Характеристики сталі

Е, т/м2	υ	R0, т/м3
2,10*107	0,3	7,85

Е- модуль пружності, т/м²

υ - коефіцієнт Пуасона

R₀ – питома вага матеріалу

1. Загальні відомості про висячі вантові покриття

Вантами називають гнучкі провисаючи нитки, які при належному закріпленні кінців на опорах здатні нести вертикальні та вітрові навантаження. Гнучка нитка є геометрично змінною системою з безкінечно великим числом ступенів свободи. В висячих залізобетонних оболонках гнучкі нитки виконують роль робочої арматури та розраховуються на монтажні навантаження. При будь-яких навантаженнях в вантах виникають лише зусилля розтягу.

Величина лінійного розподіленого по довжині нитки навантаження, що віднесене до прольоту, змінюється в залежності від кута нахилу нитки в даній точці до горизонту за законом: , де F₀ - величина навантаження в середині прольоту нитки; α – кут нахилу дотичної до нитки по відношенню до горизонту (рис.1, а,б).

Рис.1 Розрахункова схема ванти з опорами на різних рівнях

Абсолютно гнучка нитка під дією лінійно розподіленого навантаження провисає за законом ланцюгової лінії у відповідності за рівнянням:

(1)

Просторові залізобетонні тонкостінні покриття висячого типу застосовуються при особливо великих розмірах приміщень, що перекриваються, в спорудах культурно-побутового, спортивного та громадського призначення, зокрема в закритих стадіонах, плавальних басейнах та ін.

Висячі оболонки, як правило, мають геометричні аналоги серед стиснутих оболонок, що традиційно використовуються в будівництві, являючись ніби дзеркальним відображенням відносно горизонтальної площини. Так, куполу відповідає висяча сферична оболонка, склепінню - циліндрична висяча оболонка та ін. Основні напруження розтягу в висячих оболонках сприймаються вантами , що розташовуються вздовж ліній головних розтягуючи зусиль. Висяче покриття утворюється системою вант (гнучких тросів) та жорсткої контурної конструкції, на якій утримуються ванти (замкнуте кільце чи рама, сполучені арки та ін.). Покрівельне огородження вкладається по вантах.

Найбільш часто в якості плит заповнення висячих оболонок використовуються залізобетонні плити, які утворюють єдину оболонку при замонолічуванні швів й попередньому натяжінні вант. Після натягнення система починає працювати як монолітна оболонка, яка здатна сприймати зусилля зсуву, а також вигинаючи моменти й крутячі моменти.

Раціональною формою висячих покриттів є криволінійні поверхні подвійної кривини: однозначної (вогнуті) або різнонакової (вогнуто-випуклі). За обрисом в плані висячі покриття можуть бути круглі, еліптичні, овалоподібні, прямокутні та ін.

Зазвичай в практиці застосовується система ортогональних, а для круглих в плані покриттів можлива також радіальна система розташування вант, що закріплюється в зовнішньому стиснутому та внутрішньому розтягнутому кільцях. Після вивірки геометрії вантової сітки, що виконується за допомогою різьбових кінцевиків, на ванти навішуються залізобетонні плити, які з’єднуються з вантами арматурними випусками.

Ванти розраховуються на повне навантаження, що приходиться на покриття (власна вага, сніг, корисне навантаження), і в експлуатаційному стані є основною арматурою залізобетонної оболонки.

Круглі в плані висячі покриття мають, як правило, замкнений опірний контур і радіальну систему вант, що сходяться в загальному центральному вузлі. Кільцевий опірний контур сприймає розпір вант і передає на конструкції, що підтримують, лише вертикальні навантаження. Опірний контур, як правило, працює на стиск. В центральному вузлі, як правило, влаштовують внутрішнє кільце, до якого кріплять ванти. Робота таких покриттів під навантаженням, їх статична схема показують, що ці системи є досить ефективними та можуть використовуватися для перекриття досить великих прольотів . круглий контур є оптимальним для таких систем, оскільки вони стають безмоментними.

Рис.3 Кругле висяче покриття с радіальною системою вант

а) план покриття; б) розріз покриття з однопоясною шатровою системою без центральної опори; 1-опорний контур; 2- ванти; 3-центральне кільце

Висячі оболонки мають жорсткість, довговічність і пожежостійкість; в них ефективно використовуються як високоміцні ванти, так і залізобетон. Співвідношення товщини оболонки до величини прольоту може бути прийняте 1/600.... 1/800. Стріли провисання несучих вант приймають 1/10...1/25 прольоту.

Висячі покриття монтуються без риштувань і підмостей, оскільки для монтажу вант вони не потрібні, а плити покрівельного огородження вкладаються безпосередньо на ванти.

Спрощення монтажних робіт суттєво зменшує загальну вартість будівництва, що є важливою перевагою висячих покриттів.

Однак, для покриттів із вільно підвішеним вантами властива досить висока деформативність, пр и якій суттєво змінюється їх геометрична форма в залежності від виду навантаження, особливо, якщо навантаження не симетричні.

Стабілізація форми покриття досягається його попереднім напруженням, яке виконується таким способом: після монтажу вант та укладки покрівельних плит до замонолічування швів бетоном ванти приводяться в напружений стан за допомогою монтажного навантаження, що розташовується поверх плит чи знизу на підвісках до вант. Після заповнення швів бетоном і набуття ними належної міцності монтажне навантаження знімається і покриття стає попередньо напруженим.

При розрахунках висячих покриттів вважають, що вертикальне навантаження сприймається одними вантами, що працюють подібно до гнучких ниток лише на розтяг. Покрівельне огородження вважається або повністю пасивним, або таким, що здатне сприймати лише напруження стиску.