12.2. Конструктивные элементы висячих покрытий

Покрытия с гибкими вантами считаются пологими при отношении стрелы провеса к пролету f / l < 1/20 и непологими при f / l > 1/20. Форма равновесия гибкой нити не может быть произвольной, как для любых жестких систем, форма - гибкой нити зависит от характера нагрузки. В этом состоит принципиальное отличие висячих систем от других. При изменении нагрузки меняется форма нити, поэтому в таких системах значительные кинематические перемещения, которые являются главной причиной повышенной деформативности висячих систем.

Упругие удлинения нитей также увеличивают деформативность висячих систем, но сказываются лишь в пологих нитях. В непологих нитях эти удлинения практически не влияют на повышение деформативности висячих систем. Жесткие нити обладают изгибной жесткостью, поэтому кинематические перемещения таких покрытий значительно меньше гибких. Кроме этого нити выполняются из прокатных профилей, следовательно, у них значительно меньше упругих деформаций.

Стрелы провеса для жестких нитей можно принимать большими, чем для гибких нитей (1/20...1/6 пролета). Большая жесткость позволяет также выполнять покрытия и с малыми стрелами провеса, равными 1/20...1/30 пролета.

Тип висячего покрытия, его очертание в плане предопределяют систему и форму опорных конструкций. Податливость опорных конструкций оказывает существенное влияние на напряженное состояние пролетной конструкции. Поэтому расчет покрытия ведется с учетом совместной работы опорной части с канатами, мембраной или другими пролетными конструкциями.

Распор пролетной конструкции может быть воспринят следующими способами: передачей на грунт через оттяжки и анкерные фундаменты (рис. 12.2.а); передачей на грунт с использованием имеющихся в сооружении конструкций трибун, междуэтажных перекрытий, фундаментов и др. (рис. 12.2.б) и устройством специальных пилонов (рис.12.2.в); устройством замкнутого в плане опорного контура в уровне покрытия (рис.12.2.г, д); устройством жестких распорок в виде мощных арок или балок, перекрывающих пролет сооружения (рис.12.2.ж). Возможна комбинация этих решений.

Наиболее распространен в качестве опорной конструкции опорный контур - замкнутая рама криволинейного или многоугольного очертания, поднятая на колоннах в уровень покрытия. Замкнутый контур воспринимает горизонтальные составляющие (распор) сил натяжения нитей или мембран и передает на колонны только вертикальные нагрузки. Различают плоские (рис.12.2.г,д) и пространственные (рис.12.2.е,ж) опорные контуры.

Наиболее легкий опорный контур получается, когда в нем отсутствуют или малы изгибающие моменты. Такой контур называется безмоментным. Безмоментность контура обеспечивается подбором очертания в плане. Его ось должна быть близко к кривой давления распора. Поэтому - наибольшее распространение получили висячие покрытия круглой и овальной формы (рис.12.2.г).

В прямоугольных или многоугольных контурах (в случае крепления нитей в промежуточных точках между вершинами углов) появляются большие изгибающие моменты, что ведет к утяжелению конструкций. Если необходимо получить безмоментный контур, в этом случае используют специальные системы тросовых сетей (рис.12.2.з).

Безмоментность может быть достигнута также регулированием усилий в сечениях контура за счет предварительного напряжения части нитей. Частным случаем безмоментного контура является опорная конструкция с гибкими, работающими на растяжение элементами - тросами - подборами (рис.12.2.н).

В большинстве случаев железобетонный опорный контур экономичнее стального.