Однопоясные висячие покрытия и металлические оболочки – мембраны

Однопоясные висячие покрытия представляют собой системы из гибких вант (канаты, круглая сталь), на которые во время монтажа укладывают сборные ж/б плиты. Чтобы уменьшить деформативность покрытия и предупредить разрывы в гидроизоляционном ковре, швы между плитами замоноличены после временной пригрузки покрытия нагрузкой, равной весу кровли и снега. После твердения бетона замоноличивания пригруз снимают и образовавшаяся ж/б оболочка получает предварительное напряжение сжатия. Здания в плане могут быть прямоугольной, круглой и эллиптической формы с радиальной или перекрестной системой нитей.

Висячие покрытия можно устраивать не только из высокопрочных канатов или арматуры, но также из обыкновенных тонких металлических листов. Такие покрытия будут уже тонколистовыми оболочками или мембранами с характерной для них работой в двух направлениях.

Сплошные системы в отличие от систем из нитей могут воспринимать сдвигающие усилия. Благодаря малой толщине листов (2÷6мм) таких оболочек они являются оболочками безмоментными и работают главным образом на растяжение. Однако имеются и отрицательные факторы, тормозящие их применение – это малая огнестойкость и большая поверхность тонкого металла, подверженного коррозии, и возможность вывертывания оболочки при отсосе вследствие недостаточного ее собственного веса. Эти недостатки могут быть в значительной мере нейтрализованы устройством по оболочке бетонного защитного слоя с утеплителем и гидроизоляционным ковром. Кроме того мембраны отрицательной гауссовой кривизны не могут потерять общую устойчивость, поскольку независимо от вида нагрузки и ее распределения всегда есть направления, в которых мембрана работает на растяжение

( ); и - главные радиусы кривизны поверхности.

Покрытия растянутыми изгибно-жесткими элементами
(жесткими вантами).

Растянутыми изгибно-жесткими элементами (жесткими вантами) называются прямолинейные или провисающие элементы, закрепленные по краям от перемещений и способные воспринимать растягивающие усилия и изгибающие моменты.

Они подобны опрокинутым аркам, но работают на растяжение с изгибом. Изгибно-жесткие элементы выполняются в виде изогнутых ферм или двутавров – сварных или прокатных из малоуглеродистой или низколегированной стали.

Покрытие обычно состоит из системы параллельно или радиально расположенных элементов (при круглом плане покрытия), на которые укладывается легкий щитовой настил, не включаемый в работу основной несущей конструкции.

Преимущества подобных покрытий:

1. простота конструктивной формы и индустриальность изготовления основных несущих элементов;

2. применение обычных конструкционных сталей;

3. отсутствие процесса предварительного напряжения, усложняющего строительство;

4. возможность получения необходимой жесткости покрытия при малой постоянной и большой временной нагрузке.

Недостатки:

1. большая металлоемкость по сравнению с мембранными и тросовыми системами;

2. не используется пространственность работы конструкции.