Висячие вантовые покрытия

Ванты — стальные тросы
Вантовые конструкции
Висячие покрытия

Впервые вантовые (тросовые) покрытия были применены при строительстве Нижегородской торгово-промышленной выставки в 1896 г. по разработкам инж. В.Г. Шухова. но стали широко использоваться только с середины ХХ в. Постройка Рэлей-арены в США в 1952 г. наглядно продемонстрировала широкие возможности применения тросов в конструкциях покрытий.
Немного истории…

Подразделения висячих покрытий
- по очертанию в плане– прямоугольные, круглые, овальные и более сложной формы;
- по расположению вант– параллельное, радиальное и перекрестное;
- по форме поверхности, образуемой вантами – положительной, отрицательной и разнозначной кривизны;
- по виду применяемого несущего материала, перекрывающего пролет – вантовые, мембранные;
- по способу устройства покрытия- висячие вантовые и висячие мембранные, подвесные вантовые и подвесные мембранные;
- по способу стабилизации конструкции покрытия от воздействия ветрового отсоса:
– пригружением до достижения массы покрытия100 кг / м2;
-- ужесточением с помощью предварительного напряжения конструкции и омоноличивания оболочки покрытия;
-- предварительным напряжением несущих тросов стабилизирующими тросами;

КРУГЛЫЕ В ПЛАНЕ СИСТЕМЫ
Для них используют радиально расположенные в плане ванты или вантовые фермы. При равномерной, осесимметричной нагрузке на покрытие они не вызывают изгиба в сжатом наружном кольце и оказываются весьма эффективными по своим технико- экономическим показателям благодаря полному использованию специфики материалов — растянутые ванты и сжатое опорное кольцо. В круглых в плане зданиях идет взаимное погашение усилий в наружном опорном кольце, которое и рассчитано на сжимающие усилия. Для тех же целей в круглых зданиях применяют вантовые фермы, состоящие из несущих и стабилизирующих вант, соединенных в пространственную систему стойками с шарнирными узлами примыкания.

Прямоугольные в плане системы.
Предварительно напряженные железобетонные висячие оболочки сооружают в следующей последовательности: выполняют замкнутый опорный контур, к нему крепят ортогональную сетку из стальных канатов, по которым затем укладывают железобетонные плиты. Для исключения появления растягивающих напряжений в оболочке осуществляют дополнительное натяжение канатов с усилием, которое должно превышать на 25% суммарную нагрузку от собственной массы покрытия и полезной нагрузки. После замоноличивания швов между плитами и набора бетоном необходимой прочности оболочка начинает работать как пространственная система.

СИСТЕМЫ ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ИЛИ ОВАЛЬНЫЕ
Для них обычно применяют системы перекрестных вант или вантовых ферм. Они могут быть разнообразны по очертанию и кривизне поверхности и по конструкции опорных элементов.
После укладки и закрепления сверху вант или вантовых ферм элементов покрытия образуется единая висячая монолитная конструкция, работающая как единое целое только после проектного натяжения вантовой сети и замоноличивания швов между плитами и вантами.
Висячая оболочка подвергается значительному растяжению, поэтому в ней могут возникнуть трещины
Овальное покрытие выставочного павильона в Швейцарии, несущие полосы выполнены из фанеры со стабилизацией несущих полос поперечными канатами;

Технология изготовления
и монтаж вантовой конструкции
Монтаж висячего покрытия с использованием вантовых ферм включает в себя следующие технологические операции:
- установка с помощью стрелового крана временной центральной монтажной опоры и монтаж на ее верхней части постоянной цилиндрической опоры в виде двух колец, соединенных стальными стойками;
- изготовление, подъем и установка попарно вантовых полуферм и наружных связей — сначала по двум перпендикулярным осям, затем подряд с двух диаметрально противоположных сторон;
- первоначальное натяжение установленных полуферм;
- раскружаливание и демонтаж временной монтажной опоры;
- монтаж сборных элементов покрытия с заделкой стыков;
- напряжение всей вантовой системы в несколько этапов — по две фермы, расположенные перпендикулярно друг другу;
- установка внутренних связей по фермам и кровле;
- замоноличивание покрытия и контурных участков.

Предварительно напряженные железобетонные висячие оболочки сооружают в следующей последовательности: выполняют замкнутый опорный контур, к нему крепят ортогональную сетку из стальных канатов, по которым затем укладывают железобетонные плиты. Для исключения появления растягивающих напряжений в оболочке осуществляют дополнительное натяжение канатов с усилием, которое должно превышать на 25% суммарную нагрузку от собственной массы покрытия и полезной нагрузки. После замоноличивания швов между плитами и набора бетоном необходимой прочности оболочка начинает работать как пространственная система.
Схема подъёма несущих канатов.
1)Электролебедка; 2- Оттяжки; 3-Башенный кран; 4- Рабочий канат ; 5- Траверса

Покрытие олимпийского стадиона на проспекте Мира в Москве с радиально расположенными несущими металлическими фермами высотой 1750 мм, центральным растянутым коробчатым бетонным кольцом, несущим покрытием из стальной мембраны толщиной 5 мм и подвесным потолком

Русский мост (Владивосток) – вантовый мост с самым длинным основным пролётом в мире.

Вокзал Льеж-Гийемен в Бельгии

мост Живописный, Москва