Системы эллиптические или овальные

Для них обычно применяют системы перекрестных вант или вантовых ферм. Они могут быть разнообразны по очертанию и кривизне поверхности и по конструкции опорных элементов.

После укладки и закрепления сверху вант или вантовых ферм элементов покрытия образуется единая висячая монолитная конструкция, работающая как единое целое только после проектного натяжения вантовой сети и замоноличивания швов  между плитами  и вантами.

Висячая оболочка подвергается значительному растяжению, поэтому в ней могут возникнуть трещины. Для уменьшения деформаций   покрытия   и   во   избежание   появления   трещин оболочку обычно предварительно напрягают следующими способами:

•          натяжением домкратами на затвердевший бетон оболочки; в этом случае ванты располагают в каналах или гибких трубках и после натяжения каналы заполняют раствором под давлением;

•          натяжением пригрузкой с передачей усилий на опорную конструкцию; груз укладывают на незамоноличенные плиты или подвешивают к покрытию снизу. Оболочка сжимается после достижения бетоном замоноличивания необходимой прочности.

Для оболочек и опорных конструкций используют бетон класса В15...В35, для плиты оболочки — не ниже В25. Для вант применяют арматурные стержни периодического профиля, упрочненные вытяжкой, арматурные пучки и пряди из высокопрочной проволоки, стальные канаты.

Круглые в плане системы

Для них используют радиально расположенные в плане ванты или вантовые фермы. При равномерной, осесимметрич-ной нагрузке на покрытие они не вызывают изгиба в сжатом наружном кольце и оказываются весьма эффективными по своим технико- экономическим показателям благодаря полному использованию специфики материалов — растянутые ванты и сжатое опорное кольцо. В круглых в плане зданиях идет взаимное погашение усилий в наружном опорном кольце, которое и рассчитано на сжимающие усилия. Для тех же целей в круглых зданиях применяют вантовые фермы, состоящие из несущих и стабилизирующих вант, соединенных в пространственную систему стойками с шарнирными узлами примыкания.

Круглые системы можно проектировать однопролетными или многопролетными в виде двух и более концентрических окружностей в плане. Промежуточные опорные кольца работают на разность усилий, передаваемых вантами смежных кольцевых пролетов.

Приближенный расчет вантовых конструкций

Геометрия отдельной ванты. Основным элементом вантовых систем является гибкая (в отдельных случаях «жесткая») нить. Для расчета простейших вантовых конструкций на прямоугольном или круглом планах во многих случаях достаточно рассмотреть отдельные ванты с приходящейся на них нагрузкой. Рис. Расчетная схема ванты с опорами на одном уровне Начальную форму нити целесообразно выбирать подобной веревочной кривой от преобладающей нагрузки на покрытие. Такими нагрузками в большинстве случаев являются равномерно распределенные нагрузки от собственного веса конструкции. Если в дальнейшем на ванты будет приложена равномерно распределенная временная нагрузка, то она также будет равновесной по отношению к выбранной форме нити, а деформации ванты будут связаны лишь с ее упругими удлинениями. Если первоначальная форма не отвечает по своим параметрам форме равновесия от основных нагрузок, то ванты будут испытывать также и значительные кинематические перемещения. При этом пользоваться приближенными уравнениями равновесия нельзя, поскольку они основываются на относительной малости горизонтальных смещений точек ванты. Отправной характеристикой вант является кроме формы также их первоначальная длина. При этом чаще всего задаются значением стрелки провиса ванты — наибольшей по величине ординаты нити. Величина стрелки в значительной степени влияет на экономичность вантовых покрытий: чем больше стрелка, тем меньше усилия в элементах конструкции. Однако при этом увеличивается строительная высота покрытия и возрастает деформативность вант при неравновесных нагрузках. Оптимальное соотношение стрелки к пролету находится в пределах 1110... 1125.

Особенности конструирования, виды

Висячими называются покрытия, в которых главные несущие элементы составлены из нитей, тросов, круглых стержней или оболочек, работающих на растяжение. Усилие, возникающее в нитях называется тяжением, а горизонтальная составляющая тяжения - распором. Применяются висячие покрытия в бескрановых производственных зданиях, выставочных помещениях, стадионах, залах общественного назначения, гаражах, рынках, школах, ангарах, кино-концертных залах и т.п. Число построенных зданий возрастает, что обусловлено такими преимуществами этих покрытий:

1. Полное использование высокопрочных материалов, возможность перекрытия больших пролетов; снижение стоимости покрытия : тросы в 4-5 раз прочнее и только в 2-2,5 раза дороже обычной конструкционной стали; экономия может быть получена даже при малых пролетах.

2. Удобство и быстрота монтажа: почти не требуются леса (по сравнению с другими пространственными конструкциями).

3. Кровельные щиты и свернутые в бухты несущие элементы покрытия легко транспортируются.

4. Повышенная архитектурная выразительность.

Наряду с преимуществами имеется и несколько конструктивных недостатков висячих покрытий:

1. Повышенная деформативность, для уменьшения которой необходимо прибегать к их стабилизации, что требует дополнительных затрат.

2. Необходимость устройства специальных опорных конструкций для восприятия распора, что увеличивает (иногда значительно) стоимость покрытия.

3. Сравнительная трудность отвода воды с кровли.

Достоинства преобладают, поэтому они все шире применяются.

Классификация висячих покрытий. Применяется большое количество различных систем висячих покрытий, которые можно разделить на несколько групп:

1. Покрытия без специальной стабилизации:

а) однослойные системы;

б) системы из перекрестных гибких несущих элементов.

2. Покрытия из отдельных висячих несущих элементов с продольной стабилизирующей конструкцией:

а) системы с продольными и радиальными оттяжками;

б) двухпоясные преднапряженные системы; в) вантовые предварительно-напряженные фермы;

г) висячая система из жестких элементов;

д) висячая система с жестким поясом – консоль.

3. Покрытия с поперечной стабилизацией:

а) системы с поперечными оттяжками;

б) седловидные перекрестные системы из гибких элементов;

в) висячие системы с поперечными жесткими элементами.

4. Сплошные системы: оболочки и мембраны (в замкнутом контуре).

Основными вопросами при проектировании висячих покрытий являются компановка конструкций покрытия, борьба с деформативностью; упрощение и облегчение конструкций воспринимающих распор; разработка конструкции кровли с учетом отвода воды с кровли.

Деформативность висячих покрытий может привести к нарушению герметичности кровли, подвесного потолка, а в отдельных случаях и к вибрации всего покрытия. Повышенная деформативность вызывается работой главной несущей конструкции – гибкой нити. Являясь системой с большим числом степеней свободы она может воспринимать поперечные нагрузки работая только на растяжение и принимая при этом форму веревочной кривой, различной по очертанию при разных нагрузках (без изменения или с изменением длины). Такие перемещения (кинематические) особенно значительны в висячих конструкциях с легкой кровлей. Борьба с деформативностью – стабилизация висячих покрытий – ведется несколькими способами:

а) выбор очертания несущей нити по веревочной кривой от главных нагрузок на нее;

б) уменьшение стрелы провеса несущих нитей;

в) увеличение веса кровельного настила;

г) превращение покрытия в висячую предварительно-напряженную железобетонную оболочку;

д) применение специальных стабилизирующих систем;

е) предварительное напряжения систем.

Первые два способа уменьшают только кинематические перемещения. Повышенная деформативность обуславливает увеличение периода собственных колебаний висячих покрытий по сравнению с конструкциями из жестких элементов и большую возможность появления резонанса ( с ветровой или другими нагрузками). Покрытия, в которых возможен резонанс, аэродинамически неустойчивы, применяться не должны. Опорные конструкции сильно влияют на экономическую эффективность висячих покрытий, поскольку стоимость этой конструкции в ряде случаев составляет значительную часть стоимости всего покрытия.

В настоящее время определилось шесть вариантов конструкций, воспринимающих тяжение:

1. вертикальные пилоны (в виде столбов, арок, рам) с наклонными оттяжками;

2. наклонные пилоны (арки, рамы) с вертикальными оттяжками натягивающие покрытия и передающие его тяжение в грунт;

3. жесткие круглые или овальные кольца, покоящиеся на стенах или опорах;

4. тросы-подборы (трос большого диаметра или тросовая ферма окаймляющие покрытие) воспринимающие тяжение нитей и передающие на пилоны или в грунт;

5. оттяжки;

6. заанкеривание нитей покрытия за другие конструкции (соседние здания, трибуны и др.).

При замкнутых жестких контурах закрепление нитей наиболее удобно и дешево. Загромождающие помещение оттяжки стремятся спрятать во вспомогательных помещениях и стенах.

Конструкция кровли должна быть увязана с несущей системой покрытия. Например, в неукрепленных стабилизацией конструктивных системах собственный вес кровли должен погашать возможный отсос ветра. В таких системах обычно применяется железобетонная кровля. Применение легких кровель требует жестких предварительно напряженных стабилизирующих систем. При применении пластмассовых пленок и прорезиненных тканей необходима сетка с ячейкой не более 1х1 м, чтобы не образовывались большие дождевые мешки. Для обеспечения хорошей герметизации кровли устраивают рулонный ковер хорошего качества Необходимо уделять особое внимание отводу атмосферных вод с покрытия. Висячие покрытия в настоящее время применяются в основном для общественных зданий и спортивных сооружений больших пролетов.

Металлические резервуары

Резервуарами называют сосуды, предназначенные для хранения нефти, нефтепродуктов, воды, сжиженных газов и т. д.

По геометрической форме резервуары могут быть:

1. Вертикальные цилиндрические

2. Горизонтальные цилиндрические

3. Шаровые

4. Каплевидные

По расположению относительно поверхности земли они могут быть:

1. Надземными на опорах(шаровые и горизонтальные цилиндрические)

2. Наземные( вертикальные цилиндрические)

3. Полузаглубленные

4. Подземные

5. Подводные

Выбор типа резервуара зависит от:

1. Вида хранимого продукта

2. От режима загружения

3. От района строительства

Наибольшее распространение получили вертикальные и горизонтальные цилиндрические резервуары как более простые в изготовлении и эксплуатации.

Для хранения керосина, мазута как правило используются вертик цилиндрич резервуары со стационарной крышей.

Для хранения бензина и нефти с высокой упругостью паров применяют резервуары с плавающей крышей или резервуары со стационарной крышей и понтоном.

Для хранения сжиженных газов чаще всего применяют шаровые резервуары

В резервуар со стационарной крышей при наполнении возникает избыточное давление в паровоздушной среде до2кПА, при опорожнении возникает вакуум до 0,25 кПА. Ветикальные цилиндрические резервуары в которых Ризбыточное<=70кПА рассчитываются по методу ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ. Эти резервуары относятся к резервуарам низкого давления.

Резервуары с Ризбыточным>70кПА рассчитывают по МЕТОДУ ДОПУСКАЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.

Более 80% вертикальных цильндрических резервуаров относятся к резервуарам низкого давления.

ВЦР низкого давления в РФ проектируются и монтируются обьемом 100-120 000м3.

Они состоят из:

1. Днища плоского которое укладывыается на песчаное основание для защиты от коррозии пропитанное гидрофобным слоем(смесь песка и битума)

2. Стенки

3. Крышы

Все элементы проектируются из стальных листов. Оптимальный расход металла когда масса днища и крыши в 2 раза меньше массы стенки и зависит от высоты резервуараю оптимальная высота

Где Δ-суммарная tкрыши+tдна

М-обьем резервуара

В настоящее время резервуары с постоянной толщиной стенки до 1000 м3

Для резервуаров большего обьема

R-расчетное сопротивление стыкового сварного шва растяжению

γ-коэф условия работы стенки

γж- удельный вес хранимого продукта

n-коэф перегрузки для жидкости.

Существуют 2 метода возведения:

1. Полистовой

2. Индустриальный, метод рулонирования(до 10 000м3, раньше до 50 000) стенды 12 и 18 м.

Собирается из листов 1,5*6м до 20 000м3, 2*8 более 20 000 м3.

Толщина листов центральной части дна :

При d<=15м 4мм

При 15<d<=25м 5мм

При d>25м 6мм

Окрайки на 1-2 мм толще чем центральная часть дна или 0,6-0,7 толщины первого листа стенки.

Листы стенки сваривают в стык или нахлестку, разница толщин листов до 2 мм сти tдо 20мм, более 20мм разница не более 3 мм.

Крыша сферическая или коническая(до 5000м3), толщина не менее 4 мм.

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ

Горизонтальный резервуар состоит из корпуса (стенки), двух днищ,

опорных диафрагм, промежуточных колец жесткости, опор (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Горизонтальный резервуар с плоскими днищами:

1 - стенка; 2 - днище; 3 - опорная диафрагма;

4 — промежуточное кольцо жесткости; 5 — опора; б - лаз; 7 - заземление

Стенка резервуара выполняется из нескольких листовых обечаек. Каж-

дая обечайка изготавливается из листовой или рулонной стали. Ширину

листов принимают в пределах 1500...2000 мм. Листы и обечайки соединя-

ются между собой сварными стыковыми швами, за исключением монтаж-

ных стыков, которые могут свариваться внахлестку.

Для повышения жесткости стенки ее укрепляют опорными и проме-

жуточными кольцами жесткости. Опорные кольца жесткости имеют до-

полнительную, чаше всего треугольную диафрагму. Днище резервуара кон-

струируют плоским при избыточном давлении до 40 кПа и коническим - до

70 кПа. Плоское днище может быть безреберным и ребристым. Для обес-

печения жесткости при транспортировке и монтаже, восприятия вакуума

и ветровой нагрузки стенку резервуара усиливают кольцами жесткости из

прокатных уголков, свальцованных на перо и приваренных пером к стен-

ке. Промежуточные кольца жесткости обязательно следует ставить при

rlt > 200 (г - радиус сечения стенки, t - толщина стенки резервуара).

Рекомендуемая толщина стенки рассматриваемого горизонтального

цилиндрического резервуара повышенного давления принимается равной 4

или 5 мм в зависимости от объема и избыточного давления в резервуаре. В

типовых резервуарах величина радиуса сечения колеблется в пределах от

1,0 м до 1,62 м(У= 25... 100 м3). Для рассматриваемого типа резервуаров при с = 4 или 5 мм величина

rlt всегда больше 200. Поэтому необходимы промежуточные кольца жест-

кости, которые располагают через 1,5 -s-1,8 м в зависимости от ширины лис-

тов, применяемых для стенки. В качестве промежуточных колец жесткости

рекомендуется применять неравнополочные горячекатаные уголки по

ГОСТ 8510-86* ([19]):

-при V=25...50 м3 - номер уголка 8/5 (Z 80x50x5);

- при V= 75... 100 м3- номер уголка 9/5,6 (Z90x56x6).

Надземные резервуары опираются на две седловидные опоры, распо-

ложенные на расстоянии 0,586- 1Р друг от друга, или на две опоры стоечного

типа. Угол охвата седловидной опоры изменяется от 60 до 120°. Корпус ре-

зервуара оборудуется штуцерами для загрузки, забора и вентиляции, горло-

виной с лазом и крышкой для осмотра, очистки и ремонта резервуара, а

также наружной лестницей и заземлением.