2. Вантовые покрытия.
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 вьшолнены 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.
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 выносными 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 х 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 гиль-зо-клиновые зажимы.
Доставленные на объект ванты объединяют попарно, к ним прикрепляют вертикальные подвески.
Поднимают ванты при синхронной работе двух кранов с применением траверс специальной конструкции (). Концевые участки объединенных вант с гильзо-клиновыми 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 замо-ноличиванием 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.
