Menu

Покрытия криволинейного очертания в плане

Из таких покрытий в первую очередь заслуживают рассмотрения круглые в плане с радиальной системой вант. В статическом и конструктивном отношениях эти покрытия хорошо изучены в ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, НИИЖБ, ИСМиС АН ГрузССР и имеют уже многолетнюю историю проектирования и строительства. Одно из таких покрытий над крытым рынком в Киеве возведено по проекту КиевЗНИИЭП (рис. VIИ.4) .

Покрытие типа «обратного купола» имеет диаметр 52,46 м и представляет собой радиальную систему 78 вант, выполненных из арматурной стали 040 мм класса А-Ш. Стыки стержней, образующих ванты, выполнены с применением ванной сварки на удлиненных стальных подкладках.

[image]

Наружный опорный монолитный железобетонный контур сечением 0,57 X 1,35 м опирается на круглую стену, состоящую из сборных железобетонных элементов треугольной формы, образующих пространственную конструкцию с поверхностью  гиперболоида. Наклонное примыкание стеновых элементов к опорному контуру предопределило некоторые особенности формы последнего. Внутренний контур расположен ниже наружного на 3,3 м и принят в виде монолитного железобетонного кольца 0 8 м и сечением 0,3 X 0,5 м, армированного при помощи 12стержней 040 класса А-Ш. Ванты копорным контурам крепятся при помощи приваренных нарезных хвостовиков 064 мм (ВСт.5), пропущенных в закладные детали-трубки 0 114 X 4 мм (см. рис. VII.12).
Каждый сектор, ограниченный двумя смежными вантами, заполняется сборными железобетонными ребристыми плитами. Поперечный разрез ной формы семи типоразмеров. Конструкция крытого рынка на 310 торговых мест турные ребра плит в Киеве. Плиты в меридиональном и кольцевом направлениях соответственно 150 и 100 мм, армируются сварными каркасами. Полка плиты имеет толщину 30 мм и армируется сварной сеткой 150 х 150 мм, образованной стержнями 0 6 мм класса А-1 и 0 4 мм класса В-1 (в меридиональном направлении). Сетка плиты образует соответствующие выпуски по контуру для армирования швов. Аналогичные выпуски предусмотрены из внутреннего и наружного опорного контуров. Опирание плит производится на четыре выпуска 0 12 мм, являющихся продолжением нижней арматуры каркасов поперечных ребер.

Как и в других покрытиях аналогичного типа, швы между плитами шириной 80 мм замоноличиваются бетоном под временным при-грузом, эквивалентным весу кровли и снега. Расчетное усилие в ванте при этом равно 32,9 т. В швах плит в кольцевом направлении дополнительно предусмотрена арматура в виде замкнутых колец 014 мм класса А-1. Пригруз прикладывается восемью ступенями, причем на каждой ступени соблюдается осесимметричность в порядке укладки в направлении от центра к наружному контуру. После омоноличивания швов полости между концевиками-вант и трубками опорного контура инъецировались цементным раствором марки 300. Приведенная толщина бетона покрытия — 10,2 см/м2, расход арматуры — 10 кг/м2.

По предварительно напряженной оболочке в средней части покрытия устроена вентилируемая кровля, состоящая из деревянных строек, стропил и рабочего настила из досок. Ограждение выполнено из волнистых асбестоцементных листов, оклеенных по асфальтовой стяжке водоизоляционным ковром — рубероидом.

В отношении величины перекрываемого пролета вантовые покрытия по сравнению с другими конструктивными формами находятся вне конкуренции и при этом сохраняют высокие экономические показатели расхода материалов. В этом плане характерно покрытие гаража на 400 автобусов в Киеве, опыт проектирования и строительства которого для инженеров представляет большой интерес [39] .

Гараж имеет круглый план диаметром 160 м (рис. УШ.5) и перекрыт радиальной системой из 84 вант, выполненных из тросов закрытого типа 0 65 мм по ГОСТ 7676—55. Расчетное усилие в ванте 180, разрывное—350 т.

В центре покрытия ванты на высоте 18 м через стальное сварное кольцо крепятся к железобетонной башне диаметром 8 м, внутренний объем которой используется для устройства вентиляционной шахты и других технологических целей. С другой стороны ванты закреплены на наружном кольцевом контуре, выполненном из сборных железобетонных корытообразных элементов с габаритами 0,8 х X 3 м с монолитными стыками через 6 м. Опорный контур опирается на сборные железобетонные колонны высотой 8,5 м, расположенные по периметру здания с шагом 6 м.

[image]

Рис. VIII.5. Поперечный разрез гаража в Киеве.

Для передачи вертикальных составляющих усилий в вантах на наружные колонны геометрия покрытия принята такой, что ванты примыкают к опорному контуру под углом 10е к горизонту. Опорный контур наклонен внутрь здания соответственно.

Анкеры вант выполнены в виде стальных стаканов, коническая полость которых вместе с проволоками троса залита сплавом ЦАМ 9—1,5 по ГОСТ 7117—62 (температура сплава — 450° С). После закрепления вант наружный контур необходимо добетонировать до проектных размеров.

На радиальную сеть при помощи кабель-крана уложено 17 типоразмеров трапециевидных сборных железобетонных ребристых плит с утеплителем. Вдоль кольцевых швов между плитами предусмотрена дополнительная арматура.

Учитывая значительный пролет и вытекающие отсюда проблемы проектирования, конструкция покрытия детально была исследована на модели, выполненной в масштабе 1 : 10 натуральной величины. Распределение ветровой нагрузки по поверхности покрытия изучалось в аэродинамической трубе, статические и динамические расчеты проводились с использованием ЭВМ. Все это обеспечило

Проект выполнен киевским институтом «Промстройпроект» при участии НИИСК Госстроя СССР и КИСИ.

 

[image]

 

Покрытие крытого рынка в Черкассах Рис. VIII.6. 

Принятие рациональных проектных решений и предопределило хорошие технико-экономические показатели, главные из которых: приведенная толщина бетона—14,1 см/м2, расход стали — 24 кг/м2. Преимуществами в статическом и конструктивном отношениях обладают вантовые покрытия шестиугольной структуры (см. гл. I). В КиевЗНИИЭП на основании предложенной авторами • структуры сети запроектировано и построено покрытие крытого рынка в Черкассах * (рис. VIII.6). Здание крытого рынка имеет круглый план диаметром 50,8 м, с наружным опорным контуром, располагаемым на отметке 9,65 м от уровня пола. В центре сооружения находится опора с внутренним кольцом на отметке 4,57 м. В конструктивном отношении центральная опора представляет собой решетчатую пространственную конструкцию из стальных труб, стойки которой используют для внутреннего водоотвода. Между внутренними и наружными контурами, расположенными на разных уровнях, натягивается сеть шестиугольной структуры.

Наружный контур собирается из сборных железобетонных криволинейных элементов сечением 800 X 350 мм и опирается на сплошную стену из бетонных блоков. Байтовая сеть имеет шести- ' угольную ячейку с размером одной стороны примерно 1,5 м. Ванты сечением 0 32 мм приняты из арматурных стержней класса А-Ш и собираются в сеть при помощи болтовых соединений (см. рис. VII. 14, е). Примыкание вант к наружному контуру решено при помощи нарезных хвостовиков с гайками.

Ограждающие плиты толщиной 30 мм с высотой контурных ребер 200 мм армируются сварными сетками и каркасами.

Схема вантового покрытия с шестиугольной структурой сети применена также в покрытии бювета минеральных вод пансионата «Трускавец», геометрические параметры которого идентичны параметрам покрытия крытого рынка. Отличие состоит в том, что собранную провисшую вантовую сеть предварительно напрягают путем притягивания последней к центральной опоре. После предварительного напряжения сети поверхность принимает отрицательную кривизну, а образующая поверхности вращения имеет форму кривой типа экспоненты.

 

[image]

Рис. VIII.7. Покрытие Дворца спорта «Юбилейный» в Ленинграде.

 

Положительным является тот факт, что предварительным натяжением можно существенно изменять в количественном отношении геометрию поверхности, так как нетрудно найти вполне определенные отношения между величиной силы предварительного натяжения в виде сосредоточенной нагрузки, прикладываемой в центре сети, и' заданной величиной нагрузки в виде сосредоточенных узловых сил по всей сети.

По-иному в покрытии бювета решена конструкция сети и узлов. В частности, сеть собирается из замкнутых шестиугольников со стороной 850 мм и сечением в виде полосы 16 X 40 мм таким образом, что смежные стороны их образуют спаренный вантовый элемент.

Покрытия, основой которых являются двухпоясные безраскосные вантовые фермы, отличаются четкой схемой статической работы, просты в изготовлении и монтаже и позволяют эффективно производить предварительное напряжение. К этому классу принадлежит покрытие Дворца спорта «Юбилейный» в Ленинграде, построенного-в 1967 (рис. УШ.7)*.

Основной зал Дворца имеет круглый план диаметром 93 м и перекрыт системой из 48 радиально расположенных вантовых ферм, пояса которых связаны через 3 м сжатыми вертикальными распорками. Вследствие того, что пояса ферм вблизи опор пересекаются и закреплены на внешнем контуре в разных уровнях, значительно уменьшена строительная высота покрытия (до 5,5 м в центре), уменьшен вес конструкции за счет уменьшения длин распорок. Благодаря сохранению кривизн поясов несущая способность и де-формативность покрытия сохраняется такой же, как и в схеме с креплением поясов на контуре в одном уровне.

Внутренний контур диаметром 12 м выполнен в виде двух стальных колец сварного сечения. Нижний (несущий) пояс ферм принят из троса закрытого типа 0 63/ш, верхний (напрягающий) — из троса 042,5 мм. Предварительно тросы подвергнуты вытяжке усилием, превышающим максимальное рабочее на 20%.

Пояса крепятся к колоннам, расположенным по периметру здания с шагом, соответствующим шагу ферм, и передают распор на внешний опорный контур, выполненный в виде сборномонолитного железобетонного кольца сечением 2,8 X 0,62 м. Кольцо расположено ниже уровня крепления напрягающего пояса (см. рис. VI 1.9).

Пространственная жесткость покрытия обеспечивается постановкой в кольцевом направлении вертикальных лент связей, расположенных в соответствующих плоскостях рядов распорок.

Концевые крепления вант приняты стаканного типа с заливкой сплавом ЦАМ-9-1,5. Для обеспечения свободы деформации ферм, выражающейся в изменении угла наклона тросов в местах примыкания к контуру, в зависимости от количества и качества внешней нагрузки, анкерные узлы выполнены шарнирного типа путем постановки цилиндрических горизонтальных осей или сферических шайб. Концевое крепление напрягающего троса, примыкающего к внутреннему кольцу, решено с дополнительной тягой из круглой стали с упорной гайкой. Распорки выполнены из труб и крепятся шарнирно к вантам при помощи литых сжимов. Прокладки между сжимами и вантами приняты из листового свинца.

В качестве ограждающей конструкции применены панели, выполненные из стального листа 4 мм с ребрами (гнутый профиль), причем панели компоновались из 4 однотипных элементов (см. рис. VII.23, д). Панели опираются на стальные столики, которые

шарнирно связаны с распорками ферм. Поверх панелей уложена многослойная кровля.

 

[image]

Рис. VIII.8. Покрытие цирка в Новосибирске.

 

Байтовые полуфермы полностью собирались на нулевой отметке и затем при помощи специальной крановой траверсы устанавливались в проектное положение. К этому времени наружный опорный контур был смонтирован, а внутреннее кольцо поддерживалось монтажной башней. Процесс преднапряжения свелся к поэтапному натяжению при помощи гидродомкратов напрягающих поясов у верхнего кольца центрального барабана.

Приведенная толщина бетона на покрытие — 7,1 см/м2, расход стали — 99,3 кг/м2 (включая тросы, детали и стальные панели).

Инженерное решение покрытия Дворца с некоторыми модификациями нашло применение на других объектах, в частности, в городском зале Зуле (ГДР), строительство которого осуществлено при техническом содействии СССР.

Удачное решение Байтового покрытия разработано институтом Гипротеатр * и применено в цирках, построенных в течение 1965—1968 гг. в городах Донецке, Кривом Роге, Уфе, Куйбышеве и Новосибирске (рис. VIII.8).

Поверхность покрытия — гиперболический параболоид, описывающийся уравнением г = (1/200) х2— (1/800) у2 на круглом плане диаметром 48 м. Серповидный в плане замкнутый железобетонный опорный контур образован неконцентрическими кольцевыми элементами сечением 0,8 X 1,5 м, объединенными монолитной плитой толщиной 0,2 м, и опирается на кирпичную стену, расположенную выше верхнего яруса железобетонных рам трибун. По продольной оси здания предусмотрен перепад высотных отметок бортового элемента примерно на 11 м, что вызвано особенностью технологии цирковых зданий и размещением главной арены.

Байтовая ортогональная сеть с ячейкой 2,4 X 2,4 м выполнена из спаренных тросов 0 52,5, раскручивающихся с шагом свивки проволок в пряди равным 10 Ч- 12 диаметрам пряди и модулем упругости после вытяжки 1,65-106 кг/см2. Ванты сети анкерятся в опорном контуре, имеющем отверстия (трубы 0 121 мм), при помощи обжимных гильзо-клиновых анкеров 0 101 мм конструкции ВНИИМонтажспецстроя (см. рис. VII. 10, б). Плиты покрытия приняты плоскими железобетонными размером 2,1 х 2,1 X 0,063 л с выпусками арматуры по периметру для армирования монолитных швов.

Проектом предусмотрено, что усилия в несущих и напрягающих вантах примерно одинаковы по величине. Такое состояние обеспечивалось притяжкой узлов вантовой сети вертикальными тягами (<?экв== = 425 кг/м2) и соответствующей регулировкой усилий и вантах. Демонтаж оттяжек производился после укладки плит в замоноличи-вания швов, в результате чего оболочка в двух главных направлениях получила обжатие, сохраняющееся и при действии эксплуатационных нагрузок. Приведенная толщина бетона покрытия — 9,5 см'/м?, расход стали — 20 кг/м2.

Для контроля геометрии покрытия, обеспечения проектного положения закладных трубок в опорном контуре были использованы вначале прототипы вант из тросов 8—12 мм. Только после выверки сети-прототипа производилось бетонирование опорного контура и заготавливались основные ванты.

Предварительное напряжение сети осуществлялось при помощи гидравлических домкратов ДГ-100. Впервые при проектировании покрытий цирков была решена и при монтаже реализована задача о назначении оптимальной последовательности натяжения вант, при которой обеспечивались наименьшие изгибающие моменты в опорном контуре [27].

Схема Байтового покрытия в виде ортогональной сети на опорном контуре в виде двух наклонных к горизонту арок с теми или иными отличиями повторена во многих сооружениях. Такая схема легла в основу покрытия кино-концертного зала, построенного в Харькове.

Поверхность оболочки представляет собой часть гиперболического параболоида, ограниченного двумя параболическими арками, наклоненными к горизонту под углами соответственно 12 и 4-5°! Габаритные размеры плана — 45 X 48 м (рис. VIII.9).

[image]

Рис. VIII.9. Схема покрытия кино-концертного зала в Харькове.

 

Опорные монолитные железобетонные арки сечением 0,5 X 2 м к фундаментам-устоям примыкают шарнирно и по периметру здания опираются шарнирно на сборные железобетонные колонны. Учитывая большой угол наклона одной из арок, для восприятия растягивающих вертикальных составляющих усилий предусмотрены якорные тросы, расположенные между железобетонными колоннами и используемые одновременно для крепления импостов остекления стен.

Перпендикулярно к основанию арок подвешиваются несущие ванты, выполненные из пучков параллельных проволок (10 0 5). Напрягающие ванты приняты из спаренных тросов диаметром 9 мм и с несущими вантами образуют ортогональную сеть с размерами ячеек примерно 1x1 м. Узлы крепления вант к бортовому элементу решены по шарнирной схеме (см. рис. VII. 10). Для покрытия приняты сборные армоцементные панели одного типоразмера 1 х 2 м и толщиной 30 мм. Каждая панель опирается на два троса и имеет консольные участки. Швы между панелями бетонировались вместе с тканными сетками. Предварительное напряжение производилось домкратами до и после укладки плит. Монтаж плит покрытия производился продольными полосами при помощи кабель-крана.

Заслуживают внимания результаты натурных и теоретических исследований динамических свойств покрытия, проведенных в период проектирования и строительства кино-концертного зала. Волновой эффект, вызванный порывами ветра, перемещением груза или человека по покрытию, может привести к появлению трещин в свеже-уложенном бетоне стыков, повреждению изоляционного ковра и другим последствиям. В работе [3] в качестве критерия возможности замоноличивания без появления трещин в швах между плитами покрытий, аналогичных кино-концертному залу, приводится величина, характеризующая- отношение статического прогиба в центре покрытия от приложения сосредоточенной статической нагрузки в той же точке к минимальному размеру приведенного прямоугольного плана покрытия. Эта характеристика аналогична понятию зыбкости, используемому при расчетах железобетонных конструкций по существующим СНиПам.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4889 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:8079 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4921 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Принципи геодезичного забезпечення монта…

Виробництво монтажних робіт при зведенні цивільних і промислових споруд, а також установка технологічного встаткування пов'язані з виконанням різноманітних геодезичних вимірів. Різноманіття видів споруд й умов їхнього зведення приводить до необхідності...

30-05-2011 Просмотров:5131 Інженерна геодезія

Техника безопасности при разборке и разр…

Работы по разборке и разрушению конструкций и зданий в целом — довольно трудоемкие, а в ряде случаев имеют повышенную опасность. В связи с этим работа по улучшению условий...

31-07-2009 Просмотров:14207 Реконструкция промышленных предприятий.

Методика описания кристаллов.

Первый шаг при описании кристалла состоит в выяснении его симметрии и определении на основании этого, к какой кристаллографической системе (сингоний) он принадлежит. В начале данной главы говорилось о кристалле, свободно...

13-08-2010 Просмотров:9341 Генетическая минералогия