12.4. Конструктивные решения висячих покрытий
12.4.1. Конструктивные решения однопоясных покрытий
Однопоясные покрытия с параллельными тросами (рис.12.1.а), радиально - канатные (рис.12.1.б) и перекрестные сети положительной гауссовой кривизны (рис.12.1.в) предназначены в основном для создания монолитных предварительно напряженных оболочек.
В качестве примера покрытия с параллельными нитями одного направления можно привести здание рынка пролетом 54 м в г. Киеве (рис.12.4). Спаренные нити из 2-х стержней арматуры диаметром 40 мм расположены с шагом 2 м. Покрытие выполнено из сборных железобетонных плит. Стабилизация покрытия достигается созданием железобетонной оболочки. Распор воспринимается железобетонными бортовыми элементами, опирающимися на наклонные железобетонные пилоны, расположенные внутри здания.
Покрытие Бауманского рынка в Москве осуществлено в виде висячей оболочки с радиальным расположением тросов, сборно-монолитным железобетонным наружным и металлическим внутренним кольцами (рис. 12.5). В здании применены наклонные наружу колонны, поддерживающие кольцо и антресоли. Наклон колонн позволяет разгрузить элементы, воспринимающие распор, применить растянутые фахверковые подвески вместо сжатых стоек.
Примером покрытия с жесткими нитями является цилиндрическое покрытие плавательного бассейна в Харькове (рис.12.6), где в качестве жестких нитей применены сварные двутавры высотой 72 см.
В покрытии Дворца спорта в Вильнюсе (рис. 12.7) применена комбинация канатов с жесткими фермами того же направления. Канаты расположены в плоскости ферм вдоль нижних поясов и выполняют основные несущие функции. Фермы предназначены для увеличения жесткости покрытия.
12.4.2. Конструктивные решения двухпоясных покрытий
Так как в двухпоясных системах в одной вертикальной плоскости с несущими тросами расположены стабилизирующие тросы (рис.12.1.ж,м) или балка жесткости (рис.12.1.в), то эти системы оказываются малодеформативными и позволяют использовать в покрытиях легкие ограждающие конструкции. Основными элементами поясных систем являются тросовые фермы.
Непременное условие работоспособности двухпоясных систем – предварительное напряжение стабилизирующих тросов, которое должно обеспечивать их работу на сжатие при любых сочетаниях нагрузок.
В покрытии Дворца спорта "Юбилейный" в Санкт-Петербурге применена двухпоясная выпукло - вогнутая система. Несущие канаты крепятся к контуру выше стабилизирующих. Такое решение позволило уменьшить длину сжатых стоек, а также довести строительную высоту покрытия в центре здания до 5,5 м (рис.12.8).
Примером двухпоясной системы с раскосной фермой может служить перекрытие прямоугольного бассейна в Италии (рис.12.9). Несущие нити состоят из 2-х тросов диаметром 48 мм, а напрягающие нити из одного троса. Для раскосной решетки приняты трубы диаметром 48,3 мм и нити из тросов диаметром 14 мм.
12.4.3. Конструктивные решения седловидных шатровых покрытий
Седловидные сети, образованные системой вогнутых несущих и пересекающих их выпуклых стабилизирующих нитей, позволяет получать разнообразные формы покрытий.
Особенность таких покрытий - необходимость создания пространственных опорных контуров в виде различных арок. В таких покрытиях обязательно предварительное напряжение стабилизирующих тросов. Примером седловидного мембранного покрытия может служить (рис. 12.10) покрытие велотрека в Крылатском (г. Москва). Здание имеет две внутренние арки, жестко защемленные в фундаментах, и соединены между собой фермами пролетом 3...26 м. Наружные арки занимают положение, близкое к горизонтальному, и опираются в пролете на колонны. Стальная мембрана покрытия толщиной 4 мм образует гиперболическую поверхность.
Уникальное покрытие сооружено над зданием бассейна Олимпийского комплекса на проспекте Мира в Москве. Здание в плане имеет форму овала с главными осями 126 и 114 м. Несущие конструкции пролетной части покрытия представляют собой систему стальных висячих ферм пролетом от 40 до 114 м, очерченных по параболе и подвешенных с шагом 4,5 м к двум железобетонным двушарнирным наклонным аркам пролетом 126 м (рис. 12.11). Висячие фермы имеют провисание до 18 м и работают как нити, обладающие жесткостью. Покрытие стабилизируется предварительно напряженными связями по фермам.
В шатровых покрытиях помимо опорных контуров используются промежуточные опоры в пролете покрытия. Такими опорами могут быть: одна центральная стойка для зданий; круглых в плане, несколько стоек, центральная коньковая нить, центральная арка, если форма здания в плане отличается от круглой.