Виды вантовых покрытий

В сооружениях, где надо перекрывать без промежуточных опор большие плошади, 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.

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 выносными 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 пристроек.

Предварительно напряженные железобетонные висячие обо­лочки сооружают в следующей последовательности: выполняют замкнутый опорный контур, к нему крепят ортогональную сет­ку из стальных канатов, по которым затем укладывают железо­бетонные плиты. Для исключения появления растягивающих напряжений в оболочке осуществляют дополнительное натяже­ние канатов с усилием, которое должно превышать на 25% сум­марную нагрузку от собственной массы покрытия и полезной нагрузки. После замоноличивания швов между плитами и набо­ра бетоном необходимой прочности оболочка начинает рабо­тать как пространственная система.

Технологическую последовательность возведения предвари­тельно напряженной вантовой оболочки рассмотрим на при­мере сооружения с пролетом 48 м. Висячие ванты образуют поверхность двоякой кривизны. Ванты закрепляют к опорному контуру и по ним укладывают сборные железобетонные плиты размером 2,4 х 2,4 м, швы между плитами замоноличивают. Байтовая система из спаренных канатов диаметром 52,5 мм образована пересекающимися под прямым углом канатами, соединенными в местах пересечения металлическими наклад­ками на болтах. Для крепления к опорному контуру и воз­можности натяжения на концах канатов устанавливают гильзо-клиновые зажимы.

Доставленные на объект ванты объединяют попарно, к ним прикрепляют вертикальные подвески. Поднимают ванты при синхронной работе двух кранов с применением траверс специальной конструкции (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Схема подъема несущих канатов: 1 — электролебедка; 2 — оттяжки; 3 — башенный кран; 4 — рабочий канат; 5—траверса

Концевые участки объе­диненных вант с гильзо-клиновыми зажимами заводят в отверстия железобетонного контура и после монтажа всех вант осуществляют их натяжение ступенями, в определенной по­следовательности, исключающей перегрузку контура. После натяжения и геодезической выверки канаты соединяют в мес­тах пересечения и осуществляют натяжение вертикальных под­весок. Только после этого в квадратные ячейки, образованные вантами, монтируют железобетонные плиты, имеющие по два опорных элемента на каждой стороне. Для соединения кана­тов в узлах и укладки железобетонных плит для рабочих испо­льзуют передвижные мостики и автовышки.

В швы между плитами укладывают арматуру. Перед замоноличиванием швов ванты вновь натягивают гидравлическими домкратами, чем создают требуемое предварительное натяже­ние вантовой системы. После достижения бетоном проектной прочности вертикальные подвески снимают. Смонтированная система включается в самостоятельную работу, приходит время устраивать кровельное покрытие.
Системы могут быть однопролетными или многопролетны­ми. Последние более экономичны, так как опорные конструк­ции располагаются только по внешним опорным осям систе­мы и их влияние на общий расход материалов системы уменьшается.
Промежуточные стойки целесообразно проектировать с шарнирным закреплением в фундаментах, качающимися, что­бы при неравномерной нагрузке в пролетах на стойку не пе­редавались горизонтальные усилия.