Арка Лахта Центра – это вход в комплекс, выполненный в виде отдельного здания.
Конструкция уникальная, потому что безопорный пролет арки по точкам схода осей – 98 м! Пролет арки не имеет промежуточной поддержки. Мировая и общепринятая точка отсчета уникальности большепролетных и безопорных — 60 метров.
Такая большая безопорная часть обеспечивает Арке необходимую легкость, но при этом и создает основные сложности при воплощении.
Арочный конструктив
Основные несущие конструкции — четыре фермы с разной стрелой подъема, различные по форме и конфигурации. Две из них — треугольные прямолинейные , еще одна – сборная из прямолинейной фермы, к которой подсоединены два элемента меньшего размера. Самая сложная — ферма, представляющая в сечении треугольник, размещающаяся под наклоном и изогнутая.
Изготовление и сборка
Все арочные фермы собираются из стальных холодногнутых труб, которым производитель — компания CIMOLAI, придает необходимую форму на своем заводе в Италии, после чего отправляет их в Челябинск, где еще одно предприятие CIMOLAI собирает из них отправочные секции. Каждая арка состоит из девяти таких секций, которые на низкорамных тралах доставляются с Урала на Неву.
Из отправочных секций на строительной площадке формируются монтажные элементы – по три на каждую арку (два опорных и забойный). Эти элементы поочередно поднимаются на монтажный уровень. Сначала устанавливаются два опорных, потом к ним стыкуется забойный, поддерживаемый специальными опорами-домкратами.
В принципе, технология та же, что применяется при строительстве мостов.
Монтажные элементы в деле:
Когда отправочные секции складывают в монтажные элементы, точность соединения сегментов — ювелирная. Допустимая величина зазоров не должна превышать 0,1 мм. Чтобы ее достигнуть арки, на самом деле собираются не один, а два раза. Сначала на заводе в Челябинске проводится контрольная сборка, чтобы убедиться, что все крепления попали в нужные точки. Только после этого вновь разобранная на отправочные секции ферма отправляется на стройплощадку.
Между собой элементы соединяют болтовыми фрикционными соединениями. Такой метод технологичнее сварки – необходимо лишь хорошо очистить соединяемые поверхности и затянуть болты с точно рассчитанным усилием с помощью тарированного динамометрического ключа. В результате получается абсолютно жесткий узел – после затяжки болты не испытывают переменного напряжения, изгибающих и разрушающих действий — усилие плавно перетекает на крепежные пластины за счет силы трения.
Борьба с деструктивными силами
На арку будут действовать разные силы, которые могут разрушить конструкцию. Для того, чтобы справится с распорными силами, действующими на распределительные балки, проектировщики применили очень интересный метод.
У арки нет классического для комплекса фундамента со сваями в грунте. Балки интегрированы в перекрытие подземного этажа-парковки.
Вертикальную составляющую силы воздействия на опоры успешно воспринимают трехметровые балки.
С горизонтальной составляющей, «раздвигающей» опорные части арки в таком случае справиться сложнее. Выход нашелся в технологии строительства вантовых мостов.
В плиту перекрытия заложены 14 гильз–каналообразователей, в каждом из которых размещены по 10 высокопрочных стальных канатов диаметром 12,5 мм.
С помощью специальных устройств эти канаты натягиваются, компенсируя раздвигающую силу.
Если очень упрощенно — то это как натягивание лука, где в роли разъезжающихся опорных частей арки — его плечи, а в роли канатов — тетива.
До установки металлических конструкций натяжение канатов составляет всего 50% от рабочего – иначе разрушающей для перекрытия станет уже сила воздействия самих тросов-компенсаторов. После монтажа собственный вес арки компенсирует натяжение канатов, после чего усилие измеряется и доводится до проектного, рассчитанного на компенсации не только статического воздействия арки, но и дополнительных усилий, появляющихся из-за внешних воздействий, таких как дождь, снег.
После этого в каналообразователи закачивается специальный раствор, трансформирующий пучки канатов в монолитный трос. Для контроля усилия в процессе эксплуатации здания и в узлы натяжения, и в каналообразователи устанавливаются тензодатчики, информация с которых передается в общую систему технологического мониторинга Лахта Центра.