Вантовые покрытия

Содержание:

1. Общие сведения о вантовых покрытиях……………………………….3
2. Виды вантовых покрытий……………………………………………...….5
3. Прямоугольные в плане системы………………………………….……5
4. Системы эллиптические или овальные………………………………...7
5. Круглые в плане системы …………………………………………..…....8
6. Монтаж вантовых покрытий ………………………………………..…….9
7. Мониторинг конструкций вантового покрытия…………………..…...11
8. Приложение………………………………………………………..……….15
9. Доклад………………………………………………………………...…….16
10. Тест………………………………………………………………………….19
11. Список литературы…………………………..………..………….……...20

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Общие сведения о вантовых покрытиях.

     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.

     

     Вантовые  висячие покрытия образуются системой гибких или жестких нитей, опорным  контуром или системой опор и ограждением. Наиболее рационально устройство для  висячих вантовых покрытий внешнебезраспорных замкнутых опорных контуров. В этом случае силы натяжения воспринимаются в уровне закрепления в контуре растянутых несущих вант. Возможны и другие способы передачи усилий от вант — на мощные железобетонные пилоны, на конструкции трибун или примыкающих объемов.

     Висячие покрытия с гибкими вантами требуют  дополнительных мероприятий по их стабилизации и повышению жесткости. Для их применения создают специальную  форму покрытия, обычно седловидную, или пригружают покрытие, или вводят в него дополнительные достаточно жесткие конструкции. Седловидная форма покрытия достигается применением двух типов нитей - несущих и напрягающих, имеющих кривизны разных знаков. Напрягающие ванты создают дополнительные напряжения в несущих вантах, которые благодаря этому становятся менее чувствительными к неравномерным и ветровым нагрузкам.

     Применение  вместо гибких тросов жестких вант из прокатных профилей, обладающих значительной изгибной жесткостью, позволяет  не проводить специальных мероприятий  по стабилизации покрытий. Ограждением  покрытий могут служить утепленные плиты на металлическом или деревянном каркасе, тенты или железобетонные плиты, в последнем случае замоноличивание швов между плитами позволяет создать жесткие висячие железобетонные оболочки, хорошо сопротивляющиеся ветровым и неравномерным нагрузкам.

     

2. Виды  вантовых покрытий
3. 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 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 * 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 гильзоклиновые 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. 1). Концевые участки объединенных вант с гильзоклиновыми 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. 

4. 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 следующими способами:

• натяжением домкратами на затвердевший бетон оболочки; в этом случае ванты располагают в каналах или гибких трубках и после натяжения каналы заполняют раствором под давлением;
• натяжением пригрузкой с передачей усилий на опорную конструкцию;  груз укладывают на незамоноличенные плиты или подвешивают к покрытию снизу. Оболочка сжимается после достижения бетоном замоноличивания необходимой прочности.

     Для оболочек и опорных конструкций  используют бетон класса В15...В35, для  плиты оболочки — не ниже В25. Для  вант применяют арматурные стержни  периодического профиля, упрочненные  вытяжкой, арматурные пучки и пряди  из высокопрочной проволоки, стальные канаты. 
 
 

     

     

5. Круглые в плане системы 

     Для них используют радиально расположенные  в плане ванты или вантовые фермы. При равномерной, осесимметричной нагрузке на покрытие они не вызывают изгиба в сжатом наружном кольце и оказываются весьма эффективными по своим технико-экономическим показателям благодаря полному использованию специфики материалов — растянутые ванты и сжатое опорное кольцо. 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.

     Круглые системы можно проектировать  однопролетными или многопролетными в виде двух и более концентрических окружностей в плане. Промежуточные опорные кольца работают на разность усилий, передаваемых вантами смежных кольцевых пролетов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Монтаж  вантовых покрытий

     Как правило, ванты натягивают на замкнутое  железобетонное кольцо, опирающееся  на колонны. Кольцо полностью воспринимает горизонтальные нагрузки и исключает  возникновение изгибающих напряжений в колоннах.

     Как упоминалось ранее помещения, перекрываемые  вантовыми конструкциями, в плане  могут быть прямоугольными, овальными  или круглыми, а ванты — располагаться  параллельно, радиально или перекрестно  по главным направлениям поверхности  оболочки. В качестве вант могут  быть использованы стальные стержни, пряди  или канаты, в том числе объединенные для удобства установки в фермы.