Вопрос №2. Висячие большепролётные покрытия: вантовые конструкции. Особенности их работы, конструктивные решения.

Висячие конструкции -один из наиболее экономичных видов покрытий, благодаря тому, что материал несущих конструкций работает исключительно на растяжение и несущая способность конструкций используется полностью. Основной несущий элемент для висячих покрытий -металлические канаты, тросы- ванты, металли ческие полосы и целые листы, металлический прокат, синтетические и другие материалы. Основной недостаток свободно провисающих несущих систем — неустойчивость их формы. Для предотвращения этого необходима стабилизация конструкций. Способы стабилизации висячих конструкций: а) пригрузка до достижения общей массы покрытия 1 кН/м² (100 кГ/м²), которую ветер не может вывернуть; б) «ужесточение» конструкции —
приданием жесткости ее форме; в) предварительное напряжение несущих тросов стабилизирующими тросами.

Вантовые конструкции — висячие покрытия основанные на сочетании работы жестких опор и растяжении стальных тросов/стержней. Данная конструкция имеет распорный тип. Материал- особо прочная сталь.

Делятся на следующие виды: а) пригруженные: на свободно подвешенные ванты укладываются металлические или железобетонные балки, поверх которых кладут железобетонные плиты и элементы покрытия. Плиты могут быть уложены и непосредственно на ванты. Кроме того, любая висячая конструкция, вес которой превышает I кН/м², может тоже считаться пригруженной.

Ванты, пригруженные ж/б плитами.

1-несущие ванты (всегда выгнуты книзу), 3- балки; 4 - плиты покрытия;

В) Легкие вантовые, предварительно напряженные конструкции, вес которых обычно значительно меньше 1 кН/м² и устойчивость которых обеспечивается лишь за счет предварительного напряжения конструкции покрытия. Два вида: однопоясные конструкции (или предварительно напряженные вантовые сетки) и двухпоясные (или предварительно напряженные вантовые фермы). И в тех и в других конструкциях различаем два вида вант: несущие, которые всегда выгнуты книзу и предварительно напряженные — стабилизирующие, которые всегда выгнуты кверху. Однопоясные применяется для сооружения мостов вантового типа и всевозможных пролетов, которые могут располагаться между зданиями.

Лёгкие вантовые предварительно напряжённые конструкции:

однопоясные

двупоясные

1-несущие ванты (всегда выгнуты книзу); 2 - предварительно напряженные стабилизирующие ванты (всегда выгнуты кверху); 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 вант.

Особый вид представляют собой сетчатые покрытия, которые натянуты не на жесткий опорный контур, а на гибкие контурные тросы, именуемые тросами-подборами, которые опираются на стойки с оттяжками, а в другом направлении притянуты к анкерам. Комбинируя стойки и анкеры, к которым крепится вантовая сеть, можно покрыть большую площадь.

вантовая преднапряженная сетка с тросами-подборами;

1 — несущие ванты; 2 — предварительно напряженные, стабилизирующие ванты.

9 — фундаменты; 11 тросы-подборы; 12 -оттяжки; 13 - анкеры. 14 - мачты пол верхнее опиранне тросов-подборов;

Вантовые фермы можно возводить как на круглом, так и на прямоугольном плане: они представляют собой двухпоясные предварительно напряженные вантовые системы. При круглом варианте в центре покрытия находится барабан, состоящий из двух растянутых металлических колец, верхнего и нижнего, соединенных между собой стойками или металлической стенкой. К нижнему кольцу крепятся несущие ванты, к верхнему — стабилизирующие, предварительно напряженные; между вантами устанавливаются распорки, а сами ванты с наружной стороны покрытия закрепляются в контурное сжатое кольцо, выполняемое обычно из железобетона. Такое вантовое покрытие получило
название «велосипедное колесо».

Двухпоясное, предварительно напряжённое покрытие. 1 — несущие ванты; 2 — стабилизирующие ванты; 3 —распорки; 4 — центральный барабан с фонарем; 5 — опорный контур; 6 — стойки; 7 — трибуны.

Одним из типов вантового покрытия является струнное покрытие. Струнные конструкции состоят из вант, сильно натянутых на массивные торцевые опоры и покрытых легкими металлическими листами кровли. Для уменьшения прогиба струны на всем протяжении между торцевыми опорами подперты рамами, установленными с шагом до 12 м. При такой конструкции прогибы покрытия не превышают 1/50…1/100 шага промежуточных опор. Такая конструкция используется для покрытия складов и длинных вокзальных перронов.