ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 42-080-00

Данная работа является результатом выполнения научно-исследовательской разработки.

Монтаж зданий и сооружений, являясь одним из ведущих механизированных процессов возведения их из конструкций заводского изготовления, представляет собой осуществление на практике предварительных теоретических инженерных расчетов. Это, прежде всего, относится к выбору наиболее оптимальной кинематической схемы монтажа, которая, в конечном счете, и определяет с точки зрения динамики взаимодействие отдельных элементов как монтируемой конструкции, так и необходимой при этом оснастки.

Характерным в этом плане является кинематическая схема монтажа башенного сооружения связи (см. рисунок), выбор которой был предопределен действующими законами статики и динамики, как составляющими механики.

Кинематическая схема подъема башни

1- монтируемое сооружение; 2- портал; 3 - тягловый полиспаст

Метод монтажа башенных сооружений в соответствии с данной кинематической схемой основан на работе четырехзвенного механизма с одним переменным по величине звеном, при этом образуется замкнутый контур сил, в котором все силы внутренние, за исключением сил в ходовых нитях грузовых полиспастов, идущих на лебедки.

В связи с тем, что на практике в настоящее время подбор конструктивных характеристик монтажных элементов и такелажных средств проводится на основании инженерных расчетов, с учетом интуитивно-практических навыков, с целью оптимизации процесса, появилась необходимость проведения исследования всех этапов монтажа, начиная от основного - отрыва сооружения от земли и придания ему неустойчивого равновесия, и до установки его в проектное положение.

Подобные исследования были проведены на модели телевизионной башни высотой 75 м пирамидально-призматической конфигурации. В этих целях с соблюдением критериев механического подобия была изготовлена модель сооружения в масштабе 1:25. Выбор геометрического масштаба модели был продиктован условиями транспортабельности и сборки ее вручную на стенде в закрытом помещении.

При подборе сечений элементов модели было поставлено основное условие: возможность перевода усилий и напряжений в модели на натурный образец башни при помощи следующих коэффициентов:

- переводной коэффициент на массу конструкций натуры и модели

К ₁=q_н,

q_м

гдеq_н,q_мсоответственно массы конструкций натуры и модели.

- переводной коэффициент на жесткость конструкций натуры и модели

К ₂ =j_н/j_м, гдеj_ниj_мсоответственно приведенные коэффициенты

продольного изгиба элементов натуры и модели;

- переводной коэффициент на площадь сечений элементов натуры и модели:

К ₃ =f_н,

f_м

гдеf_ниf_мсоответственно площади сечений натуры и модели.

Применение отмеченных коэффициентов возможно при условии сохранения масштабности в геометрической схеме натуры и модели, а также в схеме загружения, т.е. соблюдения принципа кинематического подобия Последний фактор предусматривает пропорциональность скоростей движущихся точек в кинематической схеме подъема натуры и модели.

Не только модель башни, но и в целом схема подъема со всеми входящими в нее элементами были выполнены на основе основных принципов подобия, что дало возможность в лабораторных условиях тензометрированием определить деформации модели башни и портал, углы подъема модели башни и портала на всех этапах монтажа, прогибы модели башни, величину натяжений канатов на всех этапах подъема (состояние покоя, отрыв портала, отрыв башни, промежуточное положение подъема башни, положение неустойчивого равновесия).

Эффективность проведенной работы была выявлена путем сопоставления результатов полученных при методе моделирования и теоретическим путем, для чего методами строительной механики в соответствии с принятой схемой были определены усилия и напряжения в сечениях, соответствующих аналогичным испытательной установки моделей башни и портала.

Основные практические рекомендации, которые следуют из выполненных исследований на смоделированной кинематической схеме монтажа таковы:

- конструктивное решение сооружения в целом отвечает требованиям технологичности монтажа, продиктованные выбранным методом;

- для восприятия изгибающего момента на первой стадии подъема следует производить местное усиление первой панели опорных стоек башни;

- крепление подъемных полиспастов к башне рационально осуществлять в узлах верхних поясов, причем монтажные блоки при этом должны иметь свободу перемещений в пространстве;

- высота монтажного портала должна назначаться в пределах 0,6ё0,7 высоты поднимаемого сооружения, причем низ портала должен быть шире верха для более жесткой конструкции при работе в плоскости портала;

- установку монтажного портала следует производить так, чтобы его основание находилось под центром тяжести горизонтально собранного сооружения или с небольшим (1-2м) смещением к вершине башни.

Результаты выполненной работы легли в основу разработанных «Рекомендаций по монтажу башенных сооружений безанкерным методом», которые могут быть учтены при разработке проектов производства работ.

Таким образом, подтвердилась целесообразность использования принципа

моделирования при выборе кинематических схем монтажа и соответственно оптимальных методов монтажа конструкций зданий и сооружений.

Этому должно предшествовать изучение степени взаимодействия всех элементов монтажного процесса на основе таких физических понятий, как правила рычага и моментов, условия равновесия сил и движения тел под действием нескольких сил и, наконец, обеспечение устойчивости.

Отмеченным методом смонтировано 11 сооружений высотой 50-88,7 м.