Вантовые системы покрытий общественных зданий

а – сетчатые

б – с-мы из вант и балок

в- висячие оболочки

г – с-мы из жёстких вант

д – вант. Фермы

е – комбинир. констр.

Вантовые покрытия — группа современных пространствен­ных конструкций, основанных на применении высокопрочной стали, эффективно работающей на растяжение, и перекрывающих боль­шие площади произвольной формы пролетом до 250 м. В отличие от вспарушенных покрытий, работающих в значитель­ной степени на сжатие, они имеют вогнутую, по крайней мере, в одном направлении форму, интенсивно работающую на растяжение при сжатом или сжато-изогнутом контуре. Основная область приме­нения — общественные здания пролетом более 40...50 м преимущест­венно с криволинейным или многоугольным планом.

Вантовые покрытия могут быть одно- или двухслойными. Разновидности этих покрытий отличает использование вант в сочетании с покрытием из разных материалов, которое может быть включено в совместную работу. В качестве легкого покрытия используют чаше всего стальной настил. Контур — монолитный или сборно-монолитный железобетонный. Пролеты — от 24 до 100 м и бо­лее. К вантовым покрытиям можно отнести висячие оболочки, мембраны атакже мягкие тканевые оболочки — тенты.

В любом вантовом покрытии можно выделить 3 части: несущую констр., эл-ми которой служат растянутые ванты, плиты ограждения и опорный контур, воспринимающий усилия от пролётной конструкции.

Для вант. покрытия хар-на сравнительно большая деформативность, в основе которой лежит геометр. изменяемость гибких нитей и тонких оболочек.

К недостаткам относится необходимость принятия спец. мер, ограничивающих деформативность. Кроме того, наличие распорных усилий ограничивает использование вант в прямоугольных зданиях, где эти усилия м.б. восприняты ценой существенных затрат на устройство опрного контура.

Классификация и констр. схемы вант. покр-й.

По хар-ру статической работы висячие констр. делят на 6 групп:

вантовые сетки

системы из вант и балок

висячие оболочки

с-мы из жёстких вант

вантовые фермы

комбинированные

Вант. сетки, обр-е пов-ти «+» и «0» Гауссовой кривизны, напр. сферические или цилиндр-е, явл. системами геометрически измняемыми, т. е. сильно меняют форму в зав-ти от места приложения нагрузки. Такие секти могут применяться только в кач-ве констр. основы для укладки по ним жб плит и превращения вантовой системы в висячую жб оболочку. Тогда в процессе эксплуатации вантовая сетка играет роль осн. несущей растянутой арматуры, работающей совместно с бетоном оболочки. Висячие покрытия в виде вантовых сетей отлич-ся малым расходом стали и эффективны в большом диапазоне пролётов (24...100м).

С-мы из вант и балок. Если очертание пов-ти вант. покрытия выбрано по пов-ти нулевой кривизны (цилиндрической), то необходимой жёсткости вант. покрытия можно достичь, применяя систему в виде вант и балок, в кот. гибкие ванты располагаются вдоль линий главных кривизн, а балки (фермы) укладываются вдоль прямолинейных образующих. В местах пересечения ванты и балки связываются м/у собой. Устойчивость балок в плоскости покрытия обеспечивается с-мой гориз. связей. По балкам или вантам укладываются панели кровельного ограждения, кот. м.б. выполнены из различных материалов – жб, армоцемента, Мл. листов, дерева и т.д.

Такие покр-я проектируют различ. формы в плане.

Висячие оболочки. Имеют геометр. аналоги среди традиционно применяемых сжатых оболочек. Так, куполу соотв. висячая сферическая оболочка, своду – цилиндрическая и тп. Осн. растягивающие напряжения воспринимаются вантами, рассоложенными вдоль линий глав. растягивающих усилий. В кач-ве плит заполнения используются жб плиты, кот. создают единую оболочку при замоноличивании швов и предварительном натяжении вант.

Наиболее часто прим-ся сферические или фшатровые вис. оболочки.

Вис. оболочки обладают жёсткостью, долговечностью и пожаростойкостью; в них эффективно используется как как высокопрочные ванты так и жб.

4) С-мы из жёстких вант. В ряде случаев ванты целесообразно изготавливать из элементов, обладающих изгибной жесткостью — уголковых, тавровых, двутавровых или иных прокатных профилей. Иногда применяются криволинейные по очертанию решетчатые фермы. Таким вантам придается форма веревочной кривой, при которой ванты работают на основные, равномерно распределенные, и нагрузки на растяжение.

При воздействии на покрытие несимметричных или нераспре­деленных нагрузок (односторонних, сосредоточенных и др.! такие ванты начинают работать также и на изгиб. Однако доля напряже­ний, возникающих в таких вантах от изгиба, сравнительно невелика. Она тем меньше, чем больше пригружается ванта нагрузкой от собственного веса и меньше изгибная жесткость вант.

При том, что современные марки стали имеют высокие прочностные показатели, системы из жестких вант имеют хорошие техмико-экономические показатели расхода стали и ее стоимости, они просты в изготовлении и монтаже.

Для систем с прямоугольными планами более выгодным является расположение вант вдоль длинной стороны прямоугольника с пере­дачей распора на короткие стороны. При этом снижается величина изгибающих моментов в опорном контуре. Системы жестких вант могут с эффективностью применяться для покрытий пролетами от 18 до 100 м (рис. 2.11.2). Отношение стрелок провиса вант к пролету 1/10... 1/25. Оптимальная высота жестких вант 1/80 1/150 пролета.

Вантовые фермы. В вантовых фермах пояса, а в некоторых случаях и раскосная решетка, выполняются из гибких элементов работающих на растяжение. Для придания вантовым фермам необ­ходимой жесткости их подвергают предварительному натяжению-при этом растянутые элементы становятся способными восприни­мать сжимающие усилия (в пределах исчерпания растяжения

5) см. след. вопрос

6) Комбинированные вантовые конструкции. В комбинированных конструкциях ванты используются с целью разгрузки каких-либо строительных элементов — балок, плит и др. Существует два основ­ных приема усиления конструкций при помощи вант: устройство шпренгельных затяжек и подвеска к возвышающимся частям зданий и сооружений

К преимуществам использования высокопрочных гибких вантовых элементов следует отнести возможность создания внешне безрас­порных замкнутых систем, передающих на опоры только вертикаль­ные плоскости. Рекомендуемые пролеты покры­тий с комбинированными вантовыми системами составляют: для шпренгельных систем 24...80 м; для подвесных систем 36... 100 м.

Комбинированные вантовые системы применяются в строительст­ве как для средних, так и большепролетных покрытий. Существуют как плоскостные, так и пространственные шпренгельные системы, в которых поддерживающие ванты образуют перекрестную сетку.

В подвесных комбинированных системах ванты используются с целью разгрузки каких-либо других строительных элементов путем их подвески к высоким пилонам или к иным устройствам: аркам, каркасу здания и др. При этом за счет увеличения строительной высоты конструкции, не входящей в отапливаемый объем здания, существенно сокращается расход материалов и стоимость. В граж­данском и промышленном строительстве к выступающим выше кровли верхушкам пилонов могут быть подвешены фермы, балки, структурные плиты и другие конструктивные элементы.

К преимуществам подвесных конструкций следует отнести их простоту и обширную область применения традиционных строи­тельных систем. К недостаткам — необходимость в выступающих выше покрытия элементах (пилонах, подвесках и т. п.), требующих повышенного контроля при эксплуатации в атмосферной среде.

Для шпренгельных систем оптимальные соотношения стрелок поддерживающих вант к пролету составляют 1/15... 1/25 пролета. Высота пилонов подвесных конструкций зависит от архитектуры здания, однако целесообразно выполнять подвески под большими углами к горизонтальной

Дата добавления: 2015-08-18