Башенные сооружения

СООРУЖЕНИЕ ОБЕЛИСКА «ШТЫК» В БРЕСТСКОЙ КРЕПОСТИ

without comments

Монтаж методом поворота вокруг опорного шарнира обелиска «Штык» является уникальной работой по своей сложности, массе поднимаемой конструкции и мощности оборудования.

Обелиск с инженерной точки зрения представляет собой свободно стоящую вертикальную стальную конструкцию, заделанную в железобетонный фундамент. Несущая конструкция обелиска в поперечном сечении представляет собой восьмигранник, усиленный четырьмя двутаврами, расположенными накрест.

В нижней части штыка размер поперечного сечения по двутаврам 5000 мм, восьмигранник имеет поперечный размер 2680 мм; в верхней части поперечный размер уменьшается по двутаврам до 2640 мм, а по восьмиграннику — до 1330 мм.

Восьмигранник и двутавры выполнены из сплошных листов толщиной 40 мм на 2/3 высоты штыка и толщиной 30 мм на оставшейся верхней части. Листы соединяли электросваркой. С наружной стороны несущую конструкцию обшили листами из титанового сплава для создания заданной формы, соответствующей форме русского штыка.

Листы из титанового сплава имеют толщину б= 1,5мм. Их закрепляли с помощью самонарезающихся винтов к каркасу из легких швеллеров, приваренному к несущей конструкции штыка. Общая масса стальных конструкций обелиска по проекту КМ (без массы виброгасителей и титановой обшивки) составляет 720 т.

Одновременно с составлением проекта конструкции обелиска производили разработку проекта производства работ по его возведению.

Были рассмотрены два различных варианта монтажа конструкции: методом последовательного наращивания с производством всех сборочных, сварочных, антикоррозионных и отделочных работ в проектном положении на высоте; методом сборки штыка на земле в горизонтальном положении с производством всех необходимых работ в нижнем положении у поверхности земли, с последующим подъемом штыка в вертикальное положение.

Первый метод монтажа в проектном положении был отвергнут, так как требовал возведения капитальных лесов на всю высоту обелиска для производства всего комплекса работ, а также создания специальных кранов большой высоты подъема и значительной грузоподъемности.

Второй метод сборки штыка на земле был принят к производству работ, так как давал возможность вести все работы широким фронтом с привлечением большого количества рабочих разного профиля одновременно, в безопасных условиях на уровне земли. При сжатых сроках, отведенных на производство работ, это имело существенное значение.

Принятый метод требовал создания оборудования для подъема и установки готового обелиска из горизонтального положения в вертикальное. При массе поднимаемой части обелиска, достигающей почти 600 т, это подъемное оборудование является совершенно уникальным, не имеющим аналога в мировой практике.

Для сравнения можно указать на работы по подъему обелиска Космонавтов в Москве, имеющего высоту 90 м. Работы эти по своему характеру имеют много общего, однако масса поднимаемой части обелиска Космонавтов составляет всего 150 т. Подъем обелиска «Штык» производился вращением вокруг опорного шарнира с помощью падающего шевра и системы полиспастов (рис. 83).

В соответствии с принятой схемой подъема расчетные усилия на шарниры поворота обелиска и шарниры падающего шевра были учтены организациями, проектирующими конструкции обелиска и фундамент, с тем чтобы фундамент был способен воспринимать монтажные усилия, и были заложены соответствующие закладные устройства для закрепления опорных балансиров.

Несущие конструкции штыка разбиты поперечными монтажными стыками на 10 частей: опорную, имеющую длину 4,5 м; следующую за опорной часть, имеющую длину 12,9 м, состоящую из восьмигранника с отдельно отправляемыми четырьмя таврами, которые приваривали при сборке на монтаже; затем четыре части длиной по 10 м с приваренными двумя таврами к каждой и двумя таврами, отправляемыми отдельно и привариваемыми на монтаже, и пять частей, полностью собранных и сваренных на заводе, с четырьмя приваренными таврами длиной каждая по 12,5 м. Максимальная масса отправляемой марки составляла 43 т.

Сборку конструкций штыка на земле производили на деревянных промежуточных опорах в несколько наклонном положении, вызванном тем, что отметка шарниров поворота обелиска принята на 2,2 м ниже поверхности земли, поэтому нижнюю часть штыка, примерно на протяжении 40 м, выкладывали в постепенно выклинивающемся котловане.

Верхняя часть длиной 60 м находилась над поверхностью земли и была обстроена деревянными лесами. Сборку конструкций штыка производили с помощью двух гусеничных кранов СКГ-100 и СКГ-63А. После окончания сварки поперечных монтажных швов и приварки тавров конструкцию штыка с помощью двух гидравлических 200-тонных домкратов, установленных на опорный фундамент, приподнимали на 150 мм и устанавливали на металлическую опорную тумбу. Временные промежуточные деревянные опоры разбирали, и конструкции штыка проходили антикоррозионную обработку, металлизацию всей поверхности и окраску. Затем производили установку обрешетки и крепление обшивки из листов титанового сплава с помощью самонарезающихся шурупов.

Оборудование для подъема обелиска в вертикальное положение состояло из падающего шевра высотой 50 м, тяги, соединяющей оголовок шевра с поднимаемым обе-’ диском, и четырех тяговых полиспастов грузоподъемностью по 120 т, работающих с помощью восьми лебедок, а также тормозного полиспаста, вступающих в работу в последний период подъема обелиска.

При массе поднимаемого обелиска 575 т и закреплении тяги к конструкции обелиска на расстоянии 75,5 м от шарнира поворота были определены расчетом следующие величины усилий в основных элементах подъемного оборудования: в тяге — 5050 кН, в шевре — 4450 кН и суммарное усилие на полиспасты 4670 кН.

Тягу, с помощью которой производился подъем обелиска, крепили к несущим конструкциям его в одной точке на расстоянии 75,5 м от оси вращения. Конструкция обелиска была проверена расчетом на монтажные нагрузки и усиления не требовала.

Подъемная тяга, соединяющая обелиск и падающий шевр, состоит из 16 ниток одного общего стального каната диаметром 42 мм. Канат запаеован через два вось-мирольных уравнительных блока, расположенных по концам тяги, обеспечивающих равномерное натяжение всех 16 ниток.

Оба конца каната закреплены за один из уравнительных блоков. Образованный таким способом полиспаст имеет постоянную длину 81,4 м. Общая длина тяги, включающая длины соединительных звеньев, составляет 88,1 м.

Уравнительные блоки, воспринимающие усилие 5050 кН, разработаны специально для подъема обелиска.

Их крепят с помощью соединительных тяг и осей с одной стороны к валику на оголовке падающего Шевра, а с другой — к специальной фасонке, закрепленной в поднимаемом обелиске.

Эта фасонка входила в прорезь в обшивке и в несущей конструкции обелиска и в свою очередь закреплялась осью d=200 мм к ребрам, вваренным внутри обелиска.

Падающий шевр высотой 50 м представляет собой решетчатую конструкцию шириной понизу 16 м, на высоте — 6,82 м, между наклонными стойками шевра в месте их перелома была установлена затяжка для восприятия распора. Стойки шевра четырехгранные сечением 1200X1200 мм имели пояса из уголков 160>160 мм и решетку из уголков 90X8 мм. Внизу стойки опирали на  фундамент через шарниры, нижние балансиры которых закрепляли анкерными болтами к заложенным в бетон двутаврам для восприятия горизонтальных составляющих опорных реакций.

Оголовок шевра, где сходились обе наклонные стойки, завершался двумя мощными вертикальными фасовками из стали ЮХСНД толщиной 40 мм.

На эти фасонки в соответствующие прорези опирался валик d = 200 мм из стали 45, к которому крепили подъемные тяги и тягу, идущую от подъемных полиспастов.

Для обеспечения равномерной работы четырех подъемны^ полиспастов было осуществлено устройство из трех бзлансирных балок.

Главная балансирная балка, воспринимая усилие 4670 кН в своей середине, делила его на два усилия по 2340 кН, передавая его с помощью стальных звеньев на две второстепенные балансирные балки, которые в свою очередь делили их пополам, передавая на четыре тяговых полиспаста.

Балансирные балки и звенья, их соединяющие, изготовлены из низколегированной стали ЮХСНД. Размеры балок следующие: главная балансирная балка двух-стенчатая высотой 1180, шириной 154 и пролетом 2600 мм; второстепенные — также двухетенчатые высотой 660, шириной 154 и пролетом 1300 мм.

Для четырех тяговых полиспастов использованы восемь типовых блоков максимальной грузоподъемностью 160 т, имеющих по восемь роликов каждый. Каждый полиспаст запасован в 12 рабочих ниток канатом d= = 33,5 мм. Каждый полиспаст имеет две сбегающие нитки, идущие на электрические лебедкиЛМH-2 грузоподъемностью по 12 т.

Сложным узлом является устройство для закрепления неподвижных блоков четырех тяговых полиспастов и восьми электролебедок. Каждый неподвижный блок тяшвых полиспастов с помощью стальных звеньев и осей прикреплен к земляному якорю грузоподъемностью 120 т. Все четыре якоря расположены в один ряд на расстоянии 120 м от оси Еращения шевра и обелиска. На расстоянии 20 м за якорями также в один ряд расположены попарно восемь тяговых лебедок на железобетонных фундаментах.

В плане оси четырех тяговых полиспастов расположены не параллельно, а расходятся как бы веером в связи с тем, что расстояния между крайними подвижными блоками полиспастов у оголовка шевра составляют 3,9 м, а между неподвижными блоками у якорей увеличиваются до 21 м.

Так как подвижные блоки полиспастов в процессе подъема обелиска приближаются к неподвижным на 80 м (начиная с расстояния 116 м и заканчивая 36 м), это приводит к изменению углов между полиспастами, а тем самым к изменению углов, под которыми сбегающие I нитки канатов полиспастов подходят к барабанам лебедок. Указанное обстоятельство заставило применить новый вид закрепления лебедок на фундаментах, позволяющий их поворачивать во время работы без снятия усилия натяжения каната.

В процессе подъема обелиска угол в вертикальной плоскости между тягами, идущими от оголовка падающего шевра к обелиску и к полиспастам, постепенно увеличивался и достигал 180° при подъеме обелиска примерно на 50°. В этот момент давление от тяг на шевр прекращается, шевр выходит из работы и вал, соединяющий тяги, постепенно выходит из гнезда в оголовке шевра, а шевр повисает на специально предусмотренной канатной тяге, прикрепленной к обелиску, и опускается («падает») на землю.

Тормозной полиспаст грузоподъемностью 50 т состоял из 11 рабочих ниток каната d=2\,b мм, затасованных на двух пятирольных 50-тонных блоках. Сбегающая нитка идет на 5-тонную электролебедку.

Тормозной полиспаст крепят с помощью каната, состоящего из шести ниток d= 33,5 мм, к обелиску в том же месте, что и подъемную тягу, т. е. на расстоянии 75,55 м от шарнира.

Закрепление тяги производят осью к ребрам, вваренным внутри обелиска.

Включали тормозной полиспаст в работу в последнюю четверть подъема обелиска. В последний период подъема тяговые лебедки прекращали свою работу и поворот обелиска осуществляли за счет натяжения полиспастов, вызываемого их собственной массой.

Достижение проектного положения обелиска определяли тедолитом. Его закрепление осуществляли путем приварки несущих конструкций к закладным устройствам, установленным в фундаменте в двух уровнях: в глубине колодца фундамента и на его поверхности. Затем производили бетонирование колодца фундамента.