Расчет прочности и устойчивости конструкции строительных лесов для разборки надземной части зданий гостиницы «Россия»
В соответствии с техническим заданием, проведены расчеты конструкции строительных лесов для сноса гостиницы «Россия» в Москве. Для построение расчетной модели выбран част лесов размера L = 54 м, H = 47 м.
1.2. Проект организации строительства выполненный организацией ОАО «Тектоплан»
1.4. План типового этажа – производство фирмы «Моспроект»
1.5. Схема раскладки панелей – Производство фирмы «Моспроект»
1.6. Опорные конструкции башенных кранов – Производство фирмы «Финпроект»
1.7. Расчет конструкции защитного экрана – производство фирмы «Металлкран-сервис»
2. Короткая характеристика объекта Комплекс зданий гостиницы «Россия» состоится из четырех 12-этажных зданий: северный, южный, западный и восточный, расположенные в форме каре, внутри которого расположен центральный киноконцертный зал и 22-этажный гостиничный корпус. Гостиница расположена по адресу: Москва, ул. Варварка дом 6. В плане гостиничный комплекс имеет форму прямоугольника. Разборка здания гостиницы обслуживается приставными башенными кранами, расположенными по внешнему контуру комплекса зданий. Количество кранов в процессе разработки может меняться от 6 до 10 штук.
3. Короткая характеристика строительных лесов Для проведения сноса объекта гостиницы «Россия» в Москве, необходимо смонтировать стоечные приставные хомутовые леса (Лор), производство фирмы «МДН-Пром». В соответствии с паспортом, такие леса предусмотрены для максимальной высоты 40 метров. Для сноса гостиницы «Россия», необходимо обеспечить высоту 48 метров в основной части корпуса (П-образная) и дополнительных 40 метров в центральной части. Кроме того, по всему наружному периметру комплекса гостиничных 12-этажных зданий будет установлен защитный экран, выполненный из элементов строительных лесов. Площадь лесов для сноса объекта: 14000 м2. 3
4. Исходные данные для расчета
4.1 Строительные леса Шаг (высота яруса) — 2 м, Шаг стоек вдоль стены – 2 м, Ширина яруса между стойками – 1,25 м, Нормативная нагрузка – 200 кг/м2, Стойка – труба — 48х3,5 мм (ГОСТ 3262-80), Связь и ригель – труба 48х3,5 мм (ГОСТ 3262-80), Площадь поперечного сечения: 4,9 см2 Момент инерции: 10,3 см4 Момент сопротивления изгибу: 4,18 см3 Диаметр горизонтальных связей – 48 мм Материал сталь Ст3 – предел текучести p ? = 2250 кг/см2
4.2 Конструкция объекта Комплекс зданий был построен из сборных железобетонных элементов: плиты перекрытий, колоны, Х-образные элементы и наружные фасадные панели. Шаг колонн конструкции 3,6 м. Высота этажей конструкции 3 м.
5. Задачей данной работы является расчет прочности и устойчивости строительных лесов на динамические и статические нагрузки.
5.1 Расчет прочности и устойчивости: Расчетные модели строительных лесов будут рассматриваться в плоскости, а по необходимости будут построены и пространственные модели. Для расчета используется численный метод – метод конечных элементов (МКЭ). Основной конечный элемент для расчета – это стержневой элемент трубчатого сечения. Рабочая платформа для расчета – это программа SAP2000 v-9, производство Калифорнийского университета Беркли США. На основании расчета получаются усилия во всех элементах моделей: изгибающие моменты (М), нормальные усилия (N) и поперечные усилия (Q). Расчет прочности и устойчивости элементов проводится в соответствии Европейского стандарта EUROCODE 3-1993 и норм СНиП II-23-81*.
5.2 Нагрузка строительных лесов: 1. Постоянная нагрузка p = 200 кг/м2 2. Собственный вес труб 3. Динамическая нагрузка от защитного экрана 4. Влияние внецентренной нагрузки.
5.3 Результаты статических расчетов Для статического расчета построены: расчетная модель в плоскости X-Z и пространственная расчетная модель в пространстве X-Y-Z. На рабочем ярусе прилагается 4 случая нагрузки:
g ? вес всех элементов лесов
Все элементы конструкции лесов соответствуют требованиям ЕUROCODE93-3 по прочности и устойчивости (случай q = g + 2 p , q = g + 3p и q = g + 4 p ). Для случая q = g + 2 p расчет проведен в соответствии с требованиями норм СНиП II-23-81*.
5.4 Результаты динамических расчетов Проведен динамический расчет пространственной модели строительных лесов в двух этапах:
1. Расчет собственных частот и собственных форм колебаний, и
2. Расчет горизонтальной и вертикальной ударной нагрузки на высоте 46 м.
Первый собственный период колебаний расчетной модели строительных лесов составляет 0,16 секунд. Расчетом получены первых шест форм собственных колебаний. Результаты динамических расчетов собственных форм колебаний показывают, что конструкция имеет правильное динамическое поведение, при определенном распределении укреплений к зданию. Особенное внимание необходимо обратить на крепление к зданию на уровне рабочего яруса.
Динамическая реакция модели рассчитана на действие вертикальной и горизонтальной ударной нагрузки, распределенной на четыре и десять узлов конструкции. Рис 1. Динамическая ударная нагрузка Динамические расчеты показывают, что жесткость защитного экрана соответствует своему назначению. Динамическим расчетом показано, что для крепления строительных лесов необходимо обеспечить одну пробку на 13 м2. Время действия ударной динамической нагрузки составляет t = 0,1 сек. Для горизонтального действия динамической нагрузки максимально допускаемая амплитуда составляет 1,5 тонн. При этом, предполагается, что горизонтальная нагрузка действует на высоте 46 м и что распределена на 4 узлах. Для действия вертикальной динамической нагрузки, нагрузку принимает защитный экран. В этом случае максимально допускаемая амплитуда составляет 4 тонны. Нагрузка действует на высоте 46 м и распределена на 10 узлах защитного экрана. Таким образом, результаты анализа динамической нагрузки на строительные леса, показывают, что леса более чувствительны на действие горизонтального удара, а меньше на вертикальный удар на защитный экран. Все остальные рекомендации о монтаже и изготовлении защитного экрана сделать согласно рекомендациям фирмы «Металлкрансервис». При динамических ударах на строительные леса, максимальная реакция на крепления не превышает 100 кг. Анализ прочности строительных лесов проведен в соответствии Евро стандарту EUROCODE93-1993. Комбинация нагрузок соответствует формуле:
5. 3 Анализ распределения связей в расчетной модели: Учитывая нестандартную высоту лесов (H=47 м), нестандартное крепление лесов к зданию, необходимо обеспечить соответствующее распределение связей. Распределение связей в полностью соответствует требованиями паспорта «Метакон». 5.4 Крепление строительных лесов к зданию (распределение крепежных элементов): Крепление лесов к конструкции производится при помощи металлических само расклинивающихся пробок, закладываемых в пробиваемые в перекрытии отверстия. (Паспорт на строительные леса «МДН-Пром»). В соответствии с динамическими расчетами, для укрепления лесов нужно смонтировать по одной пробке на 13 м2 лесов. Леса крепятся на каждых 3 метра по высоте и на каждых 6 метров в горизонтальном направлении в шахматном порядке.
Источник
Проверка крепления лесов к стене
кгс.
кгс.
Определяются параметры по (12) и ро по (13) винта со средним диаметром мм, шагом S = 1,75 мм, половиной угла профиля винта и коэффициентом трения :
;
.
.
При длине рукоятки винта 10 см усилие не превышает 9 кгс, что вполне приемлемо. Расчет подтверждает правильность выбора параметров дюбельного крепления лесов к стене.
5.2. Расчет навесных лесов производится на прочность крепления к зданию и на прочность рамы от нагрузки и собственного веса.
Прочность стены в проеме проверяется на нагрузку, равную и , причем
, ,
Прочность рамы на изгиб проверяется в сечениях, проходящих в точках Б и Г. Из схемы видно, что соответствующие изгибающие моменты определяются:
; .
6. Монтаж и испытание лесов
6.1. Стоечные леса устанавливают на спланированную утрамбованную поверхность грунта, обустроенную водоотводом.
Под башмаками каждой пары стоек укладывают в поперечном направлении подкладку из доски толщиной не менее 50 мм. Следует обеспечить горизонтальность подкладки, но без помощи кирпичей, камней и обрезков из досок.
Леса оборудованы регулируемыми винтовыми опорами для обеспечения горизонтальности. Горизонтальность лесов может быть обеспечена устройством специального временного опорного сооружения.
6.1.1. Вертикальные элементы лесов (стойки и рамы) устанавливают по отвесомеру, а горизонтальные (связи и настил) — по уровнемеру.
При наращивании стоек и рам из труб на патрубках зазор между трубами и патрубками не должен превышать 3 мм.
При монтаже полых (коробчатых, трубчатых) конструкций принимают меры против попадания и скопления в них воды.
6.1.2. Леса, расположенные вблизи проезда транспортных средств, ограждают отбойными брусками с таким расчетом, чтобы они находились на расстоянии не ближе 0,6 м от габарита транспортного средства.
6.1.3. При укладке настила проверяются прочность закрепления и отсутствие возможности сдвигов. Зазоры между досками настила принимают не более 5 мм. Выступы досок за поверхность щита не должны превышать 3 мм. Щиты настила могут быть соединены по длине внахлестку, стыки располагают на опоре и перекрывают ее не менее чем на 200 мм в каждую сторону, пороги при этом скашивают (от прямого — до угла 30°). Настил должен быть обустроен бортовым ограждением высотой не менее 150 мм.
6.1.4. Леса оборудуют ограждением с высотой перил не менее 1,1 м, ограждение должно иметь промежуточную горизонтальную опору или сетку.
При отсутствии указаний крепление лесов к несущей стене здания анкерами (дюбелями) производится не менее чем через один ярус для крайних стоек, через два пролета для верхнего яруса и одного крепления на каждые 50 проекции поверхности лесов на фасад здания. При совпадении точек крепления с проемами в стене леса крепят к несущим конструкциям (стенам, колоннам, перекрытиям) с внутренней стороны здания при помощи различных приспособлений и устройств.
6.1.5. Зазор между стеной здания и настилом устанавливается не более 50 мм при каменных и 150 мм при отделочных работах.
6.1.6. Леса должны быть оборудованы лестницами с нескользящими опорами для перемещения рабочих между ярусами. Лестницы ставятся в рабочее положение под углом 70-75° к горизонту. Конструкция лестниц должна удовлетворять требованиям ГОСТ 26887.
На время монтажа и демонтажа лесов электрические провода, расположенные ближе 5 м от лесов, обесточивают.
6.1.8. Леса допускаются к эксплуатации после испытаний. При испытании лесов нормативной нагрузкой оцениваются их прочность и устойчивость, надежность настила и ограждений, заземления. Леса должны находиться под контрольной нагрузкой не менее 2 ч.
6.1.9. Перила ограждения должны выдерживать сосредоточенную статическую нагрузку 70 кгс, приложенную к ним посередине и перпендикулярно.
Все несущие горизонтальные связи должны выдерживать сосредоточенную статическую нагрузку 130 кгс, приложенную посередине.
6.1.10. Демонтаж лесов выполняется в последовательности, обратной монтажу. Спуск демонтированных деталей производится краном или с помощью грузоподъемных приспособлений.
Во время разборки лесов все дверные проемы первого этажа и выходы на балконы всех этажей должны быть закрыты.
6.2. Навесные леса монтируют с помощью грузоподъемных кранов (башенных, стреловых) со строповкой как обычным канатным двухветвевым стропом, так и с помощью специальных траверс.
6.2.1. При монтаже лесов на монолитном или кирпичном здании должны быть предусмотрены проемы в стене размером 200-300 мм, в которые устанавливают опорные кронштейны, фиксируемые посредством деревянных клиньев. Один из вариантов узла крепления лесов к стене показан на рисунке 7.
Источник