Монтаж металлических колец вантового покрытия
Металлическое пространственное кольцо диаметром 12 м в осях, высотой 7,7 м в осях и общим весом 120 т было собрано и смонтировано на временную монтажную металлическую опору (башню) высотой 29 м, расположенную в центре арены на монолитном кольцевом фундаменте в декабре 2008 г.
Ввиду стесненных условий внутри арены специалистами ОАО “Оргстрой” была разработана технологическая карта с точной привязкой расположения металлических колец, подготовленных к монтажу, и крана по отношению к временной опоре.
Монтажники ЗАО “СМУ-77”, выполнявшие монтаж, вначале установили нижнее кольцо на временную опору четко по разметке, чтобы оси гнезд на кольце под анкерные устройства совпадали с соответствующими осями закладных изделий на железобетонных кольцах.
После выполнения геодезической съемки нижнего кольца и проверки правильности его установки начался монтаж верхнего кольца. Для удобства монтажа оно было установлено на временные специальные опоры длиной 8 м, затем к нему были закреплены металлические стойки из трубы 159 х 6 длиной 7,70 м и металлическая монтажная площадка диаметром 12 м, расположенная на 1 м ниже кольца и опирающаяся на стойки.
Монтаж нижнего, а затем и верхнего кольца выполнялся суперкраном “DEMAG AC 500–1” на пневмоходу грузоподъемностью 500 т.
После поднятия верхнего кольца со стойками на высоту более 37 м низ каждой стойки был установлен на нижнее кольцо и закреплен к нему четырьмя болтами. Устойчивость между стойками обеспечили связи.
Изготовление вант
На перекрытии на отм. +26.250 были выбраны монтажные площадки, на которых изготавливались согласно проекту 48 несущих (из 27 прядей) и 48 стабилизирующих (из 7 прядей) вант.
Пряди поступали намотанными на катушки длиной по 2 км.
Катушки для размотки подавались башенным краном на перекрытие и устанавливались на подставки. Размотка проводилась по разметке заданной длины. Концы прядей зачищались от защитной оболочки из полиэтилена высокой плотности до чистого металла. Пряди раскладывались на специальные подставки в нужном количестве. Согласно разметке, на пряди в нужных местах одевались хомуты, состоящие из 2 половинок, и обжимались при помощи 4 болтов с заданным усилием. На несущую ванту устанавливался девиатор (разветвитель), раздвигая пряди на части 13 и 14 штук. По концам прядей устанавливались анкерные устройства: нерегулируемое с серьгой (вилкой) и регулируемое с шайбой для регулировки.
По мере изготовления ванты поступали в зону их монтажа.
Монтаж вантовых ферм
Монтаж вантовых ферм выполнен монтажниками ЗАО “СМУ-77” по специально разработанной новой методике, предложенной французской фирмой “Фрейссине”, навесным способом с использованием временной канатной дороги, состоящей из двух 7-проволочных стальных прядей по стандарту pr EN 10138–3 класса 1860. Канатная дорога длиной 125 м закреплялась на двух металлических упорах, расположенных на верхнем железобетонном кольце. При помощи лебедки в ней создавалось натяжение усилием 16 тс для уменьшения провисания вантовой фермы. Над верхним металлическим кольцом канатная дорога опиралась на два специальных стальных седла. Это позволяло монтировать одновременно две диаметрально расположенные вантовые фермы навстречу друг другу. Монтаж с одновременной сборкой вантовых ферм велся с переставных рабочих платформ на разных уровнях у железобетонного кольца для одновременной работы с несущими и стабилизирующими вантами.
Стойки вантовых ферм подавались башенным краном в зону рабочих платформ и присоединялись к хомутам вант по мере их перемещения в сторону центральных металлических колец при помощи лебедок, установленных на верхнем металлическом кольце.
Формирование несущих и стабилизирующих вант из прядей осуществлялось на железобетонном перекрытии на отметке +26.250. Для этого на перекрытии была выполнена их разметка в исходном состоянии и на болтах закреплены металлические подставки, на которые укладывались пряди. В местах присоединения стоек на вантах закреплялись чугунные хомуты, а по краям – анкерные крепления. С одной стороны крепился нерегулируемый анкер в виде стальной серьги, с другой – регулируемый анкер с гайкой, упирающийся в опорную плиту центрального металлического кольца и позволяющий регулировать величину натяжения вант при установке вантовых ферм и создании предварительного напряжения системы. Формируемые фермы перемещались по канатной дороге на специальных каретках при помощи лебедок и закреплялись в неподвижных анкерах на железобетонных перекрытиях путем установки цапф в проушины.
В металлических кольцах центрального барабана вантовые фермы закреплялись с помощью регулируемых анкеров. Несущие ванты заводились с усилием 14 тс, а стабилизирующие – с усилием 2 тс, что обеспечивало устойчивость поясов ферм во время монтажа. Предварительное исследование на физической модели вантовой фермы в масштабе 1:25, проведенное в лаборатории испытания конструкций БНТУ, показало, что при этих условиях устойчивость поясов обеспечивается.
В месте пересечения вант было установлено разработанное совместно конструкторами РУП “Институт Белгоспроект” и фирмы “Фрейссине” устройство – девиатор (разветвитель). Оно позволило раздвинуть несущую ванту на две ветви и пропустить внутри стабилизирующую ванту строго по оси вантовой фермы.
При возведении вантового покрытия коллективом специалистов УО “Полоцкий государственный университет” (руководитель В.П. Подшивалов, исполнители А.И. Козакевич и В.В. Ялтыхов) осуществлялась геодезическая съемка. До монтажа вантовых ферм были установлены отметки центральных металлических колец, расположенных на временной опорной башне, и закладных деталей А1 и А2 нерегулируемых анкеров в железобетонных кольцах. Верхние закладные детали А1 имеют отклонения по высоте до 10 мм, а нижние А2 – до 8 мм. Расстояния между центром отверстия проушины закладной детали А1 и упорной пластиной для регулируемого анкера в верхнем металлическом кольце находятся в пределах от 51 421 до 51 516 мм. В период монтажа вантового покрытия контролировались отметки в средней части ферм в месте крепления стойки Св-10.
После монтажа всех 48 вантовых ферм было выполнено преднапряжение вантового покрытия путем натяжения стабилизирующих вант поэтапно и в определенном порядке усилиями N = 14, 35 и 51 тс при помощи монодомкратов. Компьютерный анализ показал, что для обеспечения устойчивого положения центральных колец на монтажной башне необходимо на каждом этапе создавать предварительное натяжение одновременно двух диаметрально противоположных вантовых ферм. Затем осуществлять такое же натяжение ортогонально расположенных ферм и только после этого натягивать остальные фермы. Общее перемещение концов стабилизирующих вант по расчету должно было составлять 150 мм. На первом этапе натяжения усилием 14 тс регулируемые анкеры получали значительные перемещения (до 60 мм). Это связано с тем, что не все 7 прядей одновременно включались в работу. На следующих этапах натяжения в работу включились все пряди и перемещения концов стабилизирующих вант уменьшились, однако длины резьбы хода гайки оказалось недостаточно для создания усилия 51 тс. В связи с этим потребовалось установить дополнительные шайбы фирмы “Фрейссине” толщиной 25 мм.
В результате преднапряжения в несущих вантах усилие, зафиксированное в момент втягивания и закрепления нижней в металлическом кольце, выросло с 14 до 37 тс, что зарегистрировал специальный ручной прибор фирмы “Фрейссине” при помощи установленных датчиков.
Опускание монтажной башни
После преднапряжения вантового покрытия временная опора (башня), на которой были установлены центральные металлические кольца, демонтировалась с помощью 8 гидравлических домкратов путем последовательного опускания нижних телескопических участков стоек башни. В связи с небольшим ходом поршня домкратов опускание осуществлялось за счет перестановки болтов в нижерасположенные отверстия стоек. Домкраты опирались на подставки из железобетонных плит толщиной 60 мм. По мере опускания башни плиты постепенно вынимались. Расчетная величина опускания временной опоры составляет 1,24 м. Во время ее опускания, в момент отрыва от нижнего металлического кольца (кольцо зависло на вантах), перемещение составило величину 1,24 м, что идеально подтвердило правильность расчета.
Металлические плиты покрытия и кровля
Металлические плиты ребристые, в плане имеют форму трапеций, размер которых меняется по мере продвижения к центру вантового покрытия. Ребра расположены по контуру каждой плиты. По верху ребер саморезами закреплен профнастил. Плиты опираются углами на специальные столики, закрепленные по верху стоек-распорок между вантами. Опоры всех плит шарнирные. Каждая плита имеет упоры, позволяющие ограничить ее перемещения в двух направлениях до 8 мм. Максимальные расчетные перемещения плит покрытия находятся в пределах 3 мм.
Для точной установки плит на опоры осуществлена поярусная геодезическая съемка координат опорных столиков геодезистами Полоцкого государственного университета.
В сжатые сроки были изготовлены и смонтированы все трапециевидные в плане металлические плиты покрытия. Надо отдать должное оперативной работе геодезистов ПГУ, конструкторов Белгоспроекта, специалистов Молодечненского завода металлических конструкций и монтажников СМУ-77, позволившей в течение 3 месяцев изготовить и выполнить монтаж всех плит в количестве 720 штук.
Конструкция кровли состоит из рулонной битумно-полимерной пароизоляции, уложенной по плитам покрытия, негорючего утеплителя из жестких минераловатных плит “Белтеп” общей толщиной 180 мм, 1-слойного рулонного водоизоляционного ковра из материала “Siplast GFM” и обеспечивает повышенное сопротивление теплопередаче R = 4,2 м2 • °С/Вт. Кровля имеет внутренний водосток. В ендове кровли диаметром 100 м установлены водосточные воронки фирмы “Sita” с электроподогревом.
В зоне пересечения вант на расстоянии 3 м от ендовы в каждую сторону, где возможны наибольшие перемещения плит, выполнено два кольцевых деформационно-компенсационных шва с использованием сверхэластичного кровельного материала “Neodyl”.