Фундамент для колесо обозрения

Колесо обозрения диаметром 75м в г.Геленджике Краснодарского края

Генеральный проектировщик – ОАО «ТИЖГП Краснодаргражданпроект»
Главный инженер проекта – Н. Пивник
Главный конструктор – М. Мариничев

Для того, чтобы выровнять осадки сооружения, возводимого на основании с неравномерной сжимаемостью грунтов, необходимы жесткие фундаменты. Тонкие плиты изгибаются, следуя за осадками, а толстые имеют большой собственный вес. Исследования в области «оребрения» плит показывают путь создания эффективных конструкций. Однако, для устройства направленных вверх ребер необходима опалубка. Такие ребра затрудняют использование объема помещений. В глинистых грунтах, способных удерживать вертикальные стенки траншей эффективнее устраивать плиты с ребрами, обращенными вниз. Система таких ребер, объединенных сравнительно тонкой плитой, позволит получить плитный фундамент, жесткость которого будет регулироваться с учетом распределения нагрузок и податливости основания, частотой и конфигурацией ребер. Для многих сооружений неравномерность деформаций основания вызывается характером нагрузки и ее распределением.

Так, для колеса обозрения диаметром 75м, которое возведено в г.Геленджике Краснодарского края, безусловно, наиболее существенной нагрузкой является ветровая.

В этом случае к фундаменту предъявляются чрезвычайно жесткие требования по 1 и 2 группам предельных состояний. Конструкция фундамента должна компенсировать неравномерные деформации основания при действии ветровой нагрузки, препятствовать возникновению крена, а также удовлетворять необходимым условиям по прочности и трещиностойкости.

Основанием фундамента служит грунт ИГЭ-3 — коренные выветрелые и славовыветрелые породы, представленные ритмичным чередованием крепких толстоплитчатых мергелей с глинистыми мергелями и тонкими прослоями песчаников.

В связи с этим для определения оптимальной конструкции фундамента был проведен ряд численных экспериментов, на основании которых была предложена конструктивная схема фундамента в виде плиты с ребрами жесткости, устроенными вниз на максимально возможную глубину =

2м. Были определены оптимальный шаг, толщина и конфигурация ребер.

Предложенная схема оказалась более рациональной по сравнению с предварительно выбранными массивными фундаментными плитами большой толщины. Устройство ребер жесткости позволило выполнить требования предельных состояний для всех элементов конструкции.

В итоге фундамент был запроектирован в виде сплошной плиты толщиной 600 мм из бетона класса В25 с продольными и поперечными монолитными ребрами толщиной 1000 мм и 800 мм соответственно (Рис 1).

Рис. 1. Схема фундамента колеса обозрения в виде плиты с устроенными вниз ребрами жесткости

Результаты проведенных расчетов для предложенной конструктивной схемы фундамента позволили определить армирование в продольных и поперечных ребрах жесткости, а также в фундаментной плите. На Рис.2 показаны этапы возведения сооружения.

Рис.2. Колесо обозрения D = 75м в г. Геленджике Краснодарского края а) Этап возведения фундамента; б) этап монтажа конструкций колеса

© 2009-2021, ООО «ГЕОТЭК». Все права защищены.

ООО «ГЕОТЭК»
+7 (861) 99-22-400
г. Краснодар, ул. Покрышкина, 4/8

Источник

Расчет несущей способности винтовых свай и полевые испытания грунтов сваями для фундамента колеса обозрения в Ульяновске

Компания «ГлавФундамент» приняла участие в установке колеса обозрения высотой 42 метра в Ульяновске, выполнив весь комплекс работ по проектированию и строительству фундамента конструкции:

• расчет несущей способности винтовых свай;
• полевые испытания грунтов сваями;
• установку винтовых свай.

Специфика объекта

В процессе разработки проектной документации необходимо было учесть, что из-за особенностей конструкции колеса обозрения фундамент в процессе эксплуатации будет подвергаться воздействию существенных вдавливающих, выдергивающих и горизонтальных нагрузок.

Кроме того, установку необходимо было выполнить в условиях городской застройки, на берегу реки Свияги, поэтому важно было обеспечить требования к экологической безопасности на площадке строительства.

Инженерно-геологические условия участка строительства

В соответствии с отчетом по инженерно-геологическим изысканиям грунт, залегающий под основанием сваи, представлен кварцево-полевошпатовым песком средней крупности, водонасыщенным, средней плотности, участками с включением гравия до 15%, с линзами гравелистого песка, прослойками заиленного суглинка и мелкого песка.

Расчет несущей способности винтовых свай для объекта

На основании имеющихся данных специалистами компании в системах автоматизированного проектирования, базирующихся на методе конечных элементов, был выполнен численный расчет несущей способности винтовых свай по двум группам предельных состояний.

В рамках выполнения расчетов по первой группе было проведено численное моделирование НДС грунта вокруг винтовой сваи, сама свая моделировалась в рамках упругой модели. Были получены полные значения деформаций грунтового массива и график зависимости осадки сваи от передаваемой на нее нагрузки.

В результате выполнения расчетов по второй группе предельных состояний были получены деформации и эквивалентные напряжения, возникающие в теле сваи под действием осевой вдавливающей нагрузки.

Проведенный анализ напряженно-деформированного состояния показал, что максимальное сопротивление сваи по грунту и материалу превышает максимальную проектную нагрузку на сваю при условии расположения 5-ти свай в ростверке. Таким образом было доказано, что в заданных грунтовых условиях применение используемой в расчетах конструкции обеспечивает выполнение условий по несущей способности и устойчивости.

Полевые испытания грунтов сваями

Для подтверждения результатов расчетов были проведены полевые испытания грунтов винтовыми сваями при действии статических, выдергивающих и вдавливающих нагрузок.

В рамках испытаний специалистам необходимо было определить зависимости перемещения свай в грунте от нагрузок во времени, а также величину осадки свай при достижении наибольшей нагрузки.

Контрольные испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Ступени нагрузок сообщались сваям системой гидравлических домкратов при помощи системы анкерных балок. Регистрация величины нагрузки осуществлялась с помощью образцового манометра. Наблюдения за перемещениями свай и швеллеров велись по прогибомерам Максимова ПМ до условной стабилизации, не превышающей 0,1 мм осадки за последний час наблюдений.

Полевые испытания показали, что осадка свай при достижении наибольшей нагрузки не превышает предельно допустимые значения для данного типа сооружения.

Назначение винтовых свай и проектирование фундамента

В результате для фундамента колеса обозрения были рекомендованы винтовые сваи для сезоннопромерзающих грунтов широколопастные с конфигурацией лопастей для грунтов текучепластичной консистенции со следующими параметрами:

• 500 – диаметр лопастей, мм;
• (13) – толщина лопастей, мм;
• 1 – количество витков лопасти;
• 219 – диаметр ствола, мм;
• (6) – толщина стенки ствола, мм;
• 6600 – длина ствола, мм.

Выбор толщины стенки ствола обусловлен средней коррозионной агрессивностью грунтов площадки строительства (данные получены в ходе замера коррозионной агрессивности грунтов (КАГ). Для уточнения правильности подбора данного параметра после выполнения расчета срока службы свай в грунте была выполнена проверка соответствия остаточной толщины стенки ствола проектным нагрузкам и требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

На этапе проектирования также были индивидуально подобраны такие параметры винтовых свай как расстояние между лопастями, конфигурация, шаг и угол наклона лопастей.

Необходимость расчета межлопастного расстояния, шага и угла наклона лопастей обусловлена сложной зависимостью этих параметров от грунтовых условий и характера нагрузок от строения. Более подробно о специфики расчета конструкции двухлопастных свай в статье «Особенности расчета двухлопастных винтовых свай».

Подбор конфигурации лопасти, соответствующей грунтовым условиям площадки строительства, позволил минимизировать нарушения структуры грунта в процессе установки винтовой сваи, что также положительно сказалось на несущей способности (подробнее о различных конфигурациях лопастей и основаниях для их назначения в статье «Ключевые принципы подбора параметров лопастей винтовых свай»).

Погружение винтовых свай

Установка колеса обозрения прошла успешно – в настоящее время аттракцион пользуется большим успехом, позволяя полюбоваться городом с высоты птичьего полета.

Источник

Колесо обозрения и способ его монтажа

Колесо обозрения относится к аттракционам и содержит опору в виде пирамидальной фермы, колесо с равномерно расположенными по окружности главными радиальными плоскими фермами, внутренние концы которых укреплены на барабане, установленном на опоре. Дополнительные укороченные радиальные фермы установлены на периферии колеса между главными фермами. Поперечные связи образуют концентричные силовые кольца. Симметричные V-образные связи расположены между промежуточными силовыми кольцами, вершины которых соединены с внутренними концами дополнительных радиальных ферм, а концы -с местами соединения главных радиальных ферм с поперечными связями силового кольца меньшего диаметра. Кабинки для пассажиров подвешены на периферийных концах радиальных ферм. Колесо содержит привод в виде укрепленных на нем цилидрических пальцев, находящихся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом. В продольном сечении колеса периферийные элементы радиальных ферм имеют форму трапеции, обращенной меньшим основанием к оси колеса, а корневые элементы — форму трапеции, обращенной меньшим основанием к периферии колеса. Способ монтажа колеса включает последовательное соединение между собой и с установленным на опоре барабаном элементов радиальных ферм и связей. Элементы соединяют в кольца с последовательно увеличивающимся диаметром, поворачивая колесо с помощью привода. Периферийные кольца образуют путем монтажа сегментов в окружном направлении равномерно по окружности колеса. Благодаря использованию трапециевидных концевых элементов ферм существенно увеличивается прочность и жесткость колеса в поперечном направлении, а также значительно уменьшается металлоемкость конструкции. Способ монтажа колеса позволяет экономить значительные средства на монтаже за счет отказа от дополнительных специальных монтажных средств и устройств, а также за счет сокращения времени монтажа. 2 с.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к аттракционам и представляет собой колесо обозрения и способ его монтажа.

Известно колесо обозрения, содержащее опору в виде пирамидальной фермы, колесо с равномерно расположенными по окружности главными радиальными плоскими фермами, внутренние концы которых укреплены на барабане, установленном на опоре, дополнительными укороченными радиальными фермами, установленными на периферии колеса между главными фермами, поперечными связями, образующими концентричные силовые кольца, симметричными V- образными связями, расположенными между промежуточными силовыми кольцами, вершины которых соединены с внутренними концами дополнительных радиальных ферм, а концы — с местами соединения главных радиальных ферм с поперечными связями силового кольца меньшего диаметра, кабинки для пассажиров, подвешенные на периферийных концах радиальных ферм, и привод колеса в виде укрепленных на последнем цилиндрических пальцев, находящихся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом (RU 2083254, МПК A 63 G 27/00, 10. 07.97).

Из этого источника известен также способ монтажа описанного выше колеса, который включает последовательное соединение между собой и с установленным на опоре барабаном элементов радиальных ферм и связей, причем элементы ферм соединяются последовательно до заданного диаметра, затем поворачивают ферму на заданный угол, собирают следующую ферму, последовательно соединяя ее элементы между собой и связями с элементами предыдущей фермы.

К недостаткам известного колеса можно отнести несовершенство силовой структуры радиальных ферм колеса в поперечном сечении, вследствие этого их перетяжеленность и недостаточную жесткость. Это приводит к увеличению массы опоры и потребной мощности привода. Эти недостатки особенно сильно проявляются в колесах большого диаметра.

Недостатком рассмотренного выше способа монтажа известного колеса является необходимость привлечения специальной или универсальной монтажной и грузоподъемной техники, что значительно увеличивает стоимость и сроки монтажа. И кроме того не обеспечивает достаточной безопасности при выполнении работ в ситуациях, когда эксцентриситет масс частично смонтированной конструкции значителен.

В данном изобретении указанные недостатки устранены тем, что в колесе обозрения, содержащем опору в виде пирамидальной фермы, колесо с равномерно расположенными по окружности главными радиальными плоскими фермами, внутренние концы которых укреплены на барабане, установленном на опоре, дополнительными укороченными радиальными фермами, установленными на периферии колеса между главными фермами, поперечными связями, образующими концентричные силовые кольца, симметричными V-образными связями, расположенными между промежуточными силовыми кольцами, вершины которых соединены с внутренними концами дополнительных радиальных ферм, а концы — с местами соединения главных радиальных ферм с поперечными связями силового кольца меньшего диаметра, кабинки для пассажиров, подвешенные на периферийных концах радиальных ферм, и привод колеса в виде укрепленных на последнем цилиндрических пальцев, находящихся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом, в продольном сечении колеса периферийные элементы радиальных ферм имеют форму трапеции, обращенной меньшим основанием к оси колеса, а корневые элементы — форму трапеции обращенной меньшим основанием к периферии колеса; в способе монтажа колеса, включающем последовательное соединение между собой и с установленным на опоре барабаном элементов радиальных ферм и связей, элементы соединяют в кольца с последовательно увеличивающимся диаметром, поворачивая колесо с помощью привода, причем периферийные кольца образуют путем монтажа сегментов в окружном направлении равномерно по окружности колеса.

На фиг. 1 показан общий вид колеса обозрения.

На фиг. 2 — вид сбоку фиг. 1.

На фиг. 3 — привод колеса.

На фиг. 4 — 16 представлены последовательные этапы монтажа колеса обозрения.

Колесо обозрения содержит укрепленную на фундаменте опору в виде пирамидальной фермы, состоящей из наклонных балок 1 и балок 2, расположенных в вертикальных плоскостях. Балки соединены между собой стержнями 3.

Роторная часть устройства колеса состоит из равномерно расположенных по окружности главных радиальных плоских ферм 4, внутренние концы которых шарнирно соединены с проушинами, укрепленными по концам барабана, который установлен в подшипниках на опоре.

Между главными фермами 4 установлены дополнительные укороченные радиальные фермы 5, размещенные на периферии колеса. Поперечные связи 6, например, в виде плоских ферм укреплены между фермами 4 и 5, образуя концентричные силовые кольца. Между промежуточными силовыми кольцами расположены симметричные V-образные связи, состоящие, например, из плоских ферм 7, периферийные концы которых соединены с внутренними концами дополнительных ферм 5, а другие концы — с местами соединения главных ферм 4 и поперечных связей 6 силового кольца меньшего диаметра.

Между главными 4 и дополнительными фермами 5 симметрично на периферии колеса равномерно по окружности расположены диагональные связи 8. Как показано на фиг .1, связи 8 расположены в секторах через 72 o .

На концах ферм 4, 5 с помощью шарниров подвешены кабины 9.

Привод колеса содержит ведущее зубчатое колесо 10, которое находится в зацеплении с цевочным колесом. Последнее выполнено в виде секторов 11 с расположенными на них с равномерным шагом цилиндрическими пальцами 12, на которых с возможностью вращения установлены цилиндрические втулки 13. Сектора закреплены по окружности на фермах 4,5 колеса.

Непосредственно под колесом на фундаменте расположен вокзал 14.

Колесо работает следующим образом.

На вокзале 14 происходит посадка пассажиров в кабинки 9. От электрического или иного двигателя через передачу (на чертежах не показаны) приводится во вращение ведущее зубчатое колесо 10, которое вращает колесо, контактируя с втулками 13 пальцев 12. После определенного числа оборотов колеса пассажиры покидают кабинки 9 на вокзале 14.

В продольном сечении колеса (фиг. 2) периферийные элементы 15 радиальных ферм 4, 5 имеют форму трапеции, обращенной меньшим основанием к оси колеса, а корневые элементы 16 — форму трапеции, обращенной меньшим основанием к периферии колеса.

Благодаря использованию трапециевидных концевых элементов ферм 4,5 существенно увеличивается прочность и жесткость колеса в поперечном направлении. Благодаря этому значительно уменьшается металлоемкость конструкции, что особенно важно для колес обозрения большого и сверхбольшого диаметра. Помимо удешевления колеса, снижение массы ротора позволяет уменьшить трение в подшипниках, т.е. облегчить привод, уменьшить его мощность, а значит, уменьшить эксплуатационные расходы.

Принцип способа монтажа колеса обозрения ясен из приведенных на фиг. 4 — 16 основных его этапов. Способ монтажа колеса включает: установку опоры, состоящей из двух пирамидальных конструкций, оси и барабана с подшипниками; последовательное соединение между собой и с установленным на опоре барабаном элементов радиальных ферм и связей; элементы соединяют в кольцо, на периферии которого находятся сегменты привода, последовательно поворачивая образующийся сектор с помощью привода; периферийные кольца последовательно увеличивающегося диаметра образуют путем монтажа сегментов в окружном направлении равномерно по окружности колеса, поворачивая колесо, как и ранее, с помощью привода колеса.

Такой способ монтажа ограничивает величину эксцентриситета массы смонтированной части колеса в каждый данный момент времени. Это позволяет использовать при монтаже штатный привод вращения колеса без дополнительных устройств, обеспечивая при этом достаточную безопасность при выполнении работ, экономить значительные средства на монтаже как за счет отказа от дополнительных специальных монтажных средств и устройств, так и за счет сокращения времени монтажа.

1. Колесо обозрения, содержащее опору в виде пирамидальной фермы, колесо с равномерно расположенными по окружности главными радиальными плоскими фермами, внутренние концы которых укреплены на барабане, установленном на опоре, дополнительными укороченными радиальными фермами, установленными на периферии колеса между главными фермами, поперечными связями, образующими концентричные силовые кольца, симметричными V-образными связями, расположенными между промежуточными силовыми кольцами, вершины которых соединены с внутренними концами дополнительных радиальных ферм, а концы — с местами соединения главных радиальных ферм с поперечными связями силового кольца меньшего диаметра, кабинки для пассажиров, подвешенные на периферийных концах радиальных ферм и привод колеса в виде укрепленных на последнем цилиндрических пальцев, находящихся в зацеплении с ведущим зубчатым колесом, отличающееся тем, что в продольном сечении колеса периферийные элементы радиальных ферм имеют форму трапеции, обращенной меньшим основанием к оси колеса, а корневые элементы — форму трапеции обращенной меньшим основанием к периферии колеса.

2. Способ монтажа колеса обозрения, включающий последовательное соединение между собой и с установленным на опоре барабаном элементов радиальных ферм и связей, отличающийся тем, что элементы соединяют в кольца с последовательно увеличивающимся диаметром, поворачивая колесо с помощью привода, причем периферийные кольца образуют путем монтажа сегментов в окружном направлении равномерно по окружности колеса.

Источник