Использование вантовых конструкций в архитектуре ознаменовало переход на новый этап, инженерная мысль позволила создавать легкие, отрытые и при этом безопасные конструкции и пространства. Далее рассмотрим назначение вантовых конструкций и их виды.
К вантовым конструкциям относятся конструкции, которые состоят из несущих элементов в виде стальных вант и опорных частей. Также в конструкцию могут входит оттяжки и распорки. Первый проволочный трос был изобретен 1834 году, что стало начальной точкой отсчета в истории вантовых конструкций. Первые проволочные тросы применялись в качестве несущих элементов для висячих мостов.
Вантовые конструкции сегодня используются в различных зданиях, мы можем привести примеры большепролетных сооружений, зданий со сложными объемно-пространственными решениями, промышленных (цеха, производственные помещения) и общественных зданий (цирки, рынки, торговые залы, кинотеатры, стадионы) различной конфигурации, мосты и инженерные сооружения различной сложности.
З КУРС(2020-2021у.г.). Висячие конструкции.Ванты.
Выбор в пользу вантовых конструкций ведется исходя из их ключевых преимуществ:
- экономической эффективности, по сравнению с привычными железобетонными или металлическими конструкциями;
- низкой материалоемкости;
- при монтаже вантового покрытия не требуются подмости, что уменьшает трудоемкость;
- несущие конструкции имеют малую массу;
- повышается эстетическая выразительность сооружений и зданий;
- новые возможности, предоставляемые этим типом конструкций.
В большепролетных конструкциях архитектор всегда стремится создать единое пространство, избегая устройства промежуточных опор, которые значительно уменьшают гибкость. Вантовые конструкции позволяют решить эту проблему за счет грамотного распределения нагрузки. Таким образом внутренне пространство, лишенное каких бы то ни было ограничивающих его организацию элементов является максимально свободным для любой перепланировки в соответствии с потребностями производства или общественной жизни. Эта возможность открывает новые перспективы, стирая ограничения, накладываемые моральным износом на любые объемно-планировочные решения.
Готовые работы на аналогичную тему
Не столь широкое применение и использование вантовых конструкций в типовом строительстве объясняется тем, что они требуют специфических расчетов. Современные достижения в области теории расчета конструкций, а также имеющийся опыт возведения подтверждает надежность и безопасность принимаемых решений. Также к недостатками вантовых конструкций относится повышенная деформируемость покрытия из-за способности вант изменять свою форму под действием различной нагрузки.
Ванты – это несущие элементы стержневого типа, к примеру тросы, канаты, стержни, пучки проволоки высокопрочной), которые работают на растяжение.
Виды вантовых конструкций
Одним из важных факторов при проектировании вантового покрытия является взаимоувязанность геометрии конструктивной формы опорного контура с принятой системой несущих конструкций и формой самого здания. Рассмотрим наиболее часто встречающуюся классификацию вантовых конструкций:
Ванты. Простейший способ изготовления.
- однопоясные вантовые покрытия с параллельными вантами;
- однопоясные вантовые покрытия с радиальными вантами;
- двухпоясные вантовые покрытия с параллельными вантами;
- двухпоясные вантовые покрытия с радиальными вантами;
- покрытия с вантовыми сетями;
- струнные покрытия;
- покрытия с висячими фермами и балками;
- комбинированные системы покрытий;
- подвесные покрытия.
Рисунок 1. Вантовые конструкции, канатно-балочные покрытия. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Прообразом вантовых покрытий считаются палатки и шатры, в которых мягкая внешняя оболочка выступает одновременно в двух функциях, ограждающей и несущей. В вантовых покрытиях две эти функции разделены, тросы принимают на себя всю нагрузку, а ограждающую функции выполняет заполнение кровли.
Первые здания с вантовыми конструкциями были спроектированы выдающимся русским ученым В,Г. Шуховым, который получил патент на свое изобретение. Он предложил вместо отдельных тяжелых и массивных ферм использовать линейные диагонально пересекающиеся элементы, которые были скреплены в местах соединения заклепками и болтами, тем самым образуя сетку с ромбовидными ячейками.
Первым здание с висячим покрытием стад котельный завод Бари, возведенный в 1894 году. Преимуществом вантовых конструкций является существенное уменьшение веса, которое сказывается и на других элементах здания, в том числе и на фундаментах. Сетчатая поверхность при этом обладает высокой несущей способностью, работа элементов выполняется только на одноосное напряжение.
Источник: spravochnick.ru
вантовые конструкции
геометрически неизменяемый тип висячей конструкции. Выполнены только из прямолинейных элементов (вантов) и часто называются вантовыми фермами. Как и в висячих конструкциях, все элементы вантовой фермы работают на растяжение, что позволяет использовать в качестве несущих частей фермы канаты из стальной проволоки.
Вантовые фермы применяют в конструкциях мостов, где проезжая часть подвешивается на множестве косых тросов, крепящих её к высоким пилонам. При этом тросы натянуты от верхней точки пилона или от разных его уровней и расходятся веерообразно или параллельно, подобно струнам арфы. В вантовых мостах тросы делают предварительно напряжёнными, поэтому они предельно натянуты, не провисают и делают всё сооружение геометрически неизменяемым. При такой конструкции балка моста под проезжей частью может быть непривычно тонкой, поэтому вантовый мост является одним из самых экономичных и изящных мостов.
Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн . 2006 .
Смотреть что такое «вантовые конструкции» в других словарях:
ВАНТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ — разновидность висячих конструкций, несущими элементами к рых являются ванты. В. к. состоят из вант и элементов, воспринимающих сжатие, балок, жёстких ферм, арок, рам, плит, оболочек (см. рис.). К ст. Вантовые конструкции. Каток с вантовым… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Вантовые конструкции — разновидность висячих конструкций (См. Висячие конструкции) … Большая советская энциклопедия
Вантовые конструкции — Висячие покрытия, кровли, мосты, и иные конструкции, основанные на сочетании работы жестких опор и растяжении стальных тросов/стержней. Источник: Словарь архитектурно строительных терминов … Строительный словарь
вантовые конструкции — строит. конструкции, основанные на сочетании растяжения специальных стержней (канатов, кабелей и т.п.) и жестких опор и креплений (висячие мосты, покрытия и т.п.) … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого
Вантовые конструкции — Висячие покрытия, кровли, мосты, и иные конструкции, основанные на сочетании работы жестких опор и растяжении стальных тросов/стержней … Словарь строителя
Конструкции прочие — Термины рубрики: Конструкции прочие Временная перегородка Геодезическая съёмка отклонений строительных конструкций Консольные системы … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Конструкции вантовые — висячие покрытия, кровли, мосты, и иные конструкции, основанные на сочетании работы жестких опор и растяжении стальных тросов, стержней. [Словарь архитектурно строительных терминов] Рубрика термина: Конструкции прочие Рубрики энциклопедии:… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
КОНСТРУКЦИИ БАЙТОВЫЕ — [СИСТЕМА БАЙТОВАЯ] висячие конструкции, основными несущими элементами которых являются ванты, вантовые сетки или вантовые фермы (Болгарский язык; Български) вантови конструкции (Чешский язык; Čeština) zavěšené [lanové] konstrukce; lanová… … Строительный словарь
Висячие конструкции — строительные конструкции, в которых основные элементы, несущие нагрузку (тросы, кабели, цепи, сетки, листовые мембраны и т.п.), испытывают только растягивающие усилия. Работа В. к. на растяжение позволяет полностью использовать… … Большая советская энциклопедия
Источник: dic.academic.ru
Вантовые системы: устройство, достоинства, особенности и недостатки
Сколько разновидностей мостов в мире? Десятки! Арочные, консольные, разводные, ледовые, понтонные, отодвигаемые, затопляемые, подъемные, поворотные, висячие, балочные, столоподобные и многие другие. Но в этой статье мы поговорим с вами об эстетически выверенной и надежной вариации — с висячими вантовыми конструкциями покрытий, а также и о самих таких системах.
Вантовые и висячие системы
Висячие конструкции — это стальные сооружения, несущие составляющие которых направлены на растяжение. Они здесь следующие:
- стальные проволочные канаты;
- полосовая либо круглая сталь;
- мембраны (особые стальные листы);
- прокатного вида профили (для представления — жесткие металлические нити), способные не только на растяжение, но и на изгиб.
Вантовые конструкции, в отличие от предыдущих, в покрытии имеют не только растянутые нити, но и жесткие элементы. Последние работают как раз-таки на изгиб, на них возможно наложить ограждения, в т. ч. включающие в себя кровлю и настил.
И висячие, и вантовые системы способны перекрыть собой пролет расстоянием до 200 м. Однако средняя длина их на практике колеблется в пределах 50-150 м.
Достоинства конструкций
Перечислим достоинства висячих и вантовых конструкций:
- Создание благоприятной основы для видимости, акустики, освещения.
- Можно применять разнообразные конструктивные формы вантовых висячих конструкций, что ведет к многообразию вариаций архитектурных исполнений.
- Мосты данного вида способны перекрывать внушительной длины пролеты.
- При строительстве объекта нельзя не отметить хорошую транспортабельность применяющихся конструкций — гибкие ленты и канаты возможно свернуть в рулоны или бухты.
- Процесс возведения моста упрощается тем, что не нужно устанавливать помосты, строительные леса.
- При восприятии нагрузки в растянутой конструкции несущих работает целиком вся площадь сечения. При использовании в их производстве высокопрочной стали за счет этого качества можно существенно уменьшить расход данного металла.
Недостатки конструкций
Коснемся недостатков висячих и вантовых покрытий:
- Наблюдается повышенная степень деформации конструкции — особенно это характерно для висячих разновидностей, т. к. там для стабилизации нитей необходимо установить предварительное напряжение.
- Для восприятия распора растянутых несущих составляющих требуется устройство ряда опорных контуров.
- В некоторых случаях налицо трудности устройства системы водоотвода.
Особенности вантовых систем
Состав вантовых подвесных конструкций — это несущие прямолинейные растянутые канаты или тросы, а также жесткие составляющие — стойки, балки и проч. С учетом того, что ванты прямолинейны, они могут состоять из полосных профилей либо стержней. Важно отметить что угол наклона вант не должен доходить до 25-30 градусов.
Самая простая схема вантовых систем — это вантово-балочная. Для нее характерно, что ванты в одном или нескольких местах поддерживают балку жесткости. При этом сами они либо расходятся лучами из вершин пилонов, либо напоминают собой очертания арфы, когда идут параллельно друг другу.
Разновидности висячих систем
После вантовых систем посмотрим на разновидности висячих:
- Однопоясные. Выполняются над помещениями как круглой, так и прямоугольной формы. Восприятие распора металлических нитей обеспечивается пилонами, оттяжками, пристройками к зданию и проч. Характерно использование гибких нитей или арок в качестве промежуточных опор. Покрытие стабилизируется кровельными железобетонными панелями, замоноличиванием швов.
- Двухпоясные. Кроме несущих канатов, также имеют стабилизирующие, которые соединяются с несущими растяжками или распорками. Менее всего недостатки висячих систем обнаруживаются при использовании выпукло-вогнутой комбинированной схемы покрытия.
- Тросовые сетки (разновидность двухпоясных). Их непререкаемые плюсы — многообразие формообразования и архитектурные достоинства, достигаемые при квалифицированном проектировании.
- Мембранные покрытия. Это состоящие из листов или полос сплошные однослойные покрытия, которые раскроены и соединены таким образом, что образуют заранее запланированную поверхность двоякой или одинарной кривизны. Их выделяет на фоне других висячих конструкций выполнение ограждающей и несущей задачи. Но существенные недостатки мембранного покрытия — это малая огнестойкость в связи с большими поверхностями открытого металла, незащищенность от коррозии, вследствие чего минимальная толщина листа стали должна быть в пределах 4-5 мм при допустимых 1-2 мм. Мембраны могут быть цилиндрической, круговой, шатровой формы.
Перейдем конкретно к висячим и вантовым мостам.
Вантовый мост
Эта разновидность характеризуется особым видом несущих систем — вантовыми фермами, которых образуют растянутые гибкие стержни (ванты). Иногда встречаются комбинированные вариации, в которых нижние части данных ферм заменяются балками жесткости. Работа последних направлена на изгиб, а функция — поддерживать платформу проезжей части. Ванты здесь — высокопрочная проволока, сформированная в пучки, либо стальные канаты.
И вантовые фермы, и комбинированные системы в этой структуре поддерживаются пилонами. С мест подвешивания вант на пилоне горизонтальная составляющая их опорного давления передается на анкеры системой оттяжек. Если присутствует балка жесткости, то концы оттяжек закрепляются на ней, отчего система превращается во внешне безраспорную. Конструкция проезжей части прикрепляется уже к узлам вантовых ферм.
Первый вантовый мост в Советском Союзе построили в 1932 г. — через реку Магану (современная Грузия). Однако первый мост современной вантовой системы появился только в 1956 г. — это шведский Стомсунд. Пионерское вантовое ж/д сооружение было построено в 1979 г. в Белграде.
Первый вантовый мост на территории современной России — это Октябрьский через реку Шексну (Череповец). Его строительство закончилось в 1979 году. В РФ также находится и вантовое сооружение-рекордсмен. Это Русский мост во Владивостоке, перекрывающий пролив Босфор Восточный. Он выделяется самым длинным пролетом — 1104 м (общая длина при этом — 1886 м), который поддерживают два пилона.
Достоинства и недостатки вантового моста
Рассмотрим плюсы и минусы таких мостов. Для лучшего восприятия мы решили представить вам их в виде таблицы, расположенной ниже.
| Достоинства | Недостатки |
| Легкие несущие конструкции | Пониженная жесткость — используются только в качестве городских или автомобильных мостов |
| Перекрывающая способность достаточно велика | В редких случаях можно использовать в роли ж/д моста — только при определенной конструкции балки жесткости |
| Расход материала минимален, к тому же не требуется закупка дорогостоящих конструкций | |
| Возможно произвести навесной монтаж | |
| Архитектурная эстетичность | |
| В отличие от висячих более неподвижны |
В заключение рассмотрим и висячие мосты.
Висячий мост
Висячий (иначе — подвесной) мост — сооружение, чья несущая основная конструкция — это гибкие элементы (канаты, цепи, кабели и др.), работающие на растяжении, а проезжая часть находится в подвешенном состоянии. Такие мосты — настоящая находка в случаях, когда требуется большое покрытие, а промежуточные опоры установить опасно или вовсе невозможно (например, на судоходной реке).
Несущие конструкции подвешиваются между построенными на обоих берегах пилонами. К этим тросам уже прикрепляются вертикальные балки, к которым непосредственно подвешивается дорожная часть основного пролета. Сосредоточенная нагрузка позволяет менять несущей конструкции свою форму, что уменьшает жесткость моста. Дабы этого не случалось, дорожное полотно усиливается продольными балками.
Первые висячие мосты строили еще древние египтяне, инки, другие народности Центральной и Южной Америки, Юго-Восточной Азии. Конструкции современного вида начали появляется в XVII-XVIII вв. в Испании, Франции, Великобритании, а позднее в США. В России первый висячий мост был построен в 1823 г. в парке Екатерингоф в Петербурге. Одним из самых известных на сегодня отечественных подвесных мостов можно назвать Крымский в Москве, построенный в 1938 г.
Достоинства и недостатки висячих мостов
Рассмотрим плюсы и минусы данных подвесных сооружений, которые представлены в таблице ниже.
| Достоинства | Недостатки |
| Для строительства длинного основного пролета требуется сравнительно небольшой расход материала | Недостаточная жесткость — мост опасно эксплуатировать, например, при шторме |
| Небольшой собственный вес сооружения | Для надежности опор-пилонов требуется капитальный фундамент |
| Мосты данной конструкции можно построить высоко над водной гладью, что очень кстати для судоходных водоемов | При сильно неравномерной нагрузке полотно висячего моста имеет свойство прогибаться, что мешает его использованию в качестве ж/д |
| Нет необходимости в установке промежуточных опор | |
| Под сильным действием стихии или сейсмическими нагрузками данные мосты могут изгибаться, не нанося никакого вреда конструкции в целом |
Вот и все, что нам хотелось рассказать вам о вантах, вантовых конструкциях, мостах. Подвесные и вантовые покрытия — легкие в постройке, способные покрывать большие пролеты, гармонично смотрящиеся, предоставляющие простор для конструкторских решений. Однако у них также есть и свои недостатки, возводящие ограничения, например, для постройки определенного типа мостов.
Источник: fb.ru