Глава 4
ПРИМЕРЫ ВОЗВЕДЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ РАСТЯНУТЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Здания и сооружения (чаще всего металлические), включающие конструкции с высокопрочными канатами, отличают легкость и изящество форм, большие пролеты и разнообразие конструктивных решений. Их применение сопровождается использованием стекла как несущего и ограждающего материала. К сожалению, в нашей стране в последнее время можно привести мало примеров возведения зданий с применением конструкций такого вида. Не повторяясь и не останавливаясь на зданиях и сооружениях, известных из литературы ранее, рассмотрим отдельные примеры характерных конструкций, возведенных в последнее время.

4.1. Плоские предварительно напряженные фермы и балки

4.1.1. Отель Кемпински в аэропорту г. Мюнхен (ФРГ)

Проект гранд отеля Кемпински разработан архитектором Murphy/Jahn, инженерные расчеты выполнены бюро профессора Шлайха и Бергермана [83].

Здание отеля (рис. 4.1) представляет собой два массивных параллельно расположенных корпуса с номерами для гостей и пространством между ними (атриум), перекрытое шпренгельной конструкцией пролетом 40 м, со стеклянными стеновыми ограждениями по торцам общей площадью 40x25 м.

Шпренгельная конструкция покрытия криволинейная, выполнена по цилиндрической кривой, имеет форму ромба в плане (рис. 4.2) со светопрозрачным заполнением стеклянными блоками оставшихся полу -ромбов.

210

Рис. 4.1. Общий вид здания отеля Кемпински

Стойки шпренгеля в середине пролета поддерживают канаты двух смежных конструкций. Опираются шпренгельные конструкции на продольные трубчатые фермы, расположенные в уровне кровли жилых блоков.

Рис. 4.2. Вид снизу на ромбообразные несущие конструкции покрытия пролета между корпусами отеля Кемпински

211

Бортовые элементы ромбообразной конструкции покрытия располагаются по эллиптической кривой, выполнены из открытого профиля, имеющего переменную по длине высоту и площадь сечения. Высота сечения минимальна в середине пролета и увеличивается к краям, повышение несущей способности и понижение деформативности обеспечивается шпренгелем из каната диаметром 42 мм, предварительное напряжение которого составляет 600 кН. Сложная конструктивная форма покрытия предъявляет повышенные требования к качеству проектирования, а также накладывает особые условия при изготовлении и монтаже.

Успешное решение этих задач реализовано с помощью компьютерной системы проектирования PKS CADDS (программная система для конструирования в металлостроительстве), позволившей получить пространственную модель конструкций и использовать ее при подготовке документации и изготовлении конструкций на заводе и при монтаже. Точность изготовления конструкций весьма высока, что значительно облегчило монтаж покрытия.

Интересно конструктивное решение стеклянных торцевых стен (рис. 4.3). Торцевые части включают сеть вертикально и горизонтально расположенных однопрядевых канатов из легированной стали диаметром 22 мм. (σ_вр≥1570Н/мм²). Канаты располагались с шагом 1,5 м, вертикальные канаты вверху крепились к конструкции покрытия, внизу - к полу, усилие предварительного напряжения составляло 15кН. Вертикальные канаты несут дополнительную нагрузку от соединительных узлов и стекол.

Рис. 4.3. Стеклянная стена торцевого ограждения

212

Горизонтальные канаты предварительно напряжены с усилием 75кН, они прикреплены к стенам корпусов отеля. На рис. 4.4 показано конструктивное решение узла крепления каната к стене.

Рис. 4.4. Узел крепления каната сети торцевого ограждения:
1 - стержень с резьбой; 2 - сферическая шайба; 3 - вилочная шайба (устанавливается после создания предварительного напряжения); 4 - стальная труба; 5 - гайка М16 с шайбой; 6 - пластина с 4 отверстиями диаметром 17 мм; 7 - закладная деталь с приваренной трубой; 8 - кольцо с 4 отверстиями; 9 - пластина дна трубы; 10 - резьбовый фиттинг

Заполнение ячеек сетки выполнено из многослойного стекла толщиной 10 мм. размером 1,5x1,5 м. Для крепления таких стекол был разработан специальный узел (рис. 4.5), который позволяет не только удерживать стекло в заданном положении, но и передавать горизонтальную нагрузку на канаты.

Рис. 4.5. Узел крепления стекла к канатам

213

Швы между стеклами заполнены силиконовыми уплотнителями. Торцевые стены рассчитаны на горизонтальную нагрузку от ветра 100 кг/и2, при этом расчетная величина перемещения в середине достигала 90 см. По мнению авторов, конструктивное решение и примененные материалы обеспечат эксплуатационную пригодность при подобных силовых воздействиях. Работа фрагментов конструкции проверена и испытана в лаборатории.

214