| 16 Декабря 2009
1. Опалубочные технологии возведения монолитных конструкций Национальной библиотеки Беларуси
27-этажный каркас здания высотного книгохранилища библиотеки, возводимый совместно с лестнично-лифтовым блоком, является самым сложным с точки зрения строительных технологий. Следует отметить такие конструктивные элементы, как: криволинейные в плане стены; расширяющийся кверху каркас здания; сужающийся каркас; переменная высота этажей в нижней части; сталебетонные конструкции; ядро жесткости сложной формы и т. п. Примыкающий к высотному книгохранилищу стилобат изобилует также сложными формами конструкций. Установленные директивные сроки возведения объекта вместе с отделкой – 32 месяца при нормативном сроке в 71 месяц – потребовали применения скоростных технологий строительства монолитных конструкций и круглогодичного ведения бетонных работ.
Специалисты РУП «Институт БелНИИС» предложили для реализации концепцию технологии возведения здания «снизу – вверх».
Одним из сложных конструктивных элементов, потребовавших применения специализированных опалубочных технологий, стала круглая контурная стена атриума высотой около 12 м, с радиусом - 28 м.
Отсутствие точек опоры для надежного крепления опалубки, наличие выступающих за грань стены круглых колонн, проемы значительных размеров в стене и необходимость поярусного возведения стены по высоте – вот некоторые из проблемных вопросов, усложнявших работу.
Нами был предложен следующий ряд конструктивно-технологических решений:
- для возведения круглых колонн в самой стене использовать несъемную опалубку из стальных труб. При этом колонны возводить отдельным опережающим потоком с их точной выверкой по высоте;
- криволинейные стены возводить между колоннами в щитовой опалубке. При этом ранее возведенные колонны использовать в качестве точек опоры опалубки и выверки ее по высоте;
- использовать геометрически неизменяемые индивидуальные проемообразователи конструкции РУП «Института БелНИИС» (рис. 1);
- заменить конструкции выступающих бетонных консолей на закладные детали и т. п.
Успешная реализация предложенной технологии обеспечила формоустойчивость опалубки на стадии заливки бетона.
Обетонирование опорного контурного кольца по круглой стене стилобата также можно отнести к сложной технологии. Для создания точек опоры опалубки (рис. 2) использовали технологию наращивания опорных башен, навесные подмости, анкеровку консольных опалубочных балок и другие приемы в зависимости от зоны расположения балки по стене. С целью обеспечения гарантированного заполнения полостей сталебетонных балок бетонной смесью были внесены технологические изменения в конструкцию самих балок. Опалубочная технология, технология бетонирования и прогрева бетона в зимних условиях обеспечили качественное выполнение работ.
По мере роста вверх монолитные конструкции каркаса приобретали все более сложные неповторимые формы. Например, монолитное перекрытие с опорной балкой центрального ядра высотного книгохранилища на отм. 12.600 м. потребовало отведения больших нагрузок их отведения от бетонируемой конструкции на несколько нижележащих ранее забетонированных перекрытий (рис. 3).
Нами была разработана технология переопирания опалубки на нижележащие перекрытия с учетом технологических нагрузок и несущей способности самих перекрытий. Кроме этого, использована система опалубки перекрытия из опорных башен. Опалубка контурной балки выполнена из индивидуальных щитов с тяжами. Технологическое решение обеспечило бездефектное возведение весьма ответственной опорной конструкции сооружения, на которую опирается центральное ядро всей высотной части.
Особо следует отметить разработанную нами технологию опалубочного возведения расширяющихся кверху этажей (с 4-го по 10-й) с отрицательным уклоном (в 45° и размерами от 24х24 до 60х60 м). При разработке этих технологий еще раз подтвердился высокий профессионализм технологов института. Стены с большим углом наклона практически невозможно опалубить с применением подмостей, навешиваемых на стены. Кроме того, весьма проблематично обеспечить формоустойчивость опалубки во время бетонирования и отведения нагрузки от стены на навешиваемые подмости. Технологию значительно усложняло отсутствие со стороны отрицательного уклона надежной опоры из бетонных конструкций, на которые можно было бы отвести нагрузку во время возведения наклонной стены.
Институтом РУП “Институт БелНИИС” были разработаны и реализованы технологии возведения наклонной стены по техническим, технологическим и экономическим показателям намного превосходящие зарубежные аналоги. Технология опалубки наклонной стены включала (рис. 4):
- комбинированную опалубку для стены, состоящей из наружной несъемной опалубки из оцинкованного профнастила и внутренней индивидуальной дерево-фанерной опалубки. Принципиальное предложение по возможности применения профнастила в качестве наружной несъемной опалубки было выработано совместно с проектной организацией;
- дополнительное крепление опалубки анкерами, а также проведение технологических расчетов по подбору сечения профнастила для обеспечения возможности бетонирования литыми смесями и восприятия опалубкой значительных распорных давлений;
- разработку технологии крепления и фиксации индивидуальной опалубки в проектном положении к стальным балкам и жесткой арматуре каркаса сооружения;
- выполнение временного рабочего настила (на отм. 12.600) на стальных подвесках по наружному контуру стены, прикрепляемого к постоянным опорным конструкциям. Конструкция временных подвесных площадок оказалась столь удачной, что их в дальнейшем использовали для демонтажа вспомогательных стальных конструкций, бетонирования дополнительных простенков по кольцевой балке, отделочных работ, устройства спайдерного остекления атриума и т. д. Демонтаж временных подвесных площадок был осуществлен лишь на заключительной стадии отделки здания.
Экономический эффект только от импортозамещения опалубки составил более 3 млн евро.
Технология возведения консольной части каркаса с отм. 21.600 до отм. 30.600 вообще не имеет аналогов. Создание надежной опоры опалубки осуществлено с помощью выносных опалубочных площадок и их анкеровки к ниже забетонированным конструкциям. Технологические расчеты показали, что при бетонировании мощной контурной балки на отм. 30.600 возникает опрокидывающий момент на опалубку, что может привести к разрушению самой опалубки. Вопрос безопасности работ на высоте встал весьма остро. И была разработана технология дополнительной анкеровки опалубки перекрытия с использованием стальных тяжей.
На выдерживание директивных сроков строительства в значительной степени влияли темпы возведения типовых этажей. Скорость строительства 2 этажа в месяц стала реальностью, благодаря выбору и обоснованию оптимальной технологии опалубки, а также обоснованному выделению в отдельные технологические потоки процессов возведения центрального ядра с диафрагмами жесткости, колонн и перекрытий с контурными балками. Снижению трудоемкости способствовало использование технологии «опалубка-стол» (рис. 5).
Проблема технологичности проектных решений монолитных конструкций на протяжении всего строительства неоднократно поднималась и решалась совместными усилиями ученых, проектировщиков и строителей.
Суммарный экономический эффект только от внедрения собственных опалубочных технологий достиг более 10 млн евро.
Реализация столь масштабного проекта была тесно увязана с энергоэффективной технологией бетонирования с применением модифицированных бетонов.