Рис 11.21. Классификация систем висячих покрытий в зависимости

от способа стабилизации:

1 – несущие ванты (всегда выгнуты книзу); 2 – предварительно напряженные, стабилизирующие ванты (всегда выгнуты кверху); 3 – балки; 4 – плиты покрытия; 5 – мембрана;

6 – утяжеляющий покрытие утеплитель; 7 – железобетонные плиты, подвешенные к вантам на крюках; 8 – крюки, выпущенные из плит покрытия; 9 – швы между плитами, заполняемые бетоном под временной нагрузкой покрытия; 10 – провисающая ферма;

11 – ванта-струна; 12 – промежуточные опоры для свободного опирания струн; 13 – распорки; 14 – центральный барабан; 15 – растяжки; 16 – диагональные растяжки; 17 – узел соединения несущей и стабилизирующей плит

11.2.1. Однопоясные висячие покрытия, стабилизация которых достигается за счет массы настила (пригруженные) или его омоноличивания (ужесточенные).

Пригруженные покрытия состоят из тросов и железобетонных плит, уложенных или непосредственно на тросы, или на железобетонные балки, которые крепятся сверху к тросам( рис. 11.22 – б, в, д, е, ж, к). Чтобы защитить покрытие от раскачивания в поперечном направлении, поперечные стены выполняют с жестким контуром на колонах или стеной с контрфорстами, в которые упираются концы поперечных плит или балок. Существенный недостаток пригруженных покрытий – значительный собственный вес, увеличивающий расход материалов на тросы, опорный контур, несущие колонны, стенки и фундаменты. Поэтому такие покрытия устраивают над сравнительно небольшими пролетами порядка 40 – 60 м.

Рис.11.22. Конструктивные схемы однопоясных висячих покрытий, стабилизация

которых достигается за счет пригруженния) или ужесточения:

а – покрытие над автобусным гаражом в Красноярске длиной 84 м, пролетом 78 м с омоноличенным железобетонным настилом, опирающимся на нити из круглого проката; б – покрытие малого пролета (до 36 м) с применением полосовой стали и большой массы стандартных ж.б. плит; в - покрытие кинотеатра во Владивостоке с уложенными на стальные канаты треугольными плитами и подвесным потолком; г – сетчатое покрытие выставочного зала в г. Оклахома-Сити (США) размером 122  97,5 м с сеткой несущих тросов 3, 05  3,05 м, легкобетонными плитами покрытия с последующим омоноличиванием их стыков; д – покрытие производственного здания в Австрии из стальной конической мембраны толщиной 4 мм и стабилизацией бетонным балластом в центре оболочки, утепленное набрызгом асбеста снизу и антикоррозионной защитой мембраны сверху; е – мембранное покрытие из переплетенных алюминиевых лент со стабилизацией собственной массой лент, уложенного сверху утеплителя, армированной цементной стяжки, рулонного ковра; ж – покрытие производственного цеха сухого молока; и – шатровое покрытие с центральной опорой гаража в Киеве диаметром 160 м с несущими радиальными канатами, ребристыми железобетонными плитами и омоноличенными швами расширяющимся цементом; к – висячее шатровое покрытие диаметром до 36 м на просадочных грунтах

Ужесточенные покрытия в которых жесткость создается предварительным (временным) напряжением (балластным загружением) несущих элементов с последующей укладкой железобетонных плит, навешенных на ванты с помощью крюков, выпущенных из торцов этих плит с последующим омоноличиванием стыков между плитами. После затвердевания бетона временные нагрузки снимают, при этом ванты, растянутые под пригрузкой, стремясь сжаться, создают в висячей оболочке предварительное напряжение. При последующих загружениях временной нагрузкой, меньшей балластной, покрытие работает как монолитная оболочка (рис. 11.22 – а, г, и, рис.11.23, рис.11.24).

Омоноличивание любых висячих конструкций покрытий, т.е. превращение системы отдельно работающих плоских элементов в оболочку или в комбинированную пространственную систему, позволяет уменьшить стрелу прогиба и кинематические перемещения.

Рис 11.23. Висячее покрытие Бауманского рынка в Москве с радиально расположенными тросами диаметром 52,5 мм, сборно-монолитным железобетонным наружным и металлическим внутренним кольцом, омоноличенными стыками между ребристыми плитами напрягающимся бетоном

Рис 11.24. Висячее шатровое покрытие автобусного гаража в Новгороде с несущими радиально расположенными нитями из прокатной стали диаметром 40 мм и уложенными на нити плит с арматурными крюками

Однопоясные предварительно напряженные облегченные висячие покрытияв которых стабилизация производится натяжением несущих вант стабилизирующими (рис.11.25).

Сетчатые (седловидные) покрытия состоят из несущих тросов, изогнутых книзу, и предварительно натянутых – стабилизирующих, изогнутых кверху. Стабилизирующие тросы, оттягивая несущие тросы книзу, уменьшают их вертикальные перемещения при изменении величины и положения нагрузок. Однопоясные предварительно напряженные облегченные висячие покрытия имеют небольшой вес за счет применения эффективных утеплителей, синтетических мембранных кровельных материалов, стеклопластиков, алюминия. Возможно омоноличивание висячего покрытия с превращением его в тонкостенную оболочку.

Различают следующие виды сетчатых (седловидных) покрытий:

- с передачей распоров от несущих и напрягающих нитей на наклонные или вертикальные арки (рис.11.25 г, д, ж, и, рис.11.26);

- передача нагрузок на анкерные конструкции в виде замкнутого кольца или пояса сложной формы (рис.11.25 а, б, в, к);

- с передачей распора на краевые тросы (подборы), которые закрепляются в анкерах или на стрелах, оттяжках и т.п.

Рис.11.25. Конструктивные схемы однопоясных сетчатых (седловидных) висячих покрытий, стабилизация которых достигается за счет напряжения несущих вант стабилизирующими:

а, б, в – висячие покрытия В.Г. Шухова для павильонов Нижегородской выставки в 1896 г., несущие и стабилизирующие элементы выполнены из полос железа с болтовыми соединениями по концам и в местах пересечения полос, кровля выполнена из листового железа, стойки и элементы, воспринимающие распор, решетчатые клепаные, размер павильонов (а – 98  51 м, б – 73  30 м, в – диаметр 68 м); г – покрытие арены в г. Ралей (США) размером 92  97 м, состоящее из опорного контура из двух пересекающихся наклонных арок сечением 4,2  0,75 м, с наклоном к горизонту 22⁰ , которые сами поддерживаются натянутой сеткой из несущих вант, а стабилизировались оттяжками; д – покрытие театра в Нигерии размером 80  73,5 м; е – покрытие гимнастического зала в Японии с пролетом в направлении несущих вантов 70 м и фонарем шириной 4 м и высотой 2 м; ж – овальное покрытие выставочного павильона в Швейцарии с размерами по осям 120 м и 87 м с опиранием на трехшарнирную шпренгельную арку сечением 1,2  0,2 м, изготовленную из клееной древесины, несущие полосы выполнены из фанеры со стабилизацией несущих полос поперечными канатами; и – покрытие летнего кинотеатра в Польше с использованием трубчатых арок пролетом 101,6 м и удерживающих несущих тросов натянутых в поперечном направлении и стабилизирующих прогонов из двутавров; к – овальное сетчатое покрытие шатрового типа выставочного павильона размером в осях 97,6  81,4 м с центральной стойкой высотой 45,7 м с кольцом для закрепления несущих и стабилизирующих стальных канатов

Рис. 11.26. Эллипсовидное покрытие велотрека в Крылатском (Москва)

с симметрично расположенными почти вертикальными внутренними коробчатыми пересекающимися арками, жестко защемленными в фундаментах и соединенных между собой фермами с параллельными поясами, наружные арки малоуклонные и в пролете опираются на колонны, несущим покрытием является стальная мембрана толщиной 4 мм