Монтаж зданий с вантовыми и мембранными покрытиями

Висячие покрытия применяют когда нужно перекрыть большие пло-щади без промежуточных опор (стадионы, рынки, концертные залы и др.). Такие покрытия позволяют сократить расход строительных материалов и трудоёмкость возведения. Несущие конструкции висячих покрытий могут быть выполнены в виде предварительно напряжённых железобетонных оболочек, вантовых ферм и мембран.

Висячие растянутые элементы обычно закрепляют за жёсткие массив-ные опорные конструкции. Опорные конструкции могут быть выполнены в виде замкнутого контура (кольца, овала, прямоугольной рамы), опирающее-гося на колонны или наклонные рамы, арки, удерживающие покрытие и передающие нагрузку на фундамент.

Для возведения предварительно напряжённой железобетонной оболочки первоначально монтируют ортогональную или радиальную сетку из стальных канатов, по которым затем укладывают железобетонные плиты. Канаты замо-ноличивают в швах и они в дальнейшем являются напрягаемой арматурой покрытия. Оболочка вступает в работу только после обжатия замоноличенных швов на 20-25% выше напряжений от временной нагрузки, что исключает в дальнейшем появление растягивающих напряжений.

Напряжение канатов выполняется: предварительным натяжением всей системы канатов путём загружения грузами или притягивания канатов к полу здания; предварительным замоноличиванием швов и последующим натяже-нием несущих канатов. После набора прочности бетоном натяжение снимае-тся.

Бетонное покрытие выполняется монолитным или из сборных плит.

В качестве примера (рис.14.5.), рассмотрим висячее покрытия здания цирка, состоящее из предварительно напряжённой вантовой сети, закре-плённой к опорному контуру и уложенных по ней сборных железобетонных плит 2,4х2,4м. Швы между плитами замоноличены. Вантовая сеть из парных канатов диаметром 52мм образована пересекающимися под прямым углом канатами, соединёнными в местах пересечения металлическими накладками на болтах.

К опорному контуру ванты крепятся металлическими анкерами, в ко-торых концы канатов заливают специальным сплавом. Конструкция закре-пления канатов позволяет осуществлять их натяжение.

Монтаж висячих покрытий состоит из следующих операций:

§ изготовление вант. Производится у места монтажа на стенде с натяжной станцией и опрессовочной установкой. Один конец каната заделывают в гильзовый анкер. Канат раскладывают на стенде и вытягивают на усилие 1100-1200кН для его обжатия. После вытяжки канат разрезают на требуемые длины, концы запрессовывают в гильзовые анкеры. Готовые ванты испытывают на усилие 1300-1400 кН;

§ монтаж продольных вант и первоначальное их натяжение;

§ монтаж поперечных вант и их натяжение;

§ монтаж плит покрытия;

§ напряжение вантовой сети;

§ замоноличивание плит бетонной смесью.

Для подачи к месту установки ванты наматывают на барабаны. При установке ванты вместе с подвесками, соединёнными попарно, поднимают двумя башенными кранами одновременно, концы с гильзовыми анкерами заводят в отверстия в опорном контуре и натягивают домкратными устрой-ствами на заданное усилие. Сначала ставят продольные ванты, потом попе-речные. После натяжения и выверки канаты в узлах соединяют. Для соедине-ния канатов в узлах пересечения используют передвижные люльки и мостики.

Ванты натягивают, дополнительно закрепляя их подвесками и натягивая подвески лебёдками в узлах пересечения вант. При установке канатов необходима их тщательная геодезическая выверка.

Плиты покрытия укладывают на канаты башенными кранами от нижней отметки к верхней, загружая перекрытия равномерно. В швы между плитами укладывают арматуру. До замоноличивания швов ванты натягивают гидродомкратами в третий раз, чем создают предварительное натяжение вантовой сети. После этого производят омоноличивание плит и после достижения бетоном проектной прочности подвески снимают от краёв к середине. В бетоне создаётся предварительное напряжение.

Недостаток метода – высокая трудоёмкость, частые перестановки домкратов и другого оборудования.

Монтаж мембранного покрытия рассмотрим на примере Универсаль-ного спортивного зала в Санкт-Петербурге. Здание диаметром 160м и высотой 33м с центральным кольцом диаметром 24м. Мембранное покрытие из листов толщиной 6мм состояло из 56 секторов, закреплённым к радиаль-ным элементам таврового сечения, условно названным «постель», подве-шенным к центральному и наружному опорным кольцам (рис.14.6.).

Жёсткость покрытия обеспечивалась 56 стабилизирующими фермами. Состоящими из предварительно напряжённого каната и треугольной жёсткой решётки, прикреплённых с одной стороны к стабилизирующему кольцу диаметром 72м, подвешенному к мембране, и с другой – к колоннам, поддерживающим наружный опорный контур.

Монтаж осуществляли башенными кранами БК – 300 и МСК -10-20, перемещавшимся по кольцевым путям вокруг здания, и гусеничным краном СКГ -50-БС, расположенным внутри здания.

Первоначально были смонтированы наружные колонны и временные опоры под центральное и стабилизирующее кольца. Элементы колец монти-ровали с опиранием на временные опоры, на верху которых были предусмо-трены подмости. Элементы «постели» предварительно укрупняли внизу, поднимали двумя кранами БК – 300 и СКГ – 50 БС и устанавливали сначала по одному диаметру, а затем по перпендикулярному, чтобы не перегружать опорное кольцо. Затем монтировали кольцевые элементы, связывающие между собой элементы «постели».

Мембрана поступала на площадку в рулонах и для её раскатки были предусмотрены станки. Рулон на барабане закрепляли на станке, установлен-ном наверху наружного опорного контура и закреплённым анкерными болтами.

Лист мембраны натягивали лебёдками, установленными на централь-ном кольце. При натягивании и раскатке лист перемещался по роликам, закреплённым к кольцевым элементам постели, а постоянное крепление заклёпками осуществляли после натяжения стабилизирующей системы и выверки геометрии элементов «постели».

Все работы выполнялись с катучих подмостей, обеспечивающих рабо-ту в пределах одного сектора снизу покрытия.

Висячие покрытия монтируют в каждом случае по индивидуальной технологии. Но всегда, по возможности, укрупнёнными блоками. что позво-ляет сократить объём работ на высоте и уменьшить их общую трудоёмкость.

При проектировании и строительстве большепролётных конструкций следует учитывать факт их повышенной аварийности при значительных снеговых нагрузках и низкого уровня эксплуатации. Это диктует необходимость тщательного выполнения нормативных требований.