Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий

8.5. Двухпоясные системы покрытий

8.5.1. Общая характеристика и конструктивные особенности

Двухпоясными называют конструкции покрытий, состоящие из двух систем нитей, расположенных параллельно или радиально. Одна из них является несущей и ее работа, по существу, не отличается от работы однопоясных

383

систем. Другая система нитей, связанная с помощью тяжей или распорок с первой, обеспечивает стабилизацию покрытия за счет предварительного напряжения. Стабилизирующие нити путем натяжения несущих как бы имитируют действие временной нагрузки и при отсутствии таковой не позволяют несущим нитям вернуться в исходное положение, что дает возможность существенно снизить деформативность покрытия от временной нагрузки.

Взаимное расположение несущих и стабилизирующих нитей может быть осуществлено по трем схемам, показанным на рис. 8.29.

Рис. 8.29. Схемы двухпоясных систем

При расположении несущей нити выше стабилизирующей по схеме рис. 8.29, а соединяющие нити элементы работают на растяжение, что дает возможность выполнить их из тросов или круглой стали. Однако при таком решении покрытия увеличивается строительная высота помещения и возникает необходимость организации двух опорных контуров отдельно для несущих и стабилизирующих нитей.

Расположение нитей по схеме рис. 8.29, б позволяет устроить один общий опорный контур и создает условия для организации наружного водоотвода. Вместе с тем элементы, соединяющие пояса в этой системе, работают на сжатие, что существенно усложняет их конструкцию и приводит к повышению металлоемкости.

Схеме рис. 8.29, в присущи как преимущества, так и недостатки первых двух схем. Длина сжатых элементов здесь может быть уменьшена. Возможно также устройство наружного водоотвода (рис. 8.30).

Рис. 8.30. Разрез по покрытию спортивной арены

384

Очертание нитей выбирают в соответствии с характером распределения внешней нагрузки. Основная нагрузка на покрытие - равномерно распределенная, поэтому при параллельном расположении нитей они будут загружены равномерно распределенной линейной нагрузкой q и в соответствии с формулой (8.3), очертание несущей нити должно следовать квадратной параболе:

где f - стрелка провеса в середине пролета.

Для того чтобы исключить кинематические перемещения от сил взаимодействия несущих и стабилизирующих нитей, передаваемых через растяжки (распорки), надо, чтобы эти силы были равномерно распределены по пролету. Это может быть достигнуто приданием стабилизирующей нити также очертания по квадратной параболе (8.69) с той же или иной стрелкой.

При радиальном расположении нитей линейная нагрузка будет треугольной, следовательно, очертания несущих и стабилизирующих нитей должны следовать кубическим параболам вида:

Количество растяжек (распорок) должно быть достаточно большим, чтобы они могли имитировать равномерно распределенную нагрузку. Расстояние между ними назначают в пределах 1,5...6 м и более, обычно увязывая его с размерами панелей покрытия или с шагом прогонов.

Рис. 8.31. Крепления растяжек к нитям

385

Рис. 8.32. Крепления распорок к нитям

Рис. 8.33. Распорки большепролетных двухпоясных систем:
а - в непосредственной близости от узла пересечения нитей; б - рядовая распорка и связи

Некоторые варианты крепления растяжек к нитям показаны на рис. 8.31, а распорок - на рис. 8.32. При взаимном расположении несущих и стабилизирующих нитей по схеме в (см.рис. 8.29) они оказываются в разных плоскостях. С этим нужно считаться при проектировании распорок, установленных в непосредственной близости от узла взаимного пересечения нитей, предусматривая смещение осей (рис. 8.33, а). Остальные распорки можно проектировать прямыми (рис. 8.33, б). Для обеспечения пространственной работы покрытия и закрепления сжатых распорок от смещений из плоскостей нитей могут быть предусмотрены вертикальные связи между распорками (рис. 8.33, б).

Предварительное напряжение покрытия можно создать путем натяжения нитей домкратами, как и в однопоясных системах, либо путем напряжения растяжек (распорок). В последнем случае напрягающие усилия

386

Рис. 8.34. Винтовые муфты для напряжения двухпоясных систем:
а - в распорках; б - в растяжках; 1 - контргайка; 2 - отверстие под штырь для вращения болта

Рис. 8.35. Конструкция кровли из профилированных листов:
а - без утеплителя; б - с верхним расположением утеплителя; в - с размещением утеплителя под настилом; 1 - болт с крюком; 2 - гидроизоляционный ковер; 3 - пароизоляция; 4 - поддерживающая сетка

будут незначительны и их можно реализовать без применения домкратов, используя винтовые муфты с правой и левой резьбой (рис. 8.34). Чтобы муфты не раскручивались, их после напряжения затягивают контргайками.

В двухпоясных системах покрытий применяют легкие ограждающие конструкции в виде настилов и панелей на основе профилированных листов из стали, алюминиевых сплавов, стеклопластиков и других материалов. Находят применение деревянные заполнения. В случае использования для холодного покрытия прозрачного полиэфирного стеклопластика или органического стекла в здании обеспечивается естественное освещение.

Настил укладывают непосредственно на нити, реже на прогоны. Обычно утеплитель располагают над настилом и предусматривают защиту его кровельным ковром (рис. 8.35, б). Если профилированный настил, кроме несущей функции, выполняет роль гидроизоляции, то утеплитель располагают под настилом (рис. 8.35, в). В этом случае при использовании

387

Рис. 8.36. Детали стыков плит:
а - опирание плит на столик; б - сварной стык стальных плит; в - стык с нащельником для стеклопластиковых плит

минераловатного утеплителя пароизоляцию выполняют из фольги, наклеенной на картон, а снизу предусматривают сетку.

Панели и плиты покрытия (прямоугольной формы для систем с параллельными нитями и трапециевидной - с радиальными) не имеют принципиальных особенностей по сравнению с обычными панелями. Узлы сопряжений и стыки панелей показаны на рис. 8.36; конструкция столика при узловом опирании панелей - на рис. 8.33, б.

388