Для  студентов архитектурных специальностей

Металлические конструкции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Висячими называются покрытия, в которых основные элементы несущей конструкции работают на растяжение. В большинстве висячих покрытий в качестве основного несущего элемента применяют стальной канат — трос свитый из высокопрочной проволоки с временным сопротивлением разрыву 1200—1800 МПа и более. В случае использования канатов-тросов или арматурных стержней систему называют висячей с гибкими вантами. Если ванта выполнена из жестких стержней, например гнутых двутавров или ферм, то такую систему называют висячей с жесткими вантами или изгибно-жесткими элементами.

Висячие покрытия могут быть также в виде металлической или железобетонной предварительно напряженной оболочки. Металлические оболочки из листовой стали и алюминия называются мембранными конструкциями.

Идея применения гибкой нити для покрытий зданий впервые была предложена В. Г. Шуховым, которым в 1896 г. были запроектированы и построены четыре павильона на Всемирной выставке в Нижнем Новгороде рекордных по тому времени размеров — 30X70; 50Х 100 м и диаметром 68 м . Второе рождение висячие конструкции получили в 1953 г. после возведения в.США Рэлей-арены — седловидного сетчатого покрытия из тросов размером 92x97 м. С этого времени началось широкое применение висячих конструкций в зданиях и сооружениях различного назначения: спортивных и выставочных сооружениях, крытых рынках и универсальных залах, крупных гаражах, ангарах и эллингах, а также в универсальных зданиях промышленного назначения.

Достоинства висячих конструкций: наиболее полное использование несущей способности высокопрочных сталей, совмещение в одной конструкции несущих и ограждающих функций, благодаря которому дополнительно снижается масса покрытия, сейсмостойкость.

Конструкции с весьма малой   массой способны перекрывать пролеты 40—300 м, а в мостовых конструкциях до 1000 м и более. С увеличением пролета эффективность висячих конструкций увеличивается.

Формообразующие способности висячих покрытий открывают возможности создания самых разнообразных архитектурно-конструктивных композиций зданий и сооружений, Благодаря малому весу висячие конструкции просты в транспортировке и монтаже, удобны и индустриальны в изготовлении.

Висячие системы являются распорными. Для погашения распора применяют мощные опорные конструкции в виде изогнутых колонн и пилонов ( 214, а, б), рам и конструкций трибун ( 214, в, г), оттяжек ( 214, д, е), а также замкнутых опорных контуров ( 215, м, н, ф, х), которые воспринимают большие усилия и требуют значительного расхода материала. Все эти устройства усложняют и удорожают висячие конструкции и в значительной мере снижают эффект от их применения.

К недостаткам висячих покрытий относят также их повышенную деформативность, являющуюся следствием пониженного модуля упругости высокопрочной стали £«(1,5—1,8)104 кН/см2 по сравнению с прокатной сталью, и кинематическую изменяемость системы от действия неравномерных нагрузок ( 213, б—е). Для уменьшения    кинематических    перемещений в висячих системах проектируют стабилизрующие устройства: при-груз весом более 1 кН/м2 ( 215, а, б); предварительное напряжение несущего троса (вогнутого) стабилизирующим      (выпуклым)    с     помощью       распорок элементов ( 215, в, и, п—с). При проектировании висячих покрытий обращают внимание на отвод воДы с покрытия и герметизацию кровли.

В зависимости от конструктивных форм, вида основного несущего элемента, способа стабилизации покрытия и других признаков висячие покрытия можно разделить на шесть групп ( 215). В свою очередь каждую группу в зависимости от взаимного расположения элементов в системе можно подразделить на подгруппы, имеющие свои особенности при проектировании.