Рассмотрены конструкции висячих покрытий зданий, в частности покрытий минимального собственного веса. Показано многообразие висячих систем и выбор надлежащей системы в зависимости от величины, формы и назначения здания. Изложены вопросы теории расчета и конструирования висячих покрытий. Приведены наиболее перспективные виды систем, уже осуществленные и усовершенствованные, применение которых только начинается. Даны сведения о новых системах на квадратном плане с опиранием в углах и безызгибным опорным контуром и о новых способах стабилизации гибких покрытий с помощью жестких сеток. Приведены расчетные формулы программ для ЭВМ, таблицы, графики. Книга предназначена для инженерно-технических работников научно-исследовательских и проектных организаций.

Предисловие
Введение

Глава 1. Висячие покрытия
1. Развитие висячих покрытий
2. Развитие теории расчета
3. Некоторые сведения о тросах и тросовых конструкциях висячих покрытий

Глава 2. Теория нити
1. Расчет усилий
2. Расчет нити на прочность
3. Запас прочности и несущей способности нити
4. Расчет вертикальных перемещений. Основные формулы
5. Расчет на упругий провес
6. Расчет вертикальных кинематических перемещений
7. Горизонтальные перемещения
8. Расчет на перемещение опор
9. Расчет нити в дискретной форме

Глава 3. Теория жесткой нити
1. Расчет усилий от вертикальной нагрузки
2. Расчет на равновесную нагрузку
3. Расчет на неравновесную нагрузку
4. Выбор рациональных параметров
5. Расчет на прочность и запас несущей способности
6. Горизонтальные перемещения
7. Расчет нити с опорами на разных уровнях
8. Расчет на перемещение опор
9. Способы образования жесткой нити

Глава 4. Теория стабилизации нити
1. Расчет на изменение кривизны
2. Нити с малыми стрелками провисания — струны
3. Двухпоясные системы
4. Проверка стабилизирующего пояса на разгрузку и вывертывание при ветровом отсосе
5. Горизонтальное перемещение опор двухпоясной системы
6. Стабилизирующий эффект второго пояса
7. Загружение полезной нагрузкой половины пролета двухпоясной системы
8. Горизонтальные перемещения двухпоясной системы
9. Стабилизация изгибной жесткостью
10. Сравнительная эффективность мер стабилизации

Глава 5. Формообразование и классификация висячих покрытий
1. Понятие о системах с криволинейными элементами
2. Основы формообразования
3. Рациональность висячих систем покрытий
4. Форма стабилизации
5. Принципы классификации висячих покрытий по признакам статики

Глава 6. Однослойные пространственные системы покрытий
1. Струнные системы
2. Системы из нитей малой жесткости
3. Ванто-балочные покрытия
4. Ванто-балочные системы, подкрепленные жесткими нитями
5. Системы двоякой положительной гауссовой кривизны
6. Седловидные системы

Глава 7. Двухслойные системы
1. Двухпоясные системы
2. Радиальные двухпоясные системы
3. Ортогональные двухпоясные системы
4. Комбинированные двухпоясные системы
5. Висячие фермы

Глава 8. Однослойные системы покрытий, круглые в плане
1. Системы с радиально расположенными нитями
2. Радиальные системы, расчет на несимметричную нагрузку
3. Расчет круговых контуров радиальных висячих покрытий
4. Шатровые радиальные системы
5. Системы с ортогональной в плане сеткой
6. Многокольцевые системы

Глава 9. Системы с внутренними сжатыми элементами
1. Формообразование покрытия
2. Расчет диагонального арочного элемента
3. Особенность нелинейной работы
4. Действие неравномерной нагрузки
5. Экспериментальные исследования, опытное строительство и проектирование
6. Примеры расчета и конструирования

Глава 10. Однослойные двухполюсные системы
1. Вариант со сжатым контуром
2. Бесконтурный вариант системы

Список литературы

Предисловие

Ускоряющийся прогресс в области строительства в нашей стране привел к коренному изменению всего строительного дела. В последние годы было создано немало самых разнообразных сооружений, уникальных в своем роде, размеры которых, особенно пролетов, стали рекордными. Большепролетные висячие покрытия, эффективные по затрате металла и труда, а также по техническим возможностям, наряду со многими новыми конструкциями отвечают задачам, поставленным в Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы, утвержденных XXV съездом КПСС, которые определяют дальнейшее развитие народного хозяйства.

У технической общественности все ширится интерес к теории и практике проектирования висячих конструкций, однако публикаций по этому вопросу пока недостаточно.

В предлагаемой вниманию читателей книге рассматриваются теория расчета, формообразование и конструирование висячих покрытий. Приводятся данные экспериментов, проведенных на моделях. В значительной мере книга является результатом исследований, выполненных автором в ЦНИИСК им. Кучеренко.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. Е.И. Беленя за ценные замечания, сделанные им при рецензировании книги.

Введение

Способность нити, закрепленной по концам, нести нагрузку известна была издавна. Нить всегда привлекала строителей, особенно в тех случаях, когда требовалось создать конструкцию минимального веса.

Известно, что эффективность нити возрастает с прочностью материала, из которого она изготовлена. Так, стальной канат, свитый из высокопрочной проволоки, оказывается в 15—18 раз легче современной стальной фермы того же пролета и в 70—80 раз легче фермы из железобетона. При этом толщина каната составляет всего 1 — 1,5% высоты фермы, что немаловажно, так как позволяет расположить конструкцию покрытия в одном тонком слое, предельно уменьшить строительную высоту и сократить общий объем перекрываемого здания.

Ферма, если сравнивать ее с нитью, чувствительно реагирует на внеузловую нагрузку, и для того чтобы собрать вес с поверхности покрытия и передать его в узлы фермы, приходится вводить вспомогательные элементы — прогоны, балки — либо усилять ребра кровельных плит и панелей.

С увеличением пролетов покрытия растут и шаг ферм, и расстояния между ее узлами. Поэтому расход стали будет возрастать не только из-за утяжеления самих ферм, но также из-за увеличения названных вспомогательных элементов. Канат, наоборот, позволяет непрерывное опирание на него кровли по всей длине. Сетка из канатов не становится более редкой с ростом пролета, как это случается с шагом ферм. Независимо от пролета ячейка канатной сетки может быть достаточно малой, чтобы не вводить в конструкцию вспомогательные элементы и опереть легкий настил непосредственно на канаты.

Превосходя обычную сталь по прочности в 4—6 раз, канат не только приводит благодаря этому к существенной ее экономии, но и позволяет сделать конструкцию более удобной при перевозке и технологичной в изготовлении. Например, прокатный профиль имеет по необходимости ограниченную длину, и пояс фермы, выполненный из проката, должен иметь стыки заводские и монтажные, выполненные на болтах или сварке. Эти соединения настолько важны, что требуют иногда соответствующего усиления и обязательно самого тщательного контроля исполнения. В то же время длина троса практически не ограничена; она может быть любой, что не препятствует его транспортабельности; стыковые соединения тросов отсутствуют, это повышает надежность конструкции в целом. Надежность тросовых конструкций весьма высока ещё и потому, что вследствие удлинения под нагрузкой и упругого сближения опор плечо внутренней пары сил, уравновешивающей внешний момент, тоже растет. Это приводит к тому, что усилие в тросе увеличивается медленнее нагрузки и запас прочности оказывается выше расчетного.

Надежность тросовых конструкций высока также и потому, что каждый трос, как правило, подвергается предварительной вытяжке на стенде. Вытяжку обычно делают для того, чтобы уменьшить его остаточные деформации и увеличить жесткость при удлинении. Эта же вытяжка служит и испытанием надежности троса и его анкерных устройств. Если к этому добавить, что тросы, свернутые в бухты или навитые на барабаны, намного транспортабельнее ферм и что монтаж тросовых конструкций может обходиться без лесов и не требует тяжелого подъёмно-транспортного оборудования, то преимущества висячих тросовых конструкций станут очевидными. Наряду с тросами в качестве нитей могут применяться пряди и пучки высокопрочной проволоки, а также высокопрочная стержневая арматура.

В покрытиях малых и средних пролетов (до 50 м) сложность анкеровки тросов может заставить отказаться от них; тогда в качестве нитей следует использовать горячекатаные, холоднотянутые, гнутые или штампованные профили из низколегированной стали повышенной или высокой прочности. Это несколько снизит эффективность конструкции, но даже и в этом случае висячие покрытия окажутся весьма экономичными.