Висячие и вантовые покрытия. Оптимизация висячих и вантовых покрытий

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Сибирский государственный индустриальный университет”

Кафедра Инженерных конструкций

Реферат по дисциплине

«Методы оптимизации строительных конструкций»

на тему:

«Висячие и вантовые покрытия»

 Выполнил:студент гр. СПС-02

Принял: преподаватель

г. Новокузнецк

2006г.

Содержание:

1. Особенности висячих и вантовых покрытий

С увеличением пролетов существующие пространственные конструкции -  купола, оболочки выпуклого типа, рамы, арки, большепролетные фермы -  приводят к громоздким и тяжеловесным решениям, ограничивающим области их применения. Наиболее рациональной конструкцией покрытия с большим пролетом является висячая или вантовая система.

Висячими называются покрытия, пролетные конструкции которых преимущественно работают на растяжение. Вертикальные и горизонтальные реакции от пролетной части, выполняемой в виде вантовой системы, висячей оболочки, мембраны, передаются на опорные конструкции. Это позволяет наиболее рационально использовать физические свойства материалов, а также получить наименьшую массу покрытия и наиболее экономичное решение. Вантовые покрытия образованы системой нитей, которые передают нагрузку на опорные конструкции. Ограждающие конструкции покрытия не обеспечивают совместной работы пролетной и опорной конструкций.

Достоинства вантовых и висячих покрытий, обусловившие их внедрение в практику строительства, следующие: экономичность, получаемая за счет более полного использования прочностных свойств материалов, в том числе высокопрочных; относительная дешевизна монтажа и транспортирования; способность перекрывать большие пролеты без промежуточных опор и пространства любого очертания в плане; архитектурная выразительность;   относительно   небольшая    стрелка    провисания.

Полностью достоинства висячих конструкций реализуются при больших пролетах и не дают особых преимуществ при пролетах менее 40 м.

Недостатком их является большая деформативность, которая может привести к разрывам кровли,   а   иногда и вибраций покрытия. Деформативность обусловлена геометрической изменяемостью системы и упругой податливостью материала вант.   Кинематические   перемещения особенно значительны при  резком   изменении формы   нагрузки.    Для   устранения   кинематических   и уменьшения упругих перемещений от действия временной нагрузки применяют различные методы стабилизации висячих покрытий: выбор очертания оси пролетной конструкции, близкого к очертанию кривой давления от преобладающей нагрузки; уменьшение стрелки провисания несущей нити; увеличение доли постоянной нагрузки; превращение вантовой системы в висячую оболочку; создание   предварительного    напряжения.    Применение любого метода стабилизации приводит к дополнительному удорожанию конструкции, расходу материальных и трудовых ресурсов.   Следует   выбирать   метод стабилизации, наиболее   эффективный   и  экономически обоснованный.

К особенностям висячих покрытий надо отнести необходимость устройства специальных опорных конструкций. Все висячие конструкции являются распорными. Распор от пролетных конструкций воспринимается опорным контуром, чаще всего выполняемым в виде замкнутого кольца, заанкеренных оттяжек, рамных конструкций, контрфорсов. Иногда используются существующие сооружения, гибкие контуры. Наиболее экономичен замкнутый опорный контур, элементы которого находятся в состоянии, близком к центральному сжатию.

Важная особенность висячих систем — нелинейность зависимости между нагрузкой, усилиями в вантах и деформациями конструкции. Для них неприменим принцип независимости действия сил. При расчете висячих покрытий к системе прикладываются расчетные комбинации нагрузок. Расчет по линейной теории дает значительные погрешности.