Пилонные покрытия с открытыми вантами

Готовые конструкции | Эта статья также находится в списках: , , , , | Постоянная ссылка

Отдельную группу висячих покрытий составляют пилонные покрытия с открытыми вантами. Так называют висячую систему, которая поддерживается вантами, подвешенными к системе стоек (пилонов). При этом как пилоны, так и ванты, поддерживающие покрытие, расположены выше него, т. е. на ванты не укладываются ограждающие элементы покрытия.

Рис. 1. Проект пилонного висячего покрытия над летним театром (США)

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. План висячего покрытия над летним театром

Несущие конструкции покрытия, подвешенные к пилонам, выполняются в виде балок, ферм или оболочек, изготовленных из различных материалов.

Наиболее простое, но самое оригинальное из них показано на рис. 1. Это проект покрытия над летним театром в США, в партере которого могут разместиться свыше 3400 человек.

В плане оно имеет форму равностороннего треугольника с дли-вой сторон около 50 м. Опорным контуром для него служат канатные фермы, закрепленные в трех стальных пилонах, вторые расположены по кругу на равном расстоянии друг от друга (рис. 2) и наклонены наружу здания под таким углом, чтобы их опоры разместились под центром партера. Установка пилонов наклонно позволяет избежать устройства всякого рода оттяжек висячего покрытия. Покрытие будет выполнено из алюминиевой ткани или хлопчатобумажного волокна, прописанного синтетическим вяжущим. Его толщина не будет превышать 2,5 см. В зависимости от климатических условий оно может быть демонтировано по окончании сезона. Покрытие такой конструкции из легких материалов может быть применено для временных сельскохозяйственных сооружений и т. п.

По другому принципу решено пилонное покрытие над стадионом в Скво-Вэлли (США). Это здание (рис. 3) рассчитано на 8000 зрителей, длина его 69 м, ширина 91 м. В нем устроено ледяное поле размером 26X58 м для фигурного катания на коньках и игры в хоккей. Здание имеет стены с трех сторон и полностью открыто с четвертой южной стороны для наблюдения с трибун за соревнованием на лыжной трассе и на конькобежной дорожке длиной 400 м.

Рис. 3. Пилонное покрытие с открытыми вантами над стадионом в Скво-Вэлли (США)

Над зданием возведено стальное пилонное консольно висячее покрытие. Его несущими конструкциями являются восемь пар наклонных стальных консольных балок длиной по 69,8 ж (рис. 66). Каждая балка опирается на железобетонную опору высотой 10,2 м. Опоры установлены с шагом 9,75 м. С нижнего конца (на расстоянии 24 м от опор) балки закреплены в анкерных опорах. Вторые концы балок консольно выступают внутрь здания, перекрывая с каждой стороны пролет, равный 45,6 м. Таким образом, консолями с двух сторон балки перекрывают пролет, равный 91,4 м.

Балки имеют в поперечном разрезе коробчатое сечение шириной 61 см переменной высоты (у конька она равна 61, у опоры—106 и у анкера — 81 см). Они сварены из стальных листов. Толщина стенок балок постоянная—13 мм, толщина полок у анкера равна 16, у опоры — 25 и у конька — 22 мм.

На опоры установлены также стальные пилоны высотой 18,3 м, наклоненные наружу здания под углом 72° к горизонту. В поперечном разрезе они имеют двутавровое сечение переменной величины: высота у опор равна 106 и вверху 61 см, а ширина полок изменяется от 53 у опор до 31 см вверху. Они также изготовлены из листовой стали на сварке. Толщина стенок двутавра равна 16 и полок — 22 мм.

Консоли балок поддерживаются оцинкованными стальными канатами диаметром 57 мм, перекинутыми через пилоны и закрепленными в нижнем конце балок над анкерной опорой. Они свиты из проволоки с пределом прочности 143,5 кг/мм2, пределом текучести 84 кг/м2 и расчетным допускаемым напряжением около 42 кг/мм2. Каждая консольная балка поддерживается тремя канатами: одним — на расстоянии 18,6 м, а двумя другими — на расстоянии 37,2 м от пилона.

Рис. 4. Поперечное сечение пилонного покрытия с открытыми вантами (над половиной здания)

1 — два каната диаметром по 57 мм; 2 — один канат диаметром 57 мм; 3 — три каната диаметром 57 мм; 4 — стальной настил; 5 — широкополочные двутавры; 6 — консольная балка коробчатого сечения: 7 — стальной пилон; 8 — железобетонная опора; 9 — анкерная опора; 10 — ось симметрии здания

Поперек консольных балок на расстоянии 3,35 м друг от друга уложены широкополочные двутавровые балки высотой 41 см (вес их составляет 53 кг/пог. м). По ним ребрами вверх уложен стальной настил высотой 130 мм (в том числе высота ребер 115 и толщина плиты 15 мм). Расстояние между ребрами настила 15 см, промежутки используются для укладки системы снеготаяния с подачей горячего воздуха. С учетом снеготаяния при расчете принята снеговая нагрузка 244 кг/м2 (вместо 488 кг/м2 по норме для этого района).

Конструкции покрытия запроектированы гибкими, пилоны шарнирно соединены с балками. Каждая половина пролета-конструкции покрытия работает самостоятельно. Для этого» коньковый узел решен таким образом, что при отсутствии временных нагрузок между концами противоположных балок имеется зазор около 38 см. При полной нагрузке на покрытие концы балок перемещаются вниз на 56 см и зазор при этом исчезает. В соответствии с такой работой покрытия выполнен шарнирный стык концов консолей балок и водонепроницаемый подвесной конек.

Монтаж конструкций производился краном на гусеничном ходу. Пилоны монтировали вместе с закрепленными на их верхнем торце канатами. При креплении канатов к заанкеренной части балки они напрягались для изгиба пилонов наружу. Частично этот изгиб погашался за счет веса конструкций покрытия и полностью устранялся при загружении конструкций временной нагрузкой. Монтаж консольной части балок выполнялся двумя секциями длиной 18,6 и 25 м. В процессе монтажа секции балок сваривали, в результате чего образовалась неразрезная конструкция.

Рис. 5. Аксонометрия покрытия над железнодорожной платформой в Тилбурге (Нидерланды)

1 — гиперболо-параболическая оболочка; 2— стальной пилон; 3 — оттяжка; 4— железобетонная опора; 5 — ленточный фонарь; 6 — ванта

Очень смело и интересно решено пилонное висячее покрытие над железнодорожными платформами в Тилбурге (Нидерланды). Размер его в плане 46,2×147 м. По архитектурным соображениям необходимо было запроектировать конструкции этого покрытия как можно более легкими. Оно состоит из 12 седловидных оболочек в форме гиперболического параболоида (рис. 5); горизонтальная проекция каждой из оболочек представляет собой квадрат размером 21X21 м. Превышение поднятых углов оболочки над пониженными равно 5,25 м (рис. 6). Оболочки расположены в два ряда вдоль железнодорожных путей и разделены как в продольном, так и поперечном направлениях ленточными фонарями верхнего света шириной 4,2 м.

Вдоль продольной оси покрытия оболочки пониженными углами опираются на шесть П-образных железобетонных опор высотой около. 9 м. Вдоль продольных сторон покрытия наружные пониженные углы оболочек поддерживаются стальными канатами, прикрепленными к шести наклоненным наружу стальным веретенообразным качающимся пилонам, которые расположены по оси продольных сторон (по три с каждой стороны). Расстояние между пилонами вдоль покрытия — 50,4, а поперек — 37,2 м. Оголовок каждого пилона в свою очередь раскреплен двумя стальными оттяжками, прикрепленными к противоположным пониженным углам оболочек (над точкой опирания их на келезобетонные опоры).

Рис. 6. Схема гиперболо-параболической оболочки

1 — опорный контур; 2 — решетка; 3 — затяжка

При нормальных вертикальных нагрузках в седловидных гиперболо-параболических оболочках, подобно примененным в описываемом покрытии, в вогнутой части оболочки (по оси, параллельной диагонали, между возвышенными углами) возникают усилия сжатия. Эти усилия через опорный контур оболочки передаются на опоры, вызывая значительный распор, который воспринимается стальными затяжками, натянутыми между пониженными углами оболочек. На рис. 69 приведены продольный и поперечный разрезы этого покрытия. Опорный контур и решетка оболочки выполнены из стали, заполнение по решетке деревянное.

Рис. 7. Продольный и поперечный разрезы покрытия над железнодорожной платформой в Тилбурге

1 — ванта: 2— стальная затяжка; 3 — железобетонная опора; 4 — решетка оболочки; 5 — ленточный фонарь верхнего света; 6 — стальной пилон; 7 — опорный контур оболочки

Перед возведением этого покрытия были проведены испытания модели покрытия на ветровую нагрузку.

Рис. 8. Схема висячего покрытия над зданием бумажной фабрики в Мантуе (Италия)

а – продольный разрез; б – план; 1 – пилон; 2 – ванта; 3 – ригель; 4 – подвеска; 5 – продольная балка жесткости; 6 – поперечная балка жесткости

Рис. 9. Аксонометрический вид здания бумажной фабрики с висячим покрытием

Висячее покрытие над зданием бумажной фабрики, построенной в 1963 г. в Мантуе (Италия), напоминает висячий мост (рис. 8). Размер здания в плане 30×249 м; внутренняя высота помещения около 16 м.

Принятая статическая схема покрытия представляет собой висячую безраспорную конструкцию с балкой жесткости пролетом 163 м и двумя симметричными консолями длиной по 43 м. каждая.

Покрытие подвешено к четырем вантам, расположенным вдоль здания на взаимном расстоянии 10 м. Стрела провисания вант 20,5 м, что составляет пролета. Ванты поддерживаются двумя железобетонными пилонами, каждый в виде портальной рамы высотой 45 м (рис. 9). Вес покрытия распределен таким образом, что позволяет уменьшить до минимума изгибающие усилия в пилонах и свести к нулю растягивающие усилия в блоках фундаментов.

Стойки каждого пилона соединены попарно двумя ригелями, расположенными один над другим. Верхний ригель пустотелый. Внутрь его вставлен анкерный стальной короб (рис. 10), в который заделаны четыре пары стальных двутавров, служащих анкерами вант покрытия. Анкерные короба применены двух типов: краевые длиной 5,3 м (их вес 13 т) и промежуточные длиной 7 м (их вес ~ 17 т). В каждый пустотелый железобетонный ригель уложены два краевых и два промежуточных короба.

Рис. 10. Стальной короб для анкеровки вант и установки домкратов

а — поперечный разрез; б — стенка АБ; в — стенка БВ; г — стенка ВГ; д — стенка АДГ

Листы изготовлены из стали марки Aq48, а каркас в виде прокатных профилей — из стали Aq42. В каркасе коробов сделаны специальные отверстия для пропуска арматуры железобетонного ригеля.

Такую конструкцию короба запроектировали исходя из необходимости регулирования системы покрытия при изменении длины вант. Эти изменения вследствие температурного расширения и упругого удлинения достигают величин, которыми нельзя пренебрегать. Поскольку изменения длины вант вызывают вертикальные смещения всего покрытия, колебание отметок которого и изменение вследствие этого всего его профиля довольно значительно, необходимо было предусмотреть систему регулировки натяжения вант, позволяющую быстро и плавно ее выполнять.

Рис. 11. Деталь вантовой цепи из листов стали с подвеской

Ванты пропущены внутрь пустотелых коробов и закреплены там при помощи траверс, опирающихся на гидравлические домкраты. После натяжения или ослабления ванты нагрузка с домкратов передается на расположенные рядом с ними упоры, состоящие из регулируемого количества стальных пластин-подкладок. Каждая ванта может регулироваться одновременно с обоих концов; для этого предусмотрено 16 анкерных устройств (по 8 в каждом пилоне).

По расчетам изменение температуры на 40° вызывает изменение длины средних вант на 82 мм, что влечет за собой смещение верхней точки покрытия посередине пролета на 100 мм. Эта величина равна примерно пролета, т. е. находится в пределах упругих прогибов, допустимых для стальных конструкций.

Под действием максимальной временной нагрузки (снеговая нагрузка принята равной 100 кг/м2) удлинение вант составляет 80 мм, что соответствует смещению покрытия по высоте в середине пролета на 109 мм, т. е. на величину, соответствующую смещению при изменении температуры на 40°. Действительные величины перемещений оказались близкими к расчетным.

Рис. 12. Схема расположения балок жесткости и стропильной фермы

а — план; б — схема поперечной балки жесткости; в — схема диагональной балки жесткости; г — поперечный разрез покрытия; д — узел А; е — узел Б; ж — узел В;

1 — продольная балка жесткости; 2 — поперечная балка жесткости; 3 — диагональная балка жесткости; 4 — стропильная ферма; 5—прогоны; 6 — подвесной потолок; 7 — пилон

В качестве вант использованы пакеты листов (рис. 11), изготовленные из стали SELCO53, соединенные в цепь болтами, которые в целях защиты от коррозии предварительно хромированы. Вертикальные подвески изготовлены из круглой стали Aq50 с винтовыми стяжными муфтами, позволяющими регулировать длину подвесок.

Под вантами (вдоль каждой из них) расположены стальные решетчатые сварные продольные балки жесткости высотой 1,5 м. Они рассчитаны на сжимающее усилие около 54 т. Продольные балки жесткости через каждые 10 м связаны между собой поперечными и диагональными балками жесткости такой же конструкции (рис. 12).. Поверх балок жесткости уложены с уклоном 5% от продольной оси покрытия стальные стропильные фермы, поддерживающие кровлю.

Все стены здания выполнены как конструкции, работающие независимо от покрытия. Для того чтобы обеспечить возможные перемещения покрытия в вертикальном направлении и стен в горизонтальном направлении под воздействием ветра, шов между периметральной зоной верха стены и покрытием выполнен из пластического материала.

Продольные стороны покрытия и стойки пилонов связаны между собой шарнирами. На одном из пилонов роликовые опоры допускают только свободное вертикальное перемещение покрытия, а на другом пилоне шарнирные опоры позволяют покрытию перемещаться как по вертикали, так и по горизонтали.

Перед монтажом четыре цепи вант были уложены горизонтально на временный настил, расположенный на отметке будущего потолка здания. Затем производили подъем вант с двух сторон за ее крайние звенья с последующей анкеровкой в стальном коробе ригеля. Вертикальные подвески, поднятые вместе с цепями вант, находились в таком положении, при котором было удобно монтировать отдельные элементы балок жесткости и затем остальные конструкции покрытия.

Общий расход стали на все покрытие составил 595 т, в том числе 100 т стали марки SELCO53 было использовано для вант. Общий вес стальных конструкций всего здания — 1163 т.

Предусматривается расширение фабрики с пристройкой, параллельно построенному, еще нескольких цехов такой же конструкции.


Наши архивы!

Строительство и ремонт
Готовые конструкции · Двери · Лестницы · Окна · Отопление · Ремонт  ·  Инструменты: Дрели · Пилы
Материалы · Кирпич, бетон и битум, пеноблоки · Кирпич, бетон, пеноблоки · Кровельные и гидроизоляционные материалы · Лакокрасочные материалы · Металлический прокат, арматура, опалубка ·  Облицовочные и отделочные материалы · Ламинат · Обои · Паркет · Полы · Потолки · Стены · Фасады · Пиломатериалы  ·  Сауны и бани  ·  Теплоизоляционные и шумоизоляционные материалы  ·  Элементы крепежа
Сантехника ·  Ванны  ·  Душевые кабины  ·  Смесители  ·  Трубы и водопровод  ·  Унитазы
Строительные словари и глоссарии  ·  Мойки высокого давления, терминология  ·  Словарь терминов пиломатериалов  ·  Словарь-справочник по пластиковым окнам
Строительные документы ·  Строительные документы в архивах

Родственные разделы
Все для дома и дачи | Безопасность дома | Дача, сад, огород | Интерьер | Мебель | Освещение

Готовые конструкции | Эта статья также находится в списках: , , , , | Постоянная ссылка
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника