Вантовая архитектура – Статья «Проектирование вантовых конструкций в Autodesk Robot Structural Analysis Professional» из журнала CADmaster №6(67) 2012 (октябрь-декабрь)

Воздушная архитектура: висячие мосты

В работе рассматривается конструкция и принцип работы висячих мостов. Приводятся наиболее известные висячие мосты в истории.Ставятся основные проблемы неустойчивости мостов данной конструкции.

Висячий мост — мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Висячие мосты часто называют «подвесными», однако в специализированной литературе по архитектуре и строительству термин «подвесной мост» не используется. Висячие мосты находят наиболее удачное применение в случае большой длины моста, невозможности или опасности установки промежуточных опор (например, в судоходных местах). Основные несущие тросы (или цепи) подвешивают между установленными по берегам пилонами. К этим тросам (кабелям) крепят вертикальные подвески - крученые проволочные канаты или стальные тяжи, на которых подвешивается дорожное полотно основного пролёта моста (балка жесткости). Основные тросы продолжаются за пилонами и закрепляются на уровне земли в анкерных опорах. Продолжение тросов может использоваться для поддержки двух боковых пролетов. Под действием сосредоточенной нагрузки несущая конструкция может изменять свою форму, что уменьшает жёсткость моста. Для уменьшения прогибов, в современных висячих мостах дорожное полотно усиливают продольными балками или фермами, распределяющими нагрузку. Используются также конструкции, в которых дорожное полотно поддерживается системой прямолинейных канатов, закреплённых непосредственно на пилонах. Такие мосты называются вантовыми

Из-за сложного состава в подвесного моста возникают две основные трудности: во-первых, оказывается аэродинамически мост весьма уязвим(под действием сильного ветра опоры подвергаются действию большого крутящего момента, поэтому для них требуется хороший фундамент, особенно при слабых грунтах), во-вторых, оказывается очень трудно описать поведение моста через простые математические модели.

До 1810г. строились, как правило цепные мосты небольших пролетов. Они обладали значительным собственным весом и сравнительно небольшой грузоподьемностью. Основным несущим элементом таких мостов являлась цепь, составленная из колец или отдельных жестких элементов, соедененных болтами (шарнирами). Первый висячий мост был, который по своей конструктивной схеме был близок к современным висячим мостам, был построен в 1741г. в Англии через реку Тиз. Пролет этого моста составлял 21м.

За последние 300 лет во многих странах странах было построено большое количество висячих мостов, конструкция которых постоянно совершенствовалась, а пролеты увеличивались. В основе архитектурного решения висячих покрытий лежат конструктивные принципы, созданные самой природой. Так, например несущая система паутины представляет собой не что иное, как пространственную вантовую конструкцию, микроструктура листьев растений – систему натянутых нитей, пронизывающих всю клеточную структуру. Иначе говоря, висячие конструкции сознательно или интуитивно заимствованы из живой природы. Глубокое изучение природных конструктивных форм позволит создать рациональные строительные конструкции на практике. Расмотрим 10 наиболее известных висячих мостов в истории.

Висячий мост через пролив Менай в британской провинции Уэльс считают первым по-настоящему великим подвесным мостом в истории Европы. Он открылся в 1826 году. До этого в Старом Свете строили лишь простые цепные висячие переходы, эта же конструкция была для своего времени невероятно сложной и полезной в инфраструктурном плане. Основной пролет этого моста имеет длину 176 метров.

Клифтонский подвесной мост через реку Эйвон в Бристоле является одним из самых известных сооружений города и всей Великобритании в целом. Это инженерное сооружение с висячим пролетом длиной 214 метров было сдано в эксплуатацию в 1864 году и быстро стало символом английской промышленной мощи. Интересен факт, что именно здесь 1 апреля 1979 года был совершен первый в мире банджи-прыжок.

В течение несколько десятилетий два крупных города на берегах пролива Ист-Ривер, Нью-Йорк и Бруклин не имели никакого другого сообщения, кроме как лодочного. Инженеры и власти этих населенных пунктов долго спорили, что лучше и дешевле построить: мост или тоннель, пока не остановились на первом варианте. В 1870 году началось строительство Бруклинского моста, ставшего в 1883 самым длинным подвесным сооружением в мире (длина пролета – 486 метров). Сейчас это один из символов Нью-Йорка, не меньший, чем небоскреб Эмпайр-стейт-билдинг или статуя Свободы.

Подвесной мост Амбассадор не зря имеет такое нарицательное имя (переводится с английского как «посол»). Ведь он соединяет не просто два берега реки Детройт, а два государства – Соединенные Штаты Америки и Канаду. Более того, через него проходит 25 процентов торговых перевозок между этими странами. Длина самого длинного пролета этого моста составляет 564 метра. Открыто данное сооружение в 1929 году.

Золотые Ворота являются самым известным и красивым мостом в США, если даже не во всем мире. Это сооружение с длиной пролета 1280 метров было построено в 1937 году, став рекордсменом по данному параметру на целых двадцать семь лет. Интересно, что сейчас этот мост является самым популярным на планете местом для совершения самоубийств. Считается, что прыжок с него стал причиной смерти более 1200 человек.

В России не так уж и много больших водных преград, ради преодоления которых можно было бы строить подвесные мосты. А потому самым известным подобным сооружением в стране является относительно небольшая конструкция, Крымский мост в Москве, открытый в 1938 году. Длина его висячего пролета составляет 168 метров.

В 1973 году случилось историческое событие для всей Евразии – в Стамбуле был открыт первый мост через Босфор. Он наконец-то соединил европейский и азиатский берега этого пролива, о чем мечтали местные властители на протяжении последнего тысячелетия. Общая длина этого сооружения составляет 1560 метров, а подвесного пролета в нем – 1074. Пешеходам доступ на него полностью запрещен – власти Стамбула не хотят отнимать у Сан-Франциско титул «столицы самоубийц».

В 1998 году между островами Хонсю и Авадзи был открыт мост Акаси-Кайкё, ставший самым длинным подобным подвесным сооружением в мире. И уже более пятнадцати лет он удерживает это почетное звание. Длина крупнейшего висячего пролета в нем составляет 1991 метр. Если растянуть все его стальные нити, то получится единый трос, способный опоясать Земной шар более семи раз.

Длина самого крупного подвесного пролета моста Большой Бельт в Дании составляет 1624 метра. Это не самый большой показатель в мире (в этом его более чем на 300м опережает японский Акаси-Кайкё), зато рекордный в Европе. Открыто рекордное для Старого Света инженерное сооружение в 1998 году.

У моста через реку Сыдухэ в китайской провинции Хубэй длина крупнейшего висячего пролета составляет и того меньше – «всего» 900 метров. Однако это сооружение является самым высоким подвесным мостом в мире. Высочайшая его точка над уровнем земли расположена на отметке 496 метров. Объект функционирует с 2009 года.

Мало кто знает, что история висячих мостов, в сущности, представляет собой длинную вереницу катастроф. В истории техники нет другого примера, чтобы конструктивное решение завоевывало свое право на жизнь при столь противоречивых обстоятельствах и было оплачено столь дорогой ценой.

В 1864 и 1889 гг. жертвами ветра стали два моста на Ниагаре. В США только за период с 1876 по 1888 г. рухнул 251 мост. Большинство из этих больших и маленьких мостов были висячими. Один из первых документированных примеров катастрофы датируется 1854 г., когда во время сильного ветра разрушился 336-метровый мост на р. Огайо близ Уилинга. “В течение нескольких минут, — писал один из очевидцев, — мы с тревогой наблюдали за мостом, который напоминал качку корабля во время шторма. Внезапно мост поднялся почти до высоты пилонов, потом резко опустился; огромная конструкция сильно изогнулась, почти перевернувшись, и с ужасным грохотом рухнула с головокружительной высоты в реку”.

Динамическая устойчивость висячих мостов – их слабая сторона. Легкость гибкость, будучи их неоспоримым преимуществом, во время сильного ветра превращается в серьезный недостаток. Часто мост оказывается в роли качающейся и прыгающей корабельной палубы. Отсутствие жесткой конструкции и нужных килограммов превращает сооружение в игрушку для мощных порывов ветра. Стабилизация достигается с помощью балок жесткости, находящихся под путевым полотном, а чаще сами перила моста трансформируются в силовую конструкцию. Однако на протяжении десятилетий их роль была недостаточно ясна, и в тех случаях, когда они ставились, конструкторы делали это чисто интуитивно.

Особенно трагическими событиями было отмечено английское мостостроение тех лет. За относительно короткое время последовал целый ряд катастроф с висячими мостами над Менайским проливом, на р. Ту-ид, у города Монтро и снова над Менайским проливом. Во Франции висячие мосты были надолго запрещены как опасные и прочные конструкции после трагического случая на р. Майенн близ Анже, когда под действием сильного ветра и маршировавших по путевому полотну войск внезапно обрушился мост такой конструкции и в результате катастрофы погибли 226 человек.

В наше время, основное объяснение неустойчивости висячих мостов объясняется аэродинамическими силами, возникающими при взаимодействии ветра и моста. Эти силы действуют по-разному в соответствии с тем, насколько сильно мост выведен из состояния равновесия, в частности, насколько велик при кручении угол, и могут ли возникать самовозбуждение и отрицательные эффекты затухания.

novainfo.ru

вантовая конструкция - это... Что такое вантовая конструкция?


вантовая конструкция
cable-stayed structure

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • вантгоффит
  • вантовая оболочка

Смотреть что такое "вантовая конструкция" в других словарях:

  • Вантовая ферма —    Конструкция из стержней, испытывающая только усилия растяжения.    (Термины российского архитектурного наследия. Плужников В.И., 1995) …   Архитектурный словарь

  • висячие конструкции — строительные конструкции, в которых все основные несущие элементы (тросы, кабели, цепи, мембраны) работают на растяжение. Эта особенность висячих конструкций позволяет в полной мере использовать свойства строительных материалов, выдерживающих… …   Энциклопедия техники

  • Эресуннский мост — Координаты: 55.575278, 12.826944 …   Википедия

  • Юбилейный (спортивный комплекс, Санкт-Петербург) — СК «Юбилейный» …   Википедия

  • Дворец спорта Юбилейный — Координаты …   Википедия

  • Юбилейный (cпортивный комплекс, Санкт-Петербург) — Координаты …   Википедия

  • Юбилейный (спортивный комплекс — Юбилейный (спортивный комплекс, Санкт Петербург) Координаты: 59°57′01″ с. ш. 30°17′31″ в. д. / 59.95 …   Википедия

  • Мост — У этого термина существуют и другие значения, см. Мост (значения) …   Википедия

  • Ксенакис, Янис — Янис Ксенакис Основная информация Полное имя …   Википедия

  • Ксенакис, Яннис — Янис Ксенакис (греч. Ιάννης Ξενάκης, 29 мая 1922 год Браила, Румыния  4 февраля 2001 года, Париж, Франция)  французский композитор и архитектор. Один из лидеров модернизма и концептуализма в музыке и архитектуре. Биография Французский композитор… …   Википедия

  • Ксенакис Я. — Янис Ксенакис (греч. Ιάννης Ξενάκης, 29 мая 1922 год Браила, Румыния  4 февраля 2001 года, Париж, Франция)  французский композитор и архитектор. Один из лидеров модернизма и концептуализма в музыке и архитектуре. Биография Французский композитор… …   Википедия

dic.academic.ru

Вантовые сети Макарова для околоземных орбитальных поселений

Вантовые сети Макарова для околоземных орбитальных поселений

   

Макаров С.Г., Персональная страница

Эннепер-архитектура Макарова для Земли и для Космоса

Не побоюсь сказать прямо: мои конструкции представляют собой совершенно новое направление в архитектурном и инженерном искусстве. Новизна состоит и в форме, и в самой методологии их создания. При этом я предлагаю сразу «бесконечную серию конструкций».

Данной статьей я официально заявляю о провозглашении мною в архитектуре Земли и архитектуре Космоса принципиально нового архитектурного направления, которое называется «Эннепер-архитектура Макарова». Оригинал статьи здесь >>

Сергей Макаров, Латвия

Макаров Сергей Григорьевич,
инженер-математик

В 1986 году я получил единоличное авторское свидетельство на висячее покрытие. Поскольку я был «частником» и соавторов у меня не было, от подачи заявок до положительного решения по моим заявкам прошло несколько лет.

Мои висячие покрытия представляли собой вантовые сети на волнообразных опорных контурах. Я долгое время разрабатывал такие конструкции и, в конце концов, постиг «тайну их формообразования». После этого я сформулировал (юридически: «открыл») соответствующий закон.

Дословно он называется так: “Закон совместности квазиортогональных тангенциально-волнообразных вантовых сетей”.

Имея за плечами опыт изнурительной «войны» с патентоведами, я просто пошел к нотариусу и зарегистрировал у него дату предъявления формулировки этого закона.

Безусловно, я осознавал, что у этого открытия большое будущее, но у меня просто не было сил еще раз обращаться в патентный институт.

Особенность этого закона состоит в том, что он является пионерным открытием в этой области.

До его появления все вантовые конструкции «выдумывались поштучно».

С появлением этого закона оказалось возможным заплетать «квазиортогональной» (т.е. «почти ортогональной» и состоящей лишь из двух семейств вант) вантовой сетью опорный контур с ЛЮБЫМ наперед заданным числом волн.

Это открывало громадные перспективы, которые, как это уже часто бывало в России, оказались никому не нужны.

То, что было сделано в этой области до меня, вы можете посмотреть, например, посетив страницу «Тенсегрити» английской энциклопедии “Wikimedia Commons”. То, что предлагаю я, можно увидеть, например, на прилагаемой фотографии.

Вантовая конструкция "Четверка Макарова",
изготовитель модели, автор идеи и фотографии Сергей Макаров

Остальные мои конструкции любознательный читатель найдет на моем личном сайте в разделе «Архитектура Космоса».

Интерес к моему сайту проявили представители уже 121 страны земного шара. Подробности можно посмотреть в разделе «Разное» в подразделе «Кому он нужен, этот сайт?».

Не побоюсь сказать прямо:
мои конструкции представляют собой совершенно новое направление в архитектурном и инженерном искусстве.

Новизна состоит и в форме, и в самой методологии их создания. При этом я предлагаю сразу «бесконечную серию конструкций».

Такого в этой области еще не было никогда.

Новаторства нет только в том принципе, который уже сформулировал до меня гениальный Бакминстер Фуллер. Оказалось, что именно этот его принцип все время направлял меня на моем изобретательском пути, хотя об этом принципе я узнал лишь недавно.

Вполне возможно, что «сети Макарова» скоро окажутся востребованы и для создания «искусственных планет» при переселении человечества в открытый космос.


Несколько слов об «Эннепер-архитектуре»

15 марта 2013 года я заявил о рождении новой ветви в земной и космической архитектуре. Новое архитектурное направление было аннонсировано мною в статье "Эннепер-архитектура Макарова для Земли и для Космоса".

Некоторым может показаться не понятным, зачем нужно было применять в этом названии такое «хитромудрое» иностранное слово. Объясняю: Эннепер – это фамилия французского математика девятнадцатого века (Alfred Enneper). Именно он открыл нам бесконечную серию красивых математических поверхностей, одна из которых показана в начале этой статьи. Здесь приведена поверхность Эннепера с шестью лепестками. Подобные поверхности могут строиться и с любым другим количеством лепестков. Когда Эннепер создавал эти поверхности в виде формул и математических графиков, он, видимо, не предполагал, что найдется человек, который решит применить их в реальной жизни, в реальной архитектуре. Однако, такой человек, как вы понимаете, нашелся.

Хочу заметить: в названии нового архитектурного направления на первом месте стоит фамилия французского математика, а только на втором месте – моя фамилия. Этим я подчеркнул большую заслугу и ведущую роль Эннепера в рождении этой новой ветви архитектуры.

На поверхности Эннепера я обратил свое внимание по двум причинам. Во-первых, они очень сбалансированы и очень эстетичны. Во-вторых, они являются минимальными поверхностями для заданного волнообразного контура. Поверхности, которые создаются с помощью вантовой сети по моему закону, тоже являются минимальными поверхностями для заданного волнообразного опорного контура. Связав воедино эти два обстоятельства, я могу заявить: проще всего создавать в нашем мире поверхности Эннепера именно с помощью открытого мною закона.

Внимательный читатель, я думаю, обратил внимание на слова «с помощью...». Чем вызвана такая моя осторожность? Она вызвана всего лишь моим стремлением к точности и аккуратности даже в любых мелочах. Если вы вникните в суть формулировки моего закона, то вы поймете, что он создавался мною именно для пологих опорных контуров. Взгляните на поверхность Эннепера: нетрудно заметить, что ее контур вовсе не является пологим. Если вы посмотрите на этот контур сверху, то вы заметите, что он содержит даже «возвратные петли». А что из этого следует? Из этого следует то, что при создании «вантовых поверхностей Эннепера» вы не сможете применить мой закон «в лоб», т. е. в той дословной формулировке, в которой он сейчас записан. Говоря математически: к моему закону нужно еще добавить некоторое конформное отображение той поверхности, которую имеет в виду мой закон, на волнообразную поверхность Эннепера.

Мне, однако, не хочется забивать ваши головы лишней математикой. Я считаю, что любой «нормальный архитектор и нормальный инженер» сможет проявить творческий подход и сделать необходимое отображение просто в своей голове. Я, например, уже проделал такое отображение и я смогу сейчас представить вам его результат.

Я купил лист органического стекла толщиной четыре миллиметра. Затем я купил кусок безосновного линолеума (это толстая жесткая клеенка для покрытия полов). На линолеуме я нарисовал необходимую мне выкройку, перенес эту выкройку на оргстекло. После этого я высверлил и выпилил все, что было нужно, изогнул лепестки заготовки в вертикальном направлении. Дальше я привинтил свою заготовку к хоккейной резиновой шайбе и заплел заготовку из оргстекла шнуром желтого цвета. Результат, который я получил, вы можете увидеть на следующей фотографии.

Я понимаю, что моя модель еще далека от идеала. Однако, это лишь первая модель. Моей задачей было доказать вам, что минимальные поверхности Эннепера могут создаваться в нашем мире именно с использованием моего закона.

Математика математикой, но «пока не прочувствуешь своими руками» реальные материалы, реальную готовую модель, чистая математика может показаться не слишком убедительной.

Выше я написал фразу: «изогнул лепестки заготовки в вертикальном направлении». Хочу сказать вам, что для этого синхронного изгибания лепестков тоже необходима специальная технология, без которой вы никогда не сможете сделать свои лепестки одинаковыми. Однако, эту «специальную технологию» я опишу лишь тем из вас, кому это будет реально необходимо.

Хочу отметить следующее: я люблю конструкции, которые «распахивают свои лепестки вверх» как реальные цветы, которые нас окружают. Однако, никто не мешает вам применить в реальном строительстве и другой вариант. Этот вариант приведен на моей следующей фотографии.

Кто-то будет строить поверхности Эннепера в виде лепестков, которые распахнуты вверх. Кто-то захочет построить сооружение с лепестками распахнутыми вниз. Все это – дело вкуса. Я представил себе сооружение, в котором применены сразу оба варианта: представьте себе сооружение, которое составлено из «двух цветков навстречу друг другу». В этом тоже «что-то есть». Однако, дальнейшее развитие этого направления не является темой для данной статьи. Вариаций и комбинаций поверхностей Эннепера может быть очень и очень много. Самое главное – начать, а там пойдет... Тема эта очень благодатна и бесконечна.

Думаю, что многие молодые архитекторы, которые любят не только «виньетки», а отдают предпочтение именно «математической архитектуре», найдут в обозначенном мною новом архитектурном направлении очень много интересных и достойных вариантов его развития.

16/04/2013        Макаров Сергей


"Вантовые сети в архитектуре", доклад Сергея Макарова.






Космические презентации Сергея Макарова

Новые архитектурные направления Сергея Макарова



Из переписки
руководителя проекта zg5.cosmotest.ru Виктора Коротченко и
инженера-математика Сергея Макарова

Дорогой Сергей Григорьевич!

Примите мою благодарность за ваш значительный вклад и личное участие в проекте
"Орбитальные поселения, межпланетные и межзвездные перелеты. Проект XXI века".

Ваша персональная страничка "Вантовые сети Макарова для космических поселений" является исключительно ценным оригинальным дополнением материалов сайта и, несомненно, представляет большой интерес для посетителей сайта и будущих разработок по освоению космического пространства человеком.

С глубоким уважением

Виктор Коротченко.
17.07.2015, гор.Москва, Россия

Дорогой Виктор!

Я знаю, что вся космическая программа России засекречена. О своих разработках я писал Президенту Росcии, а также Рогозину, когда он попросил написать ему о свежих идеях для космоса...
В ответ я получил (в обоих случаях) от Роскосмоса:
предложения из СМИ и из интернета не комментируются.

После этого я просто "наплевал на Россию" (как на безнадежного контактера) и стал переписываться только с англоязычными компаниями.

Представляете, как вы меня удивили? Очень приятно было пообщаться.
Я чувствую себя "человеком мира", поэтому все эти ведомственнные барьеры в общечеловеческих вопросах мне просто смешны...

Благодарю Вас за сотрудничество!

Кстати:

Вы, наверное, можете связаться с Рогозиным напрямую... Покажите ему "нашу персональную страничку". Я уверен, что он моего письма к нему просто не видел. Для космоса свежие идеи очень важны.

Космические профессионалы из США (Сэм Хименес) и из ESA (Бернард Фоинг) интересовались моим мнением по поводу создания постоянных поселений человека на Луне. Я им очень подробно изложил свою теорию по этому вопросу.

В основе моего видения по вопросу создания таких поселений лежит вот эта картинка:
https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Space_architecture#/media/File:01LunarHouse.png

Я также имел переписку с американской организацией "Spcearchitect.com" (Ted Hall) и подробно отвечал на все их вопросы.
Самое интересное, что несколько лет назад у меня еще была длинная переписка с профессором архитектуры корнельского университела Мэйсоном Пеком. Он очень интересовался моими конструкциями. Именно он определил мои конструкции как "тенсегрити-конструкции", до него я и слова такого не знал... И вдруг этот профессор стал главным технологом НАСА и переехал в нью-йоркский офис НАСА. Скажу честно: я оробел и перестал ему писать. У него там загрузка колоссальная, там не до меня. На этом посту он проработал около двух лет, но в этот период он ко мне не обращался.

Упомянутый мною ранее Сэм Хименес имеет свою фирму на тему космической архитектуры, сотрудничает с НАСА. Так вот, он как-то повадился меня бесплатно "эксплуатироваать" для подробной разработки жилища на Луне. Я, конечно, на все вопросы отвечал.
Когдя я узнал, что он сотрудничает с "Virgin Galactic", я написал ему, что о своих работах я писал и им, ссылался при этом не на свой сайт, а на две англоязычные энциклопедии.
В ответ на свое письмо (шесть строчек) я от "Virgin Galactic" получил уведомление: "ваше письмо удалено без прочтения".

Сэму Хименесу я направил такой шуточный вопрос: "Скажите, а что у американцев именно так принято отвечать на деловые письма?". Он страшно обиделся, и наша переписка прервалась, чему я очень рад, поскольку далее бесплатно на него работать я не намерен.

С уважением!

Сергей. 17-20.07.2015

По проекту Макарова людям на Луне надо поселяться в лавовых трубках - это ниболее простой и дешевый путь "захвата Луны".

На приведенной картинке показано мое предложение по покрытию выхода из лавовой трубки многослойным герметичным прозрачным покрытием.

После создания такого покрытия в лавовой трубке можно будет организовать свою автономную атмосферу и жить без скафандров...

В английской “Wikipedia” об этом применении конструкции можно прочитать на странице под названием «Колонизация Луны»
https://en.wikipedia.org/wiki/Colonization_of_the_Moon.


12 августа 2015 г.
Интервью Виктора Коротченко, руководителя проекта zg5.cosmotest.ru, с инженером-математиком Сергеем Макаровым, который предложил новое направление в архитектуре грандиозных космических сооружений.

В.К.  Итак, с вашей поддержкой, начнем проектировать многоэтажный космический отель (МКО). Для начала небольшое интервью, касающееся применения технологии вантовых сетей и назначения МКО.

Какие преимущества при строительстве МКО дают вантовые сети на жестком опорном контуре по сравнению с традиционными конструкциями долговременных орбитальных станций, в том числе функционирующей ныне МКС?

С.М. Преимущества состоят в следующем:
- вантовые сети позволяют захватывать в космосе большие площади и большие объемы наиболее технически простым и наиболее дешевым способом – даже без крупноразмерных жестких элементов. Психологически человеку очень сложно находиться в замкнутом объеме долгое время – ему необходимы прогулки в открытом пространстве.
- при прогулках в открытом космосе вантовое поле не позволит человеку потеряться и ему при этом не обязательно тянуть за собой страховочный трос.
- несколько вантовых полей можно легко сблокировать и в вертикальном, и в горизонтальном направлениях, что позволяет по мере роста потребностей безгранично увеличивать и площадь и объем первоначальной космической базы. - ремонтопригодность: каждый трос сети будет независимо крепиться к контуру парой концевых анкеров, в случае повреждения какого-либо из тросов (например, метеоритом), он может быть вынут из системы и заменен на новый без ущерба для сети в целом. - вантовая сеть за счет своей мягкости упрощает и старт и посадку космического челнока по сравнению с вариантом жесткой МКС./> - вантовое поле – это своеобразная «строительная площадка», она позволяет сначала «застолбить место в виде поля для застройки», а затем наполнять это поле различными объектами примерно также как это производится на Земле. При изменении нужд одни объекты на этом поле могут демонтироваться, другие создаваться наиболее простым техническим путем.
- отдельные боксы на вантовом поле – это изолированные герметичные объекты. В случае повреждения одного из них, другие совершенно не пострадают. Однако, близкое их размещение друг от друга позволит, при необходимости, быстро придти на помощь пострадавшим.
- между двумя сетчатыми перекрытиями возможно также создание герметичных помещений не только за счет готовых капсул, но и за счет многослойной герметизации всего междуэтажного пространства, если это необходимо (например, для спортивного зала).

В.К.  Являетесь ли вы сторонником изящных архитектурных решений в космическом строительстве, или же вы более сколонны к эконом-классу?

С.М. Естественно, я «космический архитектор» и я полностью на стороне изящных архитектурных решений, которые радуют глаз человека, а не являются чисто функциональными уродливыми устройствами.

В.К.  Каким вы видите функциональное назначение МКО? Это только место пребывания космических туристов и служб гостиничного сервиса, или же еще и научно-исследовательские лаборатории, производственные помещения, модули для экипажей, участвующих в сборке кораблей для экспедиций на другие планеты и в дальний космос?

С.М. При первой реализации это будет, видимо, просто гостиница (именно на это ориентированы сейчас все участники «космической гонки»). Такие гостиницы позволят заработать денег, что позволит далее создавать и исследовательские лаборатории, и производственные помещения и все-все-все, что необходимо людям для постоянного проживания и постоянной работы в космосе. Естественно, что именно такие «эфирные города» станут в дальнейшем местом старта для всех других полетов (на Луну, на Марс и т.д.).

В.К.  Как вы считаете нужно ли в МКО создавать спортивный зал не только для обязательных ежедневных физических тренировок, но и для проведения игровых соревнований космических туристов и постоянных экипажей?

С.М. Сейчас трудно себе представить проведение в космосе какого-то, например, футбольного матча между несколькими командами. Сначала создаются спортивные залы с тренажерами для поддержания хорошей спортивной формы космонавтов. А далее все будет зависеть от количества проживающих в колонии и от их потребностей. Если будут нужны залы для проведения матчей, то они обязательно появятся.

Российские космонавты и американские астронавты уже играют в футбол на МКС!

Уважаемые посетители сайта zg5.cosmotest.ru !
Вы можете продолжить интервью с Сергеем Макаровым. Пожалуйста, задавайте свои вопросы через форму обратной связи внизу этой страницы. Ваш вопрос и ответы на него сразу же отобразятся в комментариях.

Воспользуйтесь уникальной возможностью прямого общения с автором нового архитектурного направления в космическом строительстве, членом Международной Федерации астронавтики!



Макаров Сергей Григорьевич, инженер-математик,
член Международной Федерации астронавтики (IAF)

Адрес: Эспланадес, 6, кв. 64, Рига, Латвия
E-mail: [email protected]
Веб-сайт: http://hammer.bas.lv
17.07 - 12.08.2015 г.

Автор
персональной страницы
Сергей Григорьевич Макаров



   

Мне нравится!
Хочу поддержать проект

 Да

Нет

Комментарии к статье:

Сергей Макаров, комментирует 2017-04-11
Уважаемый Виктор Иванович! Сердечно поздравляю вас с профессиональным праздником. Долгих вам лет здоровой и интересной жизни.

Сергей, комментирует 2017-03-18
Те, кто не знаком с законом совместности вантовых сетей, могут заглянуть на сайт http://hammer.bas.lv в раздел "Моя философия", подраздел "Об авторитетех в науке".

Сергей, комментирует 2017-03-18
После Архимеда в течение 2000 лет человечество не зарегистрировало ни одного открытия в статике. И вдруг такое открытие появилось - "Закон совместности вантовых сетей". На два моих обращения в академию наук России она не ответила ничего. Почему? Для нее это заурядное событие?

Сергей, комментирует 2015-12-01
Вот интересное сообщение от IAF: http://www.iafastro.org/activities/honours-awards/world-space-award/iaf-world-space-award-2/. Жаль, что для номинирования необходима поддержка в виде не менее, чем трех ходатайств...

Виктор Коротченко, комментирует 2015-08-27
Сергей, спасибо за сообщение. Жду почту.

Сергей, комментирует 2015-08-27
Виктор, у меня уже сутки не работает сервер. Как он нормализуется, я вам отвечу.

Виктор, комментирует 2015-04-20
Замечательный сайт. Узнал много интересного.

Спасибо всем, кто оставил свой комментарий, сообщение, вопрос или предложение.

Виктор Коротченко, руководитель проекта zg5.cosmotest.ru.


zg5.cosmotest.ru

Висячие и вантовые конструкции. Кирсанов Н.М. 1981

Представлены конструкции висячих и вантовых покрытий общественных и производственных зданий, а также конструкции воздушных подвесных переходов трубопроводов и легких висячих мостов. Даны основные разрезы и планы сооружений, конструкции наиболее важных узлов и элементов. Приведены сведения по расходу материалов, трудозатратам, способу монтажа и производству конструкций. Для студентов строительных специальностей вузов при курсовом и дипломном проектировании.

Раздел 1. Однопоясные висячие покрытия, стабилизация которых достигается за счет массы настила и его омоноличивания

Компоновочный расчет гибких несущих элементов Конструктивные решения однопоясных висячих покрытий, стабилизация которых достигается за счет массы и омоноличивания настила
1.1. Крытый рынок в Киеве
1.2. Концертный зал в лагере «Спутник» в Сочи
1.3. Бауманский рынок в Москве
1.4. Автобусный гараж в Новгороде
1.5. Универсальный спортивный зал на 5 тыс. мест в Измайлове, Москва
1.6—1.14. Обзор компоновочных схем однопоясных покрытий, стабилизация которых достигается за счет массы настила и его омоноличивания

Раздел 2. Однопоясные висячие покрытия, в которых в качестве несущих элементов используются жесткие нити или фермы

Компоновочный расчет жестких нитей Конструктивные решения однопоясных висячих покрытий с жесткими нитями
2.1. Плавательный бассейн в Харькове
2.2. Ресторан с цилиндрическим покрытием в Ялте    
2.3. Зрительный зал пионерского лагеря в Одессе
2.4. Дворец спорта в Вильнюсе
2.5. Крытый стадион на проспекте Мира в Москве    
2.6. Магазин-выставка с мембранным покрытием в Киеве
2.7. Павильон СССР на Всемирной выставке в Монреале
2.8—2.16. Обзор компоновочных схем покрытий с жесткими нитями

Раздел 3. Однопоясные висячие покрытия, напрягаемые с помощью поперечных балок или ферм

Конструктивные решения покрытий с жесткими поперечными элементами
3.1. Дворец спорта им. В. И. Ленина во Фрунзе
3.2. Киноконцертный зал в Уч-Дере, Сочи    
3.3. Сельскохозяйственная постройка 24Х72 м с висячим покрытием
3.4—3.12. Обзор компоновочных схем покрытий с жесткими поперечными элементами

Раздел 4. Двухпоясные висячие покрытия

Конструктивные решения двухпоясных покрытий
4.1. Дворец спорта «Юбилейный» в Ленинграде
4.2. Бассейн с двухпоясным прямоугольным в плане покрытием в Италии
4.3. Крытый стадион им. В.И. Ленина в Ленинграде
4.4—4.12. Обзор компоновочных схем двухпоясных висячих покрытий

Раздел 5. Седловидные висячие покрытия

Конструктивные решения седловидных покрытий
5.1. Цирк в Новосибирске
5.2. Киноконцертный зал в Паланге
5.3. Велотрек в Крылатском, Москва
5.4. Плавательный бассейн на проспекте Мира в Москве
5.5. Павильон в Трускавце с круглым сетчатым покрытием
5.6—5.14. Обзор компоновочных схем седловидных покрытий

Раздел 6. Вантовые и висячие комбинированные покрытия

Компоновочный расчет висячих комбинированных конструкций
Конструктивные решения вантовых и висячих комбинированных покрытий
6.1. Автобусный гараж в Ленинграде
6.2. Каток с вантовым покрытием в г. Брауншвейге, ФРГ
6.3. Большепролетное промышленное здание с висячим покрытием
6.4. Ангар для тяжелых самолетов во Франкфурте-на-Майне, ФРГ
6.5. Производственное здание с мембранным покрытием и подвесными кранами
6.6. Спортивно-тренировочный манеж в Ленинграде
6.7—6.15. Обзор компоновочных схем вантовых и висячих комбинированных покрытий

Раздел 7. Висячие и вантовые трубопроводные и пешеходные мосты

Приближенный учет геометрической нелинейности висячих комбинированных систем повышенной жесткости
Конструктивные решения легких висячих и вантовых мостов
7.1. Трубопроводный мост пролетом 108 м
7.2. Проект пешеходного моста с жестким прикреплением кабеля к балке в середине пролета
7.3. Висячий мост через р. Омь
7.4. Пешеходный мост с восходящими вантами
7.5. Висячий трубопроводный переход
7.6. Вантовый трубопроводный переход через реку
7.7—7.24. Обзор компоновочных схем легких висячих и вантовых мостов

Предисловие

Одно из важнейших направлений технического прогресса в строительстве — дальнейшее расширение применения сталей высокой прочности, механические характеристики которых в несколько раз выше соответствующих показателей обычной стали, а по стоимости отличаются незначительно.

Не последнее значение в этой проблеме имеют также такие факторы, как снижение трудозатрат в народном хозяйстве на производство металла за счет экономии при использовании высокопрочных сталей, уменьшение стоимости транспортных расходов, облегчение каркасов зданий и т. д.

Однако при внедрении новых сталей в строительство необходимо учитывать их особенности. Так, эффективность использования высокопрочных сталей в сжатых элементах невысока из-за продольного изгиба, который, особенно для компактных сечений из сталей высокой прочности, имеет существенное значение. Поэтому при выборе конструктивной схемы сооружения с применением таких сталей предпочтительнее системы с растянутыми элементами. Этим объясняется, в частности, что в последнее время увеличивается число сооружений, возведенных с использованием висячих и вантовых конструкций, основные элементы которых испытывают растяжение.

Вторая особенность высокопрочных сталей — вследствие высоких напряжений, возникающих при действии временных нагрузок, элементы из таких сталей испытывают сравнительно большие деформации в соответствии с законом Гука.

Этот недостаток может быть преодолен путем совместного предварительного напряжения ограждающих и несущих конструкций, созданием пространственных многосвязных систем, что также характерно для висячих и вантовых покрытий.

Известно, что технология изготовления несущих элементов висячих конструкций меньше связана с резкой и механической обработкой металла, чем это требуется для традиционных жестких ферм, балок. Поэтому при изготовлении висячих конструкций из высокопрочных сталей не требуется дополнительных затрат на замену технологического режущего оборудования и др.

Расширение применения висячих и вантовых конструкций в последнее время объясняется также целым рядом других их качеств — возможностью перекрывать большие пролеты без промежуточных опор, создавать конструкции сложных и необычных пространственных форм в соответствии с архитектурными требованиями. Монтаж большепролетных висячих покрытии не требует устройства временных лесов, применения сложных монтажных механизмов.

Признанием определенных преимуществ висячих конструкций в большепролетных покрытиях перед традиционными стало использование их для многих олимпийских сооружений в Москве, Ленинграде, а также для зрелищно-спортивных объектов в других городах страны.

Цели, поставленные при написании данного учебного пособия, — способствовать дальнейшему повышению конструкторской подготовки студентов, ознакомление их с особенностями компоновки и конструирования висячих покрытий общественных и промышленных зданий и сооружений, возведенных в последние годы в нашей стране и за рубежом. Обращено особое внимание на способы стабилизации этих конструкций, на конструктивные решения элементов, воспринимающих распоры от пролетной конструкции и т. п.

В пособии помещены детальные чертежи конструктивных решений покрытий и мостов, их узлов и специальных элементов, а также дан обзор возможных схем сооружений. Все это является необходимым вспомогательным материалом при курсовом и дипломном проектировании. 

Рекомендованы упрощенные способы компоновочных расчетов несущих элементов, позволяющие на первой стадии ознакомления с конструкциями сознательно управлять усилиями в элементах, оценить возможности нового вида конструкций, их экономичность. По нашему мнению дальнейший расчет сооружения в дипломной работе также должен производиться с элементами упрощения расчетной схемы, с тем чтобы было больше времени для детальной конструкторской проработки темы, выбора рациональных способов монтажа и т.д.

В книге приведен раздел легких висячих и вантовых мостов, конструктивное решение которых близко к разрабатываемым в настоящее время конструкциям висячих большепролетных промышленных зданий с подвесными кранами — перспективной областью применения висячих и вантовых конструкций. Данный раздел имеет и самостоятельное значение, так как в практике работы инженера-строителя возникает необходимость возводить подобные сооружения.

Пособие может быть полезно инженерам — проектировщикам и строителям, занимающимся проектированием и возведением большепролетных покрытий, трубопроводных переходов и пешеходных мостов.

Автор считает своим долгом выразить глубокую. благодарность учреждениям за предоставление материала, а также лицам, оказавшим содействие в сборе этого материала для настоящего издания.

Введение

Висячими называются конструкции, в которых основные несущие элементы, перекрывающие пролет здания или сооружения, испытывают растяжение. Несущие элементы этих конструкций могут быть двух видов — висячие и вантовые, по названию которых различают типы сооружений.

Висячие элементы непосредственно воспринимают поперечную нагрузку от настила или подвесок и передают усилия на анкеры. Поэтому оно имеют криволинейное очертание — это гибкие нити (тросы, канаты, круглый прокат), мембраны, нити конечной изгибной жесткости («жесткие нити»), висячие, криволинейно очерченные фермы из жестких элементов и т. п.

Ванты — это прямолинейные гибкие растянутые стержни, передающие усилие от одного узла к другому и не воспринимающие на своей длине поперечной нагрузки.

Впервые висячие покрытия были предложены выдающимся русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым. В 1896 г. по его проектам на Нижегородской выставке были построены четыре павильона размерами в плане 68—98 м. Основным несущим элементом каждого покрытия являлся гибкий шатер из пересекающихся стальных полос, опирающийся в середине здания на стойки. Препятствием к дальнейшему применению висячих систем в покрытиях была ограниченная прочность обычной стали. Новые конструктивные формы висячих покрытий появились в 50-х годах, нашего столетия при использовании стальных канатов в качестве несущих элементов, что позволило увеличить предварительное напряжение висячих конструкций, а следовательно обеспечить необходимую жесткость легких покрытий.

Современные достижения в области теории расчета сооружений, опыт возведения и эксплуатации висячих покрытий в Советском Союзе и за рубежом подтверждают высокую надежность и экономическую эффективность этих конструкций.

При проектировании висячих покрытий необходимо учитывать основной недостаток висячих систем — их деформативность при действии временной нагрузки. Дополнительные провесы (прогибы) гибкой нити как основного элемента висячей конструкции определяются двумя причинами:

а) упругими удлинениями нити, которые имеют максимальное значение при загружении всего пролета временной нагрузкой. Результатом продольных удлинений нити являются наибольшие дополнительные провесы в середине пролета;

б) кинематическими перемещениями, которые возникают вследствие изменения формы равновесия гибкой висячей системы при загружении нити местной нагрузкой. Эти перемещения наиболее характерны для висячих конструкций и в меньшей степени для других внешне распорных систем — для гибких арок и оболочек. Если представить местную нагрузку в виде симметричной и обратно симметричной составляющих и рассматривать только второе слагаемое, которое не вызывает распора в нити, но является причиной изменения формы равновесия, то можно видеть, что кинематические перемещения не зависят от упругих свойств нити. Уменьшить эти перемещения можно наложением горизонтальных связей на нить (включением дополнительных вант, введением наклонных подвесок и т.п.), т. е. путем усложнения расчетной схемы несущей конструкции — использованием так называемых систем повышенной жесткости.

В соответствии с конструктивными особенностями и способами обеспечения жесткости пролетных элементов различают следующие виды висячих покрытий.

1. Однопоясные висячие покрытия, стабилизация которых достигается за счет массы настила, его предварительного обжатия с торцов и омоноличивания стыков. Увеличение массы покрытия приводит к увеличению распора от постоянной нагрузки, являющегося восстанавливающей силой при изменении формы равновесия под действием временной нагрузки. Таким образом, с точки зрения уменьшения кинематических перемещений увеличение массы является благоприятным — уменьшаются и упругие деформации при загружении временной нагрузкой всего пролета, так как с увеличёнием массы пролетной конструкции возрастают сечения несущих нитей, уменьшаются напряжения от временной нагрузки, а следовательно, по закону Гука, уменьшаются деформации. Однако экономически эта мера сама по себе неэффективна, так как с увеличением массы настила растут затраты не только на несущие нити, но и на конструкции, воспринимающие распор. Более оправдано использование таких плит и панелей в случае, если они могут быть предварительно напряжены (обжаты) и омоноличены.

Как показали исследования, омоноличивание любых висячих конструкций, т. е. превращение системы отдельно работающих плоских элементов в оболочку или в комбинированную пространственную систему, позволяет уменьшить упругие прогибы и кинематические перемещения в 4—5 раз.

Предварительное напряжение и омоноличивание, покрытия производится в следующей последовательности: на свободно висящие несущие нити навешивается настил и укладывается балласт. Нити при этом получают удлинения, и швы между плитами расширяются. Производится замоноличивание швов — заливка цементным раствором, сварка металлического настила или закладных деталей и т. п., а затем снимается балласт. При использовании в качестве заполнителя швов цементного раствора балласт снимается после приобретения заполнителем проектной прочности. За счет упругих свойств уменьшается стрела провеса нитей и плиты настила получают обжатие торцов. При последующих загружениях временной нагрузкой, меньше балластной, покрытие работает как монолитная оболочка.

2. Однопоясные покрытия, в которых в качестве несущих элементов используются жесткие нити или фермы. Уменьшение местных деформаций (кинематических перемещений) в таких покрытиях достигается за счет изгибной жесткости растянутых элементов и за счет большего натяжения их от постоянных нагрузок — конструкциям из проката могут быть заданы меньшие стрелы провеса: 1/20 — 1/30 пролета. Для тросовых покрытий рекомендуется провес 1/15 пролета. При дальнейшем уменьшении стрелы возрастают упругие деформации тросов, имеющих большие расчетные сопротивления и пониженный модуль упругости, чем прокат.

Однако использование жестких нитей возможно лишь при небольших пролетах, так как с увеличением пролета значительно усложняется монтаж и увеличивается их масса.

3. Однопоясные висячие покрытая, напрягаемые с помощью поперечных балок или ферм. Стабилизация данных канатно-балочных систем достигается либо увеличенной массой поперечных и жестких на изгиб элементов, либо предварительным напряжением оттяжек, которые соединяют поперечные балки или фермы с фундаментами или опорами. Таким способом напрягаются покрытия с легкими кровельными настилами. Благодаря изгибной жесткости поперечных балок или ферм покрытие приобретает пространственную жесткость, которая особенно проявляется при загружении пролетной конструкции местной нагрузкой.

Однопоясные покрытия трех рассмотренных видов получили наибольшее распространение в строительстве висячих покрытий. Это может быть объяснено простотой конструктивных форм, высокой технологической эффективностью изготовления элементов и монтажа сооружений. 

4. Двухпоясные висячие покрытия состоят из несущих вогнутых поясов, которые испытывают усилия не только от постоянной нагрузки, но натянуты также и напрягающими нитями — либо сверху с помощью стоек (линзовидные выпуклые фермы), либо снизу через подвески в вогнутых покрытиях. Может показаться, что включение второго пояса эквивалентно приложению постоянной нагрузки, которую в ряде случаев искусственно увеличивают, чтобы не было «вывертывания» легкого покрытия при ураганном ветре. Однако легкая предварительно напряженная двухпоясная система экономичнее тяжелого покрытия, так как при ее использовании не увеличиваются сечения колонн и фундаментов. Двухпоясные системы во время эксплуатации имеют меньшие упругие деформации по сравнению с однопоясными. Но кинематические перемещения в схемах с вертикальными подвесками и стойками почти такие же, как и в однопоясных, так как в этих схемах не накладываются связи на горизонтальные перемещения гибких поясов. С этой целью рекомендуются более эффективные схемы с треугольной решеткой или с соединением поясов жестким узлом в середине пролета для покрытий с вогнутым верхним поясом.

5. Седловидные покрытия имеют несущие и расположенные к ним под углом — напрягающие нити. Такие сетки или мембраны предварительно напряжены и имеют форму гиперболических параболоидов. Распоры передаются на замкнутый контур в виде изогнутого кольца или арок, на тросы-подборники или на фундаменты.

Передача распоров на замкнутый контур вызывает необходимость создания округлой формы сооружений в плане. Таким образом, седловидные покрытия наиболее целесообразно использовать для большепролетных общественных зданий.

6. Вантовые и висячие комбинированные системы состоят из растянутых элементов — вант (или нитей) и элементов, воспринимающих сжатие и работающих на изгиб — балок, жестких ферм, арок, рам, плит, оболочек. Прогибы вантовых (стержневых) конструкций возникают вследствие, в основном, упругих деформаций прямолинейных стержней-вант, поэтому такие конструкции имеют определенные преимущества перед висячими, которые, как отмечалось, испытывают также кинематические перемещения. Пологие ванты под действием собственной массы провисают, и жесткость их уменьшается, так как при натяжении вначале в основном «выбирается» стрела провисания и лишь затем ванта начинает в большей мере работать как упругий стержень. Поэтому не рекомендуется применять схемы с длинными горизонтальными или слабо наклонными вантами. Следует обратить внимание на некоторую многодельность изготовления вантовых конструкций и трудоемкость регулирования предварительного натяжения вант при монтаже на необходимость надежной защиты от коррозии самих вант и узлов.

Комбинированные висячие системы типа «нить — балка» лучше, чем гибкие нити, воспринимают сосредоточенные воздействия, например, от подвесных кранов, поэтому такие конструкции, как и вантовые, следует использовать для покрытий промышленных зданий с подвесным крановым оборудованием. Легкие висячие и вантовые мосты — трубопроводные и пешеходные переходы — по конструктивным решениям элементов и узлов, по способам стабилизации пролетного строения близки к конструкциям висячих и вантовых комбинированных покрытий и особенно к покрытиям промышленных зданий с большими пролетами.

books.totalarch.com

Вантовые конструкции, ванты. | "Первый Капитал"

28 марта 2009, Автор: Евгений Шевченко

Вантовые конструкции, ванты (нидерл. want) — снасти стоячего судового такелажа. На парусных кораблях вантами называли канаты и тросы. В современном мире вантовые конструкции применяются в самых разных сферах. Простой пример: торговая палатка на растяжках — это тоже применение вантовых конструкций. В строительном деле вантовые конструкции применяются при строительстве длинномерных мостов, спортивных сооружений с навесными покрытиями. Металлические антенны для радиостанций и телефонные ретрансляторы укрепляются вантовыми растяжками.

Помимо основного назначения ванты на парусных судах служат для подъема матросов на стеньги и мачты для работы с парусами. Для таких целей на определенном расстоянии поперек вант крепятся выбленки, деревянные, пеньковые или металлические.

При помощи петель на стеньге или мачте крепятся верхние концы вант. Ванты, брам-стень-ванты и стень-ванты должны быть выполнены из одного троса, который в дальнейшем складывают вдвое и на определённом расстоянии делают бензель — перевязку тонкой веревкой двух тросов. Образованный огон (кольцо из троса) накладывается на топ мачты. У швертботов, шлюпок и яхт ванты называются вантинами.

В современном мире ванты являются самым эффективным и популярным методом возведения мостов и пролетов. Особенностью вантовых конструкций является то, что детали вантов работают на растяжение. Такие конструкции используют для возведения стадионов, спортивных комплексов, производственных помещений. Кроме этого данная технология используется при возведении складских помещений и ангаров.

Самым большим преимуществом вантовых конструкций является их малый вес, позволяющий возводить огромные строения с большими пролетами. Натяжение таких конструкций дает возможность максимально использовать особенности материала и, таким образом, достигать большей прочности и долговечности всей конструкции.

Используя вантовые конструкции, необходимо четко соблюдать все технологические нормы и выбирать материалы соответствующего качества. Подобные строения проектируют специализированные организации. Вантовые конструкции имеют большую стоимость в сравнении с традиционными, но по требованиям безопасности превосходят аналоги.

Похожие статьи:

www.1capital.ru

Пространственные конструкции

Структуры представляют собой перекрестную систему балок или ферм с параллельными поясами. Структуры выполняют решетчатыми из труб или уголков. Они пересекаются в горизонтальных, наклонных плоскостях и могут быть металлическими, железобетонными и деревянными.

Благодаря особой архитектурной выразительности интерьеров,
экономическому использованию высоты помещения, редкому расположению опор эти конструкции находят широкое применение в покрытиях гражданских зданий (рис. 151, 152, 153, 154,164, 165, 166, 167).

Висячие конструкции

Висячие конструкции – это наиболее эффективные конструкции большепролетных конструкций большепролетных покрытий. Висячими называют все виды покрытий, у которых основная несущая конструкция, перекрывающая пролет, работает на растяжение. Важным преимуществом этих конструкций является возможность перекрывания пролета без промежуточных опор.

Висячие конструкции находят все более широкое применение в большепролетных сооружениях общественного назначения: крытых стадионах, плавательных бассейнах, выставочных павильонах, крытых рынках, вокзалах, концертных залах, сельскохозяйственных постройках, складах большой емкости и др.

Вантовые покрытия

Вантовыми покрытиями называются покрытия - пролетная часть которых образована сетью несущих гибких нитей (вантов) с последующей укладкой на нее ограждающих элементов без обеспечения совместной работы их между собой и с опорным контуром.

Обладая относительно небольшой стрелой подъема или провисания (1/20-1/25 пролета), эти покрытия обеспечивают наименьшую строительную высоту здания, уменьшают внутренний объем и снижают расходы на систему отопления иэксплуатацию здания.

Висячая вантовая конструкция может быть возведена над зданиями любого очертания в плане,при этом на одном и том же плане возможно устройство покрытий, имеющих разную форму поверхности. Обладая большими возможностями формообразования, вантовые покрытия предопределяют архитектурную выразительность здания.

Мембраны

Мембрана - тонкая гибкая сплошная пластина, которая обладает весьма высокой прочностью на растяжение, но ничтожно малой, практически приближающейся к нулю изгибной жесткостью. Поэтому главное напряженное состояние мембраны - растяжение.

Ее толщину обычно назначают не из расчета на прочность, а по конструктивным соображениям. Мембраной могут быть перекрыты пролеты 100-120м притолщине алюминиевых листов не более 1,5 мм.

Мембраны образуются из стальных или алюминиевых сплошных листов или лент, искусственных пленок или специальных тканей, выполняющих функции основного несущего конструктивного элемента, и ограждающей (кровельной ) конструкции (рис. 158, 159,160).

Пространственные тонколистовые алюминиевые конструкции (в виде мембран, предварительно напряженных оболочек, складок, шатровых поверхностей, систем, образованных переплетением алюминиевых лент и пр.) имеют ничтожно малую массу, достаточно просты в изготовлении и монтаже, поэтому находят все большее применение в покрытиях большепролетных сооружений.

Купола

Купол - пространственная конструкция выпуклого покрытия здания или сооружения круглой, эллиптической или многоугольной формы в плане.

Купола являются наиболее экономичной формой покрытия гражданских и промышленных зданий.

В отличие от сводчатых покрытий, купольные имеют не линейную, а центрическую композицию объемно - пространственной структуры. Работают купола в основном на сжатие с передачей на опоры не только вертикальной нагрузки, но и распора.

С появлением железобетона возобновилось широкое применение купольных конструкций.

В последнее время значительное распространение получили металлические конструкции купольных покрытий.

По конструкции купола могут быть: гладкими (оболочки), ребристыми, парусными и волнообразными - выполняются из железобетона; ребристыми и сетчатыми - из металла.

Своды

Своды-оболочки двоякой кривизны - их применяют для покрытия прямоугольных в плане помещений. Они опираются по четырем сторонам на диафрагмы (фермы, арки, стены). К ним по конструктивным особенностям относят также сферические парусные оболочки.

Бочарные своды - имеют продольную ось, изогнутую по кривой с выпуклостью кверху, чаще всего очерченной по окружности.

 

Рис. 150.

 

Рис. 151.

Рис. 152.

 

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТЕРЖНЕВАЯ СИСТЕМА ТИПА СТРУКТУРЫ ИЗ СТАЛЬНЫХ ТРУБЧАТЫХ ПИРАМИДАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПРИМЕРЕ ПЕРЕКРЫТИЯ 60х60м

ФРАГМЕНТ ПЕРЕКРЫТИЯ (вид снизу)

Рис. 153.

ПОКРЫТИЕ В ВИДЕ РЕГУЛЯРНОЙ СТРУКТУРНОЙ ПЛИТЫ ИЗ АРМОЦЕМЕНТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (ПО СЕРИИ 1.260 – 1)

 

ПЛАН ПО РЕБРИСТЫМ ПЛИТАМ

И ПИРАМИДАЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ

    МОНТАЖНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ     СТЫК ПИРАМИДАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРОЛЁТЕ

ОПОРНЫЙ ПИРАМИДАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Рис. 154.

Рис. 155.

 

Рис. 156.

ПОКРЫТИЕ АРОЧНО – ВАНТОВЫМИ ФЕРМАМИ ПРОЛЕТА С СЕТКОЙ

V-ОБРАЗНЫХ КОЛОНН 12х72м.

  ПОПЕРЕЧНЫЙ РАЗРЕЗ
    АКСОНОМЕТРИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ
  ПРОДОЛЬНЫЙ РАЗРЕЗ БЛОКА ПО ОСИ ЗДАНИЯ

Рис. 157.

 

Рис. 158.

 

Рис. 159.

ПОКРЫТИЕ СТАЛЬНОЙ ПРОВИСАЮЩЕЙ МЕМБРАНЫ В ВИДЕ ШАРОВОГО СЕГМЕНТА РАДИУСОМ 404м С ОСНОВАНИЕМ РАДИУСОМ 80м

Рис. 160.

 

СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МНОГОВОЛНОВЫЕ ОБОЛОЧКИ 18х24 И 18х30м ИЗ ПЛИТ 3х6м И СТАЛЬНЫХ КОНТУРНЫХ ФЕРМ

(СЕРИЯ 1.466 - 1)

 

1-1 РАЗРЕЗ В НАПРАВЛЕНИИ 24 – МЕТРОВОГО ПРОЛЕТА 2-2 РАЗРЕЗ В НАПРАВЛЕНИИ 18 – МЕТРОВОГО ПРОЛЕТА

Рис. 161.

 

Сводчатые покрытия из сборных армоцементных оболочек пролетом 40м

 
монтажные стыки оболочек 1-1
2-2

Рис. 162.

Рис. 163.

 

КРЕСТОВЫЕ СВАИ

ПОЛОГАЯ ОБОЛОЧКА КРЕСТОВЫЙ СВОД
 
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КУПОЛА
 
Гладкий Ребристо - кольцевой Кристаллический
  МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КАРКАСЫ КУПОЛОВ
   
Звездчатый Сетчатый типа «Цейсс»
     

Рис. 164.

Рис. 165.

ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЕ ПАРАБОЛОИДЫ (ГИПАРЫ)

 

 

Одиночный Комбинация одиночных гипаров
Комбинация одиночных гипаров Седловидное покрытие
    ВИСЯЧИЕ ПОКРЫТИЯ НА ПРЯМОУГОЛЬНОМ ПЛАНЕ  
Покрытие с ж/б стяжками (гараж в Красноярске) Покрытие без оттяжек с шпренгельными сегментами

 

Рис. 166.

Висячие покрытия на круглом плане

 

 

  чашеобразное покрытие (Бауманский рынок в Москве)   покрытие типа «велосипедное колесо» (дворец спорта «Юбилейный» в Ленинграде)
  листовое покрытие универсального спортивного зала в пврке победы в ленинграде

 

 

двухскатные висячие покрытия

  покрытие олимпийского велотрека в москве   схема конструкции спортивного зала в токио

Рис. 167.

Разработчик ___________ Г.М. Абдукаликова

(подпись) (Ф.И.О.)

 

studopedya.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о