5. Особенности конструктивных решений, висячих железобетонных оболочек с прямоугольным круглым планом.

В промышленном строительстве получили распространение также короткие цилиндрические оболочки. Их производство не потребовало полной смены технологического оборудования, а ограничилось лишь переоснащением парка форм путем устройства шпонок на ребрах плит и арматурных выпусков на верхнем поясе ферм. Возведение коротких цилиндрических оболочек вместо традиционных плоскостных покрытий позволило в пределах 6... 12 % снизить материалоемкость и стоимость конструкций. В промышленном строительстве находят применение конструкции на пролет — панели-оболочки типа КЖС (пролеты 12... 18, 24 м) и складчатые покрытия. Перспективно применение оболочек положительной кривизны для зданий социально-бытового назначения. Здания бань, ателье по ремонту бытовой техники, ЗАГСов, хозблоков и других, как правило, решаются в двухэтажном варианте. Верхние этажи этих сооружений целесообразно решать в укрупненной сетке колонн и перекрывать оболочками двоякой кривизны и складками. Здания зрелищного назначения также могут решаться с покрытиями в виде оболочек. Например, здания театров, кинотеатров, лекционных залов с пролетами 24...36 м целесообразно перекрывать оболочками положительной кривизны или составными оболочками. Специфика этих сооружений заключается в повышенных требованиях к акустике, поэтому необходима увязка геометрии покрытия с требованиями акустики, либо устройство акустических потолков. Висячие покрытия и структуры перспективны для зданий торгового назначения (рынки, универмаги, торговые центры и т. д.). В частности, для зданий рынков целесообразны висячие железобетонные оболочки на круглом и прямоугольном плане, в виде гиперболического параболоида, оболочки с тросовыми фермами, из шестигранных элементов. Рис. Конструктивные схемы крытых рынков: а - висячая железобетонная оболочка на прямоугольном плане — рынок на Подоле в Киеве; б - висячая железобетонная оболочка на круглом плане — рынок в чапском районе Москвы; в — висячая железобетонная оболочка в виде гиперболических параболоидов — рынок на ул. Горького в Киеве; г — тросовые фермы на круглом плане над рынком в Ульяновске; с — железобетонная оболочка из шестигранных элементов - рынок в Черкассах;

6. Монтаж висячих покрытий с прямоугольной сеткой вант.

2.3.1. Однопоясные висячие системы и криволинейные сетки

Однопоясные висячие покрытия включают в себя несущие гибкие стержни или тросы, на которые уложены плиты покрытия или настила с теплоизолирующими и гидроизолирующими элементами кровли.

Чаще всего в практике строительства применялись однопоясные покрытия с железобетонными или керамзитобетонными плитами. Плиты укладывались на стальные тросы. Швы между ними замоноличивались на монтаже, создавая висячую оболочку. Для повышения эффективности использования железобетона такая оболочка предварительно напрягалась путем натяжения тросов во время монтажа или с помощью укладки в швы бетона на расширяющемся цементе.

Вместо тросов и железобетонных плит висячая система может быть образована металлическими оболочками-мембранами, листы которых выполняют как несущие, так и ограждающие функции и служат основанием для утеплителя и кровли.

Простота такой конструктивной формы позволяет иметь небольшое число типоразмеров элементов покрытия, что способствует их индустриальному изготовлению и простому монтажу.

Однопоясные покрытия с железобетонными плитами могут быть запроектированы на прямоугольных, круглых, эллиптических планах. Покрытия на прямоугольном плане (рис. 2.31) имеют цилиндрическую форму с небольшой выпуклой кривизной в направлении, перпендикулярном тросам. Эта кривизна обеспечивает скат кровли, необходимый для отвода воды с покрытия. Расстояния между вантами в таких покрытиях не превышают 6 метров.

  Рис. 2.31. Покрытие гаража в Красноярске

С целью снижения массы покрытия его целесообразно принимать предварительно напряженным. Как упоминалось ранее, висячие системы являются распорными и удачные решения опорного контура в значительной мере определяют затраты на покрытие и здание в целом. Для зданий прямоугольного плана в качестве опорной конструкции выгодно использовать рамный каркас, у которого в плоскости покрытия имеется распределительная ферма или балка-плита, предназначенная для крепления вантовых стержней и восприятия распора.

7. Монтаж покрытий из вантовых ферм.

 Вантовым называют покрытие, имеющее в качестве опоры натянутые стальные канаты (ванты). Байтовая система, в свою очередь, опирается на опорный контур, воспринимающий все горизонтальные и вертикальные нагрузки. Опорный контур может устраиваться в виде рядов колонн или стен с контрфорсами, быть незамкнутым или замкнутым.   Как правило, ванты натягивают на замкнутое железобетонное кольцо, опирающееся на колонны. Кольцо полностью воспринимает горизонтальные нагрузки и исключает возникновение изгибающих напряжений в колоннах.   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.   Для уменьшения прогиба от эксплуатационных нагрузок и возможности появления трещин висячая оболочка подвергается предварительному напряжению путем натяжения вант и подвешивания дополнительных пригрузов. Для отвода воды и удобства ведения монтажных работ кроме несущего каната может дополнительно устанавливаться верхний — стабилизирующий канат (рис. 1). Пример устройства Байтового перекрытия приведен на рис 2.

Рис.1.: а и б — соответственно при незамкнутом и замкнутом опорном контуре; в — при натяжении и при грузке вантовых ферм; 1 — опорный контур; 2 — ванты; 3 — стабилизирующий канат, 4 — центральная цилиндрическая опора; 5 — несущий канат

  Последовательность выполнения работ при перекрытии пролета вантовыми канатами: - вантовый канат, намотанный на барабан, подают краном к месту установки, один конец каната закрепляют анкером в опорном контуре. - канат раскатывают, оснащают контрольными грузами, поднимают в проектное положение, натягивают электролебедкой и закрепляют в опорном контуре с противоположной стороны; - после установки всех продольных канатов производят геодезическую проверку положения точек вантовой сети; - устанавливают поперечные ванты (на рис. 2 не показаны), закрепляют их пересечения с рабочими вантами; - укладывают плиты покрытия в направлении от нижней к верхней; - производят натяжение загруженной вантовой сети, бетонирование стыков и контурных участков.   Технология перекрытия вантовыми фермами была использована при строительстве Дворца спорта «Юбилейный* в Санкт-Петербурге. Здание, круглое в плане, высотой 20 м, диаметром 93 м, включает в себя спортивную арену, трибуны, обслуживающие и вспомогательные помещения Распор от натяжения тросов воспринимается металлическими колоннами и железобетонным кольцом, которое через консоли крепится к 48 колоннам. Байтовые полуфермы собирались внизу на стендах, наносилось антикоррозийное покрытие, устанавливались анкерные муфты и т.п. Монтаж полуферм осуществлялся с помощью башенного крана, перемещающегося по кольцевым путям, проложенным вокруг здания, и сводился к подъему вантовых ферм и закреплению их с одной стороны к металлическим кольцам, а с другой — к заводке тросов с муфтам гнезд на колоннах.   Несущий и стабилизирующий тросы (соответственно диаметром 65 и 42,5 м) крепились на колоннах на разных уровнях, что позволило сократить высоту здания и установить в местах излома поверхности кровли приемные воронки для внутреннего водостока В качестве плит покрытия использовались стальные панели трапециевидной формы, покрываемые затем пенопластом и рубероидным ковром.

Рис.2. Технологические схемы перекрытия больших пролетов висячими конструкциями: а — вантовыми канатами; б — Байтовыми фермами; 1 — электролебедка; 2 — башенные краны. 3 — вантовый канат; 4 — траверса, 5 — постоянная цилиндри-ческая опора из двух колец и стоек; б — установленная ферма. 7 — опорное железобетонное кольцо; 8 — временная монтажная опора; 9 — монтируемая вантовая ферма, 10 — трибуна

  Монтаж висячего покрытия с использованием вантовых ферм включает в себя следующие технологические операции: - установка с помощью стрелового крана временной центральной монтажной опоры и монтаж на ее верхней части постоянной цилиндрической опоры в виде двух колец, соединенных стальными стойками; - изготовление, подъем и установка попарно вантовых полуферм и наружных связей — сначала по двум перпендикулярным осям, затем подряд с двух диаметрально противоположных сторон; - первоначальное натяжение установленных полуферм; - раскружаливание и демонтаж временной монтажной опоры; - монтаж сборных элементов покрытия с заделкой стыков; - напряжение всей вантовой системы в несколько этапов — по две фермы, расположенные перпендикулярно друг другу; - установка внутренних связей по фермам и кровле; - замоноличивание покрытия и контурных участков.

8. Монтаж висячих покрытий с радиальным расположением вант.

Для зданий круглых или эллипсообразных в плане круглое или эллипсообразное опорное кольцо, как правило, работает на сжатие и воспринимает распор от тросов.

Различают две основные формы таких покрытий - вогнутую (рис. 2.32) и шатровую (рис. 2.33).

  Рис. 2.32. Схемы однопролетных покрытий в круглом плане, вогнутая оболочка

В вогнутой системе наряду с опорным наружным кольцом предусмотрено внутреннее металлическое кольцо, работающее на растяжение. Тросы в такой системе устанавливают мередионально и по внутреннему кольцу крепятся на расстоянии 35 - 50 см, что определяет диаметр внутреннего кольца 6 - 12 м. По наружному кольцу из условия укладки железобетонных плит крепление стержней не должно превышать 6 м. Кривая провеса тросов в соответствии с приходящейся на них нагрузкой принимается в виде кубической параболы.

Недостаток вогнутых систем - трудность отвода воды с покрытия.

  Рис. 2.33. Шатровые покрытия гаража в Киеве: 1 - средняя железобетонная опора; 2 - водосток; 3 - тросы 84 шт. d = 65мм; 4 -ребристые железобетонные плиты

97

В шатровых покрытиях (рис. 2.33) тросы также расходятся по радиусам от центра покрытия, и по ним уложены плоские, трапециевидные железобетонные плиты, которые в последующем замоноличиваются. Расстояние между тросами, размеры плит и способ их изготовления определяются так же, как и в круглых вогнутых покрытиях. Работа шатрового покрытия отличается от работы вогнутого круглого покрытия тем, что в шатровом покрытии значительная часть нагрузки передается через среднюю стойку и лежащее на ней металлическое кольцо.

Среднее металлическое кольцо шатрового покрытия помимо горизонтальных растягивающих его сил воспринимает также и вертикальные усилия от покрытия. Металлическое кольцо является главной опорой всего покрытия, поэтому его конструкция и работа будут сильно отличаться от конструкции и работы среднего кольца провисающего покрытия.

Стрела провисания вант в радиальных покрытиях назначается в пределах ¹/₁₀ - ¹/₂₀ перекрываемого пролета.

Однопоясные системы с радиальными вантами можно применять для покрытий на прямоугольных планах. В этих целях опорное кольцо с висячей оболочкой подвешивают с помощью дополнительных вант к угловым опорам прямоугольного опорного контура (рис. 2.34). Распор от дополнительных вант в этом случае раскладывают по плоскостям ограждения.

  Рис. 2.34. Схемы однопоясных покрытий для зданий: а - с квадратным планом; б - с прямоугольным планом; 1 - несущие ванты; 2 - опорный контур; 3 - центральное кольцо; 4 - колонны; 5 - угловые опоры; 6 - дополнительные ванты

Однопоясные висячие покрытия обладают повышенной деформативностью, особенно при действии несимметричной нагрузки. Стабилизация

таких систем осуществляется в основном за счет собственного веса, что характерно для тяжелых железобетонных покрытий.