10894

20

Монтажные стыки марок коробчатой кольцевой балки (рис. 3.27) приняты на двусторонних накладках на стенках и полках на высоко-

прочных болтах М24, обеспечивающих сдвигоустойчивые (фрикционные)

соединения.

На стадии монтажа кольцевые балки устанавливали на одной отмет-

ке с поворотом сечения к горизонту на 10° (см. выше) в соответствии с ук-

лоном козырька покрытия; при раскружаливании (снятии подкрепляющих элементов опалубки) плоская кольцевая балка деформировалась в депла-

нированное кольцо со строительным подъемом: 200 мм − на серединах ко-

ротких сторон и 300 мм – на серединах длинных сторон, оставаясь в угло-

вых зонах на первоначальной отметке.

Поверх несущих металлоконструкций покрытия козырька смонтиро-

ваны светопрозрачные панели кровли, состоящие из стальных рам, алюми-

ниевых профилей и ячеистого поликарбоната, предварительно собранные на земле; конструктивное положение светопрозрачных панелей отличается нахлестом края каждой вышележащей панели над нижележащей, что обес-

печивает без препятствий сток талых и дождевых вод в ендову (рис. 3.5).

В четырех углах покрытия установлены Л - образные железобетон-

ные пилоны высотой Н > 50 м; наверху пилонов установлены стальные узловые элементы («оголовники»), в которые крепятся основные висячие гибкие нити-подвески, образующие в плане замкнутый четырехугольник

(рис. 3.1; 3.8, а).

К основным висячим гибким нитям с шагом 14…17 м закреплены литыми зажимами парные наклонные вантовые подвески, одни из которых поддерживают кольцевую коробчатую балку со стороны футбольного поля

(рис. 3.1; 3.3; 3.4, 3.5, б), а другие (стабилизирующие) закреплены к верх-

ним поясам радиальных балок над опорами наклонных железобетонных консольных стоек в ендовой части радиальных балок (рис. 3.1; 3.5, б; 3.6, б).

21

3.2.4. Угловые железобетонные пилоны с оттяжками При проектировании угловых пилонов, выполненных из железо-

бетона класса В60, решались следующие задачи:

−обеспечение прочности;

−обеспечение устойчивости;

−рациональное расположение узловых элементов («оголовников»)

наверху пилонов в плане;

−определение высоты пилонов; размеров их сечений; положения продольной оси;

−определение геометрии и жесткости оттяжек.

«Оголовники» пилонов в результате поисков перечисленных выше задач были расположены по оси симметрии угловых зон покрытия.

Их расположение определяет положение основных несущих гибких

нитей-подвесок.

Высоты пилонов определялись стрелой провиса основных несущих нитей-подвесок, отметкой верха светопрозрачного покрытия с минималь-

ным зазором между ними, принятым равным 1 м.

Каждая из двух ветвей каждого пилона жестко защемлена в фунда-

ментной плите, имеет прямоугольное переменное сечение, уменьшающее-

ся к оголовку. При проектировании пилонов выполнялись следующие тре-

бования:

− размеры сечений на уровне земли и расстояние между ветвями пи-

лонов определялись шириной проездов, привязкой к конструкциям трибун и т.д.;

− размеры сечений в местах пересечения с козырьком покрытия три-

бун определись расположением несущих конструкций покрытия над три-

бунами;

− продольная ось пилонов отклонена от вертикали на 9° в наружную сторону от футбольного поля, что позволило использовать пилоны в каче-

22

стве частичного противовеса усилиям растяжения основных гибких нитей-

подвесок;

− жесткость пилонов определялась ограничениями на их горизон-

тальные перемещения в оголовках, определяемых перемещениями элемен-

тов несущих конструкций козырька покрытия над трибунами. В то же вре-

мя увеличение изгибной жесткости пилонов ограничивалось габаритами сечений их ветвей из планировочных требований. Поэтому для уменьше-

ния податливости пилонов в их оголовках установлены парные оттяжки (в

направлениях, противоположных подвескам из основных гибких нитей).

При этом верхний конец сходящихся оттяжек шарнирно прикреплен к ого-

ловкам пилонов, а нижние 2 конца заанкерены в фундаменте на усилия его собственного веса;

− каждая из оттяжек пилонов состоит из четырех звеньев длиной по

12 м, соединенных шарнирами (рис. 3.7, сечение 3−3). Сечение оттяжек со-

стоит из двух листов 50×800 мм (сталь С345) с прокладками через 1500 мм толщиной 100 мм (рис. 3.7 – общий вид). Шарниры между звеньями оття-

жек приняты цилиндрические диаметром 190 мм (сталь 40Х). Общая длина каждой оттяжки равна 60,2 м, угол наклона к горизонтали равен

69,4° (рис. 3.7 – общий вид). Начальная стрела провиса оттяжек от хорды принималась равной 400 мм. В анкерном фундаменте оттяжек были преду-

смотрены устройства (фаркопфы), позволяющие на стадии монтажа регу-

лировать стрелу провиса;

− анкерные фундаменты под оттяжки выполнены в форме паралле-

лепипеда 13×8 м высотой 6 м. Их устройство велось в две очереди: сначала бетонировался блок на глубине от 6 до 3 м, в который заделывались по два анкерных болта для каждой оттяжки диаметром 72 мм. На них натягива-

лись оттяжки на усилия от веса стальных конструкций кровли и покрытия без веса светопрозрачных панелей. После этого анкерные фундаменты бе-

тонировались выше до поверхности земли (еще на 3 м) с основным анкер-

23

ным устройством, рассчитанным на полную нагрузку. При этом в фунда-

ментах на всю высоту (6 м) предусмотрены вертикальные анкерные стержни для исключения отрыва верхней части фундамента от нижней,

рассчитанные на полное отрывающее усилие.

3.2.5. Конструктивные решения висячей и вантовой систем

Они включают следующие элементы:

− основные канаты из четырех гибких нитей, вантовые парные под-

вески для поддержки конструкций кольцевой балки, соединительные эле-

менты (литые зажимы) (рис. 3.8, а, б; рис. 3.11);

− основные несущие гибкие нити-подвесы выполнены из двух канатов

диаметром 140 мм (разрывное усилие одного каната – 18700 кН), распо-

ложенных параллельно на расстоянии 900 мм; для придания канатам ста-

бильных характеристик они предварительно вытягивались циклической

нагрузкой – усилием от 1870 до 4500 кН, что соответствовало 10−24% от разрывного усилия; модуль упругости после вытяжки составил

Е = (1,587 − 1,592 )× 105 МПа; принималось во внимание, что усилие в од-

ном канате от нормативных нагрузок − Nп ≤ 4800 кН, что сопоставимо с верхним пределом циклической нагрузки при вытяжке;

− основные канаты гибких нитей-подвесок были выполнены длиной

130,05 м для коротких сторон (4 шт.) и 166,64 м для длинных сторон

(4 шт.);

− концы канатов заделаны в цилиндрические анкера 425 мм с на-

ружной резьбой с гайкой 595 мм и высотой 208 мм (рис. 3.9; рис. 3.10);

− натяжение канатов в проектное положение производилось домкра-

тами; длина каната регулировалась гайкой, опирающейся во фланец «оголовника», в пределах ± 350 мм на каждом ее конце; пролет канатов: по коротким сторонам 124,6 м (длина каната 130,05 м), по длинным сторонам

157 м (длина каната 166,64 м); соответствующие стрелки провисов соста-

вили 9,4 м и 19,7 м, что соответствовало 1/13 и 1/8 пролета с обеспечением

24

α=69,4°

Рис. 3.7. Оттяжки верха пилона

25

Рис. 3.8. Висячая вантовая система: а − план; б − разрезы 1 − 1, 2 − 2

26

примерно равных усилий при основных сочетаниях нагрузок; канаты ос-

новных гибких нитей по коротким сторонам устанавливались в вертикаль-

ной плоскости, а по длинным сторонам – в плоскости, отклоненной от вер-

тикали на 27,9° за счет соответственно подобранных длин парных ванто-

вых подвесок (рис. 3.8, а);

− вантовые парные подвески выполнены из канатов 50 мм с минималь-

ным разрывным усилием 2470 кН. Данные канаты также предварительно вытягивались циклической нагрузкой силой от 10 до 50 % разрывного уси-

лия. Подвески (34×2 шт.) парные имеют в сборе длину от 6,275 до 20,765

м. Наиболее короткие подвески (2 шт.) длиной 1,48 м и (4 шт.) длиной 2,81

м выполнены из круглой стали 80 мм (сталь с σТ = 680МПа). По кон-

цам парных подвесок установлены вилкообразные анкера

(рис. 3.11, б, в) с регулирующим длину ( ± 50 мм) устройством с одной из сторон. К канатам гибких основных нитей парные подвески закреплялись литыми зажимами;

− наклонные канаты парных подвесок, расходящиеся от литых сжи-

мов (рис. 3.8, б), расположены в вертикальной плоскости, проходящей че-

рез ось радиальных элементов козырька. По длинным и коротким сторо-

нам покрытия парные подвески установлены через одну радиальную бал-

ку, а в угловых зонах – через две радиальных балки с целью экономии ма-

териалов. Всего в вантово-висячей системе покрытия над трибунами использовано 34 литых сжима 17 типов, отличающихся углами располо-

жения вертикальной фасонки и положением отверстий для крепления пар-

ных подвесок (рис. 3.11);

− в сжимах и прижимных накладках продольные желоба для кана-

тов 140 мм выполнены криволинейными со скруглениями у торцов (в

местах выхода канатов) для уменьшения изгибных напряжений в канатах.

Прижимные накладки крепились к сжиму тремя парами болтов М36 с кон

29

тролируемым натяжением 330 кН, что совместно с разницей диаметров

желоба и каната исключало его проскальзывание в сжимах.

3.3. Научно-техническое сопровождение проектирования покрытия

3.3.1. Общие положения

Уникальность данного сооружения обоснованно потребовала про-

ведения комплексного научного исследования следующих вопросов:

− разработку вариантов проектных решений с выбором рациональ-

ного, обеспечивающего прочность, устойчивость, надежность конструк-

ций на основе анализа НДС покрытия с учетом особенностей на стадии монтажа и эксплуатации (моделирование этапов монтажа, учет сочетаний нагрузок и воздействий и выполнение требований архитектурно-

планировочных решений);

− разработку рекомендаций по величинам и схемам распределения снеговых и ветровых нагрузок на покрытие с учетом результатов исследо-

вания модели сооружения в аэродинамической трубе; гололедных нагрузок и температурных воздействий, а также их наиболее невыгодных сочета-

ний;

−проведение многовариантных численных расчетов при разных жесткостях конечных элементов;

−оценку динамических воздействий ветровой нагрузки и рекомен-

даций по их учету и регулированию конструктивными решениями.

3.3.2. Аэродинамическое испытание модели покрытия

Модель сооружения с размерами в плане 2,34×4,0 м; масштаб 1/200.

Испытывали ее в аэродинамической трубе с длиной рабочей части

4 м и максимальной скоростью потока 45 м/с.

Покрытие модели было дренировано в 76 точках, датчики давления устанавливались с учетом симметрии на половине внутреннего навеса в 16 сечениях; дополнительно 6 датчиков (по 3 с каждой стороны) были