Усиление башни

Башня – довольно сложное архитектурное сооружение с набором определенных полезных функций. В России наиболее распространены водонапорные, дымовые, телевизионные башни, а также башни-мачты с оборудованием для широкого распространения радиосигнала, например, сотовой связи. Башни по причине своих конструктивных особенностей как никакие другие строительные объекты подвержены износу и различного рода деформациям. Так, небольшое проседание почвы, постоянные сильные ветра, которые другим строениям были бы нипочем, конструкции башни могут повредить достаточно серьезно. Поэтому необходимо регулярно проводить обследование и усиление этих объектов.

Конструкционные особенности башен и их разновидности

Башни представляют собой пространственные решетчатые конструкции, имеющие форму призмы или усеченной пирамиды, часто с несколькими переломами в очертании поясов по высоте. Поперечное сечение башни большей частью квадратное или треугольное.

В небольшом количестве по индивидуальным проектам возводятся башни шестигранного и восьмигранного сечений, а также других форм. В некоторых случаях по центру башни предусмотрены вертикальные конструкции, в которых располагаются шахта для лифтов, лестницы и различные технологические устройства и оборудование.

Фундаменты башни, как правило, железобетонные, они имеют закладные части, воспринимающие как положительные, так и отрицательные реакции и боковую сдвигающую силу.

Пояса и элементы решетки башни бывают двух типов: из труб и круглого железа; из прокатных профилей – уголков, швеллеров и двутавров.

Башни с элементами из труб имеют широкое распространение и являются более выгодными по сравнению с башнями с элементами из прокатных профилей, так как у элементов с трубчатым сечением коэффициент лобового сопротивления ветровому воздействию меньше, что дает возможность применять элементы меньших сечений. Однако возведение таких башен осложняется тем, что трубы дефицитны и стоимость их более высокая, чем элементов из прокатных профилей.

Также широкое распространение получили типовые телевизионные башни высотой 180 м, а также типовые башни другого назначения высотой 40 – 170 метров. Конструкции этих башен аналогичны, они имеют форму пирамиды, сечения их в плане квадратные. Элементы пояса выполнены из труб с приваренными в торцах фланцами из толстолистовой стали для соединения на монтаже с помощью болтов. Сечение труб поясов может составлять 426 – 168 мм в зависимости от толщины стенки, величины нагрузки на башню и положения пояса: внизу башни трубы большего поперечного сечения, вверху – меньшего.

Распорки башен делают из труб с полуфасонками по концам, зажимаемыми между двумя смежными фланцами поясов.

Раскосы башен бывают двух типов: жесткие из труб и гибкие из круглого железа. Во время монтажа последние натягивают с помощью винтовых муфт.

Верхняя часть типовых телевизионных башен имеет призматическую форму квадратного сечения в плане размером 1,75X1,75 метра.

Призматическая часть башни изготовляется заводами в виде отдельных пространственных секций с расположенными внутри площадками и лестницами.

Все элементы пирамидальной части башен поступают на монтажную площадку отдельными частями.

На башнях в нескольких уровнях обычно предусматриваются площадки для установки технологического оборудования. Элементы башни в этих местах снабжены соответствующими столиками и фасонками для закрепления конструкций площадок.

В некоторых случаях устанавливают так называемые здания или кабины для размещения технологического оборудования и лифтовых шахт.

Размер панели типовых башен – 8 метров.

В башнях, возводимых по индивидуальным проектам, размер панелей бывает различным и выбирается в зависимости от технических и эстетических соображений.

raznovidnosti_bashen.jpg   raznovidnosti_bashen-2.jpg   raznovidnosti_bashen-3.jpg

Основные отличия башенных сооружений от других строительных объектов

Башни отличаются от зданий обычного типа:

  • большой высотой конструкций, значительно превышающей размеры поперечного сечения и основания в плане;
  • незначительной массой технологического оборудования по сравнению с собственной массой конструкций;
  • второстепенным значением собственной массы конструкций и технологического оборудования по сравнению с ветровой нагрузкой.

Почему башням необходимо усиление

На довольно неустойчивые и хрупкие по сравнению с подавляющим большинством других архитектурных объектов башни действует множество нагрузок:

  • собственная масса;
  • вес оборудования;
  • наледь и снег;
  • частый и сильный ветер.

Последняя нагрузка наиболее существенна, она зависит от района строительства и высоты сооружения.

Порядок обследования состояния башни

При проведении работ по техническому освидетельствованию башни прежде всего необходимо оценить ее нынешнее соответствие первоначальному проекту.

При визуальном осмотре строительных конструкций башни выявляют и оценивают:

  • соответствие основных размеров и положения отдельных конструкций в плане и по высоте проектным решениям;
  • нарушения конструктивной связи между элементами;
  • дефекты и повреждения строительных конструкций;
  • деформации конструкций;
  • техническое состояние конструкций.

Основные методы усиления башни

На подготовительном этапе проводятся необходимые расчеты. Сначала от действующих на башню нагрузок в намеченных сечениях определяют изгибающие моменты, продольные и поперечные силы и по ним – усилия в ветвях ствола и стержнях решетки.

Ствол мачты на ветровую нагрузку рассчитывают как неразрезную балку. Расчет выполняется в два этапа. На первом рассчитывают ствол (это касается и усиления кирпичного круглого ствола башни), рассматривая его как сжато-изогнутый стержень, опирающийся на неподвижные опоры. На втором – расчет уточняют, учитывая податливость опор (оттяжек), то есть ствол рассматривают как неразрезную балку на упругоподатливых опорах. При расчете ствола башни следует учитывать вертикальную составляющую тяжения оттяжек, увеличивающую продольную силу в стволе.

Конструирование башни во многом схоже с монтажом сквозных конструкций, например, ферм. Стыки ветвей перекрывают листовыми или уголковыми накладками, но чаще соединения делают фланцевыми, особенно для трубчатых сечений.

При эксплуатации башенных сооружений в результате неравномерной деформации основания возникает необходимость восстановления их первоначального положения. Выправление крена сооружения может сопровождаться одновременным усилением его фундамента или основания. Методологии работ тут различны и зависят, как от конструктивных особенностей сооружения и его фундамента, так и от грунтовых условий. Обычно используют следующие способы восстановления вертикального положения башенных сооружений:

  • организованное (регулируемое) замачивание основания, обладающего просадочными свойствами, со стороны, противоположной крену. Такое замачивание может осуществляться с односторонней пригрузкой, в том числе путем приложения горизонтальной нагрузки при натяжении тросов лебедками;
  • частичная выемка грунта путем его выбуривания горизонтальными скважинами из-под подошвы фундамента со стороны, противоположной крену, и одновременное приложение горизонтальной нагрузки (оттяжки) посредством натяжения тросов лебедками. Проходка горизонтальных скважин производится из разработанной полукруглой траншеи специальными грунтоносами или обычными буровыми ложками, располагаемыми через заданные расстояния в установленной последовательности на определенной глубине. В результате выбуривания увеличивается давление на грунт основания между горизонтальными скважинами, что приводит к его деформации со стороны, обратной крену. Приложение горизонтальной нагрузки способствует деформированию грунта и выравниванию подошвы фундамента;
  • организованная усадка способом направленного изменения влажности набухающих глинистых грунтов основания путем создания условий для равномерного их нагревания под всей подошвой фундамента башни.

usilenie_bashen.jpg   usilenie_bashen-2.jpg   usilenie_bashen-3.jpg

Усиление для Шуховской башни

Стоит отдельно рассмотреть процесс недавней реконструкции одной из самых знаменитых башен в России – называемой в народе Шуховской, расположенной в Москве близ станции метро «Шаболоская». Эта радио-башня, новаторская для ХХ века гиперболоидная конструкция, выполненная в виде несущей стальной сетчатой оболочки, была возведена в 1920-22 годах по проекту академика Владимира Шухова.

Первый вариант башни на Шаболовке был разработан известным ученым-архитектором в 1919 году с расчетной высотой 350 метров. Проектная разработка была реализована по второй версии – в виде конструкции высотой 148,3 метра.

Долгие годы башня обеспечивала город необходимым теле- и радиосигналом, затем эти функции взяла на себя Останкинская башня, а ее «старшей сестре» потребовалось обновление. Даже выдвигались отдельные предложения снести уникальный исторический объект, дескать, он угрожает безопасности граждан и близлежащих строений. Потребовалось полномасштабное обследование сооружения.

Комплекс противоаварийных работ был проведен на основании выданного Мосгорнаследием разрешения и в соответствии с согласованным проектом.

«Проведенные противоаварийные работы – крайне необходимая мера по сохранению этого выдающегося инженерного сооружения, – отчитались специалисты. – Теперь по форме башни внутри нее выстроена специальная металлическая конструкция, поддерживающая ярусы башни и позволяющая разгрузить их. Всего таких точек разгрузки – 24».

На башне были проведены следующие противоаварийные работы:

  • монтаж отдельно стоящих монолитных железобетонных ростверков под опоры башни усиления, объединяющих буроинъекционные сваи (по 9 свай под каждым ростверком);
  • монтаж металлических конструкций лестниц и площадок башни усиления;
  • монтаж пространственной металлической конструкции временной опорной башни усиления на отдельно стоящие монолитные железобетонные ростверки;
  • демонтаж железобетонных конструкций технического назначения, расположенных внутри и не относящихся к радио-башне;
  • антикоррозийная защита металлоконструкций опорной башни усиления.

shuhovskaya_bashnya_0.jpg   shuhovskaya_bashnya-2_0.jpeg   shuhovskaya_bashnya-3_0.jpg

У вас вопросы по
алмазной резке?
Оставьте свой номер
и мы перезвоним вам.

Позвоните нам +7 (495) 799-25-62