Статуя единства изображает первого заместителя премьер-министра Индии Сардара Валлабхаи Пателя. Она расположена рядом с плотиной Сардар Саровар в штате Гуджарат. Высота статуи составляет 182 м, она значительно выше своего предшественника – Будды из Весеннего храма в Китае. Здесь также находится музей адиваси (коренного населения) региона, которые были переселены, чтобы освободить место для строительства статуи.
Статуя единства
Статуя представляет собой структурную систему, состоящую из двух полуэллиптических железобетонных сердечников. Также имеется железобетонный подиум, служащий основанием для статуи, облицованной бронзой, поддерживаемой стальными конструкциями, закрепленными на бетонных ядрах. Для строительства статуи было использовано около 21 0000 м3 бетона, 18 500 тонн арматуры, 6500 тонн конструкционной стали и 1800 тонн бронзы. Процесс проектирования занял 13 месяцев, а само строительство было завершено всего за 33 месяца. Строительство статуи Единства было завершено в 2018 году.
6. Структурная система Статуи Единства
- 6.1 Основание статуи
- 6.2 Основные стены
7. Последовательность строительства
Вопросы и ответы
1. Расположение объекта
Статуя Единства расположена на мощной скале на берегу реки Нармада в штате Гуджарат, Индия. Она находится в 90 километрах к югу от города Вадодара и примерно в 3 километрах вниз по течению от плотины Сардар Саровар.
Местонахождение Статуи единства
2. Геология места
Ниже описана геология участка:
Участок проекта занимают потоки деканского базальта, подстилаемые осадочными породами.
Осадочные породы на участке состоят из кварцитового песчаника, аргиллитового песчаника, сланца, галечного песчаника и известняка.
На участке обнажены основные дайки. Дайки выровнены в направлении СВ-ЮЗ.
Проект расположен в сейсмической зоне III карты сейсмического районирования Индии.
Данные о частоте землетрясений показывают, что максимальное достоверное землетрясение (MCE) в этой зоне может иметь магнитуду 6,5.
По результатам исследований местности, ближайший разлом находится на расстоянии 22 км от места установки статуи. Этот разлом был принят в качестве причинного разлома при сейсмическом проектировании статуи.
Остров доступен по крайней мере с одной стороны по суше в течение восьми месяцев в году, так как уровень воды снижается после сезона муссонов.
В сезон муссонов уровень воды обычно поднимается на 5 м и доходит до 20 м, при этом возникают очень сильные течения.
Попасть на остров можно двумя путями. В первую очередь, это мост из скальных пород, построенный на нормальном уровне паводка, а затем мост Бейли, построенный над высоким уровнем паводка.
Мост Бейли имеет две полосы, одна из которых предназначена для движения транспортных средств и материалов, а вторая – для доступа рабочих.
Было оценено несколько вариантов сохранения доступа к острову во время муссонных паводков. Они включали перемычку, скальный мост и надземный стальной мост.
3. Материалы Необходимые для строительства
Ниже описаны материалы, использованные для строительства статуи:
Статуя расположена в отдаленном месте, поэтому доставка, складирование и возведение материалов представляли уникальные трудности для проекта.
Для строительства статуи требуемая прочность бетона варьировалась от 40 МПа до 65 МПа. Для возведения статуи потребовалось 21 0000 м3 бетона, армированного 18 500 тоннами прутка марки 500 МПа.
Кроме того, на составные ядра статуи, подвесной пространственный каркас, облицовочную подконструкцию и каркас подиума потребовалось 6500 тонн конструкционной стали с минимальной маркой 355 МПа.
Конструкционная сталь в ядрах и пространственном каркасе статуи состоит из двутавровых профилей W-360.
В рамках кампании “Лоха” у фермеров по всей стране были собраны железные инструменты с целью их переплавки и превращения в арматуру для использования в фундаменте.
Использовался обычный портландцемент марки 53.
Бетон поставлялся двумя установками с производительностью 56 м3 в час.
Конструкционная сталь была поставлена компаниями Tata Steel и SAIL.
4. Фундамент статуи единства
Ниже приводится подробное описание фундамента статуи единства:
Холм, на котором возведена статуя, имеет несколько плоскостей разрушения. Для успешного строительства фундамента плоскости трещин были обработаны с помощью инъекций цементного раствора и зацементированных анкерных стержней.
Выравнивание холма было выполнено для того, чтобы построить фундаментный мат статуи. Поскольку мат располагается на прочной скале, свайный фундамент не требовался. Однако для снижения локального напряжения были использованы цементированные каменные анкеры.
Фундамент был сильно напряжен из-за опрокидывающих моментов от боковых нагрузок. Этим нагрузкам противостоят каменные анкеры, заделанные в породу и натянутые на уровне фундамента.
По результатам обследования участка средняя прочность породы на прочность составила 2300 КН/м2 , что более чем достаточно для поддержки статуи.
Для матового фундамента был использован самоуплотняющийся бетон марки M60. Кроме того, для укладки бетона в матовый фундамент поддерживался температурный режим от 18°C до 22°C.
Поверхность матового фундамента была покрыта полиэтиленовым листом, а поверх листа был уложен слой сухого песка толщиной 100 мм, чтобы избежать тепловых перепадов.
При строительстве первичного плота было использовано 4354 м3 бетона, который был залит за один раз за 132 часа.
В течение всего времени непрерывной заливки бетона в плот для производства бетона непрерывно использовались две дозирующие установки на площадке. Позиционирование бетона осуществлялось с помощью смеси стационарных насосов. Кроме того, бетон перекачивался горизонтально на 420 м по стальному трубопроводу диаметром 125 мм.
Строительство плотового фундамента Статуи Единства
5. Система проектирования бетона
Для строительства самой большой в мире статуи потребовалось около 21 0000 м3 бетона. Для такого большого количества бетона требовалось качественное проектирование бетона. Основными факторами, влияющими на качество бетона, являются производство, перекачка и долговечность бетона. Эти факторы рассмотрены ниже:
5.1 Проектирование долговечности бетона
Долговечность бетона является основным требованием для любого проекта, поэтому для создания долговечной бетонной конструкции были учтены следующие моменты:
Срок службы конструкции оценивается в 100 лет и может превысить его, так как конструкция лежит на дне реки и не подвергается опасности воздействия хлоридов и сульфатов на усиленную бетонную конструкцию.
Предполагается, что сооружение будет контактировать с водой только в сезон муссонов. Однако вода будет лишена каких-либо загрязняющих веществ.
Надстройка, включая два бетонных ядра, одета в бронзу. Таким образом, бронза служит основной защитой конструкции. Кроме того, в этом районе нет источников хлоридов, переносимых воздухом, поскольку участок находится далеко от береговой линии.
Это первое сооружение в Индии, для которого по контракту установлен желаемый срок службы в 100 лет, несмотря на отсутствие значительной опасности для него.
В отсутствие хлоридов основной причиной появления ржавчины на арматуре было определено разрушение, вызванное карбонизацией. Эта проблема была решена на стадии проектирования путем использования бетона с низким водоцементным отношением (В/Ц), высокой прочностью на сжатие и соответствующим покрытием для опоры.
Ожидается, что благодаря использованию марок бетона эффективность конструкции превысит назначенный срок службы. Вероятность щелочно-агрегатных реакций ничтожно мала, так как при строительстве сооружения не использовались реактивные заполнители.
5.2 Производство и перекачка бетона
Ниже приводится подробная информация об оборудовании для производства и перекачки бетона:
Были установлены два завода-дозатора Schwing Stetter производительностью 56 м3/час. На каждом заводе-дозаторе были установлены силосы для хранения цементных продуктов. Кроме того, три силоса по 200 тонн, один силос 120 тонн и один силос 50 тонн были установлены для портландцемента, летучей золы и микрокремнезема, соответственно.
Крупный и мелкий заполнители хранились в четырех (по два на каждый) бункерах-отсеках объемом 40 м3.
Для производства бетона с регулируемой температурой в основном использовались две системы производства льда производительностью 20 TPD (тонн в день) и две системы охлаждения производительностью 100 TR (тонн холода) каждая.
Использовались десять транзитных автобетоносмесителей объемом 6 м3 каждый.
Использовались бетононасосы мощностью 400 кВт с производительностью 116 м3/час, работающие при оптимальном давлении 220 бар.
Использовались одна стационарная и три мобильные стрелы (SPB35).
Для транспортировки бетона от насоса к месту позиционирования использовался стальной трубопровод размером 125 мм.
Во время бетонирования плотового фундамента для горизонтальной передачи бетона использовался трубопровод длиной 440 м.
Для стержневых стен был установлен вертикальный трубопровод длиной 320 м для вертикальной транспортировки бетона с использованием различных изгибов в плане линии.
Силосы, используемые для хранения материалов
Устройство ленточного конвейера для подачи заполнителя в силосы
Вид на бетонный завод на рабочей площадке
6. Структурная система статуи единства
Основные структурные компоненты статуи единства состоят из основания и основных стен. Эти компоненты рассматриваются ниже:
6.1 Основание статуи
Ниже описано основание статуи:
Основание статуи было построено на мелкозаглубленном фундаменте (т.е. на плотах), опирающемся на прочную скалу.
Уровень основания варьируется от +45 м до +52,5 м.
Первый этаж находится на уровне +58 м. Он выполнен из структурных плит, поддерживаемых колоннами и стенами.
С уровня +58 м до уровня +83 м были использованы как бетон, так и сталь.
Перекрытие на уровнях +78 м, +83 м и наклонная кровля выполнены из композитной палубной плиты, опирающейся на структурные балки и фермы.
6.2 Основные стены
Ниже описаны основные стены статуи:
Две основные вертикальные стены ядра статуи имеют эллиптическую форму. Размеры стен ядра составляют 11,30 м х 8,40 м.
Эллиптические стены ядра имеют высоту 154 м с проемами для лифтового холла и пожарной лестницы.
Основная стена начинается от уровня +56,575 м и продолжается до уровня +209,50 м.
Соединительная стена связана с основными стенами от уровня +115,0 м до уровня +193,0 м.
Стены ядра ограничены внешней овальной бетонной стеной до уровня подиума на отметке +83 м.
Выше уровня подиума, где появляется геометрия фасада статуи, ядра соединены между собой двумя RC-стенами (известными как стена сопряжения) на всю высоту стен ядра.
Толщина стенки сердечника непрерывна по всей высоте, тогда как толщина стенки муфты варьируется от 0,55 м до 1,33 м.
Эллиптическая форма основной стены была достигнута путем сгибания арматуры диаметром 32 мм вокруг основной стены.
Стенки сердечника были построены из самоуплотняющегося бетона (SCC) марки M65.
Рисунок, изображающий стену сердечника и стену муфты
Процесс строительства стенки сердечника
7. Последовательность строительства
Процесс строительства Статуи Единства был максимально упрощен. Конструкция композитного ядра соответствует методологии, которая обычно используется для композитных колонн и стен в высоких зданиях. Подвесная ферменная рама была либо сварена, либо прикреплена болтами к стенам ядра.
Последовательность строительства самой высокой в мире статуи описана ниже:
Плоскости разрушения бугров обрабатывались с помощью инъекции цементного раствора и зачеканки анкерных стержней.
Для строительства матового фундамента было проведено выравнивание холма.
После этого была произведена заливка плотового фундамента.
Конструкционная сталь формы W-360 была встроена в стены композитного ядра.
Затем конструкционная сталь формы W-360 была соединена с внутренней арматурой из уголков 150 мм x 150 мм (6″ x 6″).
После того как конструкционная сталь была возведена на высоте 5-10 м над фундаментом, начался процесс отливки стержней.
Далее из бетонных стержней была возведена ферменная рама из конструкционной стали. Для этого стальные формы W-360 были приварены к внутренним стальным формам в сердечниках.
Внутренние стальные конструкции были продолжены, после чего была произведена заливка стержней.
После этого панели, облицованные бронзой, были соединены с каркасом фермы. Для этого внешняя часть каркаса фермы была приварена к стальному подрамнику. Этот подрамник был соединен с облицовочной панелью, чтобы выдержать вес облицовочной системы и противостоять силам землетрясения и ветра. Кроме того, облицовочные панели были спроектированы таким образом, чтобы иметь перекрывающиеся панели, позволяющие вертикальные и горизонтальные перемещения панелей.
Вышеописанный процесс повторялся до завершения строительства статуи.
Процесс строительства основной стены
Процесс строительства каркаса стальной фермы
Фотография, изображающая процесс строительства
Процесс установки облицовки
Строительство головы статуи
Заключительная фотография после завершения строительных работ
Вопросы и ответы
Как строительной фирме удалось изготовить терморегулируемый бетон для строительства Статуи Единства?
Чтобы получить отличный терморегулируемый бетон, необходимо, чтобы основной активный компонент бетона, крупный заполнитель, был предварительно охлажден перед смешиванием с другими компонентами.
Два полностью изолированных силоса размером 3,9 м и высотой 12 м использовались в качестве вторичного хранилища непосредственно перед смешиванием для контроля колебаний температуры.
Заполнители подавались в эти силосы с помощью вторичного ленточного конвейера. Поэтому для снижения температуры охлажденная вода подавалась в верхнюю часть силосов с помощью резиновых шлангов. Однако после охлаждения заполнителей вода сливалась через конус, прикрепленный к нижнему силосу. Тем временем, после охлаждения охлажденная вода рециркулировала обратно в силос. Таким образом, благодаря этому процессу температура заполнителя поддерживалась на уровне 20-23°C.
Конструктивные детали Бурдж-Халифа – бетонный уровень и фундамент
Каковы основные конструктивные особенности высотных сооружений?
9 важных приспособлений для армирования бетона