5.3. ВИСЯЧІ І ПНЕВМАТИЧНІ ПОКРИТТЯ

5.3.1. Висячі покр иття

Висячими покриттями перекривають величезні прольоти від 30 до 200 м і більш при найбільш економічній витраті конструктивних матеріалів. Витрата сталі на висячі покриття прольоту 60-80 м складає 10-20 кг/м , тоді як застосування сталевих ферм чи рам для перекриття такого прольоту вимагає витрати металу 80-150 кг/м2. До цього у висячих покриттях треба додасти витрату залізобетону на опорний контур, що складає звичайно 0,04-0,08 м на 1 м перекриттів площі. При подальшому збільшенні прольотів економічна перевага висячих покрить стає ще більш значним. Порозумівається це тим, що метал у несучих пролітних конструкціях працює на чисте розтягання, тобто найбільше вигідно, у той час як елементи опорного контуру сприймають в основному стиск, а тому в них дуже раціонально використовується бетон і залізобетон.

Усі висячі покриття - розпірні конструкції, при чому розпір тим більше, ніж відношення стріли провисання f до прольоту L менше. Відносне провисання висячих покрить f/L звичайно приймається в межах 1/10 до 1/20 розміру прольота.

Розпір від висячих конструкцій передається або на опорний контур, що їм сприймається, або в ґрунт через стійки і відтягнення, заанкерені в землю чи забиті в масивні частини будинку. Передача розпору на прямолінійний опорний контур (балки, ферми), обпертий по краях, найменш раціональний: у цьому випадку такий контур випробує великий згинальний момент і вимагає значної витрати матеріалу.

Кругла чи овальна в плані конструкція опорного контуру в даному випадку найбільш вигідна, тому що контур, працюючи в основному на стиск, погашає розпір від висячого покриття і передає на опори тільки вертикальні навантаження.

Утяжеленні чи пригруженні покриття складаються з тросів і залізобетонних плит, покладених чи безпосередньо на троси, чи на залізобетонні балки, що кріпляться зверху до тросів. Пригружені покриття повинні бути обов'язково захищені в поперечному напрямку від розгойдування, що здійснюється твердим контуром на колонах чи стіною з контрфорсами, у які упираються кінці поперечних балок. Обваження покриття не може цілком усунути деяку його рухливість при однобічних навантаженнях, однак ця рухливість тим менше, чим більше відношення власної ваги до однобічного - тимчасовій навантаженню. Істотний недолік привантаженого покриття - значна власна вага, що збіль­шує витрату матеріалу на троси, опорний контур, що несуть колони, стінки і фундаменти: тому такі покриття влаштовують над порівняно невеликими прольотами порядку 30-40 м. Пер еваги привантаженого покриття складаються з простоти його монтажу.

Висячі оболонки відрізняються від привантажених покрить тим, що залізобетонні плити покриття, покладені на вільно підвішені троси, замонолічюються під тимчасовою пригрузкою. Після затвердіння швів між плитами і зняття пригрузки троси, прагнучи повернутися у вихідне положення, обжимають покриття, створюючи тверду попередньо напружену оболонку, вигнуту донизу.

Підвішені покриття являють собою тверду конструкцію, підвішену за допомогою тросів до щогли, чи системи мачт до вежі, що знаходиться в центрі покриття. Унаслідок незахищеності тросів від безпосередніх температурних впливів диски покриття можуть випробувати деякі вертикальні переміщення, які варто враховувати. Необхідно також звернути увагу на забезпечення диска від поворотів навколо вертикальної осі, що досягається за допомогою відтягнень і розкосів.

Попередньо напружені полегшені висячі покриття виконуються у вигляді тросових (вантових) і мембранних конструкцій. Тросові покриття складаються з двох систем тросів: несущих, котрі вигнуті завжди донизу, і попередньо натягнутих - стабілізуючих, вигнутих догори в будь-якому випадку.

Рис. 1 - Попередньо напружені полегшені висячі

покриття

Стабілізуючі троси, відтягаючи несучі троси донизу, тим самим істотно змен­шують їхні вертикальні переміщення при зміні величини і положення навантажень. Важлива особливість полегшеного попередньо напруженого висячого покриття - його невелика вага, що досягається укладанням по тросах синтетичних плівок по металевих сітках із панелей зі склопластиків, алюмінію й інших легких матеріалів з додаванням, якщо потр ібно, ефективного утеплювача. Залежно від взаємного положення несущих і стабілізуючих тросів полегшені висячі конструкції поділяються на однопоясні і двохпоясні.

Однопоя сними покриттями називаються такі, у яких несущі і стабілізуючі троси лежать на одній поверхні, але мають кривизну різних знаків. Сюди відносяться також тентові чи мембранні покриття. До однопоясних покрить у більш широкому змісті можна прилічити і висячі покриття, що не мають попередньо напружених стабілізуючих тросів, але представляють собою єдину вигнуту поверхню, як, наприклад, пригружені покриття і висячі оболонки.

Однопоясні попередньо напружені тросові висячі покриття являють собою сітку тросів, що мають деяку сідлоподібну поверхню чи поверхню гіперболічного параболоїда. Однопоясні покриття можуть покривати простір задоволений різноманітних обрисів, однак покр иття круглої й овальної форми в плані найбільш економічні по витраті матеріалу на опорний контур. Конструкції з гнучким опорним контуром у виді троса побору (уперше запропоновані німецьким архітектором Фреєм Отто) добре покривають ромбічні в плані приміщення, але вкрай утруднять пристрій стін через порівняно великий деформативністі гнучкого контуру. Тому їх застосовують в основному над літніми кафе й у легких павільйонах. Як елементи опорного контуру висячих однопоясних покрить можуть бути використані також арки, крайні з який закріплені відтягненнями

Тентові покриття працюють за принципом однопоясних попередньо напружених сіток і відрізняються від них тим, що попередньо натягнута тканина чи плівка являє собою одночасно несущу і конструкцію, що обгороджує. Така тканина може бути попередньо натягнута системою тросів чи підборів послідовним розташуванням несущих і стабілізуючих тросів. Особлива увага при проектуванні тентових покрить варто звернути на те, щоб ділянки тканини, не розкріплені тросами, не перевищували 4-5 м і щоб форма покриття забезпечувала швидкий і зручний стік води: затримка стоку може привести до утворення водяних мішків і розриву тканини.

Мембранні покриття відрізняються від тентових тім, що виготовляються в основному з металевого листа, натягнутого на твердий опорний контур. Такі покриття можуть перекривати прольоти великих розмірів, як, наприклад, покриття універсального спортивного залу в Ленінграді, розробленого науково-дослідним проектним інститутом ЛенЗНІІЕП, що перекриває кругле в плані спорудження прольотом 160 м. Конструкція цього мембранного покриття являє собою металеві аркуші товщиною 6 мм, покладені на радіально розташовані висячі сталеві елементи таврового перетину. Стабілізація цього покриття виконана частково попередньо напруженими тросовими фермами, що напружують мембрану в зоні, пов'язаною з опорним кільцем, а частково - спеціальною технічною площадкою з інсталяціями, привантажуючими центральну частину покриття.

Двохпоясними покриттями називаються такі, у яких несучі і стабілізуючі троси розташовані в різних криволінійних поверхнях, причому поверхня, що складають несучі троси, завжди вигнутий донизу, а поверхня попередньо напружених, стабілізуючих тросів вигнута догори. Двохпоясні попередньо напружені вісячі покриття найчастіше застосовуються для перекриттів приміщень із круглим, овальним чи прямокутним планом. Круглі й овальні приміщення найбільше раціонально покривати двохпоясною тросовою конструкцією з радіальним розташуванням тросів у плані. По зовнішній стороні троси зашпаровують у стиснутий опорний контур, а в центрі - у розтягнутий циліндричний барабан, підвішений за несучі троси. Несучі і стабілізуючі троси звичайно розташовуються попарно в одній вертикальній площині і з'єднуються між собою розтяжками, якщо несучий трос, що розташований над стабілізуючим, і розпірками, якщо стабілізуючий трос знаходиться над несущим.

Покриття з несучими тросами, що знаходяться над покрівлею, незважаючи на конструктивну простоту, мають той недолік, що розтяжки приходиться пропускати через покрівельне покриття, створюючи цим через рухливість покриття небезпеку протікання; крім того, і самі несучі троси безпосередньо піддані атмосферним і температурним впливам. Покриття з несучими тросами під стабілізуючими трохи складніше, тому що мають стиснуті розпірки, але покрівля покриває цілком конструкцію. Покриття з пересічними у вертикальних площинах тросами, уперше розроблене в Московському проектному інституті Союзспортпроект, вигідніше тим, що його конструктивна висота при тих же перетинах тросів майже в два рази менше внаслідок сполучення стріли несучих тросів f1 зі стрілою підйому f2. У 1967 р. у Ленінграді побудоване покриття з пересічними у вертикальних площинах тросами над спортзалом «Ювілейний», з покрівлею, покладеної безпосередньо по верхніх тросах.

Одна з характерних рис двохпоясного кругового висячого покриття з радіально розташованими тросами - можливість пристрою в центрі круглого отвору практично будь-якої величини, що може бути використане у виставкових павільйонах і у відкритих спортивних аренах з покритими трибунами (рис. 4).

Двохпоясні висячі конструкції, що перекривають прямокутні чи близькі до них у плані приміщення, проектуються звичайно у виді ферм, що вперше застосовані у висячих покриттях шведським інженером Д. Явертом. Тросова ферма складається з верхнього несущих і ниж-нього стабілізуючого тросів, з'єднаних між собою діагональними стрижневими відтягненнями, натяг яких створює напруга кожної форми. Тросова ферма кріпиться до опор через опорні стійки, що розкріплені подвійними відтягненнями, заанкерованими в ґрунт чи у торцеву стіну напівкруглої форми, що, працюючи як звід, передає розпір від покриття на фундаменти.

Складені чи комбіновані висячі покриття створюються зі сполучення основних елементів висячих конструкцій. Так, наприклад, із двох попередньо натягнутих на ромбічні в плані опорні контури тросових сіток арх. Рене Саржер створив оригінальне покриття з поверхнею з двох гіперболічних параболоїдів над французьким павільйоном на міжнародній виставці в 1958 р. у Брюсселеві. Значна витрата стали на ферми опорного


двохпоясні покриття

5. 3. 2. Пневматичні покриття

Пневматичні покриття, що складаються з балонів, що зшиті чи склеєні з повітронепроникної тканини чи плівки надутих повітрям, уперше стали застосовуватися в будівництві в 40-х роках. Завдяки транспортабельністі, легкості і швидкості монтажу пневматичні покриття одержали швидке поширення переважно для споруджень тимчасового переносного характеру. Вага пневматичного покриття коливається від 0,5 до 3 кг/м . Обсяг, займаний оболонкою після випуску повітря, дуже малий і зручний для перевезення (тканину згортають у рулон).

Час монтажу об'єкта обчислюється декількома годинами, причому для цього не потрібно ні будівельних кранів, ні інших допоміжних пристосувань, крім вентиляторів чи компр есорів для подачі повітря в балони. В даний час пневматичними покриттями перекривають прольоти в 20-30 м і більш. Розрізняють три основних види пневматичних покрить: воздухоопорні оболонки, пневматичні каркаси і пневматичні лінзи.

Воздухоопорні оболонки являють собою балон із прогумованої чи синтетичної тканини чи плівки, усередині якого створюється невеликий надлишковий тиск повітря порядку 0,002-0,01 ати. Експлуатоване приміщення знаходиться усередині балона, потрапити в нього можна тільки через шлюз. Тиск повітря в такому приміщенні настільки незначний, що люди, що усередині знаходяться, звичайно його не відчувають. Для створення такого тиску досить мати один або два постійно діючі вентилятори. Воздухоопорні оболонки економічні і прості по пристрої. До недоліків воздухоопорних оболонок варто віднести необхідність пристрою шлюзів, двер що обертаються чи інших пристосувань, герметизирующих приміщення, а також постійну роботу вентилятора для відшкодування витоку повітря через монтажні шви, ґрунт і шлюзи. Воздухоопорні оболонки широко застосовуються в критих плавальних басейнах, житлових палатах, польових лабораторіях, складах і т.д.

Пневматичні каркаси складаються з довгих балонів з надлишковим тиском від 0,3 до 1 ати і більш та арок. Аркові балони можуть бути запроектовані суміжними, представляючи собою безупинний звід, за принципом пневмопанелі з двох полотнищ, чи

встановлені роздільно з кроком 3-4 м. В останньому випадку поверх балонів натягають водонепроникну тканину.

Діаметр аркових балонів приймають від ^  до у  прольоту в залежності від

розрахункових навантажень. витрата повітронепроникної тканини і значний надлишковий тиск повітря в балонах, що створюється компресором. Пневмокаркасні покриття застосовують для споруджень будь-якого призначення, таких, як пересувні кінотеатри, клуби, виставки, склади, ангари.


Пневматичні лінзи являють собою великі подушки, надуті повітрям з надлишковим тиском 0,002-0,01 ати, підвішені краями до твердої каркасної конструкції. Такі лінзи добре відводять дощову воду й охороняють покрите ними простір від дощу і від дії сонячних променів. Ці покриття з успіхом застосовують у літніх кінотеатрах і в інших видовищних відкритих спорудженнях тимчасового характеру.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

При найбільш економічній витраті конструктивних матеріалів прольоти якого розміру перекривають висячими покриттями?

Як працює метал у несучих пролітних конструкціях?

Як повинні бути захищені в поперечному напрямку від розгойдування пригружені покриття?

Як працює система з двохпоясного кругового висячого покриття з радіально розташованими тросами?

Завдяки чому пневматичні покриття одержали швидке поширення переважно для споруджень тимчасового переносного характеру?

Які три основних види пневматичних покрить розрізняють?

Вкажіть недолік пневмокаркасних покрить?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я