Висячие покрытия. Общие сведения. Основные Элементы. Роль отечественных ученых в развитии висячих покрытий.

Висячими называют покрытия, в которых основные элементы пролет­ной несущей конструкции работают на растяжение. В растянутых эле­ментах наиболее полно используются высокопрочные материалы, по­скольку их несущая способность определяется прочностью, а не устой­чивостью. Во многих покрытиях несущая конструкция выполнена из стальных канатов-тросов, свитых из высокопрочной проволоки (о_б — = 1200..2400 МПа). Работа на растяжение, позволяющая полностью ис­пользовать всю площадь сечения ванта, и высокая прочность материа­ла приводят к тому, что масса несущей конструкции относительно мала, а следовательно, эффективность применения Висячих конструкций воз­растает с увеличением пролета.

Ряд висячих покрытий выполнен в виде стальных оболочек-мембран, работа которых на растяжение в двух направлениях делает их также малометаллоемкими.

Таким образом, висячие конструкции покрытий являются одной из наиболее перспективных конструктивных форм для применения новых высокопрочных материалов.

Висячие покрытия легко транспортировать (так как они не имеют крупногабаритных элементов); монтаж их можно вести без подмостей. Однако сооружение висячих покрытий имеет свои трудности, от удач­ного преодоления которых зависит эффективность покрытия в целом.

Висячие системы — системы распорные, и для восприятия распора (горизонтальной составляющей тяжения тросов или оболочки) необхо­дима опорная конструкция, стоимость которой может составлять значи­тельную часть стоимости всего покрытия. Уменьшить стоимость опор­ной конструкции за счет повышения эффективности ее работы возмож­но созданием покрытий круглой, овальной и других непрямоугольных форм плана, который плохо согласуется с планировкой производствен­ных зданий и поэтому в них применяется редко.                К специфическим особенностям висячих покрытии относится их по­вышенная деформативность. Это вызвано тем, что модуль упругости витых тросов меньше, чем у прокатной стали, и составляет лишь /:« « (1,5...1,8) 10⁵ МПа, а область упругой работы высокопрочного мате­риала значительно больше, чем у обычной стали. Таким образом, отно­сительная деформация троса в упругой стадии работы е = а/Е получа­ется в несколько раз больше, чем у элементов из обычной стали.

Повышенная деформативность висячих покрытий определяется также и тем, что большинство систем висячих покрытий является системами мгновенно-жесткими (частный случай геометрически изменяемых си­стем), т.е. системами, которые работают упруго лишь на равновесные нагрузки (обычно равномерно распределенные, например вес покры­тия), а при действии неравновесных нагрузок (обычно неравномерно распределенных по покрытию) в них помимо упругих деформаций по­являются еще и кинематические перемещения (неупругие перемещения системы, определяемые изменением ее геометрической схемы, под дей­ствием нагрузки другого, отличного от первоначального вида). Чтобы уменьшить кинематические перемещения, висячие покрытия часто про­ектируют со специальными стабилизирующими устройствами и предва­рительно напрягают; дополнительные конструктивные мероприятия не­сколько снижают эффективность применения висячих систем покрытий. Повышенная деформативность висячих покрытий затрудняет их приме­нение в зданиях с крановым оборудованием. Обе эти причины серьез­но сдерживают применение висячих покрытий в производственных зда­ниях; висячие покрытия в настоящее время применяются в основном для общественных зданий и спортивных сооружений больших пролетов. Висячие покрытия, как правило, рассчитываются на ЭВМ с учетом нелинейности их деформации.

25.Однопоясные системы с гибкими вантами. Схемы. Основные элементы. Работа. Достоинства. Недостатки.

Примером таких систем могут служить покрытие гаража в Красно­ярске пролетом 78 м  и покрытие рынка диаметром 80 м в Бауманском р-не Москвы. Оба покрытия представляют со­бой предварительно напряженные железобетонные оболочки, работаю­щие на растяжение. Напряженной арматурой в них является система из гибких вант, на которые во время монтажа укладывают сборные же­лезобетонные плиты. До замономоличивания швов между плитами на ванты дается пригруз или создается натяжение вант, что совместно с весом конструкции вызывает растягивающие напряжения в вантах, близкие к их расчетному сопротивлению. После твердения бетона замоноличивания пригруз снимают, ванты обжимают железобетонные пли­ты, и образовавшаяся железобетонная оболочка получает предваритель­ное напряжение сжатия, позволяющее ей воспринимать растягивающие напряжения от внешних нагрузок и обеспечивающее общую жесткость конструкции; несущая же способность оболочки обеспечивается растяже­нием вант. В покрытиях прямоугольного плана распор вант воспринимает опорная конструкция из оттяжек и анкеров, закреп­ленных в грунте; в покрытиях круглого плана распор пе­редается на наружное (сжатое) железобетонное кольцо, лежащее на колоннах, и внутреннее (растянутое) металлическое кольцо. Стрела провеса вант таких покрытий обычно составляет /« (¹1ю—¹/2о)1\ оболоч­ки являются пологими.

Сечение вант покрытия определяют по монтажной нагрузке, когда покрытие полностью равномерно загружено весом конструкции и при-грузом (до схватывания бетона в процессе замоноличивания). В этом случае ванты работают как отдельные нити (связность их в центре круглого покрытия не сказывается на их работе), и распор в них мож­но определять без учета их деформаций. Достоинством канатно-балочных систем является их повышенная жесткость на изгиб, которая возрастает в случае применения в качестве поперечной конструкции ферм, заделанных в опорный контур. Конструкция покрытия приобретает пространственную жесткость, хорошо работает при местном загружении и позволяет применять легкую кровлю.

Пути повышения эффективности однопоясных систем с гибкими вантами.