Предварительно напряженные комбинированные стержневые и вантовые конструкции

2.2.2. Предварительно напряженные шпренгельные конструкции покрытия

В практике строительства последних лет появились фермы с поясами из тавров и двутавров, новые решения предварительно напряженных двускатных балок [50], легких строительных конструкций с использованием проволочных сеток [51], малоэлементных ферм [52]. В последних решениях конструкции покрытия выполнены с верхними поясами из двутавров, воспринимающих как продольную силу, так и изгибающий момент. Нижний пояс выполнен из двутавров, уголков (мало элементные фермы) или опоры балочной системы соединяет высокопрочная затяжка, опирающаяся на стойки шпренгельной системы. Для двускатной балочной системы величина момента в балке от предварительного напряжения регулируется изменением

87

значений опорного эксцентриситета расположения затяжки и начального в ней усилия. Решение опорного узла такой конструкции получается довольно сложным.

Решения шпренгельных систем [53], [54], позволяющие уменьшить величины изгибающих моментов в сжато-изогнутом верхнем поясе и упростить технологию создания предварительного напряжения.

На рис. 2.22 и 2.23 приведены шпренгельные фермы покрытия, включающие верхние пояса 1, работающие на сжатие с изгибом, нижние пояса 2 из высокопрочных материалов, приопорные шпренгельные стойки 3, коньковые шпренгельные элементы 4, распорки 6. Элементы верхних поясов 1 в коньке соединены между собой шарниром 5. При больших уклонах верхнего пояса ферма выполняется без соединения конькового шпренгеля с нижним поясом (рис. 2.22) и при малых уклонах верхнего пояса коньковый шпренгель соединяется с нижним поясом, придавая ему ломаное очертание.

Для представленной конструкции можно упростить технологию создания предварительного напряжения [54], исключив применение специальных домкратов, развертывание маслосистемы для создания усилия предварительного напряжения и так далее. На рис. 2.24 приведены принципиальные схемы создания предварительного напряжения для шпренгельных ферм. Конструкции ферм аналогичны конструкциям шпренгельных систем изложенным выше (рис.2.22). При этом консоли центрального шпренгеля 4 могут быть расположены как снизу, так и сверху верхнего пояса (рис. 2.24).

Рис. 2.22. Шпренгельная ферма без соединения коньковых элементов с затяжкой: 1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3 - приопорные шпренгельные стойки; 4 - коньковые шпренгельные элементы; 5 - шарнир; 6 - распорка

В последнем случае направление усилия, предварительного напряжения изменяется. Для создания предварительного напряжения вначале устанавливаются под углом к друг другу и соединяются между собой шарниром 5 отправочные марки верхнего пояса 1, затем устанавливается затяжка 2 и к выносным консолям 4 прикладывается усилие предварительного напряжения N. В зависимости от места расположения выносных консолей усилие предварительного напряжения N может быть растягивающее или сжимающее. Независимо от положения выносных консолей 4 в высокопрочной затяжке 2 создается требуемое растягивающее усилие предварительного напряжения.

88

Рис. 2.23. Шпренгельная ферма с соединением коньковых элементов с затяжкой: 1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3 - приопорные шпренгельные стойки; 4 - коньковые шпренгельные элементы; 5 - шарнир; 6 - распорка

В последнее время в практике строительства широко используется фланцевое соединение отправочных марок конструкции покрытия. Как правило, фланцевые соединения выполняются на высокопрочных болтах. Применение такого вида соединений для шпренгельных ферм позволяет соединить процесс сборки конструкции с созданием предварительного напряжения практически без увеличения трудоемкости сборки.

На рис. 2.25 и 2.26 представлены решения малоэлементных предварительно напряженных шпренгельных ферм и схемы их сборки [55].

Как и в решении, представленном выше (рис. 2.23), фермы включают верхние пояса 1, нижние пояса 2, приопорный шпренгель 3. Пояса 1 отправочных марок соединены шарниром 5. В отличие от конструкции (рис. 2.23) в представленном решении отсутствует распорка. Коньковый шпренгельный элемент 4 соединен в узел на оси симметрии в промежуточной точке между поясами (рис. 2.25,а) или в уровне нижнего пояса (рис. 2.25,6). Узлы соединения элементов отправочных марок на фланцах 6 и 7 приведены на рис. 2.25,в, 2.25,г и 2.25,а.

Предварительное напряжение для такой конструкции может быть выполнено как на строительной площадке, так и в заводских условиях.

Предварительное напряжение на монтаже для конструкции рис. 2.25,а осуществляется следующим образом. Вначале соединяются верхние пояса отправочных марок, затем производится скрепление фланцев нижнего пояса (рис. 2.26,а), причем между фланцами 6 устанавливается временная монтажная прокладка 8, толщина которой f является расчетным параметром и определяет величину усилия предварительного напряжения в нижнем поясе. Далее производится раскрепление фланцев конькового шпренгеля (узел 1, рис. 2.25,а и 2.25,6). Если перед установкой болтов между фланцами 7 имеется зазор, то он устраняется монтажной прокладкой 9 (рис. 2.26,в). После этого устраняется временная монтажная прокладка 8 (узел 2, рис. 2.25,а и 2.26,6) и производится окончательное стягивание фланцев крепления нижнего пояса. Для представленного конструктивного решения требуемая величина усилия предварительного напряжения не достигает больших величин, поэтому стягивание элементов нижнего пояса не вызывает затруднения.

89

Рис. 2.24. Схема создания предварительного напряжения в шпренгельных фермах: 1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3 - приопорные шпренгельные стойки; 4 - коньковые шпренгельные элементы; 5 - шарнир; 6 - распорка (стяжка)

Для таких конструкций в качестве высокопрочного напрягающего элемента могут быть использованы круглые стержни с анкерами (смотри раздел 1.5), позволяющие легко собирать конструктивные элементы и создавать предварительное напряжение.

В ферме рис. 2.25,6 предварительное напряжение может быть создано в заводских условиях и укрупнительная сборка таких конструкций не отличается от традиционно известной технологии. На рис. 2.26,г приведена схема создания предварительного напряжения в отправочной марке. Верхний пояс 1 закрепляется в опорах, к консолям приопорного и конькового шпренгелей прикладывается расчетная величина усилия предварительного

90

напряжения N, осуществляется прикрепление нижнего пояса 2, а затем усилие предварительного напряжения снимается.

Рис. 2.25. Малоэлементная предварительно напряженная шпренгельная ферма а, б - схемы ферм; в, г - узлы крепления шпренгелей и нижнего пояса. 1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3 - приопорный шпренгель; 4 - коньковый шпренгель; 5 - шарнир; 6 - фланцы крепления нижнего пояса; 7 - фланцы крепления шпренгеля.

Рис. 2.26. Узлы крепления элементов отправочных марок и схема создания предварительного напряжения: а - узел крепления нижнего пояса и шпренгелей для схемы рис 2.25,6; б, в - размещение монтажных прокладок при создании предварительного напряжения; г - создание предварительного напряжения. 1 - верхний пояс; 2 - нижний пояс; 3 - приопорный шпренгель; 4 - коньковый шпренгель; 6 - фланцы нижнего пояса; 7 - фланцы крепления шпренгелей; 8 - временная монтажная прокладка; 9 - монтажная прокладка.

91