Висячие конструкции покрытий ПЛОСКИЕ

Для покрытия зальных помещений общественных зданий с пролетами 50-100 м и более целесообразно применение висячих конструкций, в которых основными несущими элементами служат стальные тросы, сети из тросов, а также тонкие мембраны из листовой стали или алюминия. Эти несущие элементы конструкций, закрепленные по концам на опорах, провисают, образуя линию гибкой нити, и работают на растяжение.

В висячих конструкциях эффективно используется работа высокопрочных стальных тросов или листов на растяжение. Благодаря этому все элементы покрытия могут иметь предельно малые сечения. Висячие системы позволяют устраивать покрытия над зданиями разнообразной формы в плане. Одним из важных положительных качеств этих систем является также возможности возведения большепролетных покрытий без лесов и подмостей. Система тросов, перекинутых с опоры на опору, служит основанием для устройства ограждающей конструкции покрытия.

Вместе с тем, висячие конструкции передают на опоры не только вертикальные, но и горизонтальные усилия, направленные внутрь сооружения. Для их восприятия необходимо устройство мощного жесткого опорного контура или оттяжек, надежно заанкеренных в грунте, что требует выполнения трудоемких неиндустриальных работ и дополнительной затраты материалов.

Опорные контуры висячих покрытий могут быть двух видов: незамкнутые и замкнутые. Незамкнутый опорный контур характерен для висячих покрытий прямоугольных в плане зданий с опорами в виде двух колонн, расположенным по двум противоположным сторонам, Этот вид покрытий носит название "палаточный". Замкнутый опорный контур может иметь круглую, эллиптическую и овальную форму с ус­тройством опорного кольца по всему периметру здания.

В зависимости от формы и статической работы висячие конст­рукции разделяются на плоские и пространственные.

Плоские висячие конструкции покрытий (рис.10.3,а) сострят из параллельных рядов тросов, закрепленных на опорах и провиса­ющих по очертанию гибкой нити в пролетах. Такой вид покрытий, как правило, применяется над прямоугольными зданиями с незамкнутым опорным контуром.

Для обеспечения пространственной устойчивости этого вида висячих покрытий применяются тяжелые ограждения из железобетонных панелей, после укладки которых на тросы, покрытию дают монтаж­ную нагрузку, вызывающую натяжение тросов, и в таком состоянии замоноличивают швы между панелями вместе с тросами. Затем пригрузку снимают. Образуется вогнутая предварительно-напряженная ж.б. оболочка цилиндрического очертания (см.рис.10.3,а). Для отвода атмосферных вод средним тросам придают меньшую стрелу прогиба и постепенно увеличивают ее к торцевым краям покрытия, обеспечивая уклон в 1,5 ÷ 2,5 %. По панелям укладывают пароизоляцию, слой утеплителя и затем гидроизоляционный ковёр. В покрытиях над прямоугольными зальными помещениями находят применение двухпоясные тросовые фермы (рис.10.3,6,в), сос­тоящие из верхнего и нижнего поясов и решеток в виде диагональных растяжек. Восприятие горизонтальных усилий в висячих покрытиях с незамкнутым контуром (рис 10.З) осуществляется с помощью прочно заанкеренных в грунте оттяжек (см. рис. 10.3,а) или рам с наклонными стойками (см.рис. 10.3,г,д), а также при относительно небольших пролетах распорных балок или ферм.

Устройство оттяжек и их заанкеривание вызывают значительное увеличение расхода материалов и трудоемкости, особенно в слабых грунтах. Опорные рамы с наклонными стойками, как правило, осуществляются в монолитном железобетоне, что весьма трудоемко. Поэтому висячие системы с незамкнутым опорным контуром применяются при благоприятных для осуществления анкеровки грунтах (плотных, скальных породах), а также при использовании наклонных рам в качестве несущих конструкций зрительских трибун.
45 Висячие конструкции покрытий ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ

Наиболее эффективно применение пространственных висячих покрытий зальных помещений при замкнутом опорном контуре, воспринимающем горизонтальные усилия. Наиболее целесообразна круглая форма опорного контура, обеспечивающая при равномерной наг­рузке - равномерное распределение усилий от покрытия и безмоментную работу самой контурной балки.

Висячие покрытия с круглым опорным контуром находят применение в виде однопоясных систем. В однопоясных круглых пок­рытиях тросы, расположенные радиально, закрепляются в контурном опорном и центральном кольцах (рис.10.4,а). Внешнее кольцо, испытывающее сжимающие усилия, выполняется из железобетона; внутренне растянутое - из стали. Обеспечение пространственной устойчивости в круглых однопоясных покрытиях достигается теме же способами, что и при незамкнутом контуре, т.е. путем примене­ния тяжелого ограждения в виде ж. б. плит, замоноличивания пе­рекрытия с предварительным напряжением тросов и превращения его в жесткую оболочку.

Отвод атмосферных вод от водоприёмных воронок расположенных в наиболее низкой части покрытия вокруг центрального кольца, осуществляется водосточными трубами, подвешенными к покрытию.

В двухпоясных висячих покрытиях нижние тросы, как прави­ло, несущие, а верхние стабилизирующие (напрягающие), соединенные распорными трубчатыми стойками. В целом конструкция имеет форму двояковыпуклой линзы (рис.10.4,б). В середине пок­рытия тросы крепятся к цилиндру, образованному верхним и ниж­ним кольцами, соединенными стойками. Цилиндр служит основани­ем для светового и аэрационного фонаря и подвески оборудования зала. Конструкция отличается устойчивостью и стабильностью формы. В силу этого возможно применение легких ограждений из волнистой стали, алюминия и др. Удаление атмосферных вод с пок­рытия не вызывает трудности. Недостатком двухпоясной системы следует считать увеличение расхода стали и строительного объема здания по сравнению с однопоясной.

Для уменьшения строительного объема применяются двухпоясные схемы с пересекающимися нижним и верхним тросами (см. рис. 10.4,в) и с двумя контурными опорными кольцами или с закрепле­нием концов верхних несущих тросов непосредственно на колоннах.

Помимо тяжелых ограждающих конструкций (ж.б. плиты, моно­литной ж.б. оболочки и т.п.) висячие покрытия с замкнутым кон­туром могут выполняться из листового металла (сталь, алюминие­вые сплавы), которые называются мембранами. В мембранных пок­рытиях листы закрепляются в контурном и внутреннем опорных кольцах или только во внешнем контуре. В этом виде покрытий совмещаются несущие и ограждающие функции, обеспечивается рав­номерное распределение усилий в мембране, эффективное исполь­зование работы материала, легкость транспортировки (доставка листов в рулонах) и относительная простота монтажа покрытия. Применение мембран целесообразно при значительных пролетах (100-200 м и более).

Мембранные покрытия отличаются легкостью (30-40 кгс/см2)[2]. Поэтому для стабилизации их формы и обеспечения устойчивости применяются системы напрягающих тросов и оттяжек, закрепленных во внешних стойках и в промежуточном кольце, а также пригрузка центрального кольца аэрационным фонарем и технологическим обо­рудованием. Поверхность мембран м.б. конической или сферической. Как показали исследования, применение конических мембран целе­сообразно при пролетах до 60 м, а сферических - при больших пролетах. Полосы стальных листов толщиной (в зависимости от величины пролетов) 2-8 мм соединяются между собой на заклепках высокопрочных болтах или сваркой.,

46. Пневматические конструкции

В последние годы для размещения различных установок применяют здания и сооружения с необычными для строительной прак­тики пневматическими конструкциями.

Принцип возведения пневматических, или надувных зданий и сооружений основан на том, что во внутреннее замкнутое пространство оболочек нагнетается атмосферный воздух, который пред­варительно напрягает (растягивает) оболочку, придавая ей заданную форму, устойчивость и несущую способность.

За счет предварительного напряжения материалы пневматических конструкций приобретают способность воспринимать от вне­шних нагрузок как нормальные, так и касательные усилия.

Для поддержания этих зданий и сооружений в равновесии независимо от их пролета постоянное избыточное давление внутри в большинстве случаев принимают около 20 кг/м2 (20 мм вод. ст.), что соответствует разнице отметок земной поверхности 15 м. Для человека такое избыточное давление неощутимо (оно нередко возникает в обычных зданиях при ветре), а поэтому пребывание его в пневматических зданиях не представляет никакой опасности.

Пневматические здания обладают уникальной легкостью. Так, при пролетах свыше 100 м вес I м² оболочки едва превышает 3 кг/м². Их отличает от обычных зданий предельная компактность в сложенном виде, и поэтому конструкции этих зданий можно перевозить любым транспортом. Время потребное на возведение пнев­матических зданий измеряют часами. Все эти качества создают возможность применения пневматических конструкций в труднодос­тупных малоосвоенных районах. Особенно эффективны они для сборно-разборных сооружений (таких как различные передвижные выставки), а также для временных производственных и складских зданий и гаражей.

Пневматические здания и сооружения обладают высокой надежностью. При выходе из строя агрегатов, подающих воздух, опускание оболочки происходит очень медленно. За это время люди могут спокойно эвакуироваться из здания.

Основными элементами пневматического здания являются оболочка (иногда с каркасом), воздухонагнетающий агрегат и дверь или ворота. В зданиях, возведенных из прозрачных оболочек, про­емы для освещения не требуются. Если же оболочка непрозрачна, то в ней предусматривают окна преимущественно круглого очертания.

Для создания необходимого избыточного давления под оболочками зданий используют различного типа насосы и центробежные воздуходувки, оборудованные автоматическими устройствами для поддержания заданного давления.

Двери и ворота в зданиях из мягких оболочек в целях герметизации могут иметь воздушные шлюзы. Простейшей дверной кон­струкцией является скользящий карман. Проем в этом случае закры­вают висячей мембраной, которая прижимается к оболочке избыточ­ным внутренним давлением. Часто предусматривают вращающиеся две­ри, которые даже при высоком внутреннем давлении не оказывают заметного сопротивления выходящим или входящим.

Пневматические сооружения имеют существенные недостатки: они сравнительно дороги, легко повреждаемы от механических воз­действий и неогнестойки, вследствие чего они непригодны для капитального строительства.

Материал оболочек пневматических зданий д. б. воздухонепроницаемым, эластичным, прочным, долговечным и надежным в эксплуатации.

Для пневматических зданий преимущественно применяют полиэфирные, поливинилхлоридные, полиэтиленовые пленки. Их можно склеивать и сваривать. Недостатком этих пленок является то, что они быстро стареют под воздействием ультрафиолетовых лучей сол­нца.

Долговечность пленок можно повысить абсорбирующими покрытиями с применением сажи, путем напыления металлов или каширования алюминиевой фольгой. С этой же целью пневматические конструкции окрашивают в различные цвета или покрывают слюдой или кварцевыми зернами. Такое покрытие, сохраняя светопрозрачность материала, надежно защищает пленки от ультрафиолетовых лучей.

Поиск по сайту: