Вантовые покрытия

       Для уменьшения прогиба от  эксплуатационных нагрузок и  возможности появления трещин  висячая оболочка подвергается  предварительному напряжению путем  натяжения вант и подвешивания  дополнительных пригрузов. Для  отвода воды и удобства ведения  монтажных работ кроме несущего  каната может дополнительно устанавливаться  верхний — стабилизирующий канат. 

     Последовательность  выполнения работ при перекрытии пролета вантовыми канатами:

     - вантовый канат, намотанный на  барабан, подают краном к месту  установки, один конец каната  закрепляют анкером в опорном  контуре.

     - канат раскатывают, оснащают контрольными  грузами, поднимают в проектное  положение, натягивают электролебедкой  и закрепляют в опорном контуре  с противоположной стороны;

     - после установки всех продольных  канатов производят геодезическую  проверку положения точек вантовой  сети;

     - устанавливают поперечные ванты,  закрепляют их пересечения с  рабочими вантами;

     - укладывают плиты покрытия в  направлении от нижней к верхней;

     

     - производят натяжение загруженной  вантовой сети, бетонирование стыков  и контурных участков.

     

       Монтаж висячего покрытия с  использованием вантовых ферм  включает в себя следующие  технологические операции:

1. установка с помощью стрелового крана временной центральной монтажной опоры и монтаж на ее верхней части постоянной цилиндрической опоры в виде двух колец, соединенных стальными стойками;
2. изготовление, подъем и установка попарно вантовых полуферм и наружных связей — сначала по двум перпендикулярным осям, затем подряд с двух диаметрально противоположных сторон;
3. первоначальное натяжение установленных полуферм;
4. раскружаливание и демонтаж временной монтажной опоры;
5. монтаж сборных элементов покрытия с заделкой стыков;
6. напряжение всей вантовой системы в несколько этапов — по две фермы, расположенные перпендикулярно друг другу;
7. установка внутренних связей по фермам и кровле;
8. замоноличивание покрытия и контурных участков.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Мониторинг  конструкций вантового  покрытия

     Наиболее  ответственными элементами вантового  покрытия являются несущие и стабилизирующие  ванты, а также центральные металлические  кольца, за которыми необходимо системное  инструментальное наблюдение. От усилий в несущих вантах зависит прочность  всего вантового покрытия, в стабилизирующих  вантах – устойчивость системы и  состояние кровли. 

     Повышенные  требования к надежности большепролетного сооружения определяют необходимость  контроля технического состояния как на стадии строительства объекта, так и в процессе его эксплуатации с использованием современных методов и средств неразрушающего контроля.

     

     Технический мониторинг состояния конструкций  вантового покрытия включает:

• методы неразрушающего контроля для получения надежной и достоверной информации об объекте;
• расчет вантового покрытия на фактические нагрузки по этапам их создания в процессе строительства и при эксплуатации сооружения, анализ соответствия результатов мониторинга расчетным данным;
• определение нагрузок и воздействий, являющихся причинами возникновения и развития дефектов или повреждений в элементах конструкции;
• оценку видов дефектов, их расположения и характера развития;
• различные способы решения задач по обнаружению и слежению за ростом дефектов и их регистрации;
• разработку критериев оценки технического состояния вантового покрытия и рекомендаций по безопасной эксплуатации сооружения.

 

     Для осуществления технического мониторинга  используются следующие методы:

     

1. Инструментальный  геодезический контроль перемещений  центральных металлических колец  для получения интегральной характеристики  работы вантового покрытия. Для  этого установлены марки на  нижнем металлическом кольце  и неподвижные реперы на железобетонных  опорах. 

2. Инструментальный  контроль усилий в несущих  и стабилизирующих вантах с  использованием датчиков усилий. Датчики устанавливались в процессе  монтажа вантовых ферм на одной  из прядей, как на несущих, так  и на стабилизирующих вантах, внутри регулируемых анкеров  на центральных металлических  кольцах. Каждый из датчиков  имеет сертификат калибровки. В  герметических корпусах размещены  преобразователи питания датчиков  и модули-преобразователи сигналов, которые обеспечивают надежную  передачу числовой информации  при большой удаленности от  компьютера. Вблизи датчиков усилий  расположен щит электропитания  напряжением 220 вольт и частотой 50 герц с батареей резервного  питания. В случае отключения  питания сети на контролирующий  компьютер будет передаваться  предупреждающий сигнал.

3. Инструментальный  контроль деформаций и напряжений  в элементах центрального нижнего  металлического кольца с использованием  струнных датчиков.

     Для автоматического инструментального  мониторинга, необходимого для непрерывной  оценки напряженно-деформированного состояния  наиболее ответственных элементов  вантового покрытия (несущих и  стабилизирующих вант и центрального нижнего металлического кольца), разработаны  измерительные схемы и программное обеспечение.

     Измерительные системы представляют собой комплекты  элементов, осуществляющие дистанционное  измерение при оптимальных условиях передачи данных.

     Аналого-цифровые модули преобразовывают исходящие  от датчиков аналоговые сигналы в цифровые и передают на удаленный компьютер без искажений.

     Кроме инструментального контроля во время  эксплуатации здания необходимо периодически осматривать основные узлы и элементы вантового покрытия, как правило, два раза в год – весной и  осенью, а также после стихийных  бедствий (ураганных ветров, больших  ливней или снегопадов). При этом устанавливается их физическое состояние, обнаруживаются дефекты или повреждения, появившиеся в результате ошибок при проектировании, нарушений при  изготовлении конструкций, их транспортировании, хранении и монтаже, при эксплуатации сооружения.

     

     При проведении осмотров следует обращать внимание на состояние закладных  деталей для крепления вантовых ферм в железобетонных перекрытиях, наличие или развитие трещин в бетоне в местах присоединения металлических проушин и на нижней поверхности верхнего железобетонного кольцевого перекрытия.

     

     Во  время осмотра вантовых ферм необходимо выявлять разрушения узловых соединений (чугунных хомутов и болтов крепления металлических стоек), антикоррозионных покрытий металлических стоек и полиэтиленовых защитных чехлов прядей вант, а также смещений от проектного положения металлических плит покрытия. Визуальным осмотром центральных металлических колец должны устанавливаться дефекты или повреждения сварных швов (особенно горизонтальных монтажных, соединяющих изготовленные на заводе 4 отправочные марки в единое кольцо) и антикоррозионного покрытия. Следует также обращать внимание на состояние кольцевых связевых ферм, выявляя разрушения болтовых соединений, разрывы или погнутости стержневых элементов.

     В случае обнаружения недопустимых дефектов или повреждений служба эксплуатации обязана информировать генерального проектировщика и привлечь специализированную организацию для определения  причин их возникновения и разработки рекомендаций по усилению конструкций. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

8. Приложение.

 
 
 

9. Доклад

     В сооружениях, где надо перекрывать  без промежуточных опор большие  площади, весьма эффективны висячие  покрытия. Такие покрытия могут применяться  для производственных и гражданских  зданий разнообразного назначения и  различного сечения в плане (прямоугольное, круглое и овальное).

     Висячей оболочкой называют монолитное или  сборное с последующим замоноличиванием железобетонное покрытие, опертое на систему висячих вант. В период возведения такой оболочки рабочими элементами ее пролетной конструкции служат стальные канаты. После замоноличивания в эксплуатационной стадии оболочка работает совместно с вантами.

     

     Вантовые  висячие покрытия образуются системой гибких или жестких нитей, опорным  контуром или системой опор и ограждением. Наиболее рационально устройство для  висячих вантовых покрытий внешнебезраспорных замкнутых опорных контуров. В этом случае силы натяжения воспринимаются в уровне закрепления в контуре растянутых несущих вант. Возможны и другие способы передачи усилий от вант — на мощные железобетонные пилоны, на конструкции трибун или примыкающих объемов.

     Висячие покрытия с гибкими вантами требуют  дополнительных мероприятий по их стабилизации и повышению жесткости. Для их применения создают специальную  форму покрытия, обычно седловидную, или пригружают покрытие, или вводят в него дополнительные достаточно жесткие конструкции. Ограждением покрытий могут служить утепленные плиты на металлическом или деревянном каркасе, тенты или железобетонные плиты.

     Выделяют  несколько видов вантовых покрытий:

• прямоугольные в плане системы

     В таких зданиях применяют системы  из параллельных вант или вантовых ферм; поверхность оболочки имеет  цилиндрическую форму. Ванты или  фермы опираются на продольные балки, которые передают усилия на опорные  рамы с анкерами или на контрфорсы.

• системы эллиптические или овальные

     Для них обычно применяют системы  перекрестных вант или вантовых ферм. Они могут быть разнообразны по очертанию  и кривизне поверхности и по конструкции  опорных элементов.

• круглые в плане системы

     Для них используют радиально расположенные  в плане ванты или вантовые фермы.

     Последовательность  выполнения работ при перекрытии пролета вантовыми канатами:

- вантовый  канат, намотанный на барабан,  подают краном к месту установки,  один конец каната закрепляют  анкером в опорном контуре.

- канат  раскатывают, оснащают контрольными  грузами, поднимают в проектное  положение, натягивают электролебедкой  и закрепляют в опорном контуре  с противоположной стороны;

- после  установки всех продольных канатов  производят геодезическую проверку  положения точек вантовой сети;

- устанавливают  поперечные ванты, закрепляют  их пересечения с рабочими  вантами;

- укладывают  плиты покрытия в направлении  от нижней к верхней;

- производят  натяжение загруженной вантовой  сети, бетонирование стыков и  контурных участков.

     Технический мониторинг состояния конструкций  вантового покрытия включает:

     

• методы неразрушающего контроля для получения надежной и достоверной информации об объекте;
• расчет вантового покрытия на фактические нагрузки по этапам их создания в процессе строительства и при эксплуатации сооружения, анализ соответствия результатов мониторинга расчетным данным;
• определение нагрузок и воздействий, являющихся причинами возникновения и развития дефектов или повреждений в элементах конструкции;
• оценку видов дефектов, их расположения и характера развития;
• различные способы решения задач по обнаружению и слежению за ростом дефектов и их регистрации;
• разработку критериев оценки технического состояния вантового покрытия и рекомендаций по безопасной эксплуатации сооружения