Ствольно-подвесные системы

Ствольно-подвесная конструктивная система характеризуется наличием ствола (стволов) жесткости, подвесок и поддерживающих конструкций в виде оголовков, ростверков, балок или ферм, предназначенных для крепления к ним подвесок.

Ствольно-подвесные системы находят применение в связи с рациональным использованием конструкционных материалов и возможностью увеличения пролетов (по сравнению со ствольными).

Подвески, воспринимающие вертикальные нагрузки, являются растянутыми элементами, поэтому нет необходимости уменьшать допускаемые напряжения как в сжатых элементах, где возможна потеря устойчивости. Поэтому сечения растянутых элементов (подвесок) уменьшаются до минимума. Кроме того, экономия по весу материалов достигается за счет применения высокопрочных канатов, несущая способность которых в несколько раз выше, чем у обычных строительных сталей.

Сдерживают и усложняют проектирование и строительство ствольно-подвесных зданий следующие факторы:

• недостаточная изгибная жесткость стальных подвесок при изменениях нагрузок, что вызывает перемещения подвесных конструкций;

• высокая концентрация напряжений в растянутых элементах создает определенные трудности по их анкеровке;

• горизонтальные нагрузки полностью воспринимаются только стволом, для опирания которого требуется развитая конструкция фундамента.

Ствольно-подвесные системы характеризуются разнообразием геометрических форм, которые зависят от способов строительства, стоимости, продолжительности возведения, объемно-планировочных решений.

По количеству главных опор (стволов) ствольно-подвесные здания можно разделить на две основные группы: одноствольные (рис. 8.6) и двух- или многоствольные (рис. 8.7).

Междуэтажные перекрытия зданий ствольно-подвесной системы подвешиваются к консольным оголовкам, выполненным в виде балочных ростверков или системы перекрестных ферм, балок, которые опираются на верти­кальный ствол здания (рис. 8.9).

Для уменьшения изгибающих моментов в балочных ростверках по высоте ствола (здания) устраивают два, три и более ростверков в зависимости от количества этажей (рис. 8.6 д, е и 8 .8 б).

В двухствольных зданиях в качестве основных конструкций, несущих вертикальную нагрузку от перекрытий, используются фермы (в т.ч. консольные или системы наклонных подвесок (рис. 8.7 б, в).

Рис. 8.6. Схемы зданий ствольно-подвесной системы с одним стволом: а-в - с различной геометрией оголовков подвесной системы; г - с одним балочным оголовком; д - с оголовком и ростверком; е - с оголовком и двумя ростверками; ж-и - с преднапряженными подвесками.

Рис. 8.7. Схемы зданий ствольно-подвесной системы с двумя стволами: а - с оголовками на стволах; б - с подвеской к фермам; в - с системой наклонных подвесок.

На рис. 8.8 а показаны основные узлы стального оголовка, выполненного по типу, показанному на рис. 8.6 а, с использованием подвесок из круглых стержней высокопрочной стали. Стержни в узлах крепят с помощью гаек и контргаек

Рис. 8.8. Конструкции оголовков и ростверков: а - стальной оголовок; б - здание с консольными перекрестными предварительно напряженными железобетонными балками-ростверками; 1 - опорная рама; 2 - оттяжка; 3 - подвеска; 4 -распорка

Подвески выполняются стальными (круглая сталь, канаты, листовая сталь, прокатные профили)или железобетонными (рис. 8.9). Предварительно напряженные железобетонные подвески выгодно отличаются от стальных меньшими деформациями температурного расширения, огне- и коррозионной стойкостью.

Рис. 8.9. Подвешивание элементов перекрытий: а - стальной балки; б - железобетонной обвязочной балки; в - железобетонных плит; 1 - подвеска из круглой стали; 2 - канат в трубе; 3 - железобетонная подвеска с применением листовой стали; 4 - стальная балка перекрытия; 5 - железобетонная обвязочная балка; 6 - плита перекрытия; 7 – гайки.