к.т.н. Стрельникова К.А., студент Бурдеев И.С.

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

ТЕХНОЛОГИЯ МОНТАЖА КУПОЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ

Купола представляют собой конструкцию с криволинейным или многоугольным планом и имеют криволинейное очертание в вертикальной плоскости. Рассмотрим ребристые, ребристо-кольцевые и сетчатые купола.

Ребристый купол состоит из отдельных плоских ребер, которые устанавливаются в радиальном направлении купола. Ребра соединены в вершине купола опорным кольцом, а внизу они опираются на опору в виде преднапряженной конструкции опорного контура. Элементами купола являются нижнее опорное кольцо, собственно ребра и верхнее кольцо. Ребристые вспарушенные купола являются распорной системой, в которой распор может восприниматься фундаментами, стенами, или опорным кольцом. Ребристые купола всегда монтируют с применением временной опоры. Проектируются такие купола из сборного железобетона, металла, и древесины. В первом случае по каркасу из ребер могут укладывать тонкостенные железобетонные плиты криволинейного и плоского очертания. Во втором случае – ребристые блоки формируются из пространственных решетчатых конструкций – сегментов с покрытием по верхним поясам «решетки» прокатного листа толщиной 3-4 мм.

В ребристо-кольцевых куполах устройство и включение в работу конструкции кольцевых прогонов приводит к созданию ребристо-кольцевой схемы. Последние могут быть использованы как затяжки купола. Ребристо-кольцевой купол состоит из плоских радиальных плит, которые соединяются в кольцевом направлении прогонами, совместно образующими жесткую пространственную систему. В этом случае прогоны не только работают на местный изгиб от веса кровли, но воспринимают усилия от общей нагрузки, передаваемой куполу, который превращается в купол-оболочку при условии, если обеспечивается совместная работа плит с ребрами. Материал ребристо-кольцевых куполов, как правило металл.

Сетчатые купола представляют собой многоугольники, вписанные в сферическую или другую криволинейную поверхность вращения и состоящие из одного слоя конструктивных элементов. Такие купола проектируются в основном металлическими, но могут выполняться также из дерева или железобетона. Ребра сетчатых куполов могут располагаться по геодезическим линиям на поверхности или образовывать системы правильных многоугольников, соединяемых в пространственную систему в виде выпуклых многогранников, вписанных в сферическую поверхность. Размеры высоты сечений меридиональных ребер ребристых и ребристо-кольцевых куполов назначаются из соотношения 1/60-1/120 диаметра купола. Опорное кольцо купола в случае опирания его на уровне земли устраивается железобетонными, совмещенными с фундаментом. Опорное кольцо купола, воспринимающее распор от купольной оболочки, проектируется в виде монолитной преднапряженной замкнутой конструкции. Верхнее кольцо купола чаще всего выполняется железобетонным «Г»-образной формы или металлическим со специальным опорным столиком для сопряжения верхней части купола с плитами оболочки.

В зависимости от размеров купола (пролет, высота) для монтажа конструкции могут быть применены гусеничные, башенные или рельсовые краны, устанавливаемые либо снаружи на двух параллельных или на одном кольцевом пути, либо внутри купола при отсутствии подземных сооружений. В качестве временных опор могут использоваться мачты, башни кранов или опоры с радиально-поворотным устройством.

Монтаж с помощью центральной мачты с опорным кольцом вверху начинают со сборки мачты и оснащения ее стремянками, подмостями и монтажными приспособлениями. Собранную мачту поднимают одним или двумя самоходными кранами, выверяют и раскрепляют вантами. После этого устанавливают верхнее опорное кольцо. Укрупненные на земле ребра купола монтируют попарно с двух диаметрально противоположных сторон, опирая внизу на опорную коробчатую балку, а вверху – на опорное кольцо. Между собой ребра соединяют кольцевыми прогонами, верхний из которых образует на вершине купола отверстие, закрываемое затем вентиляционной шахтой. После установки и закрепления ребер ослабляют клинья в опорной клетке под основанием мачты и производят раскружаливание установленных конструкций. После окончания работ мачту демонтируют, для чего разрезают ее ниже и выше верхнего кольца купола. Обе отрезанные части увозят, а оставшаяся вваренная в опорное кольцо часть остается составным элементом в конструкции купола.

При использовании в качестве опоры центральной башни и радиально-поворотного устройства работы начинают с устройства монолитного основания под башню и кольцевых рельсовых путей, размещаемых на металлической эстакаде вокруг купола.

Отдельные отправочные марки металлических конструкций укрупняют в складки стреловыми кранами в зоне действия радиально-поворотного устройства, затем поднимают их в наклонном положении, соответствующем их проектному расположению, и после геодезической проверки сваривают.

Консоль купола также укрупняется из отдельных элементов, поднимается в проектное положение радиально-поворотным устройством и закрепляется болтами и сваркой.

Пологие купола рекомендуется возводить с помощью кран-мачт, используя их в качестве временных центральных опор.

Технологический процесс возведения ребристо-кольцевого купольного покрытия состоит из следующих операций:

1. Прием фундаментов и опорного кольца купола с составлением акта на соответствие данных конструкций проекту и требованиям СНИП;

2. Монтаж подкранового пути в «пятне» застройки;

3. Монтаж башенного крана в монтажном поле объекта;

4. Поставка отправочных элементов купола (плит оболочки) и их складирование в монтажной зоне крана;

5. Прием и комплектация монтажной оснастки для монтажа плит оболочки «навесным» методом;

6. Монтаж плит оболочки I-го пояса купола с временным креплением их на опорном кольце с помощью системы подкосов

7. Оформление монтажных стыков между плитами I-го пояса, включая армирование и замоноличивание швов;

8. Ожидание твердения бетона в стыках плит до набора прочности бетоном не менее 30% R₂₈;

9. Демонтаж монтажной оснастки (комплекта вертикальных подкосов), используемой для установки плит купола только в I-м поясе;

10. Монтаж плит купола последующих ярусов с временным креплением элементов «навесным» методом с помощью другого специального комплекта монтажной оснастки.

11. Выверка смонтированных элементов пояса купола с помощью «натяжных устройств» монтажных стоек;

12. Оформление вертикальных стыков между панелями оболочки пояса, (предусматривающих установку арматурных каркасов и бетонирование монолитных швов). Подача арматуры и бетона на оформление стыков производится башенным краном;

13. Выдержка конструкций до набора требуемой прочности бетона;

14. Демонтаж монтажной оснастки и подготовка к монтажу плит очередного III пояса, который выполняется в той же последовательности и технологии, что изложено в пп. 10-13.

15. Монтаж плит оболочки последующих поясов купола до проектной отметки и подготовка горизонтального стыка плит смонтированного пояса к установке верхнего опорного кольца;

16. Монтаж опорного кольца из укрупненных блоков с временным закреплением их кондукторами и оформлением стыков согласно проектных требований;

17. Подготовка башенного крана к демонтажу согласно технологической схемы;

18. Демонтаж башенного крана.

19. Демонтаж подкранового пути внутри здания.

20. Оформление внутренних горизонтальных стыков между плитами оболочки купола с помощью автогидроподъемников АГП и ручных средств механизации. Работы по данному технологическому процессу, производятся по принципу «сверху - вниз» с монтажных площадок автогидроподъемников, располагающихся внутри монтируемой оболочки.

21. Производство отделочных работ и монтаж технологического оборудования.

Демонтаж башенного крана осуществляется в три этапа:

1) Подъем стрелы и противовеса крана на минимальные «вылеты»,

2) Демонтаж секций ствола башни с помощью грузового портала крана и грузовых лебедок крана по методу «подращивания», предусматривающего:

- «вывешивание» башни крана с помощью портала, который закрепляется за базовую секцию и вторую (четную) секцию ствола, разгружая тем самым первую секцию от нагрузок (собственного веса);

- раскрепление соединений первой и второй секции ствола;

- демонтаж первой (нижней) секции ствола с помощью автокрана;

- «посадка» ствола на базовую секцию с помощью лебедок портала, что позволяет опустить башню крана на высоту демонтированной первой секции;

- подготовка к последующему демонтажу «второй» секции башни, выполняемой по технологии изложенной выше.

3) Демонтаж базовой секции ствола крана с помощью автокрана и транспортировка демонтируемых узлов из «пятна» застройки через проектной проем (вход в здание).

Навесной способ монтажа обычно применяют при укладке на куполе тяжелых железобетонных панелей покрытия. Для временной поддержки панелей до их скрепления с тягами – подвескам прикрепленными к инвентарным стойкам, – используют передвижные фермы-шаблоны. Монтажные работы ведутся с помощью башенного крана, раскрепленного для жесткости с четырех сторон расчалками. Монтаж панелей покрытия осуществляется поясами, располагаемыми по кольцевой схеме, в направлении снизу вверх. Каждую панель укладывают нижними углами на приваренные накладки узла, верхними – на установочные винты фермы-шаблона. После закрепления панелей к подвескам винты опускают на 110... 115 мм и перемещают ферму-шаблон в новое положение, для монтажа следующей смежной панели.

При методе монтажа укрупненными блоками целесообразно использование радиально-поворотного устройства (РПУ), которое обеспечивает весь комплекс строительно-монтажных работ на возводимом объекте.

Идея РПУ основана на использовании схемы козлового крана, перемещающегося по кольцевому крановому пути. Пролет, перекрываемый РПУ, позволяет организовывать не только монтаж купольной оболочки, но и сборку укрупненных блоков покрытия непосредственно в зоне этого монтажного оборудования. Принципиальная схема радиально-поворотного устройства предусматривает в качестве второй опоры портала монтаж в центре здания башенной конструкции, которая, помимо прямого назначения как элемент РПУ, необходима для монтажа верхнего опорного кольца купола в качестве поддерживающих его «подмостей».

На опору-башню, при помощи шарнира, опирается ригель радиально-поворотного устройства. Противоположная опора ригеля осуществляется в виде А-образного шевра, который перемещается по рельсовому пути, уложенному по кольцевой металлической эстакаде. Большая высота эстакады РПУ позволяет доставлять в монтажную зону необходимые крупногабаритные конструкции для сборки укрупненного блока.

Поступающие на площадку конструкции купола укрупняются в монтажные узлы гусеничным краном вне монтажной зоны РПУ. Затем эти укрупненные узлы этим же краном «передаются» в зону действия РПУ, где на специально установленных и геодезически выверенных стендах-кондукторах последние собираются в укрупненные блоки – складки купола. Монтаж блоков в проектное положение осуществляется с помощью радиально-поворотного устройства по определенной схеме загрузки опорных конструкций. Технологическая последовательность монтажа блоков купольной оболочки – симметричная, предусматривающие диаметрально противоположно монтируемыми «секторами».

Технология монтажа купольных покрытий зависит от конструктивной схемы купольного покрытия и имеет свою область применения. В настоящее время распространены ребристые конструктивные схемы и сетчатые купола.