Висячие конструкции покрытий

Висячие конструкции покрытий, изобретенные и впервые  примененные для здании выставочных павильонов Нижегородской ярмарки в 1896 г. В. Шуховым, стали широко внедряться в строительство только со второй половины XX в., когда уровень развития строительной техники соответственно возрос. Такие покрытия применяют для спортивных и зрелищно-спортивных зданий, выставочных павильонов, аэровокзалов и крытых рынков.

Висячие покрытия на современном этапе развития строительной техники стали наиболее рациональными и экономичными конструкциями перекрытия больших пролетов. Поскольку экономический эффект применения висячих систем по сравнению с ранее рассмотренными пространственными конструкциями из жестких оболочек существенно возрастает по мере увеличения пролета, их применяют преимущественно для пролетов свыше 60-70 м, выполняют из металла - тросов, прутков, тонколистовых мембран, сеток, металлических лент. Принципиальными особенностями, определяющими специфику висячих систем, являются их высокая деформатив-ность и аэродинамическая неустойчивость.

Работа пролетного строения на растяжение обеспечивает максимальное использование несущей способности материала (по сравнению с условиями его работы в изгибаемых или сжимаемых конструкциях). Именно это преимущество, обеспечивающее минимальную массивность и экономичность пролетного строения, при больших по сравнению с конструкционными сталями относительных деформациях металла тросов определяет повышенную деформатив-ность висячей системы: способность к кинематическим перемещениям при воздействии сосредоточенных нагрузок на покрытие и опасность потери общей устойчивости системы - ее «выхлоп» в сторону, обратную провису, при ветровом отсосе. Для устранения этих недостатков выполняют специальные конструктивные мероприятия по стабилизации формы покрытия (но и удорожающие его): увеличение веса покрытия, введение изгибно жестких элементов в систему  или ее  предварительное напряжение. Висячие конструкции представляют собой распорную систему, и проведение конструктивных мероприятий по восприятию распора служит вторым усложняющим и удорожающим конструкцию фактором.

В общем случае распор передают на опорный контур системы. Очертание опорного контура висячего покрытия образуется по линии пересечения поверхности покрытия с наружными стенами. Соответственно опорный контур может представлять собой плоскую или пространственную фигуру либо быть образован пересекающимися арками. Как правило, если это допускает планировочная схема здания, опорный контур следует проектировать замкнутым. В этом случае он полностью воспринимает распор системы и передает на поддерживающий контур конструкции (стены, колонны) только вертикальные усилия.

При разомкнутом контуре распор и вертикальную составляющую усилий с покрытия передают на нижележащие и примыкающие конструкции. Наиболее распространены в этих случаях приемы передачи усилий на перекрытия примыкающих пристроек, опоры зрительских трибун, рамы, контрфорсы или оттяжки.

Висячие покрытия весьма разнообразны. Их классифицируют по признакам конструкции и геометрической формы (рис. 106).

Общая классификация по конструктивному признаку включает:

• однопоясные покрытия из тросов и стержней,
• мембранные покрытия из стальных листов,
• покрытия из систем изгибно-жестких элементов,
• двухпоясные системы из тросов,
• вант и тросовые фермы,
• седловидные покрытия из сеток или металлических лент,
• комбинированные системы.

По геометрическому признаку различают висячие конструкции с нулевой гауссовой кривизной поверхности (цилиндрические, коноидальные), положительной кривизной (поверхность переноса, сфероидальная, параболоида вращения) и отрицательной кривизной (шатры, гипары, поверхности переноса).