Однопоясные и двухпоясные вантовые конструкции зданий.

По конструктивным особенностям различают несколь­ко групп висячих покрытий.

Однопоясные покрытия получили наибольшее распро­странение вследствие своей технологичности в изготов­лении, простоты в монтаже. Ими можно перекрывать про­леты до 100м и придавать сооружению самую различ­ную форму.

Однопоясные покрытия состоят из системы радиаль­ных или перекреща-вающихся растяжек, передающих го­ризонтальные усилия на жесткие рамы, опорные кольца или балки-затяжки замкнутого контура (рис. 128, а, б ). Жесткость этих покрытий обеспечивается навеской плит или пригрузкой балластом. Под действием нагрузки нити-растяжки растягиваются. В это время швы между плитами омоноличивают, стыки заваривают. За счет уп­ругих деформаций нитей происходит обжатие плит и кон­струкция начинает работать как монолитная оболочка.

Такие покрытия могут быть эффективными для боль­ших пролетов. Так, например, покрытие Олимпийского стадиона на проспекте Мира в Москве имеет пролет 224 м. Здесь вместо плит использованы мембраны из стальных полос толщиной 5 мм, приваренные к верхней полке ферм и сваренные между собой продольными шва­ми. Это позволило значительно облегчить конструкцию.

Рис. 128. Схемы висячих покрытий а - с радиальными растяжками; б - с перекрещивающимися растяжками; в - с двойной системой вант и одним распорным элементом; г - то же, с не­сколькими распорными элементами; д - гиперболический параболоид; 1- ванты; 2 - опорное кольцо; 3 - плиты покрытия; 4 - напрягаемые ванты; 5 - несущие ванты; 6 - распорный барабан; 7 -стоечные распорки; 8 - ста­билизирующие ванты; 9 - опорный контур

В двухпоясных покрытиях стабилизация поверхности висячих покрытий может быть достигнута устройством двойной системы вант. Верхние и нижние ванты закреп­ляют анкерами в одном жестком железобетонном кольце. Между обеими системами вант предусмотрен распорный барабан (рис. 128, в ) или стоечные распорки, размещае­мые между вантами (рис. 128, г).

Для изготовления вант используют стандартные стальные канаты, арматурные пучки и пряди из высоко­прочной проволоки, арматурную сталь классов А-1П, А-1У и выше.

Для кровельного ограждения применяют сборные же­лезобетонные плиты на пористом бетоне или легком за­полнителе, асбестоцементные листы и т. п. Плиты кро­вельного ограждения опирают на ванты с помощью вы­пусков арматуры или специальных крюков. Если соединения вант в местах их пересечений устраивают с применением косынок, то косынки используют и для опирания кровельных плит по углам.

Разновидностью висячих покрытий являются гипары (гиперболические параболоиды). Это седловидные по­крытия, сформированные в решетчатые мембраны двумя видами вант (рис. 128, д). Одни из них несущие, а вто­рые, располагаемые под углом, - напрягающие. По пе­риметру ванты заделывают в замкнутый контур, гасящий распор, в виде наклонных или вертикальных арок, коль­ца или пояса сложной формы. По вантам укладывают плиты. Их омоноличивают, предварительно загружая балластом или натягивая несущие ванты домкратами. После наибольшего напряжения стыки плит, перпенди­кулярные этим вантам, раскрываются, их заделывают раствором на расширяющемся цементе. В результате конструкция превращается в жесткую оболочку.

33.Вантовые фермы (h = L /80... L /150,

fнес = L /15... L /25,

fстаб = L /30... L /40,

L =60-120 м,

Fнес / Fстаб = 1/3…1/5)

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 (в пределах исчерпания растяжения растянутые элементы становятся способными воспринимать сжимающие усилия).

По типу взаимного расположения поясов вантовые фермы встречаются трех типов:

• Двояковыпуклые – со стойками, соединяющими пояса, работающими на сжатие;

• Двояковогнутые – с элементами, соединяющими пояса, работающими на растяжение (могут быть гибкими);

• С перехлестом поясов в пролете.

В двояковогнутых фермах могут применяться различные типы раскосной решетки. Очертание вантовых поясов принимается по кривым давления от преобладающей части нагрузки.

Вантовые фермы относятся к конструкциям, создающим распор в 2-х уровнях, поэтому для восприятия этого распора необходимо использование специальных конструктивных элементов также в 2-х уровнях:

• замкнутых опорных контуров,

• контрфорсов,

• оттяжек и др.

Преимущества вантовых ферм —повышенную жесткость, при которой возможно использование легких кровельных панелей.

Недостатки — увеличенная трудоемкость из-за выполнения предварительного натяжения большого числа элементов.

Принципиальная схема основного несущего каркаса и радиально-вантового покрытия Дворца спорта «Юбилейный» в СПб

Вантовые фермы целесообразно использовать в большепролетных покрытиях, в которых проблема снижения собственного веса главная.

Оптимальны схемы покрытия в виде:

• параллельно расположенных ферм (для прямоугольного плана),

• радиальных ферм с круговым опорным кольцом (для круглого плана).

Для соединения раскосной решетки с вантовыми поясами применяют сжимные муфты, препятствующие сдвигу посредством сил трения и обеспечивающие шарнирное крепление сходящихся в узле элементов.

Для стоек, соединяющих пояса вантовых ферм, применяют трубчатые профили.

Для раскосов и стяжек — круглую арматурная сталь