Монтаж сводов и оболочек из сборных железобетонных элементов покрытий зданий

Своды и оболочки из сборных железобетонных элементов позволяют перекрывать большие площади одноэтажных промышленных зданий без промежуточных колонн при минимальной затрате материалов.

Однако в промышленном строительстве своды и оболочки из сборных железобетонных элементов имеют сравнительно небольшое распространение, что отчасти является результатом недостаточной отработки этих конструкций. Трудоемкость и стоимость таких покрытий все еще много выше плоских линейных.

В настоящее время применяются своды и оболочки следующих типов:

1) длинные цилиндрические оболочки размером 3х12 м для сетки колонн 24х12 м;

2) короткие цилиндрические оболочки размером 3x12 м для сетки колонн 24х12 м;

3) оболочки двоякой положительной кривизны из плоских элементов для сеток колонн 24х24, 30x30, 36x36 и 40x40 м;

4) кружально-сетчатые своды;

5) волнистые сводчатые покрытия.

Отношение пролета длинной цилиндрической оболочки (вдоль образующей) к ширине пролета равно 3—4, а у короткой цилиндрической оболочки меньше единицы. Оболочки защемлены между жесткими диафрагмами.

Длинные цилиндрические оболочки могут быть собраны из панелей размером 6x3м или 12x3м. Панели 6x3м имеют толщину 40 мм и ребра по контуру. До подъема две панели укрупняются в секцию с затяжкой. Стыки панелей свариваются. Панели 12x3м устанавливаются без укрупнения, так как концевые панели приходят с завода-изготовителя с постоянными, а промежуточные панели — с временными затяжками.

Предварительно напряженные короткие цилиндрические своды оболочки из плит КЖС имеют ширину 3 м, длину 12 или 24 м; изготовляются они целиком на заводе и в готовом виде доставляются на площадку.

Длинные и короткие цилиндрические оболочки могут применяться в сочетании с плоскими арками или сегментными стропильными фермами вместо плоских ребристых панелей. Вес монтажного элемента таких оболочек примерно 4 т., следовательно, они легче обычных плоских плит размером 3х 12м и поэтому их монтаж гусеничными кранами с клювами соответствующей грузоподъемности и вылета не отличается от методов монтажа обычных плит покрытия. Наиболее удобно монтировать такие элементы краном СКГ-30/10, так как он имеет большое подстреловое пространство и позволяет при минимальном количестве передвижек наиболее просто обеспечить установку всех элементов.

Длинные цилиндрические оболочки могут составить сборно-монолитные оболочки размером 24х12м, опираемые на колонны; распор от оболочек передается на затяжки, устанавливаемые в торцовых элементах в плоскости колонн.

Рассмотрим методы монтажа длинной цилиндрической оболочки на примере возведения здания ткацкой фабрики общей площадью 168x96 м, перекрытого цилиндрическими оболочками пролетом 24 м при шаге колонн 12 м.

Оболочки составляются из панелей размером 3x6м. Криволинейные панели оболочек опираются на железобетонные предварительно напряженные бортовые элементы. Установленные панели оболочки соединяют продольный арматурой с предварительным натяжением в бортовых элементах и коньке. После натяжения арматуры и сварки стыков все продольные и поперечные швы замоноличиваются. Бортовые балки до установки на них панелей оболочки должны быть оперты на временные стойки. После замоноличивания всех швов и выдержки бетона стойки удаляются, и оболочка работает совместно с бортовыми балками и затяжками.

Схема монтажа оболочки изображена на рис. 51.

На площадку плиты прибывают размерами 3x6 м. До их подъема у места монтажа производится укрупнение в передвижном кондукторе двух плит вместе с затяжкой в один элемент. При укрупнении производятся сварка закладных деталей в стыке, натяжение затяжки и замоноличивание швов. К моменту начала монтажа оболочки должны быть замоноличены колонны и установлены металлические подмости по оси колонн (на расстоянии 12 ж) для временного опирания элементов. Металлические подмости состоят из фермы пролетом 23, 5 м на двух опорах и удерживаются расчалками. К подмостям крепится площадка для монтажников.

Рисунок 51. Монтаж укрупненными секциями цилиндрической оболочки

1 – укрупненная панель, 2 – затяжка, 3 – траверса, 4 - подмости

Укрупненные секции оболочки стропятся траверсой с балансирными подвесками и краном СКГ-30 устанавливаются на подмости. Установив восемь секций, образующих пролет 24 м, их выверяют в целях совмещения каналов и отверстий; далее сваривают все закладные детали и выпуски продольной арматуры, производят натяжение арматуры и бетонирование швов. После выдержки бетона оболочку раскружаливают и переставляют подмости.

Предварительно напряженные короткие цилиндрические плиты-оболочки выпускаются размерами 3x12, 3x15, 3x18 м, что позволяет собирать трехшарнирные сегментные своды пролетами 24, 30 и 36 м.

Монтаж таких покрытий может производиться двумя способами:

1) с предварительным (до установки) укрупнением элементов;

2) отдельными элементами с применением промежуточной опоры.

При организации работ по первому способу укрупнительная сборка каждой секции из двух половин с затяжками и подвесками выполняется в передвижном кондукторе с упорами, обеспечивающими правильность размеров монтируемых элементов.

Установка секций в проектное положение производится гусеничным краном, отступая вдоль пролета. Установленные секции свариваются в ключе и у опор. После сварки всех секций свода производится натяжение затяжек гайками и подтягиванием подвесок, затем выверка свода. По окончании выверки замоноличиваются продольные и поперечные швы между плитами, а также каналы затяжек в опорных узлах.

При монтаже сводов по второму способу полусводы устанавливаются в проектное положение гусеничным краном с временным опиранием на передвижную промежуточную опору.

Временная опора имеет на верхней площадке домкратную установку для совмещения полусводов и раскружаливания окончательно собранного свода, а также площадку для монтажников, производящих сборку (рис. 52).

Смонтировав полусводы, устанавливают элементы затяжки и под весок и натягивают. Затем свод раскружаливают, т. е. опускают опорные домкраты, вследствие чего нагрузка от собственного веса свода передается на свод; после этого промежуточную опору передвигают на другую стоянку для монтажа следующей секции. Дальнейшие работы выполняются в той же последовательности, что и при первом способе.

Оболочки двоякой кривизны применяются для перекрытия крупной квадратной сетки колонн, для перекрытия складов, механических цехов и других производственных помещений, где нужно обеспечить свободное перемещение транспорта. Такими оболочками можно перекрывать как однопролетные здания, так и многопролетные, занимающие большие площади.

Оболочки двоякой положительной кривизны состоят из скорлупы и четырех контурных арок с предварительно напряженным нижним поясом, опирающихся на четыре колонны. Скорлупа—многогранник, собранный из плоских плит ромбической или треугольной формы. Контурные ребра плит имеют выступы, повышающие прочность стыков после замоноличивания швов. Углы оболочки заполняются треугольными плитами, в швы между которыми закладывается арматура, натягиваемая после замоноличивания. Верхние пояса контурных арок добетонируются после установки всех плит и заварки выпусков арматуры.

В конструкциях прежних лет после замоноличивания всех швов производилось натяжение арматуры нижнего пояса арок предварительно — до раскружаливания оболочки и затем после раскружаливания. Современные конструкции получают натяжение при изготовлении на заводе.

Монтаж сборно -монолитных оболочек, как правило, осуществляется в проектном положении на подмостях или в кондукторе.

Возможно укрупнение оболочек в передвижном кондукторе с перемещением в готовом виде к месту установки.

Так как вес плит оболочки обычно не превышает 3 т, а размеры оболочек большие, сборка их производится строительными башенными кранами грузоподъемностью 3—5 тс при вылете стрелы до 35 м.

Контурные элементы (арки) имеют вес до 30 т; подъем их производится гусеничным краном СКГ-30. Такие арки могут быть выполнены из отдельных элементов и в этом случае они должны быть

укрупнены до подъема. Возможно также их получение в готовом виде и установка сразу в проектное положение.

Рисунок 52. Схема монтажа сегментного свода-оболочки из отдельных элементов а –план, б – поперечный разрез, 1 – гусеничный кран СКГ30, 2 – плита КЖС, 3 – передвижная телескопическая опора, 4 – приставная лестница

Для сборки оболочек в зависимости от местных и проектных условий применяют различные подмости — ригельно-стоечные, блочно-телескопические, а также сетчатые или сегментные кондукторы.

При монтаже здания, перекрываемого одной оболочкой, могут быть применены сплошные ригельно-стоечные подмости, состоящие из стоек, балок, ригелей и тяжей. Каждый угол собираемых панелей попадает на ригель подмостей. По контуру подмостей предусмотрены дополнительные стойки с консолями для опирания контурных ферм (арок). Подмости должны быть рассчитаны на полный вес собранной оболочки и бетона замоноличивания.

При наличии нескольких пролетов применение ригельно-стоечных подмостей становится нерациональным, так как перенос их из пролета в пролет без демонтажа невозможен, а монтаж и демонтаж очень трудоемок. Для многопролетных цехов применяют блочно-телескопические подмости (рис. 53), позволяющие осуществлять их перестановку без разборки или с незначительной разборкой.

Блочно-телескопические подмости состоят из блоков размером 6x6 м, высотой 9 м, имеющих телескопические стойки, соединенные с домкратами и с установленными наверху ригелями. Перемещение подмостей производится после частичной разборки их на блоки или группы блоков.

Сетчатый кондуктор, применяемый для сборки оболочек, также перемещается из пролета в пролет без разборки. Конструкция его повторяет очертание сборной оболочки, причем в каждом узле имеется фиксатор для опирания плиты оболочки. Подъем и опускание кондуктора производятся четырьмя гидравлическими подъемниками. Недостатками сетчатого кондуктора являются большой вес и трудоемкость сборки.

Сегментный кондуктор позволяет собирать оболочку при неполностью собранном кондукторе.

Монтаж оболочки на подмостях производится следующим образом. После выверки подмостей укладываются и закрепляются контурные элементы, устанавливаются плиты скорлупы, причем в первую очередь монтируются центральные плиты, а затем остальные от центра к краям и выверяются. Далее армируются и замоноличиваются ребра контурных плит, образующие верхний пояс контурных ферм (арок), замоноличиваются швы оболочки и выдерживаются. Затем производится натяжение арматуры нижнего пояса ферм, если он не получил предварительного натяжения на заводе. Оболочка раскружаливается и поднимается гидравлическими подъемниками в проектное положение обычно на небольшую высоту, равную 15—20 см.

Колонны монтируются гусеничным краном. После окончательного закрепления колонн на них опускается оболочка и фиксируется по проекту. Чтобы избежать применения кранов большой

грузоподъемности, с большим подстреловым пространством, целесообразно организовать площадку укрупнения оболочек вне цеха, разместив там склад сборных элементов, башенный кран и бетонный узел для замоноличивания. Для того чтобы не задерживать работы, необходимо иметь два передвижных кондуктора.

Рисунок 53. Блочно-телескопические подмости для монтажа сводов оболочек

1 – телескопическая стойка, 2 – связи, 3 – сетчатый кондуктор, 4 – плита, 5 – контурный элемент, 6 - лыжи

На квадратном передвижном кондукторе собираются плиты оболочки без контурных плит. Монтаж оболочек начинают от центральных ячеек, где гусеничным краном устанавливают колонны и на них контурные фермы. Затем в монтируемую ячейку перемещают кондуктор с собранной и замоноличенной скорлупой. Здесь кондуктор поднимают на проектную отметку, укладывают краевые и угловые плиты, выверяют и замоноличивают швы оболочки. После этого оболочку раскружаливают, кондуктор опускают и возвращают на укрупнительную площадку.

На рис. 54 приведен пример монтажа склада со сводчатым покрытием пролетом 24 м, из тонкостенных армоцементных

складчатых элементов. Размеры склада 24x48 м. Опоры свода расположены на уровне земли. Торцовая стена выполнена из волнистого асбошифера по металлическому фахверку.

Свод образован из арок шириной 3 м, складчатого сечения, со стрелой подъема 8 м. На уровне земли арки соединены с цокольными балками, шарнирно опертыми на фундамент. Распор от арок воспринимается фундаментами.

Каждая арка собирается из шести стандартных элементов размером 3x5, 015 м. В узлах крайних арок имеются распорки для восприятия поперечных усилий.

Рисунок 54. Схема монтажа сводчатого покрытия.

Монтаж конструкций начинается после возведения фундаментов, укладки фундаментных балок и устройства полов.

Элементы арок укрупняются на передвижном стенде в полуарки из трех частей.

Работы по монтажу и укрупнению выполняются краном. Монтажные стыки нижних и верхних полок осуществляются на болтах, все швы герметизируются специальной мастикой. Для сохранности швов сверху наклеивается стеклоткань.

Укрупненная полуарка краном устанавливается в проектное положение. Для временного опирания полуарок по оси здания перемещается передвижная опора с домкратной установкой на верхней площадке для совмещения стыка и раскружаливания арки после оформления верхнего узла.

После монтажа первой арки центральная опора передвигается и монтируется следующая арка. Стыки между арками замоноличиваются после окончания монтажных работ.

Монтаж торцовых стен выполняется после окончания монтажа покрытия.