16. Седловидные висячие покрытия бз. Основные принципы и способы стабилизации седловидных вантовых покрытий. Узлы и детали.

Седловидные висячие покрытия обычно состоят из систем пересекающихся тросов (вогнутых и выпуклых), образующих сетку, либо представляют собой оболочку в форме гиперболического параболоида.

Седловидные сети, образованные системой вогнутых несущих и пересекающих их выпуклых стабилизирующих нитей, позволяют получать разнообразные и выразительные формы покрытий. Отличительная особенность седловидных покрытий — необходимость создания пространственных опорных контуров в виде различных комбинаций криволинейных или полигональных арок. Степень стабилизации таких систем, геометрия поверхности и распределение усилий в вантовой сети тесно связаны с конфигурацией опорного контура. Так же, как и для двухпоясных систем, непременным условием существования седловидных покрытий является предварительное напряжение стабилизирующих вант.

Седловидные покрытия могут быть применены для зданий с прямоугольным планом. Они более рациональны с точки зрения использования внутреннего функционального объема здания.

Висячие конструкции, строительные конструкции, в которых основные элементы, несущие нагрузку (тросы, кабели, цепи, сетки, листовые мембраны и т.п.), испытывают только растягивающие усилия. Работа Висячие конструкции на растяжение позволяет полностью использовать механические свойства высокопрочных материалов (стальной проволоки, капроновых нитей и др.), а незначительный вес их даёт возможность перекрывать сооружения с наибольшими пролётами.

Седловидные висячие покрытия представляют собой системы пересекающихся между собой несущих (нисходящих к середине) и напрягающих (восходящих к середине) тросов. Такие висячие покрытия в виде гиперболического параболоида представляют собой сетку пересекающихся в двух взаимно перпендикулярных направлениях канатов, образуя достаточно жесткую и малочувствительную к неравномерным местным нагрузкам систему, что позволяет избавиться от вибрации за счет собственной пространственной жесткости и дает возможность решить вопрос с отводом воды. Седловидные висячие покрытия разделяются на следующие системы: с передачей распора от вант на арки (наклонные или вертикальные) ; с передачей распора на замкнутое опорное кольцо или пояс; с передачей распора на краевые тросы, жесткие конструкции, стрелы и оттяжки. Большое распространение получили седловидные покрытия с передачей распора на замкнутое кольцо, образуемое двумя арками, распор от которых воспринимается контрфорсами, расположенными с каждой стороны. Такая конструкция применена для киноконцертного зала в Харькове, где опорный контур выполнен в виде двух наклонных железобетонных параболических арок. Байтовая система состоит из сетки несущих и направляющих вант, закрепленных на замкнутом контуре, на которые опирается армоцементная оболочка из сборных панелей. Замоноличивание плиты обеспечивает необходимую жесткость вантовой сети. Утеплитель в виде стекловатной плиты крепится снизу.

17. В сооружениях, где надо перекрывать без промежуточных опор большие площади, весьма эффективны висячие покры­тия. Такие покрытия могут применяться для производствен­ных и гражданских зданий разнообразного назначения и раз­личного сечения в плане (прямоугольное, круглое и овальное). Крытые стадионы, цирки, рынки, выставочные залы часто имеют такую конструкцию покрытия, так как висячие покры­тия выгодны по расходу материалов на единицу перекрывае­мой площади и отличаются невысокой трудоемкостью при возведении. Висячие покрытия выполняют в виде преднапряженных оболочек из сборно-монолитного железобетона, вант, вантовых ферм и стальных мембран. Висячей оболочкой называют монолитное или сборное с последующим замоноличиванием железобетонное покрытие, опертое на систему висячих вант. В период возведения такой оболочки рабочими элементами ее пролетной конструкции служат стальные канаты. После замоноличивания в эксплуатационной стадии оболочка работает совместно с вантами. Байтовая система и висячая оболочка опираются на опорный контур, воспринимающий на себя горизонтальные и вертикальные реакции пролетной конструкции. Опорный контур висячего покрытия может быть замкнутым. Висячие растянутые элементы в этом случае крепят к жестким опорным конструкциям, которые могут быть выполнены в виде опорного замкнутого контура (кольцо, овал, прямоугольник), передающего усилия через колонны или через контурные наклонные рамы или арки на фундаменты. Распор (горизонтальные реакции) пролетной конструкции погашается внутри опорного контура и на нижележащую часть сооружения передаются только вертикальные нагрузки.Если опорный контур не замкнут, то усилия распора передаются через подкосы, контрфорсы, оттяжки с анкерами и т. д. на фундаменты. Эти элементы испытывают значительные усилия от распора вант и требуют соответственно большего расхода материалов. Системы с замкнутым контуром поэтому являются более экономичными.

1 Прямоугольные в плане системы.В таких зданиях применяют системы из параллельных вант или вантовых ферм; поверхность оболочки имеет цилиндрическую форму. Ванты или фермы опираются на продольные балки, которые передают усилия на опорные рамы с анкерами или на контрфорсы. Огромные растягивающие усилия для прямоугольных зданий обычно воспринимаются дополнительными вышосными анкерными опорами. Для исключения взаимного смещения, обеспечения пространственной жесткости в прямоугольном здании обычно применяют систему взаимно перпендикулярных вант, шарнирно соединенных в узлах. В качестве контрфорсов целесообразно использовать смонтированные в здании конструкции, как, например, поперечные стены боковых

2 Системы эллиптические или овальные.Для них обычно применяют системы перекрестных вант или вантовых ферм. Они могут быть разнообразны по очертанию и кривизне поверхности и по конструкции опорных элементов.После укладки и закрепления сверху вант или вантовых ферм элементов покрытия образуется единая висячая монолитная конструкция, работающая как единое целое только после проектного натяжения вантовой сети и замоноличивания швов между плитами и вантами.Висячая оболочка подвергается значительному растяжению, поэтому в ней могут возникнуть трещины. Для уменьшения деформаций покрытия и во избежание появления трещин оболочку обычно предварительно напрягают. Оболочка сжимается после достижения бетоном замоноличивания необходимой прочности. Для вант применяют арматурные стержни периодического профиля, упрочненные вытяжкой, арматурные пучки и пряди из высокопрочной проволоки, стальные канаты.

3 Круглые в плане системы.Для них используют радиально расположенные в плане ванты или вантовые фермы. В круглых в плане зданиях идет взаимное погашение усилий в наружном опорном кольце, которое и рассчитано на сжимающие усилия. Для тех же целей в круглых зданиях применяют вантовые фермы, состоящие из несущих и стабилизирующих вант, соединенных в пространственную систему стойками с шарнирными узлами примыкания.

В центре здания распор тросов воспринимается двумя металлическими кольцами диаметром 12 м, соединенными между собой шарнирно закрепленными сжатыми стойками. От этих распорных усилий в наружном железобетонном кольце возникают напряжения сжатия, а во внутренних кольцах -- растяжения.. При вантовых фермах наружные концы канатов закрепляли в стальных колоннах, а внутренние в центральных цилиндрических кольцах, соединенных между собой стойками.

Применение вантовых ферм с пересекающимися тросами (несушим и стабилизирующим) уменьшает строительный объем здания;конструктивное решение позволяет выполнять большинство работ по сборке вантовых ферм на нулевых отметках, что значительно снижает трудоемкость работ;конструктивное решение фермы и траверсы позволяет упростить монтаж, закрепление тросов на опорах сводится к элементарным операциям

.

Рис. XII 34. Опирание вант и учет распора: а — наклонная опора; б — то же, с использованием опоры под трибуну; в — опора с оттяжкой; г — примыкающая рама в качестве опоры; д-сА_распор, уравновешенный в смыкающихся фунда­ментах; е — распор, воспринимаемый вертикально поставленными сводами с затяжками;"*1 ‘край­ние положения равнодействующих в фундаменте при условии отсутствия в его подошве растя гивающих усилии; и — два варианта анкеров под оттяжку; / — несущая ванта; 2 — опорный кон­тур; 3— наклонная опора с изогнутой осью, соответствующей положениям равнодействующих; 4—фундамент; 5—наклонная опора, используемая в качестве несущей конструкции трибун; 6 — стойка-подпорка; 7 — фундамент под ней; S — оттяжка; .9 – тарельчатый анкер, 10 рама; // — ребра, соединяющие противолежащие фундаменты; 12 — овальные торцовые стены, работа ющие как вертикально поставленные своды; 13 — верхняя затяжка этого свода; 14 – нижняя за­тяжка; /5 — обетоненная оттяжка; 16 — соединительная перемцчка; /7 • пирамидальный анкер

На рис. Х11.34,е приводится при­мер рационального погашения распо­ра от покрытия в здании с закруглен­ными торцами, представляющими со­бой вертикально поставленные своды. В местах перехода этих сводов — кри­волинейной стены в прямолинейную — они стянуты затяжками, погашающи­ми в сводах распор, поэтому горизон­тальные усилия от висячего покрытия передаются на стены и на фундамент и погашаются в нем встречными на­правлениями этих усилий, вследствие чего весь ленточный фундамент под наружными стенами сооружения рабо­тает как обычный, безраспорный.