрытия согласно принятому принципу монтажа приводится ниже:

1. Устройство конструкций «нулевого цикла»;

2. Отсыпка туннеля манежа «балластом» для последующего монтажа центральной опоры внутреннего кольца купола;

3. Монтаж центральной опоры с помощью самоходного крана СКГ-40;

4. Монтаж центрального кольца из отдельных марок краном СКГ-40 на башенной опоре с установкой гидродомкратов для последующей выверки конструкций и её «раскружаливания»;

5. Устройство металлических опор под эстакаду высотой 4,5 м для обеспечения проезда транспортных средств внутрь «пятна застройки» объекта с крупногабаритными конструкциями. Шаг опор под эстакаду определялся расчетом на допустимый прогиб железобетонных подкрановых балок;

6. Монтаж рельсовых путей по эстакаде с радиусом закругления кранового пути радиально-поворотного устройства равным 51,5 м.;

7. Монтаж радиально-поворотного устройства, выполняемый следующим образом:

– сборка ригеля РПУ самоходным краном МКГ-40, непосредственно в монтажной зоне объекта;

– сборка монтажного портала из отдельных секций в горизонтальном положении и устройство якорей для последующего расчаливания его в вертикальном положении для монтажа РПУ;

- монтаж портала (монтажных мачт) с помощью самоходного крана и установка его в проектное положение как это изображено на рисунке 6.15.;

- монтаж А-образного шевра РПУ в вертикальное положение с помощью монтажного портала и расчаливание его системой оттяжек;

– подъем ригеля РПУ с помощью качающегося портала, согласно схемы, приведенной на рисунке 6.15;

– установка ригеля РПУ в проектное положение за счет посадки на «шарнир» опорной башни и опорный узел шевра с ригелем РПУ;

8. Транспортировка отправочных марок и элементов купола со складированием их в зоне кондуктора (между осями А и Б: рис. 6.14);

9. Сборка пространственных узлов укрупненного блока купола с помощью того же самоходного крана МКГ-40;

10. Подача с помощью самоходного крана МКГ-40 на сборочный стенд узлов купольного перекрытия (см. рис. 6.14. по 6.15) и их укрупнение в монтажный блок (см. рис. 6.14 поз. 3)

11. Монтаж укрупненных блоков покрытого с помощью РПУ по симметричной схеме загрузки опорных конструкции каркаса здания (см. рис. 6.16)

12. Монтаж «козырьков» купола с помощью РПУ, по той технологической схеме, что принята для установки блоков – «складок» крупноблочных, показанных на рисунке 6.16 (поз 1-1; 1-2; II-1; II-2 и т.д.).

Рисунок 6.14. Принципиальная схема радиально-поворотного устройства для монтажа купольного покрытия: 1 - центральная временная опора; 2 - балластная отсыпка тоннеля его для монтажа опоры; 3 - укрупняемый на кондукторе монтажный блок

купола в виде сегмента «10»; 4 - опорная площадка башенной опоры; 5 - гидродомкраты для выверки и раскружаливания

внутреннего кольца купольного покрытия; 6 – опора ригеля РПУ; 7 - ригель РПУ; 8 - опора ригеля в виде А-образного шевра;

9 - опорные тумбы рельсового пути РПУ; 10 - укрупненный блок купольной оболочки в проектном положении; 11 - блок

«козырька» купола; 12 – трибуны цирка; 13 - стропы монтажного блока; 14 –монтаж укрупненного блока в проектное

положение с кондуктора; 15 – подача отдельных узлов блока со сборочной площадки на кондуктор.

Рисунок 6.15. Схема монтажа радиально-поворотного устройства (РПУ): 1 - монтажная мачта (портал); 2 - шарнир опорной секции мачты (портала); 3 - ригель РПУ; 4 - А-образная опора в виде шевра; 5 - шарнирная опора ригеля; 6 - опорные башни эстакады; 7 - рельсовый путь шевра; 8 - центральная опора - башня ригеля РПУ; 9 – верхняя площадка башни-опоры;

10 - гидродомкраты; 11 – положение мачты (портала) при начале подъема ригеля; 12 – маневр качающейся мачты (портала);

13 – оттяжки регулирующие монтажное перемещение и посадку ригеля в проектное положение.

Рисунок 6.16. Технологическая схема крупноблочного монтажа купольной оболочки и козырьков купола: 1 - колонны каркакса; 2 - внутреннее опорное кольцо; 3 - колонны каркаса трибун; 4 - сборно-монолитное перекрытие трибун; 5 - укрупненный блок купола; 6 - блок «козырька» купола; 7.8.9 - маневры РПУ при монтаже блоков купола по принятой технологической схеме их установки в проектное положение; I-1; I-2; II-1; II-2;III-1;III-2 и т.д.-цифровая последовательность монтажа блоков купола.

Технология монтажа основных блоков и козырьков купола, как это видно из рис. 6.16, требовала «челночной схемы» смены монтажных позиций кранового оборудования, что для РПУ не представляло никаких сложностей.

13. Кровельные работы по куполу с использованием РПУ для подачи материалов и средств механизации на кровлю;

14. Демонтаж РПУ с помощью монтажного портала и крана МКГ-40;

15. «Раскружаливание» купола за счет изменения высоты опорных конструкций башенной опоры с помощью гидродомкратов;

16. Демонтаж центральной опоры купольной оболочки, выполняемый в следующей очередности работ:

1 - опускание верхней телескопической секции башни на высоту 4 м, что позволяет в этом монтажном «зазоре» разместить между верхней секцией башни и «коньком» купола оголовок стрелы с полиспастом автомобильного крана, привлекаемого для разборки башенной опоры;

2 – поэлементная разборка башни монтажными секциями и «отгрузка» их за пределы здания цирка с помощью автокрана.

17. Внутренние отделочные работы и монтаж технологического оборудования манежа.

6.4. Обоснование средств механизации при монтаже

купольных покрытий

6.4.1. Обоснование средств механизации для поэлементного

монтажа купола (с использованием специальной оснастки)

В качестве ведущего механизма для монтажа купольного покрытия «навесным» методом используется башенный кран, монтируемый в «пятне» застройки объекта.

Обоснование его грузоподъемных характеристик предусматривает:

1. определение требуемой высоты подъема крана;

2. расчет максимального вылета стрелы крана;

3. определение максимального грузового момента и на его основе выбор требуемого типа (марки) башенного крана.

Расчет требуемой высоты подъема грузового полиспаста осуществляется по формуле:

, (6.3)

где: - высота купольного покрытия зданий, м;

- монтажный зазор между монтируемым элементом и отметкой внутреннего кольца купола, м;

- максимальная высота отправочных марок купольного покрытия, м;

- длина строповочных приспособлений при монтаже купола, м;

Расчет максимальных значений вылета стрелы крана осуществляется по соотношениям:

; (6.4)

; (6.5)

где: - радиус купольной оболочки, м; а – «привязка» площадки складирования отправочных марок купола, м; b- ширина площадки складирования отправочных марок купола, м;

- максимальный размер отправочной марки купола, м;

- ширина прохода между штабелями складированных элементов, м.

Определение грузового момента крана для выбора требуемого типа механизма производится по формулам:

; (6.6)

; (6.7)

где: - максимальный вес отправочного элемента купола, м;

- вес собственного отправочной марки, м;

-вес строповочных устройств, м.

Выбор типа крана предусматривается по соотношению:

(6.8)

где: - требуемой грузовой момента рекомендуемого и типового крана (при заданной высоте подъема и вылете стрелы ).

6.4.2. Обоснование средств механизации при монтаже

купольного покрытия крупноблочным методом

Обоснование средств механизации, привлекаемых для возведения купольного покрытия, представленного на рисунке 6.15, предусматривает, в первую очередь определение технологических параметров, метода монтажа. Для рассматриваемой в «Пособии» технологии крупноблочного комплекта кранового оборудования должен отвечать следующим экстремальным условиям:

1. Максимальная высота подъема будет характерна для монтажа внутреннего опорного кольца

, м (6.9)

2. Максимальный вылет стрелы крана должен быть не менее

(6.10)

3. Максимальная длина стрелы гуська крана должна быть не менее

, м (6.11)

(6.12)

(6.13)

4. Максимальный грузовой момент крана должна быть не менее

, м (6.14)

где: - требуемая высота подъема при монтаже опорного кольца купола, м;

-требуемый вылет стрелы крана при монтаже опорного кольца купола, м;

-длина основной стрелы крана при монтаже опорного кольца купола, м;

-длина «гуська» основной стрелы при монтаже опорного кольца купола;

-грузовой момент крана при монтаже блока купольной оболочки, т;

-вес укрупненного блока купольной оболочки, т.

В соответствие с полученными расчетными значениями: ; ; , и , согласно паспортных данных типового кранового оборудования подбирается требуемый тип и номенклатура монтажного механизма.

6.5 Выводы по разделу «Монтаж купольных покрытий»

1. Купольные покрытия наиболее рациональная форма большепролетных конструкций для зальных помещений зданий, имеющих исключительно круглую форму в плане.

2. Купольные покрытия весьма разнообразны с точки зрения их архитектурного решения и позволяют применять для их строительства не только бетон, но металл и древесину.

3. Купольные покрытия весьма экономичны и превосходят по своим показателям аналогичные данные как для вантовых, так и для мембранных покрытий. Так, например, для купола пролетом 40 метров толщины бетона оболочки купола составляет 8,5-18 см, а расход стали – 18-30 кг/м2.

4. Купольные покрытия в зависимости от их конструктивной схемы (купол-оболочка, ребристые, ребристо-кольцевые, сетчатые) используют различные схемы и методы монтажа – от навесного путем поэлементной сборкой конструкции до монтажа укрупненными блоками, существенно снижающими сроки возведения данного сооружения.

5. Комплексная механизация работ при возведение купольных покрытий предусматривается, как правило, с помощью традиционных средств механизации, что, однако, не исключает использования различного специального монтажного оборудования и оснастки при крупноблочном мантаже возведения купольных конструкций.

6. Специфичные организации и технология строительства купольных покрытий наиболее удачно реализуется при выполнении этих сложных комплексных процессов специализированными организациями типа Минмонтажспецстроя.

7. Реализованный метод крупноблочного монтажа купольного покрытия позволил существенно сократить продолжительность строительства этого олимпийского объекта и снизить стоимость строительно-монтажных работ за счет: отказа от поэлементной сборки купола; отказа от устройства сплошного настила лесов при монтаже купола «навесным» методом, характерного при его поэлементной сборке; значительного совмещения по времени основных монтажных процессов с подготовительными работами по укрупнению монтажных блоков; сокращения стоимости механизации строительно-монтажных работ при использование радиально-поворотного устройства, исключающего использование «тяжелой» строительной техники (башенного крана КБ-1000 или самоходного крана СКГ-60/100).

6.6 Контрольные вопросы к разделу «Монтаж купольных покрытий»

1. Область применения, преимущества и недостатки купольных покрытий как большепролетной конструкции;

2. Приведите принципиальные конструктивные схемы купольных покрытий, их объемно-планировочные характеристики и область применения каждой из них;

3. Какие материалы используются для купольных покрытий и какие из них наиболее широко применяются для этих зданий?

4. Какие методы монтажа применяются для возведения этих большепролетных конструкций и дайте их краткую характеристику?

5. В каком случае экономически целесообразно использование «навесных» методов монтажа купольных оболочек?

6. В чем преимущество крупноблочных методов монтажа купольных покрытий и какие условия необходимы для данного метода?

7. Какие средства механизации привлекаются для возведения купольных покрытий, их основные характеристики и использование их в традиционном капитальном строительстве?

8. Требуется ли разработка специальных технологий и организации монтажа купольных конструкций в зависимости от «типажа» купольных зданий и их объемно-планировочных решений?

9. Существуют ли типовые технологии возведения купольных сооружений? Если нет, то обоснуйте свои доводы.

10. Какие строительные организации привлекаются в качестве генподрядных исполнителей при строительстве зданий c купольными оболочками?

11. В чем преимущества купольных покрытий по сравнению с прочими большепролетными покрытиями? Какой «рейтинг» занимают купольные покрытия в системе большепролетных конструкций?

12. Какие технико-экономические показатели наиболее объективно характеризуют итоговые результаты возведения строительных объектов c купольными покрытиями?

13. Дайте технологическую схему всех процессов и операций при поэлементном «навесным» методе монтажа купольных оболочек.

14. Приведите технологическую схему процессов и операций при внедрении крупноблочных методов монтажа купольных покрытий.

15. Приведите технологию демонтажа монтажного механизма , располагаемого в «петне застройки» объекта при монтаже сооружения «навесным» методом. Какие необходимые узлы требуются в «архитектуре» здания и их габариты?

16. Конструкция монтажной оснастки для «навесного» метода монтажа является типовой или требует индивидуального изготовления в зависимости от габаритов купола?

17. Какие конструктивные расчеты на прочность покрытия, по Вашему мнению, должны быть выполнены дополнительно к традиционным, если используется монтажная оснастка для «навесного» метода монтажа?

18. Как рассчитываются опорные колонны купола цирка в г.Москве, для которого не предусмотрено устройство опорного контура под купольную оболочку?

6.7 Литература

1. Н.С. Стрелецкий. «Металлические конструкции». – М.: Стройиздат, 1961.

2. Справочник «Современные пространственные конструкции». / Под редакцией Ю.А. Дыховичного. - М.: Высшая школа, 1991 г

3. В.Н. Швиденко. «Монтаж строительных конструкций». – М.: 1987.

4. В.Н. Торкатюк. «Монтаж конструкций большепролетных зданий». - М.: Стройиздат, 1986.