Вантовые висячие металлические конструкции

Состоят из несущих пролетных элементов в виде стальных вант и воспринимающих их реакции (распор) - обычно железобетонных опорных частей. В некоторых конструктивных формах включаются также элементы, передающие распор (оттяжки и распорки). Ванты - несущие элементы стержневого типа (тросы, канаты, гибкие стержни, пучки высокопрочной проволоки, ленты и т.п.), работающие в основном на растяжение.

Вантовые висячие металлические конструкции применяются в висячих мостах, покрытиях зданий и сооружений, трубопроводных переходах, подвесных канатных дорогах, воздушных линиях электропередачи, кабель-кранах и др. Их достоинством является то, что работа пролетного элемента на растяжение позволяет максимально использовать расчетное сопротивление высокопрочных сталей, перекрывая большие пролеты при относительно невысоком расходе материалов, а недостатком - повышенная деформативность и кинематическая податливость. Стабилизация конструкции достигается:

1. предварительным напряжением вант, осуществляемым монтажным пригрузом, домкратами, электротермическим методом и др.;

2. применением конструктивных форм повышенной жесткости (предварительно напряженных двухпоясных систем, вантовых ферм и др.);

3. использованием гибких пролетных элементов, обладающих наряду с осевой также и изгибной жесткостью;

4. предварительным напряжением опорного контура.

Вантовые висячие металлические конструкции являются распорными системами. Распор висячего элемента может передаваться непосредственно в фундаменты, разомкнутый опорный контур или восприниматься в уровне покрытия опорными конструкциями (замкнутый опорный контур).

Вантовые висячие металлические конструкции можно разделить на две группы: плоскостные и пространственные, каждая из которых включает следующие конструктивные формы:

Плоскостные: однопоясные, состоящие из параллельно расположенных вант (вантовых ферм), верхние концы которых закреплены к оголовкам вертикальных пилонов, откуда распор с помощью наклонных оттяжек передается на фундаменты. Применяются в висячих мостах и в висячих пролетах плоскостных каркасов зданий;

вантово-балочные системы, состоящие из вант, к которым по длине подвешены балки жесткости. В эту систему включаются также боковые распорки, передающие горизонтальную составляющую распора на балку жесткости, при этом вертикальная составляющая передается на фундаменты вертикальными оттяжками. К вантово-балочным относятся системы, состоящие из консольных балок (ферм), подвешенных на вантах к анкерным элементам. Вантово-балочные висячие металлические конструкции применяются в плоскостных пролетных каркасах зданий и сооружений, висячих мостах, а последний тип - в покрытиях ангаров самолетов;

двухпоясные предварительно напряженные, состоящие из несущих и стабилизирующих вант, в которых стабилизирующий выпуклый вант может располагаться в трех вариантах:

1. над вогнутым несущим,

2. под вогнутым несущим,

3. пересекаться с ним

Переходной от плоскостной к пространственной конструктивной формой являются однопоясные вантовые висячие металлические конструкции на круглом или овальном плане, состоящие из радиальной системы вант, закрепленных концами в наружном сжато-изогнутом и внутренних - растянуто-изогнутых опорных кольцах с образованием вогнутой или шатровой формы покрытий зданий и сооружений.

При приложении асимметричной вертикальной нагрузки и круговом плане покрытия оба опорных кольца работают безмоментно (внутреннее кольцо только растянуто, а наружное только сжато), что наиболее экономично по расходу материала. Ванты, входящие в радиальную сетку, могут быть однопоясными или двухпоясными и располагаться в соответствии с тремя рассмотренными выше вариантами.

Геометрическая форма радиально вантовой системы зависит от уровня расположения внутреннего опорного кольца:

1. вогнутая (чашеобразная) форма - при размещении внутреннего опорного кольца ниже уровня наружного;

2. шатровая (двойной кривизны) - при размещении внутреннего кольца на центральной опоре выше наружного и провисающих (вогнутых) вант;

3. коническая - в том же случае, но при натянутых вантах.

Пространственные представляют собой гибкие сети, образованные пересечением вант, концы которых закреплены в опорном контуре. В зависимости от схемы, они делятся на:

1. ортогональные;

2. радиально-кольцевые;

3. косоугольные.

Ортогональная вантовая сеть состоит из вант, пересекающихся под прямым углом, для придания требуемой жесткости ей обычно придается предварительное напряжение. Она применяется при круговом, овальном, прямоугольном, квадратном и др. планах.

Наиболее эффективная - гиперболическая парабола, ортогональная сетка которого состоит из несущих вогнутых и напрягающих выпуклых вант (тех и других, очерченных по квадратной параболе) и расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга. При применении предварительно-напряженных ортогональных сеток на круговом плане создается растянутая поверхность положительной гауссовой кривизны. При равномерно распределенной нагрузке наружное опорное кольцо безмоментно, что экономично.

Тентовое покрытие

Вантовый мост через р. Даугава в г. Риге.

Список литературы

1. Рагон М. Города будущего. – М.: Мир, 1969г

2. http://masterochek.blox.ua/2010/07/PRIMENENIE-STERZhNE-VANTOVYH-KONSTRUKTsIJ.html

3. Архейн. Архитектура и дизайн, 2002г

4. http://www.baurum.ru/alldays/?cat=structural-decisions&id=4319

5. Колейчук В.Ф. – Кинетизм. – М.: Галарт 1994г

6. Журнал «Архитектура и строительство», Мн

7. http://nuola.info/arkhitektura_article_419_pak.html

8. Журнал «проект России», М

9. http://www.proxima.com.ua/articles/articles.php?clause=239

10. Иконников А.В. Функция, форма, образ в архитектуре: СИ, 1986г.

11. http://www.homey.ru/termin424.htm

12. http://vseslova.com.ua/word/Мост_(сооружение)-67897

13. http://gatchina3000.ru/big/074/984_bolshaya-sovetskaya.htm