висячая пространственная конструкция покрытия с центральным отверстием

Формула изобретения

Висячая пространственная конструкция покрытия с центральным отверстием, включающая наружный и внутренний контуры, систему радиальных и кольцевых элементов, основные ванты и пилоны, подкрепленные оттяжками, отличающаяся тем, что она снабжена пространственно расположенными несущими и стабилизирующими подвесками, позволяющими задавать основным вантам оптимальную форму провиса в виде параболы в степени 1,5 - 1,8 и отклонить плоскость провиса основных вант от вертикали до 30^o, наружный контур выполнен в виде наклонных стержней, установленных под углом 60^o к горизонту внутрь покрытия, а угловые пилоны выполнены в виде консоли, отклоненной от вертикали на 9^o в наружную сторону.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкции висячего покрытия, и может быть использовано при строительстве большепролетных покрытий, представляющих собой пространственную стержневую систему с центральным отверстием.

Известно мембранное покрытие, включающее наружный и внутренний контуры, соединенные между собой мембраной и системой радиально-кольцевых элементов (авт. свид. 1581824, Е 04 В 7/14, 1990 г.).

Недостатками этого технического решения являются значительная трудоемкость строительно-монтажных работ, большой расход материала.

Известно покрытие куполообразной формы с центральным отверстием, включающее наружный и внутренний контуры и систему радиально-кольцевых элементов, внутренний контур которого снабжен выходящими на внешнюю сторону контура консолями, к которым прикреплены радиальные элементы (пат. РФ 2112118, Е 04 В 7/14, 1998 г).

Недостатком этой конструкции является большая стрела подъема усеченного купола, необходимая для снижения усилий в его элементах и обеспечения общей устойчивости системы, и связанная с этим большая высота между трибунами и внутренним кольцом покрытия, снижающая его эксплуатационные качества при косом дожде. Это требует увеличения вылета козырька и, соответственно, дополнительного расхода материалов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является комбинированная конструкция покрытия над трибунами стадиона "Кумамото", включающая наружный опорный контур, внутренний контур, в виде арки, подвешенной тросами к четырем угловым пилонам, подкрепленным оттяжками, и систему решетчатых элементов, расположенных между наружным и внутренним контурами (Журнал "Международная ассоциация по оболочкам и пространственным конструкциям", том 42 (2001), 1-2, стр. 75).

Недостатками этого технического решения являются большой расход материала, низкие эксплуатационные качества, большая трудоемкость строительно-монтажных работ.

Новое техническое решение направлено на создание висячего покрытия, имеющего небольшой расход материала, высокие эксплуатационные качества при снижении трудоемкости строительно-монтажных работ.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что висячая пространственная конструкция покрытия с центральным отверстием, включающая наружный и внутренний контуры, систему радиальных и кольцевых элементов, основные ванты и пилоны, подкрепленные оттяжками, снабжена пространственно расположенными несущими и стабилизирующими подвесками, позволяющими задавать основным вантам оптимальную форму провиса в виде параболы в степени от 1,5 до 1,8 и отклонить плоскость провиса основных вант от вертикали до 30^o, кроме того, наружный контур выполнен в виде наклонных стержней, установленных под углом 60^o к горизонту внутрь покрытия, а угловые пилоны выполнены в виде консоли, отклоненной от вертикали на 9^o в наружную сторону.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены на:

фиг. 1 - общий вид покрытия (аксонометрия);

фиг. 2 - план покрытия;

фиг. 3 - план расположения висячей вантовой системы;

фиг. 4 - разрез А-А фиг. 2;

фиг. 5 - вид Б-Б фиг. 2;

фиг. 6 - вид В-В фиг. 2.

Висячая пространственная конструкция покрытия состоит из замкнутого овального внутреннего опорного контура 1, наружного опорного контура 2, радиальных элементов 3, расположенных между внутренним 1 и наружным 2 контурами, кольцевых элементов 4, основных провисающих вант 5, расположенных по четырем сторонам покрытия, несущих подвесок 6, соединяющих основные ванты 5 с внутренним контуром 1, стабилизирующих подвесок 7, соединяющих основные ванты 5 с наружным контуром 2, угловых пилонов 8, к которым крепятся основные ванты 5 и оттяжки от пилонов 9.

Наружный контур выполнен в виде консольных наклонных стержней, которые являются продолжением стоек каркаса трибун, расположенных с одинаковым шагом по периметру покрытия. Наклон консольных элементов под углом 60^o к горизонту внутрь покрытия позволяет увеличить жесткость покрытия за счет минимизации горизонтальных перемещений наружного контура ввиду их взаимного исключения от действия распоров с покрытия (в наружную сторону) и вертикальных реакций (во внутреннюю сторону).

Подвеска внутреннего контура с помощью пространственно расположенных несущих и стабилизирующих подвесок при выполнении покрытия в виде усеченной конической оболочки на овальном плане с центральным отверстием, состоящего из внутреннего и наружного контуров, расположенных между ними радиальных элементов, объединенных неразрезными кольцевыми элементами, позволяет получить жесткую пространственную систему, способную воспринимать ветровой отсос без дополнительных элементов и утяжеления конструкции, минимальный уклон образующей оболочки (до 10^o к горизонту), без опасности потери ее устойчивости и, соответственно, минимальный расход материала на конструкцию покрытия.

Кроме того, несущие и стабилизирующие подвески позволяют задать оптимальную форму провиса основных вант в виде параболы в степени от 1,5 до 1,8 и отклонить плоскость провиса основных вант от вертикали до 30^o, за счет чего минимизируются перемещения и усилия в элементах покрытия и, соответственно, уменьшается расход материалов.

Установка угловых пилонов в виде консоли, отклоненной от вертикали на 9^o в наружную сторону, позволяет увеличить жесткость и уменьшить усилия в элементах покрытия за счет уменьшения горизонтальных перемещений верха пилона благодаря использованию его собственного веса в качестве противовеса распорам основных вант.

Данное конструктивное решение позволяет улучшить эксплуатационные качества покрытия за счет его минимального уклона, необходимого по условиям естественного водоотвода.

Монтаж покрытия осуществляется в следующей последовательности.

По внутреннему периметру козырька устанавливают временные опоры, на верхней площадке которых монтируют и выверяют элементы внутреннего опорного контура, соединяя их последовательно друг с другом посредством высокопрочных болтов. Одновременно ведут монтаж радиальных и кольцевых элементов, укрупненных в блоки. Монтаж начинают со связевого блока для обеспечения пространственной жесткости и устойчивости покрытия в период монтажа. На железобетонные пилоны устанавливают стальные оголовники с устройствами для крепления оттяжек и основных вант.

Наиболее сложным и ответственным этапом монтажа является монтаж основных вант и подвесок несущей системы. Барабан с канатом устанавливают на козырьке вблизи пилонов. Канаты вытягивают и заводят в оголовники с помощью лебедок, после чего на анкерное устройство навинчивают упорную гайку. Затем монтируют подвески с использованием объединяющих сжимов. Длины подвесок корректируют с учетом данных натурной геодезической съемки, а также температуры окружающей среды.

Вантовая система занимает проектное положение за счет натяжения основных вант с использованием синхронно работающих домкратов. Натяжение производят поэтапно по четырем сторонам покрытия. При этом уменьшается стрела провиса канатов, натягиваются подвески, и покрытие отрывается от временных опор.

Плоский внутренний опорный контур при натяжении вант превращается в депланированное кольцо, за счет чего происходит раскружаливание покрытия, а сам контур приобретает строительный подъем таким образом, что изогнутая ось контура на стадии монтажа имеет кривизну обратную кривизне контура от эксплуатационных нагрузок, за счет чего упрощается монтаж покрытия, уменьшается изгиб внутреннего контура и, соответственно, расход материалов.

Предлагаемое техническое решение будет применено при возведении покрытия над трибунами центрального стадиона "Локомотив" в Москве. Размеры покрытия в плане по главным осям 206х158 м, вылет козырька 33 м.