Конструктивные элементы. Узлы и детали вантовых покрытий

К основным деталям вантовых покрытий относятся: ванты с анкерными хвостовиками, сжимы и соединительные элементы, внутренние и наружные опорные контурные элементы и кровельные панели.

Ванты. Ванты крепятся к опорному контуру при помощи концевиков, состоящих из анкера, удлинителя, центрирующих шайб, резьбовых наконечников и других деталей, обеспечивающих возможность регулировки длины и равнопрочного соединения. Для вант, изготавливаемых из спиральных канатов, на практике применяются анкеры заливного и гильзо-клинового типа (рис. 2.11.5). В заливных анкерах концы проволок расплетаются и заливаются специальным сплавом на цинковой основе. Сплав имеет температуру плавления 450...500 °C. Заливные анкеры предназначены для анкеровки несущих стальных канатов с расчетным разрывным усилием 2400...4500 кН и используются для крепления вант к наружному и внутреннему опорным контурам.

В узлах примыкания вант к опорному контуру обычно предусматривается возможность осуществления их регулировки. Регулировка длины ванты осуществляется с помощью регулировочных вилкообразных шайб различной толщины. Для подтяжки вант до заданной длины в анкерах предусмотрена винтовая нарезка для навинчивания захватных приспособлений домкратов или лебедок. В зависимости от конкретных условий применения резьба может располагаться внутри или снаружи анкера. Поскольку в процессе монтажа и предварительного натяжения системы значительно изменяется угол подхода вант, под анкеры ставятся специальные сферические шайбы.

Гильзо-клиновые анкеры системы ВНИИмонтажспецстроя, применяемые в основном для спиральных канатов типа TK и канатов двойной свивки типов ЛK-0 и TK, представляют собой обжатую методом продавливания через волок конструкцию и состоят из гильзы и клина.

Фасонный клин, имеющий волнистую форму, приблизительно совпадающую с формой расплетенных проволок или прядей каната, обеспечивает обжатие внутренних проволок каната, а гильза, имеющая в начальном состоянии внутреннюю коническо-цилиндрическую полость, при протяжке претерпевает пластические деформации и плотно обжимает наружные слои проволок. Поскольку клин выполнен в виде комбинации соединенных конусов, образующие которых имеют последовательно возрастающие углы наклона, усилие заанкеривания равномерно распределяется по всей длине анкера.

Гильзо-клиновые анкеры применяются при усилиях в вантах от 300 до 1000 кН. При усилиях до 300 кН могут применяться также анкерные концевики коушного типа.

Сжимы. Сжимы предназначены для закрепления на канатах элементов решетки (раскосов или стоек вантовых ферм), подвески к вантам различного оборудования, а также для закрепления вант между собой в вантовых сетках. Сжимы ставятся на канаты обычно с прокладками из мягкого металла (алюминия, свинца и др.) или пластмассы. Конструкция сжимов должна обеспечивать постоянство центрирования сходящихся в узле элементов на всех стадиях монтажа и эксплуатации покрытия. Усилие натяжения болтов должно быть достаточным для восприятия сдвиговых усилий На рис. 2.11, 6, а показана конструкция сжима для крепления к вантам вертикальных стоек вантовых ферм, на рис. 2.11.6, б — сжим для крепления раскосной решетки. Сжимы, показанные на рис. 2.11.6, в, г рекомендуются для применения в сетчатых вантовых покрытиях для фиксации взаимного положения вант.

Опорный контур. Внешний опорный контур следует проектировать с учетом создания в нем преимущественно сжимающих усилий, не допуская появления в нем кручения и значительных изгибающих моментов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого стремятся выполнить контур замкнутым криволинейным, соответствующим по своему очертанию в плане кривой давления от усилия распора вантовой системы. Конструкция опорного контура должна обеспечивать удобство заводки концевиков вант, их крепления, регулировки и натяжения.

Обеспечение этих условий наиболее часто выполняется путем образования в опорном контуре каналов, в которые пропускаются и крепятся концевики вант.

Обычно канал в железобетонном контуре образуется укладкой тонкостенной трубы (имеющей иногда уширение со стороны выхода вант для обеспечения свободы угловых перемещений ванты при монтаже, натяжении и эксплуатации висячей оболочки) диаметром, равным 1,4...2,0 диаметра ванты. Оси каналов проходят через центр тяжести контура, чтобы избегать его закручивания. В этих условиях для анкеровки вант целесообразно применять гильзоклиновые анкеры или удлинители, имеющие сравнительно небольшие размеры и позволяющие производить регулировку и натяжение вант при помощи гаек, под которые устанавливаются стальные шайбы (при необходимости сферические), распределяющие действующие усилия на опорную поверхность бетона (рис. 2.11.7, б).

Применяется также крепление вант к закладным частям, находящимся в опорном контуре. Чаще всего эти закладные части устраиваются в виде проушин, к которым с помощью осевых пальцев крепятся проушины анкеров (рис. 2.11.7, а). При этом регулировка и натяжение вант производится со стороны внутренних колец (в радиальных системах). Сечение опорного контура рекомендуется развивать в горизонтальной плоскости: это уменьшает расход стали и повышает жесткость всей вантовой системы.

В радиальных системах в центре устраиваются внутренние контурные элементы (кольца), которые от распорных усилий крепящихся к ним вант испытывают растяжение (часто растяжение с изгибом в горизонтальной плоскости). Конструкция внутренних колец также должна предусматривать центровку сходящихся вант на центр тяжести контура. Так как угол подхода вант к кольцам может в процессе загружения покрытия меняться, в конструкциях закрепления предусматриваются сферические шайбы или цилиндрические шарниры, что позволяет концевикам вант следовать за поворотом контура (рис. 2.11.7, в). Сечения внутренних колец также целесообразно развивать в горизонтальной плоскости.

В вантовых покрытиях с разомкнутым контуром распор вант воспринимается колоннами, защемленными в фундаментах либо оттяжками, заанкеренными в грунте (см. рис. 2.11.1).

Кровельные панели. Кровельные панели вантовых покрытий в зависимости от типа вантовой системы выполняют две функции: 1) ограждения внутреннего пространства перекрываемого здания; 2) несущей конструкции (в висячих железобетонных оболочках). В первом случае панели делаются из легких материалов — гнутых металлических листов, дерева, армоцемента и др. Их прочность должна быть достаточной для работы на пролет между вантами. Во втором случае железобетонные панели рассчитываются на усилия, получаемые из расчета всей висячей оболочки.

Легкие кровельные панели выполняют в виде щитов требуемого размера. Для их изготовления широко используют профилированные алюминиевые и стальные листы и эффективный утеплитель. Крепление панелей к вантам производят с учетом обеспечения необходимой податливости при деформации вантовых покрытий (например, с помощью болтов и прижимных шайб, допускающих некоторое проскальзывание по опорным столикам).

Железобетонные плиты навешивают на ванты при помощи выпусков арматуры. Швы между плитами замоноличивают. Некоторые типы кровельных плит показаны на рис. 2.11.8.