Вантовое покрытие для сейсмически опасных районов
CABLE-STAYED COVERAGE FOR SEISMICALLY HAZARDOUS AREAS

Изобретение относится к строительству и может быть использовано как двухпоясное вантовое покрытие в зданиях и сооружениях для строительства в районах с повышенной сейсмической активностью.
Известна предварительно напряженная вантовая конструкция, включающая ригель, пилоны, систему несущих и стабилизирующих вант, узлы крепления вант к пилонам снабжены цилиндрическими заглушками с размещенными в них штоками с упорами и цилиндрическими пружинами (см. а.с. №2193637, Е04В 7/14).
Недостатком данного аналога является то, что заглушки, как и любой другой демпфер, работают в определенных пределах и за этими пределами, то есть при повышенных колебаниях они не работоспособны, а при значительных сейсмических колебаниях, когда сами опоры вант (пилоны с ригелями) подвержены этим колебаниям и передают их на вантовую систему, что приведет к деформации всех элементов системы: опор, ригелей, вант и плит покрытия с изолирующими слоями.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является вантовое покрытие, включающее вантовые фермы, состоящие из несущих и стабилизирующих вант и стоек между ними, замкнутый опорный контур, вертикальные несущие конструкции, кинематические опорные элементы между опорным контуром и вертикальной несущей конструкцией, (см. а.с. №1564300, МПК Е04В 7/14, опубл. 05.05.1990 г.).
Недостатком прототипа является то, что при высоких сейсмических воздействиях происходит деформация покрытия, так как нарушается проектная геометрическая форма вантовой фермы вследствие того, что несущие и стабилизирующие ванты закреплены к двум различным опорным контурам с различным восприятием сейсмических колебаний, а действие шарнирных узлов крепления стоек к вантам ограничено работой их только в плоскости вантовой фермы. Причем устройство двух различных опорных контуров и шарнирных узлов крепления стоек к вантам усложняет конструкцию, повышает трудоемкость изготовления. При значительных горизонтальных сейсмических колебаниях и соответствующих горизонтальных перемещениях каркаса, превышающих диаметр сферических шайб, произойдёт разрушение сферических шайб скользящих опор, выпадение линзообразных вкладышей из скользящих опор, что приведёт к нарушению работы вантовых ферм, произвольным и значительным колебаниям несущих вант с верхним опорным контуром, деформациям плит покрытия, их обрушению.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение неизменности проектной геометрической формы вантовых ферм и целостности плит покрытия с изолирующими слоями, упрощение конструкции и уменьшение трудоемкости изготовления, обеспечение работоспособности и надежности покрытия на весь период её эксплуатации при действии значительных горизонтальных сейсмических колебаний.
Технический результат достигается тем, что в вантовом покрытии для сейсмически опасных районов, включающем плиты покрытия, вантовые фермы, состоящие из несущих и стабилизирующих вант и стоек между ними, замкнутый опорный контур, вертикальные несущие конструкции, кинематические опорные элементы между опорным контуром и вертикальной несущей конструкцией, согласно изобретению, опорный контур выполнен двутавровым, к верхней полке двутавра закреплены несущие ванты, а к нижней полке стабилизирующие ванты, причём между опорным контуром и вертикальной несущей конструкцией образован горизонтальный конструктивный зазор, который снабжен кинематическими опорными элементами, выполненными в виде металлических шаров с возможностью их свободного перемещения в индивидуальных соосных металлических круговых ячейках в любом направлении горизонтальной плоскости на величину, превышающую величину максимально возможного сейсмического перемещения грунта, при этом соосные круговые ячейки закреплены соответственно одна к опорному контуру, другая к вертикальной несущей конструкции.
Данная конструкция позволит обеспечить неизменность проектной геометрической формы вантовых ферм и целостность плит покрытия с изолирующими слоями, упростить конструкцию и уменьшить трудоемкость изготовления, обеспечить работоспособность и надежность покрытия на весь период эксплуатации при действии значительных горизонтальных сейсмических колебаний.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено вантовое покрытие в плане, на фиг. 2 - фрагмент поперечного разреза 1-1, на фиг. 3 - узел А.
Вантовое покрытие для сейсмически опасных районов включает плиту покрытия 1, вантовую ферму, состоящую из несущей ванты 2, стабилизирующей ванты 3 и стойки 4, закреплённой к вантам 2 и 3, замкнутый двутавровый железобетонный опорный контур 5 кругового в плане очертания. К верхней полке опорного контура 5 закреплена несущая ванта 2, а к нижней полке - стабилизирующая ванта 3. Опорный контур 5 установлен на вертикальную несущую конструкцию 6 с горизонтальным конструктивным зазором 7, в котором размещены кинематические опорные элементы в виде металлических шаров 8, которые имеют свободное перемещение в горизонтальной плоскости в своих индивидуальных соосно и зеркально расположенных металлических круговых ячейках 9, 10 в виде чаш, радиус которых больше величины максимальных сейсмических перемещений, при этом круговая ячейка 9 закреплена к опорному контуру 5, а круговая ячейка 10 к вертикальной несущей конструкции 6.
Вантовое покрытие для сейсмически опасных районов работает следующим образом.
При любых значительных горизонтальных сейсмических колебаниях происходит аналогично им горизонтальное перемещение вертикальной несущей конструкции 6 в направлении колебаний. При этом металлические шары 8 свободно прокатываются в горизонтальном конструктивном зазоре 7 в соответствующих направлениях в индивидуальных ячейках 9, 10 без перемещения выше расположенного массива. Таким образом, опорный контур 5 с закрепленными к нему вантовыми фермами в виде несущих вант 2 и стабилизирующих вант 3 со стойками 4 между вантами, а также плиты 1 с изолирующими слоями покрытия остаются в состоянии покоя, так как на них не передаются сейсмические колебания, причем состояние покоя имеет место при любых сейсмических перемещениях и ускорениях. если радиус ячеек 9 и 10 больше величины сейсмических перемещений.
Использование предлагаемого вантового покрытия для сейсмически опасных районов по сравнению с прототипом позволит обеспечить неизменность первоначальной проектной геометрической формы несущих конструкций покрытия - вантовых ферм и ограждающей части покрытия - плит покрытия и изолирующих слоев при действии значительных сейсмических колебаний, упростить конструкцию, уменьшить трудоемкость изготовления, обеспечить работоспособность и надежность покрытия на весь период эксплуатации.