По рельсам за облака: как помыть стекло в небоскребе

в 8:15, , рубрики: Блог компании Лахта центр, лахта центр, Научно-популярное, СОФ, Урбанизм, фасад

Помыть окно, заменить поврежденное стекло фасада — задачи вроде бы простые, но когда речь идет о зданиях высотой в 400 м, уровень сложности даже самых простых операций вырастает многократно.

image
Альпинист за фасадным стеклом башни Лахта Центра, архив проекта

ЭВОЛЮЦИЯ СУПЕРКЛИНИНГА

Чем выше и масштабнее здание, тем жестче требования к чистоте окон, и тем сложнее содержать фасад в порядке. На заре небоскребостроения задача эта решалась классическим способом, так как сами здания были близки по конструкции к обычным домам, так что открыл окно, и протер снаружи тряпочкой, смоченной в мыльном растворе.

image

Правда, окон много. Например, в Эмпайр-стейт-билдинг их 6514. И повыше. Поэтому мойщиков было восемь, и полностью фасад они обслуживали за две недели, после чего уходили на следующий круг клининга. Безопасность пионеров промышленного альпинизма обеспечивал кожаный ремень, цеплявшийся за специальные крюки на внешней стороне рамы.

image

Технология безопасней, чем на предыдущем фото. Но с современными небоскребами такой трюк не пройдет. Фасады полностью стеклянные, открывающихся окон чаще всего нет. Так что мойщики-альпинисты работают или с крыши, или из специальных технологических люков, расположенных на определенных уровнях высоток.

image

Впрочем, для по-настоящему больших зданий этот способ не подходит или используется только в определенных точках фасада. Низка производительность, высоки риски, да и грузоподъемности в пару человеческих сил не хватит, например, для замены поврежденного фасадного элемента. Поэтому настоящие супертоллы оборудуют встроенными СОФ, или в международном варианте BMU. Как правило, такие системы представляют собой мини-краны, которые поднимают платформы или люльки, и перемещаются вдоль фасадов по рельсам, установленным на крыше или на специальных технологических площадках.

image

Такая система интегрирована в конструкцию 310-метровой башни «Евразия» в Москва-Сити.

image

Дополнительной сложностью для проектировщиков СОФ стала геометрия здания, резко сужающегося на уровне 51-го этажа. Для работы сразу с двумя вертикальными плоскостями подъемник оснащен телескопической стрелой с вылетом 19 м и специальной системой крепления к фасаду soft rope system. Грузоподъемность люльки 240 кг, скорость подъема — 8 м/мин.

image

Похожим механизмом оборудована и башня «Око» — здесь геометрия фасадов попроще, соответственно и СОФ тоже.

image

image

Существуют и более экзотические варианты, например — монорельсовые фасадные системы, которые перемещаются по профилю из алюминиевого сплава. По направляющим профилям движется небольшая платформа, 1-2 метра в длину, подвешенная на тросы. Но такие системы не устанавливают на здания выше 80 м.

image

В самых высоких зданиях СОФ – это целые многоуровневые комплексы. Например, такие, как в Burj Khalifa в Дубае. Самое высокое здание в мире – это 828 м, 162 этажа и 142 тыс. м2 стеклянных фасадов.

image

В основе СОФ этого гиганта — специальная рельсовая система, интегрированная в конструкцию небоскреба и расположенная на трех этажах — 40-м, 73-м и 109-м. По рельсам движутся 12 люлек массой по 1,5 тонны каждая. Начиная со 110 этажа, рельсовая система становится слишком тяжелой для использования и фасады верхних этажей чистят из обычных подвесных люлек.

image

Похожая система обслуживает и фасад 315-метровой башни банка Китая, расположенный в Гонконге. На уровне 70-го этажа по всему периметру здания проходят направляющие рельсы, по которым двигается рабочая платформа с люлькой.

image

Но, как бы то ни было, принцип у всех этих систем один – кран и люлька. И подходят они только для прямых фасадов. Не для таких, как у башни Лахта Центра.

МЕТРО НА СТЕНЕ

image

Сюда люльку на кране не подвесишь, поэтому для петербургского супертолла пришлось разрабатывать абсолютно новую СОФ. По сути, это настоящий рельсовый транспорт, но вертикальный. По краям фасада здания с 3 по 89 этаж устанавливаются 15 рельсовых путей. Каждый путь составлен из 87 рельсов длиной ровно в один этаж, то есть 4,2 м.

image

image

Сам рельс – это достаточно сложная конструкция, в которую интегрирован шинопровод для подачи энергии (примерно, как в метро), система освещения фасада и цепь из нержавеющей стали.

image

image

Именно за эту цепь будут цепляться звездочки подъемных механизмов, оборудованных четырьмя двигателями – по два сверху и снизу.

image

Между подъемными механизмами, установленными на двух ребрах башни с рельсами, закрепляется платформа. Для работы на широких плоскостях между углами предназначена платформа длиной 23 м – сюда устанавливаются три люльки для транспортировки людей или элементов фасада. На узких плоскостях будет использоваться 8-метровая платформа, вмещающая одну люльку.

image

image

Всего в «гаражах» Лахта Центра восемь платформ – четыре большие и две маленькие для транспортировки людей и по одной каждого размера для перемещения стекол. При этом одновременно работать на фасадах смогут сразу семь платформ.
Из-за сложности геометрии башни при перемещении будет постоянно меняться и расстояние между рельсами, и угол наклона платформы. Поэтому система управления СОФ должна будет постоянно отслеживать положение платформы и корректировать его, ускоряя или замедляя движение подъемных механизмов.
Очевидно, что несмотря на всю грандиозность башни Лахта Центра, обслуживать его фасады с помощью одной из самых продвинутых СОФ в мире будет удобно и достаточно просто. Другое дело — смонтировать ее. 15 ребер по 87 рельсов на каждой – это больше 1,3 тысяч рельсовых элементов. И каждый промышленные альпинисты устанавливают фактически вручную.

ВЕРТИКАЛЬ

image

При решении этой уникальной задачи пришлось параллельно решать еще несколько сопряженных инженерных ребусов. И самый первый – как доставлять к меcту монтажа рельс, весящий около 1,3 тонны, когда краны, работавшие на строительстве башни, уже демонтированы? Выход нашелся в опыте железнодорожников, которые используют трассоукладчики, строящие перед собой пути, по которым двигаются дальше.

image

Рельсы к месту монтажа на фасаде небоскреба Лахта Центра доставляет специальный транспортер-трассоукладчик, он же грузовой лифт. В движение его приводит лебедка, установленная на 89 этаже.

image

Лифт-транспортер перемещается на 14-миллиметровом металлическом тросе, который вполне может и повредить стекла фасада, и уже смонтированные рельсы. Для того, чтобы этого не случилось, через каждые пять этажей установлены ролики, в которые укладывается трос. Специальные направляющие пришлось устанавливать и для альпинистских веревок, которые за счет этого следуют за изгибом здания.

image

Собственно, здесь и начинается самое сложное. После того как специальное устройство на транспортере подает рельс к фасаду, двое альпинистов должны попасть четырьмя крепежными выступами в отверстие нижнего рельса – как в конструкторе. Только элемент конструктора весит больше тонны и висит на 300-метровой высоте. Причем из-за изгиба здания крепить его приходится «на излом». Так что альпинистам, тоже висящим не под прямым углом и не имеющим надежной точки опоры, приходится попотеть даже при выполнении начальной операции монтажа.
Потом надо соединить между собой кабели и провода смежных рельсов, опустить монтируемую конструкцию до единственной точки ее крепления к конструкциям небоскреба, совместить крепежную ось рельса с кронштейном в четырех плоскостях, которые за счет разворота рельса и наклона фасада тоже частенько не совпадают. После этого крепеж затягивается с жестко зафиксированным усилием динамометрическими ключами. Чтобы резьбовые соединения не «закисли» с течением времени, они смазываются графитовой смазкой.

image

Монтаж всего одного рельса может занимать до 10 часов, то есть, целую смену. Да даже добраться до места работ бывает непросто. Выше 30-го уровня к точке монтажа альпинисты спускаются с самого верха башни. Для этого нужно подняться до 82 этажа на лифте. Потом пешком с 82-го до 87-го и обратно – вниз – на этот раз уже снаружи башни по тросам. До 20-го уровня это 30-40 минут летом и 1,5-2 часа зимой.

Так что до 20 уровня проще подняться снизу. Ну как проще – просто быстрее. Но физика для такого аттракциона у человека должна быть неординарная. Не каждый альпинист способен взобраться на руках по веревке по вертикальной стене на 80 метров, а потом еще несколько часов устанавливать рельс весом в тонну.

Работы на фасаде идут круглые сутки. Кому-то нравится работать ночью, правда весь монтаж – при свете фонариков. Кто-то предпочитает день, когда пусть и шумно, но и видимость отличная.
При силе ветра более 10 м/с работа останавливается. Зимой — с учетом температуры и ветра. При минус -15 внизу, наверху, при сильном ветре, может быть -25. Без ветра разница температур верх/низ – 1.5-2 градуса. Работают альпинисты на башне до -20.

СОФ +

Альпинисты останутся постоянными «гостями» Лахта Центра и после того, как СОФ будет запущен. Ведь выше 89 уровня рельсы системы не идут – на шпиле они декоративные. Так что все наружные элементы, расположенные там, будут обслуживать промальпинисты.

image

Их работа — не единственное дополнение к основной СОФ. На 89-м уровне располагается традиционный для небоскребов с прямыми фасадами кран-манипулятор, грузоподъемностью в 1 тонну и передвигающийся по рельсам.

image

image

Манипулятор будет обслуживать недоступные для платформ участки фасада, в аварийных ситуациях станет средством эвакуации рабочих с платформ СОФ.

image

Примерно по такому же принципу будут обслуживать и фасады Многофункционального здания. СОФ МФЗ формируют два передвижных крана с вылетом стрелы 4.37 м, шесть кранов с вылетом стрелы более 10 м и два крана со стрелой в 12,5 м для фасадов атриума.

image

***

За помощь в подготовке материала благодарим Александра Лучина — руководителя направления по фасадам и СОФ здания Башня проектного офиса Лахта Центра, Ильдара Насыпова и Егора Лапина — сотрудников подрядной организации «Тетрострой»

Автор: makev

Источник

* - обязательные к заполнению поля