Въпрос 59. Проектни решения за системи с голям обхват. Натоварвания, действащи върху конструкции с голям обхват. Оформление на рамки за покрития с голям обхват

Рамките на дълги покриви с носещи системи на греди и рамки имат схема на оформление, близка до рамките промишлени сгради. При големи разстояния и липса на кранови греди е препоръчително да се увеличат разстоянията между основните носещи конструкции до 12-18 м. Системите за вертикални и хоризонтални връзки имат същите цели като в промишлените сгради и са разположени в подобен начин.

Оформлението на рамковите покрития може да бъде напреченкогато носещите рамки са поставени напречно на сградата и надлъжно, характерни за хангарите. При надлъжно оформление основната носеща рамка се поставя в посока на по-големия размер на плана на сградата и върху нея се опират напречните ферми.

Горните и долните корди на носещите рамки и напречните ферми са развързани с напречни скоби, осигуряващи тяхната стабилност.

В сводестите системи стъпката на арките е 12 m или повече; Основните греди са положени по дъгите, върху които лежат напречните ребра, поддържащи покривната настилка.

За големи разстояния и височини на основните носещи системи (рамки, арки) се използват пространствено стабилни блокови конструкции чрез сдвояване на съседни плоски рамки или арки (фиг. 8), както и чрез използване на триъгълни секции на арки. Дъгите са свързани по ключ чрез надлъжни връзки, значението на които за здравината на конструкцията е особено голямо, когато стрелата на повдигане на дъгите е голяма, когато общата им деформируемост се увеличава.

Напречните скоби, разположени между външната двойка арки, се изчисляват върху налягането на вятъра, предавано от крайната стена на сводестото покритие.

ВЪПРОС 60.Гредови конструкции с голям обхват. Техните предимства и недостатъци. Конструктивни решения. Натоварвания, действащи върху гредови конструкции. Основи на изчисляване и проектиране на гредови конструкции.

Гредови конструкции

Конструкциите с дълги греди се използват в случаите, когато опорите не могат да издържат на натиск.

Гредовите системи за големи разстояния са по-тежки от рамковите или арковите системи, но са по-лесни за производство и монтаж.

Гредовите системи намират приложение предимно в обществени сгради – театри, концертни зали, спортни съоръжения.

Основните носещи елементи на гредовите системи, използвани за участъци от 50-70 m или повече, са ферми; Плътните греди с големи разстояния са нерентабилни по отношение на потреблението на метал.

Основни предимствагредовите конструкции се характеризират с прецизна работа, липса на натискни сили и нечувствителност към слягания на опори. Основен недостатък– относително висок разход на стомана и висока височина, причинени от големи летящи моменти и изисквания за твърдост.

Ориз. 1, 2, 3

Напречните сечения на прътите на ферми с голям обхват със сили в прътите над 4000-5000 kN обикновено се приемат като съставни от заварени I-лъчи или валцовани профили.

Голямата височина на фермите не позволява да бъдат транспортирани по железопътен транспорт под формата на сглобени транспортни елементи, така че те се доставят за монтаж в насипно състояние и консолидирани на място.

Елементите са свързани чрез заваряване или високоякостни болтове. Не трябва да се използват високопрецизни болтове и нитове, защото са трудоемки.

Фермите с голям обхват се изчисляват и техните секции се избират подобно на леките ферми промишлени сгради.

Поради големите опорни реакции става необходимо да се предават стриктно по оста на фермата, в противен случай могат да възникнат значителни допълнителни напрежения.

За участъци от 60-90 m взаимното изместване на опорите става значително поради деформацията на фермата и нейните температурни деформации. В този случай една от опорите може да бъде ролка (фиг. 6), позволяваща свободни хоризонтални движения.

Ако фермите са монтирани на високи гъвкави колони, тогава дори при разстояния до 90 m и двете опори могат да бъдат неподвижни поради гъвкавостта на горните части на колоните.

Системите с дълги греди могат да се състоят от триъгълни ферми с предварително напрежение, които са удобни за производство, транспорт и монтаж (фиг. 7).

Включването на стоманобетонна плоча, положена по протежение на горните корди на фермата, в съвместната компресионна работа, използването на тръбни пръти и предварително напрягане правят такива ферми икономични по отношение на потреблението на метал.

Стоманените листове са включени в проектните секции на горните и долните пояси на фермите.

За да може един тънък лист да работи при натиск, в него се създава предварително напрежение на опън, което е по-голямо от напрежението на натиск от товара.

ВЪПРОС 61.Рамкови конструкции с голям обхват. Техните предимства и недостатъци. Конструктивни решения. Натоварвания, действащи върху рамкови конструкции. Основи на изчисляване и проектиране на рамкови конструкции.

Рамкови конструкции

Рамките, обхващащи големи разстояния, могат да бъдат с двойни панти или без панти.

Рамките без панти са по-твърди, по-икономични при потребление на метал и по-удобни за инсталиране; те обаче изискват по-масивни основи с плътни основи за тях и са по-чувствителни към температурни влияния и неравномерно слягане на подпорите.

Рамковите конструкции, в сравнение с гредовите конструкции, са по-икономични по отношение на потреблението на метал и са по-твърди, поради което височината на напречната греда на рамката е по-ниска от височината на гредовите ферми.

При покрития с голям обхват се използват както непрекъснати, така и проходни рамки.

Твърдите рамки рядко се използват за малки разстояния (50-60 м), техните предимства: по-малка интензивност на труда, транспортируемост и възможност за намаляване на височината на помещението.

Най-често използваните рамки са шарнирните. Препоръчително е да вземете височината на напречната греда на рамката, равна на: с проходни ферми 1/12-1/18 от обхвата, с плътни напречни греди 1/20 - 1/30 от обхвата.

Рамките се изчисляват с помощта на методите на строителната механика. За да се опростят изчисленията, леките проходни рамки могат да бъдат намалени до техните еквивалентни твърди рамки.

Тежките проходни рамки (като тежки ферми) трябва да бъдат проектирани като решетъчни системи, като се вземе предвид деформацията на всички решетъчни пръти.

За големи разстояния (повече от 50 m) и ниски твърди стълбове е необходимо да се изчислят рамките за температурни ефекти.

Напречните греди и стелажите от масивни рамки имат твърди I-образни профили; тяхната носеща способност се проверява с помощта на формули за ексцентрично компресирани пръти.

За да се опрости изчисляването на решетъчните рамки, тяхното разширение може да се определи като за плътна рамка.

С помощта на приблизително изчисление се установяват предварителните участъци на акордите на рамката;

определяне на инерционните моменти на напречните сечения на напречните греди и стелажи с помощта на приблизителни формули;

изчислете рамката с помощта на методи строителна механика; проектната диаграма на рамката трябва да се вземе по геометричните оси;

След определяне на опорните реакции се намират изчислителните сили във всички пръти, според които окончателно се избират техните сечения.

Видовете секции, конструкцията на възлите и връзките на рамковите ферми са същите като при тежките ферми на греди.

Друг изкуствен метод за разтоварване на напречната греда е изместването на носещите панти в рамката с двойни панти от оста на стелажа навътре. В този случай вертикалните опорни реакции създават допълнителни моменти, които разтоварват напречната греда.

Архитектурен облик дългосрочни сградидо голяма степен се определя от ролята им в състава на фрагмент от околното градско развитие, функционалните особености на сградите и нанесените покривни конструкции.

Обществените функции на сградите от зален тип изискват пред тях да бъдат обособени значителни свободни пространства. за различни целиза: преместване на големи потоци от зрители преди началото или след края на представленията (пред развлекателни или демонстрационни спортни съоръжения); разположение на откритата част на изложението (пред изложбени павилиони): сезонна търговия (пред закрити пазари) и др. Пред всяка от тези сгради се отделят и площи за паркиране на индивидуални автомобили. По този начин, независимо от предназначението на сградата, нейното разположение в сградата дава възможност за цялостно възприемане на обема на конструкцията от далечни гледни точки. Това обстоятелство определя общите композиционни изисквания към архитектурата на сградите: целостта и монументалността на външния им вид и преобладаващо големия мащаб на основните части на обема.

Тази особеност на градоустройствената роля на обществените сгради от тип зала често се взема предвид при композицията на външния им вид. Спомагателните и обслужващи помещения, които могат да бъдат разположени в отделни обеми, прикрепени към основния (както например в Юбилейния спортен дворец в Санкт Петербург), в по-голямата си част не са блокирани, а се вписват в основния обем на сграда. За тази цел спомагателните и обслужващи помещения на спортни сгради се разполагат в долните етажи или в пространството под трибуните, в сградите на закрити пазари и изложбени павилиони - в приземните и сутеренните етажи и др.

Типични примери за прилагането на такъв принцип на пространствено планиране на оформлението на сградата са такива очевидно различни обекти като универсалната олимпийска зала „Приятелство“ в Лужники в Москва и сградата на спортния център на префектура Такамацу в Ниигата (Япония).

Зала "Дружба" разполага с основен шоурум с капацитет 1,5-4 хил. зрители (при трансформация) с арена 42X42 м, предназначена за 12 вида спорт с оптимална видимост на всички състезания (максимално разстояние 68 м). Залата е покрита с плоска сферична обвивка, поддържана върху 28 наклонени опори, изработени от предварително изработени монолитни сгънати обвивки с двойна кривина. Наклоненото разположение на подпорите позволи да се увеличат размерите на първия етаж и по този начин да се разположат четири тренировъчни зали и четири спортни площадки, вписани в единен централно симетричен обем с подчертана тектонична архитектурна форма ( ).

И двата примера показват влиянието на структурната форма на настилката върху архитектурната форма. И това не е случайно, тъй като структурата на покритието съставлява от 60 до 100% от външните огради на сградите.

Сред функционалните параметри изборът на формата на покритието се влияе най-много от приетия план, капацитета, естеството на разположението на местата за зрители (в спортни и развлекателни сгради) и размера на разстоянията на покритията ( ). В световната практика се използват ограничен брой планови форми за изложбени, многофункционални аудитории и спортни зали: правоъгълник, трапец, овал, кръг, многоъгълник.

Въпреки това, формата на плана на залата и размерът на нейните разстояния не определят еднозначно формата на покритието. Неговият избор е силно повлиян не само от плана, но и от формата на сградата, определена от функционалните характеристики. Както е известно, в демонстрационните спортни зали капацитетът и разположението на трибуните определят асиметричната или централно-симетрична композиция на сградата, с която трябва да се съгласува изборът на формата на покритието. Висящите покриви хармонират добре с асиметричната форма на сградата, а сводестите и висящите покриви хармонират добре с осесиметричната форма. За централни по план сгради са приложими центрични покривни конструкции ( , ).

Окончателният избор на формата на покритието, освен функционалните, се определя от структурни, технологични, технически, икономически, архитектурни и художествени изисквания. Според последното, дизайнът на уникален дълга сградатрябва да допринесе за създаването на изразителна тектонична, индивидуална, мащабна архитектурна форма. Въвеждането на пространствени окачени конструкции и твърди черупкови конструкции предостави безпрецедентни и многовариантни архитектурни възможности. Комбинирайки различни по вид, брой и размери елементарни обвивки, архитектът с помощта на дизайнер може да постигне необходимото мащабно разчленяване на формата и индивидуализиране на външния й вид, както и да разположи горните светлинни отвори в покритието оригинален начин.

Така, например, само за да покриете стая, която е с триъгълен план, може да бъде плоска обвивка с изпъкнал контур, комбинирано покритие от четири триъгълни в план обвивки с положителна кривина, три с отрицателна и една с положителна кривина и т.н. използван дизайн и изразителна архитектурна форма е покритието на триъгълна изложбена сграда в Париж с комбинирана обвивка под формата на свод, свързан от три корита с разстояние от 206 м. Тавите се състоят от две вълнообразни черупки, закрепени на всеки три вълни с диафрагми на твърдост. Използването на вълнообразна форма направи възможно решаването не само на чисто конструктивен проблем (за постигане на стабилността на тънка черупка), но също така осигури мащаба на композицията на тази уникална сграда и затворената сводова система, традиционна за камъка архитектура, получи индивидуална и рязко модерна тектонска интерпретация. Също толкова индивидуална и модерна беше композиционната интерпретация на стоманобетонното кръстосано сводово покритие над квадратния план на сградата на закритата олимпийска пързалка в Гренобъл.

Естествено, обаче, най-модерният характер на архитектурата на покрития с големи разстояния със стоманобетонни твърди черупки се придава от присъщите им комбинации от геометрични форми под формата на вълнообразни куполи и сводове, елементарни или комбинирани фрагменти от черупки с повърхности с отрицателна кривина , или комбинации от черупки с произволна геометрична форма.

Архитектурните и композиционните възможности на висящите покривни системи са пряко свързани с тяхната конструктивна форма, възможностите за нейната индивидуализация и тектонична идентификация в обемната форма на сградата. В това отношение най-голям потенциал имат висящите покрития тип шатри, покрития по пространствен контур, както и различни варианти за комбинирани системи за окачване. Изключителното разнообразие на външния вид на сградите, което се осигурява от използването на висящи покрития върху затворен пространствен контур, може да се види чрез сравняване на такива олимпийски обекти в Москва като закрита колоездачна писта и спортна зала в Измайлово. За съжаление, използването на редица технически най-ефективни окачени конструкции, например едно- или двулентови системи с хоризонтален пръстеновиден опорен контур над кръгли или елипсовидни сгради, не допринася малко за индивидуалността на външния вид на сградата. Носеща конструкция с малко провисване не се вижда във външния вид на сградата, а във вътрешността обикновено е скрита от окачени тавани или осветителни инсталации. Сградите с покритие от този тип обикновено имат композиция под формата на кръгъл периптер, антаблементът на който е пръстен на носещия контур, а колоните са колоните, които го поддържат (Юбилейният спортен дворец и Олимпийската зала в Санкт Петербург , Олимпийският спортен дворец на булевард Мира в Москва и др.).

Наред с носещите конструкции на покритията, външните, обикновено неносещи стени, играят съществена роля в композицията на вътрешните обществени сгради. Образен израз на тяхната неносеща функция може да бъде изпълнението им с леко отклонение от вертикалата, придаващо на сградата характерен силует (стесняване или разширяване надолу).

Значителна част от повърхността на външните стени на сградите на залата е заета от полупрозрачни витражи. Техните композиционни свойства и разделения се обогатяват, когато в дизайна се комбинират два или три полупрозрачни материала, например профил и листово стъкло.

Конструктивните решения за метални покрития на сгради с голям размах могат да бъдат греди, арки, пространствени, окачени байтове, мембрани и др. Като се има предвид, че в такива конструкции основното натоварване е собственото тегло, трябва да се стремим да го намалим, което се постига чрез използване стомани повишена силаи алуминиеви сплави.

Системите от греди (обикновено ферми) са включени в напречните рамки, което подобрява статичния дизайн на работата. За участъци над 60-80 m е препоръчително да се използват сводести покрития (фиг. 1). За големи разстояния е препоръчително да се проектират такива покрития предварително напрегнати. В сводестото покритие, показано на фиг. 2, горната обшивка е осигурена твърда, а долната обшивка и арковата решетка са направени от кабели. След монтажа на арката опорните елементи са принудени да се изместят навън, което причинява предварително напрежение в долния пояс и скобите на арката.

Снимка 1. 1 - арка; 2 - затягане; 3 - фиксирана опора на пантата; 4 - подвижна опора на пантата

Фигура 2.1 - кабел; 2 - твърд колан

Пространствените решетъчни покривни структури могат да бъдат плоски двуслойни (двойни мрежи) и извити еднослойни (единични мрежи) или двуслойни. В конструкциите с двойна мрежа две успоредни мрежести повърхности са свързани една с друга чрез решетъчни връзки.

Мрежестите системи с правилна структура се наричат ​​структурни и се използват като правило под формата на плоски покрития. Те представляват различни системи напречни ферми (фиг. 3). Структурните плоски подове, поради високата си пространствена твърдост, имат малка височина (1/16-1/20 от участъка), те могат да покриват големи участъци. Чрез монтиране на конзолни надвеси зад опорната линия се постига намаляване на огъващите моменти и теглото на покритието.

Фигура 3. 1,2 - горна и долна мрежа на талията; 3 - скоби; 4 - тетраедър; 5 - октаедър; 6 - поддържащ капитал

Криволинейните пространствени покрития обикновено имат цилиндрична или куполна повърхност.

Цилиндричните покрития могат да бъдат с една мрежа или с двойна мрежа (криволинейни структури). В напречна посока те действат като свод, чиято тяга се възприема от стените или връзките.

Куполните покрития могат да имат оребрен (или оребрен пръстен) дизайн (фиг. 4a) или мрежест дизайн (фиг. 4b). При оребрените куполи радиално разположените ребра са свързани помежду си с пръстеновидни греди. Ако последните образуват единна твърда пространствена система с ребрата, тогава пръстеновидните греди работят не само за локално огъване, но като част от куполната система те също възприемат пръстеновидни сили на натиск или опън. В мрежестите куполи структурата, в допълнение към ребрата и пръстеновидните елементи, включва скоби, което създава условия, при които прътите работят само върху аксиални сили.

Фигура 4. а - оребрени; b - мрежа

Окачените покрития се състоят от носещ контур и основни носещи елементи под формата на кабели или тънки стоманени листове, работещи на опън. Тъй като основните елементи на покритието работят на опън, тяхната носеща способност се определя от здравината (а не от стабилността), което позволява ефективното използване на високоякостни въжета или листова стомана. Такива покрития са много икономични, но повишената деформируемост ограничава използването им за покрития на промишлени сгради. Освен това, като се има предвид голямото разширение на такива системи, препоръчително е планът да бъде кръгъл, овален или многоъгълен, което улеснява възприемането на разширението. В тази връзка те се използват главно за покриване на спортни сгради, закрити пазари, изложбени зали, складове, гаражи и други сгради с голям обхват.

Съставът на вантовите окачени покрития включва гъвкави кабели (стоманени въжета или армировъчни пръти), разположени в радиална посока (фиг. 5а), в ортогонални посоки (фиг. 5b) или успоредни един на друг в една и съща посока (фиг. 6). Криволинейните затворени опорни контури работят предимно при компресия, а централният пръстен работи при опън. В тези случаи само вертикални сили се предават на конструкциите, поддържащи покритието (стени, колони, рамки). За разлика от това, при отворени контури, тягата се прехвърля върху носещите конструкции на сградата, което изисква монтиране на анкерни основи, които работят за издърпване, или стени с контрафорси и др. Плочи от лек стоманобетон или метал с върху кабелната система се полага полимерна изолация, трислойна и др.

Фигура 5. а - радиално разположение на кабелите; b - ортогонален; 1 - ванти; 2 - поддържащ контур; 3 - централен пръстен

Фигура 6. 1,2 - ванти съответно в средата и в края; 3 - поддържащ контур; 4 - стоманобетонни плочи; 5 - анкерна основа

Окачените кабелни покривни системи са много разнообразни. Често се използва тентова вантова система, при която централният пръстен лежи върху колона и се издига на по-високо ниво от носещия контур.

Пример за такава система е покритието на автобусно депо в Киев с диаметър 161 m. Описаните по-горе системи са едноремъчни. В допълнение към тях се използват и двулентови системи (особено при големи натоварвания от вятър), при които стабилизирането на покритието се извършва с помощта на контур на обратната кривина. В такива системи носещите кабели имат извивка надолу, а стабилизиращите - нагоре. Стабилизиращите кабели с монтирана върху тях палуба могат да бъдат разположени над носещите, което причинява компресия на подпорите (фиг. 7а). Когато стабилизиращите кабели са разположени под носещите кабели, връзките между тях ще бъдат разтегнати (фиг. 7b). Възможен е и трети вариант, при който носещите и стабилизиращи въжета се пресичат, а стелажите са компресирани в средната част на покритието и опънати във външните части (фиг. 7б).

Фигура 7. 1 - стабилизиращи ванти; 2 - стелажи; 3 - носещи кабели

Висящите тънколистови системи - мембранни покрития - също са широко разпространени в чуждестранната и вътрешната практика.

Те представляват пространствена конструкция, изработена от тънък метален лист (стоманени или алуминиеви сплави) с дебелина няколко милиметра, фиксиран около периметъра в поддържащ контур. Техните предимства са съчетаването на носещи и ограждащи функции, както и увеличеното промишлено производство. В някои случаи, вместо непрекъсната мембрана, покритието се формира от отделни тънки стоманени ленти, които не са свързани една с друга. Лентите, разположени в две взаимно перпендикулярни посоки, могат да се преплитат, което предотвратява разслояването им.

Непрекъснато мембранно покритие беше успешно използвано за универсален стадион на авеню Мира в Москва, чиито размери достигат 183x224 m (фиг. 8).

Фигура 8. Структурна схема на покритието на универсалния стадион на авеню Мира в Москва (стоманена мембрана с дебелина 5 mm): план; b - надлъжен разрез; в - напречен

Спортният комплекс, построен в Бишкек, включва зала за 3 хиляди зрители, чието покритие е проектирано под формата на предварително напрегната мембранно-гредова система за окачване (фиг. 9). Рамката на сградата е изградена от монолитна стоманобетонна сграда под формата на сковани ферми, разположени по периметъра с планови размери 42,5x65,15 м. Покритието се състои от самата мембрана с дебелина 2 mm, надлъжни греди и напречни греди- дистанционери Изолацията под формата на рогозки от минерална вата е окачена отдолу на мембраната, таванът е от щамповани алуминиеви елементи.

Мембранните покрития се използват и в редица други сгради с голям пробег. Така в Санкт Петербург универсална спортна зала с диаметър 160 м е покрита с мембранна обвивка с дебелина 6 мм. Подобни снаряди покриват и универсална спортна зала с планови размери 66x72 m за 5 хиляди зрители в Измайлово (Москва), сградата на басейна Pioneer с планови размери 30x63 m в Харков и др.

Сгънатите покривни сводове са пространствена конструкция, която може да бъде изработена от метал (стомана, алуминиеви сплави), стоманобетон и пластмаса.

Такива покрития от алуминиеви сплави са особено ефективни. Основният конструктивен елемент в последния може да бъде ромбовиден лист (фиг. 10), огънат по по-голям диагонал. Елементите с форма на диамант могат да бъдат свързани помежду си с помощта на цилиндрични панти или твърди фланцови съединения. За да се увеличи пространствената твърдост на покритието (особено при шарнирни съединения), е необходимо

предвиждат монтиране на надлъжни връзки по изпъкналите възли на сгънатата арка.

Фигура 9. 1 - рамка на сградата; 2 - система за окачване на мембрана-греда

Фигура 10.

Покривни конструкции с голям обхват за граждански и промишлени сгради

Санкт Петербург

сграда, покриваща лъч купол

Въведение

Историческа справка

Класификация

Планарни покрития с голям обхват

Пространствени покривни конструкции с голям обхват

1 Сгъва

3 черупки

Висящи (вантови) конструкции

1 Висящи калъфи

4 Комбинирани системи

Трансформируеми и пневматични покрития

1 Трансформируеми покрития

Използвани книги

Въведение

При проектирането и изграждането на сгради със закрити пространства възникват комплекс от сложни архитектурни и инженерни проблеми. За да създадете комфортни условия в залата, да отговаряте на изискванията на технологията, акустиката и да я изолирате от други помещения и околната среда, дизайнът на покритието на залата е от решаващо значение. Познаването на математическите закони за формиране на формата позволи да се правят сложни геометрични конструкции (параболи, хиперболи и др.), Използвайки принципа на произволен план.

В съвременната архитектура формирането на план е резултат от развитието на две тенденции: свободен план, водещ до структурна рамкова система и свободен план, изискващ структурна система, която позволява организиране на целия обем на сградата и не само структурата на планиране.

Залата е основното композиционно ядро ​​на повечето обществени сгради. Най-често срещаните планови конфигурации са правоъгълник, кръг, квадрат, елипсовиден и подковообразен план, по-рядко трапецовиден. При избора на дизайн на облицовката на антрето от решаващо значение е необходимостта от свързване на антрето с външния свят чрез отворени остъклени повърхности или, обратно, пълното му изолиране.

Пространството, освободено от опори и покрито с дълга конструкция, придава на сградата емоционална и пластична изразителност.

1. Историческа обстановка

Покривните конструкции с голям обхват се появяват в древни времена. Това бяха каменни куполи и сводове, дървени греди. Например каменният купол на Пантеона в Рим (1125) е с диаметър около 44 m, куполът на джамията Света София в Истанбул (537) - 32 m, куполът на катедралата във Флоренция (1436) - 42 m. , куполът на Горния съвет в Кремъл (1787) - 22,5 m.

Тогавашната строителна технология не позволява изграждането на леки конструкции от камък. Следователно каменните конструкции с дълги разстояния бяха много масивни, а самите конструкции бяха издигнати в продължение на много десетилетия.

Дървените строителни конструкции бяха по-евтини и по-лесни за изграждане от каменните и също така позволяваха покриването на големи разстояния. Пример за това са дървените покривни конструкции на бившата сграда на Манеж в Москва (1812 г.) с размах от 30 m.

Развитието на черната металургия през XVIII - XIX век. даде на строителите материали, по-здрави от камък, дърво - чугун и стомана.

През втората половина на 19в. Металните конструкции с голям обхват са широко използвани.

В края на 18в. Появи се нов материал за дългосрочни сгради - стоманобетон. Усъвършенстване на стоманобетонни конструкции през 20 век. доведе до появата на тънкостенни пространствени структури: черупки, гънки, куполи. Появи се теория за изчисляване и проектиране на тънкостенни покрития, в която участваха и местни учени.

През втората половина на 20в. Широко се използват окачени покрития, както и пневматични и прътови системи.

Използването на конструкции с голям обхват дава възможност да се използват максимално носещите качества на материала и по този начин да се получат леки и икономични покрития. Намаляването на теглото на конструкциите и конструкциите е една от основните тенденции в строителството. Намаляването на масата означава намаляване на обема на материала, неговия добив, обработка, транспортиране и монтаж. Ето защо е съвсем естествено, че строителите и архитектите се интересуват от нови форми на конструкции, които имат особено голям ефект в покритията.

2. Класификация

Настилните конструкции с голям обхват могат да бъдат разделени според статичното им действие на две основни групи настилки с голям обхват:

· равнинни (греди, ферми, рамки, арки);

· пространствени (черупки, гънки, висящи системи, напречни системи и др.).

Греди, рамки и сводести, плоски системи от покрития с голям обхват обикновено се проектират, без да се отчита съвместната работа на всички носещи елементи, тъй като отделните плоски дискове са свързани помежду си чрез сравнително слаби връзки, които не са в състояние значително да разпределят натоварванията. Това обстоятелство естествено води до увеличаване на масата на конструкциите.

За да се преразпределят товарите и да се намали масата на пространствените конструкции, са необходими връзки.

Според материала, използван за производството на дългопролетни конструкции, те се разделят на:

дървена

метал

·железобетон

Ø Дървесината има добри товароносимост ( проектна устойчивостчам за компресия и огъване 130-150 кг/м 2) и ниска обемна маса (за въздушно изсушен бор 500 kg/m3 ).

Има мнение, че дървените конструкции са краткотрайни. Всъщност, ако се грижат лошо, дървените конструкции могат много бързо да се провалят поради увреждане на дървото от различни гъбички и насекоми. Основното правило за запазване на дървените конструкции е създаването на условия за тяхното проветряване или проветряване. Също така е важно да се гарантира, че дървото е изсушено, преди да се използва в строителството. В момента дърводобивната промишленост може да осигури ефективно сушене съвременни методи, включително високочестотни токове и др.

Подобряването на биологичната устойчивост на дървото се постига лесно с помощта на отдавна разработени и усвоени методи за импрегниране с различни ефективни антисептици.

Още по-често възраженията срещу използването на дървесина възникват от съображения за пожарна безопасност.

Въпреки това, спазването на основните правила за пожарна безопасност и надзор на конструкциите, както и използването на забавители на огъня, които повишават огнеустойчивостта на дървесината, могат значително да увеличат противопожарните свойства на дървесината.

Като пример за издръжливостта на дървените конструкции може да се посочи вече споменатият Манеж в Москва, който е на повече от 180 години, шпилът в Адмиралтейството в Ленинград с височина около 72 м, построен през 1738 г., наблюдателната кула в Якутск, построен преди около 300 години, много дървени църкви във Владимир, Суздал, Кижи и други градове и села на Северна Русия, датиращи от няколко века.

Ø Широко приложение намират металните конструкции, предимно стоманени.

Техните предимства: висока якост, относително ниско тегло. Недостатъкът на стоманените конструкции е чувствителността към корозия и ниската огнеустойчивост (загуба на носеща способност при високи температури). Има много средства за борба с корозията на стоманени конструкции: боядисване, покритие с полимерни филми и др. За целите на пожарната безопасност критичните стоманени конструкции могат да бъдат бетонирани или да се напръскат топлоустойчиви бетонови смеси (вермикулит и др.) върху повърхността на стоманените конструкции.

Ø Стоманобетонните конструкции не са подложени на гниене, ръжда и имат висока огнеустойчивост, но са тежки.

Ето защо при избора на материал за конструкции с дълги разстояния е необходимо да се даде предпочитание на материала, който при специфични строителни условия най-добре отговаря на задачата.

3. Планарни покрития с голям обхват

В обществени сгради с масово строителство се използват предимно традиционни плоски конструкции за покриване на вътрешни пространства: палуби, греди, ферми, рамки, арки. Работата на тези конструкции се основава на използването на вътрешните физични и механични свойства на материала и прехвърлянето на силите в тялото на конструкцията директно към опорите. В строителството планарният тип покрития е добре проучен и усвоен в производството. Много от тях с обхват до 36 м са проектирани като сглобяеми стандартни конструкции. Постоянно се работи за тяхното подобряване, намаляване на теглото и разхода на материали.

Плоската конструкция на антре в интериора на обществени сгради почти винаги, поради ниските си естетически качества, се покрива със скъп окачен таван. Това създава излишни пространства и обеми в сградата в зоната на покривната конструкция, които в редки случаи се използват за технологично оборудване. В екстериора на сградата такива конструкции, поради тяхната неизразителност, обикновено са скрити зад високи парапетни стени.

Гредите се изработват от стоманени профили, стоманобетонни (сглобяеми и монолитни), дървени (лепени или наковани).

Стоманени греди от Т-образно сечение или кутия (фиг. 1, а, б) изискват голяма консумация на метал, имат голямо отклонение, което обикновено се компенсира от строителния асансьор (1/40-1/50 от обхвата) .

Пример за това е закритата изкуствена пързалка в Женева, построена през 1958 г. (фиг. 1, в). Размери на покритието на антрето 80,4 × 93,6 m е направен от десет интегрално заварени плътни стоманени греди с променливо напречно сечение, монтирани на всеки 10,4 м. Чрез инсталиране на конзола с човек в единия край на гредата се създава предварително напрежение, което спомага за намаляване на напречното сечение на лъчът.

Стоманобетонните греди имат голям огъващ момент и голямо собствено тегло, но са лесни за производство. Те могат да бъдат монолитни, сглобяеми монолитни и сглобяеми (от отделни блокове и масивни). Изработени са от стоманобетон с предварително напрегната армировка. Съотношението на височината на гредата към обхвата варира от 1/8 до 1/20. В строителната практика се срещат греди с разстояние до 60 м, а с конзоли - до 100 м. Напречното сечение на гредите е под формата на T-греда, I-греда или кутия ( Фиг. 2, a, b, c, d, e, g).

а - стоманена греда от I-сечение (композитна);

b - стоманена греда с кутия (композитна);

c - изкуствена закрита пързалка в Женева (1958 г.). Покритието е с размери 80,4 × 93,6 м.

Главните греди на I-образното сечение са разположени на всеки 10,4 m.

По главните греди са положени алуминиеви греди.

Ориз. 1 (продължение)

d - диаграми на унифицирани хоризонтални ферми

с успоредни колани. Разработено от TsNIIEP грандиозно и

спортни съоръжения;

d - диаграми на фронтонни стоманени ферми: многоъгълни и триъгълни

g - конгресна зала в Есен (Германия). Размери на покритие 80,4 × 72,0.

Покритието лежи върху 4 решетъчни стълба. Главните ферми са с размах 72,01 m, второстепенните - 80,4 m със стъпка 12 m

Ориз. 2. Стоманобетонни греди и ферми

a - стоманобетонна едностъпална греда с успоредни хорди

Т-образно сечение;

b - стоманобетонна фронтонна греда на I-сечение;

c - хоризонтална стоманобетонна греда с успоредни тетиви

I-образно сечение;

g - композитна стоманобетонна хоризонтална греда с успоредни и

T-образни ремъци;

d - стоманобетонна хоризонтална греда от кутийно сечение

Ориз. 2 (продължение)

e - композитна фронтонна стоманобетонна ферма, състояща се от

две полуферми с предварително напрегнат долен пояс;

g - сградата на British Overseas Aviation Company (BOAC) в Лондон 1955 г. Стоманобетонната греда е с височина 5,45 m, напречното сечение на греда е правоъгълно;

z - физкултурен салон гимназияв Спрингфийлд (САЩ)

В практиката на масовото строителство у нас масово се използват гредите, показани на фиг. 2, а, б, в.

Дървените греди се използват в райони, богати на гори. Те обикновено се използват в сгради от клас III поради ниската им огнеустойчивост и издръжливост.

Дървените греди са разделени на заковани и залепени греди с дължина до 30-20 м. Гвоздеите (фиг. 3, а) имат стена, зашита върху пирони от два слоя дъски, наклонени в различни посоки под ъгъл 45 °. Горните и долните корди са оформени от надлъжни и напречни греди, зашити от двете страни на вертикалните стени. Височината на гвоздеите е 1/6-1/8 от обхвата на гредата. Вместо стена от дъски можете да използвате стена от многослоен шперплат.

Залепените греди, за разлика от гвоздеите, имат висока якост и повишена огнеустойчивост дори без специално импрегниране. Напречното сечение на ламинирани дървени греди може да бъде правоъгълно, I-образно или с форма на кутия. Изработват се от летви или дъски с лепило, положени хоризонтално или на ръб.

Височината на такива греди е 1/10-1/12 от обхвата. Според очертанията на горните и долните корди, ламинираните греди могат да бъдат с хоризонтални корди, едно- или двускатни, извити (фиг. 3, б).

Ориз. 3 (продължение)

Фермите, като гредите, могат да бъдат направени от метал, стоманобетон и дърво. Стоманените ферми, за разлика от металните греди, изискват по-малко метал поради тяхната решетъчна структура. С окачен таван се създава проходно таванско помещение, позволяващо преминаване на инсталации или свободно преминаване през тавана. Фермите обикновено се изработват от стоманени профили, а пространствените триъгълни ферми се изработват от стоманени тръби.

Конгресната и спортна зала в Есен е с размер на покритие 80,4 × 72 m (фиг. 1, g). Покритието лежи върху четири решетъчни стълба, състоящи се от четири клона. Една от стелажите е здраво закрепена към основата, две стелажи имат ролкови лагери, четвъртата стойка е направена люлееща се и може да се движи в две посоки. Двете главни многоъгълни занитвани ферми се опират на подпорни стълбове и имат разстояние от 72 m и височина 5,94 и 6,63 m в средата на разстоянието и съответно 2,40 и 2,54 m при опорите. Акордите на главните ферми имат кутийно сечение с ширина над 600 mm, скобите са композитни, I-образно сечение. Двойни конзолни, заварени вторични ферми с обхват от 80,4 м почиват върху главните ферми с стъпка от 12 м. Горният пояс на тези ферми има напречно сечение под формата на Т-образна греда, долната - в форма на I-лъч с широки фланци. За осигуряване на свободни вертикални деформации на разстояние 11 m от краищата на покрива са монтирани проходни панти както в ограждащата конструкция на покритието, така и в фермите и в окачения таван. Краищата на дългите 11 м ферми лежат на леки люлеещи се стълбове, разположени в трибуните. Напречните хоризонтални връзки са разположени между главните и между най-външните вторични ферми, както и по протежение на надлъжните стени на разстояние 3,5 m от ръба на покритието. Гредите и обшивката са направени от I-греди. Сградата е покрита с пресовани сламени плочи с дебелина 48 мм, върху които е положен хидроизолационен килим от четири пласта горещ битум върху фибран.

Фермите могат да имат различни очертания както на горния, така и на долния пояс. Най-често срещаните ферми са триъгълни и многоъгълни, както и хоризонтални с успоредни пояси (фиг. 1, d, e, g).

Произвеждат се стоманобетонни ферми: масивни - с дължина до 30 м; композитни - с предварително напрягаща армировка, с дължина над 30 м. Съотношението на височината на фермата към обхвата е 1/6-1/9.

Долният пояс обикновено е хоризонтален, горният пояс може да има хоризонтално, триъгълно, сегментно или многоъгълно очертание. Най-разпространени са стоманобетонните многоъгълни (фронтони) ферми, показани на фиг. 2, е. Максимална дължинана проектираните стоманобетонни ферми е около 100 m при стъпка от 12 m.

Недостатъкът на стоманобетонните ферми е тяхната голяма конструктивна височина. За да се намали собственото тегло на фермите, е необходимо да се използва бетон с висока якост и да се въведат олекотени покривни плочи от ефективни материали.

Дървени ферми - могат да бъдат представени под формата на дървени или дървени висящи греди. Дървени ферми се използват за участъци над 18 m и подлежат на превантивни мерки за пожарна безопасност. Горната (компресирана) обшивка и скоби на дървени ферми са направени от квадратни или правоъгълни греди със страна, равна на 1/50-1/80 от обхвата, долната (опъната) обшивка и окачванията са направени както от греди, така и от стоманени нишки с винтови резби в краищата, за да ги опънете с помощта на гайки с шайби.

Стабилността на дървените ферми се осигурява от дървени скоби и връзки, монтирани по ръбовете и в средата на фермата перпендикулярно на тяхната равнина, както и покривни настилки, които образуват твърд диск на покритието. В домашната строителна практика се използват ферми с обхват 15, 18, 21 и 24 m, чиято горна лента е направена от непрекъснат пакет от дъски с ширина 170 mm с помощта на лепило FR-12. Скобите са направени от пръти с еднаква ширина, долният колан е изработен от валцовани ъгли, а окачването е изработено от кръгла стомана (Фигура 3, c).

Метално-дървени ферми - са разработени от ЦНИИЕП учебни сгради, ЦНИИЕП развлекателни сгради и спортни съоръжения и ЦНИИСК Госстрой на СССР през 1973 г. Тези ферми са монтирани на интервали от 3 и 6 м и могат да се използват за покриви в две версии:

а) с топъл експлоатационен окачен таван и студени покривни панели;

б) без окачен таван и топли покривни панели.

Рамките са планарни дистанционни конструкции. За разлика от конструкцията на гредата без натиск, напречната греда и стойката в конструкцията на рамката имат твърда връзка, което причинява появата на огъващи моменти в стойката поради въздействието на натоварванията върху напречната греда на рамката.

Рамковите конструкции се изработват с твърдо вграждане на опори в основата, ако няма опасност от неравномерно слягане на основата. Специалната чувствителност на рамковите и сводестите конструкции към неравномерни утайки води до необходимостта от шарнирни рамки (дву-панти и три-панти). Схеми на арки на фиг. 4, а, б, в, г.

Като се има предвид, че рамките нямат достатъчна твърдост в равнината си, при изграждането на покритието е необходимо да се осигури надлъжната твърдост на цялото покритие чрез вграждане на покриващите елементи или монтиране на диафрагмени рамки, перпендикулярни на равнината, или укрепващи връзки.

Рамките могат да бъдат направени от метал, стоманобетон или дърво.

Металните рамки могат да бъдат направени както от твърди, така и от решетъчни секции. Решетъчното сечение е типично за рамки с големи разстояния, тъй като е по-икономично поради ниското собствено тегло и способността да издържа еднакво добре както на натиск, така и на опън. Височината на напречното сечение на напречните сечения на решетъчните рамки се приема в рамките на 1/20-1/25 от обхвата, а на масивните рамки - 1/25-/30 от обхвата. За да се намали височината на напречното сечение на напречното сечение както на твърди, така и на решетъчни метални рамки, се използват конзоли за разтоварване, понякога оборудвани със специални момчета (фиг. 4, d).

Рамки: а - без панти; b - двойно шарнирен; c - три шарнирни; g - двойно шарнирен;

d - без панти; д - две шарнирни; g - три шарнирни; и - двушарнирни с конзоли за разтоварване; k - двойно шарнирен със затягане, което абсорбира тягата; h - височина на рамката; I - стрела за повдигане на арка; l - обхват; r1 и r2 - радиуси на кривина на долния и горния ръб на дъгата; 0,01 и 02 центъра на кривина; - панти; s - затягане; d - вертикални натоварвания върху конзолата.

Металните рамки се използват активно в строителството (фиг. 5, 1, a, b, c, d, e; фиг. 6, a, c).

Стоманени, стоманобетонни и дървени рамки

Стоманобетонните рамки могат да бъдат без панти, двушарнирни или по-рядко тришарнирни.

За рамкови разстояния до 30-40 m те са изработени от твърдо I-образно сечение с усилващи елементи, за големи разстояния са направени от решетка. Височината на напречната греда с масивно сечение е около 1/20-1/25 от обхвата на рамката, на решетъчния участък 1/12-1/15 от обхвата. Рамките могат да бъдат еднопролетни или многопролетни, монолитни или сглобяеми. При сглобяемо решение е препоръчително да се свързват отделни рамкови елементи на места с минимални огъващи моменти. На фиг. 5, 2, i, j и фиг. e 6, c предоставят примери от практиката на изграждане на сгради с помощта на стоманобетонни рамки.

Дървените рамки, подобно на дървените греди, се изработват от заковани или залепени елементи за разстояния до 24 м. За улесняване на монтажа е изгодно да бъдат тришарнирни. Височината на напречната греда от рамки с пирони се приема около 1/12 от разстоянието на рамката, за залепени рамки - 1/15 от разстоянието. Примери за изграждане на сгради с помощта на дървени рамки са показани на фиг. 5, l, m, фиг. 7.

Ориз. 7 Рамка на складова сграда с дървени рамки от слепен шперплат

Арките, подобно на рамките, са равнинни дистанционни конструкции. Те са дори по-чувствителни към неравномерни валежи от рамките и се изработват като безпантни, двушарнирни или тришарнирни (фиг. 4, e, f, g, i, j).Стабилността на покритието се осигурява от твърдите елементи на ограждащата част на покритието. За участъци от 24-36 m е възможно да се използват арки с три панти от две сегментни ферми (фиг. 8, а). За да се избегне провисване, се монтират закачалки.

а - дървена арка с три панти, изработена от многоъгълни ферми;

b - решетъчна дървена дъга

Металните арки са изработени от плътни и решетъчни профили. Височината на напречната греда на масивна секция от арки се използва в рамките на 1/50-1/80, на решетъчен участък 1/30-1/60. Съотношението на повдигащата стрела към обхвата за всички арки е в диапазона от 1/2-1/4 за параболична крива и 1/4-1/8 за кръгла крива. На фиг. 8, а, фиг. 9, фиг. 1, фиг. 10, а, б, в са представени примери от строителната практика.

Стоманобетонните арки, подобно на металните арки, могат да имат плътно или решетъчно напречно сечение на напречната греда.

Конструктивната височина на напречното сечение на напречната греда на плътни арки е 1/30-1/40 от обхвата, на решетъчни арки 1/25-1/30 от обхвата.

Сглобяеми арки с големи разстояния са направени в композитна форма, от две полуарки, бетонирани на фиг. e в хоризонтално положение и след това повдигнати до проектното положение (пример на фиг. 9, 2, a, b, c).

Дървените арки се изработват от заковани и залепени елементи. Съотношението на повдигащата стрела към обхвата за заковани арки е 1/15-1/20, за залепени - 1/20-1/25 (фиг. 8, a, b, фиг. 10, c, d).

a - арка със затягане на колони; b - поддържане на арката върху рамките; или контрафорси; c - поддържане на арката върху основите

4. Пространствени покривни конструкции с голям обхват

Конструктивните системи с големи разстояния от различни епохи споделят редица съществени характеристики, което позволява да се разглеждат като технически прогрес в строителството. С тях е свързана мечтата на строителите и архитектите да завладеят пространството, да покрият възможно най-голяма площ. Това, което обединява историческите и съвременните криволинейни конструкции, е търсенето на подходящи форми, желанието за минимизиране на теглото им, търсенето на оптимални условия за разпределение на натоварването, което води до откриването на нови материали и потенциални възможности.

Пространствените покривни конструкции с голям обхват включват плоски сгънати покрития, сводове, черупки, куполи, напречно оребрени покрития, прътови конструкции, пневматични и тентови конструкции.

Плоските сгънати покрития, черупките, напречно оребрените покрития и прътовите конструкции са изработени от твърди материали (стоманобетон, метални профили, дърво и др.) Поради съвместната работа на конструкциите, пространствените твърди покрития имат малка маса, което намалява разходите както на покривна конструкция, така и за монтаж на опори и основи.

Висящи (кабелни), пневматични и тентови покрития са изработени от нетвърди материали (метални кабели, метални оризови мембрани, мембрани от синтетични филми и тъкани). Те в много по-голяма степен от пространствените твърди конструкции осигуряват намаляване на обемната маса на конструкциите и позволяват бързо изграждане на конструкции.

Пространствените структури позволяват създаването на голямо разнообразие от форми на сгради и конструкции. Изграждането на пространствени структури обаче изисква по-сложна организация на строителното производство и Високо качествовсеки строителни дейности.

Разбира се, не е възможно да се дадат препоръки за използването на определени покрития за всеки конкретен случай. Покритието като сложна подсистемна формация се намира в структурата на конструкцията в тясна връзка с всички останали нейни елементи, с външни и вътрешни въздействия на околната среда, с икономическите, техническите, художествените и естетически стиловите условия на нейното формиране. Но известен опит в използването на пространствени структури и резултатите, които той даде, могат да помогнат за разбирането на мястото на определена конструктивна и технологична организация на обществени сгради. Структурните системи от пространствен тип, които вече са известни в световната строителна практика, позволяват покриването на сгради и конструкции с почти всяка планова конфигурация.

1 Сгъва

Гънката е пространствено покритие, образувано от плоски взаимно пресичащи се елементи. Гънките се състоят от редица елементи, повтарящи се в определен ред, поддържани по ръбовете и в участъка от укрепващи диафрагми.

Гънките са назъбени, трапецовидни, направени от еднотипни триъгълни равнини, шатровидни (четириъгълни и многостенни) и други (фиг. 11, а, б, в, г).

Сгънатите структури, използвани в цилиндрични черупки и куполи, се обсъждат в съответните раздели.

Гънките могат да бъдат разширени извън външните опори, образувайки конзолни надвеси. Дебелината на плоския сгънат елемент се приема за около 1/200 от разстоянието, височината на елемента е най-малко 1/10, а ширината на ръба е най-малко 1/5 от разстоянието. Гънките обикновено покриват участъци до 50-60 m, а палатките до 24 m.

Сгънатите конструкции имат редица положителни качества:

простота на формата и, съответно, лекота на тяхното производство;

Големи възможности за фабрично производство;

спестяване на височина на помещението и др.

Интересен пример за използването на плоска сгъната конструкция от профил на трион е покритието на лабораторията на Института за бетон в Детройт (САЩ) с размер 29.1 × 11,4 ( Фиг. 11, д) проект на архитектите Ямасаки и Лейнвебер, инженерите Аман и Уитни. Покритието лежи върху два надлъжни реда подпори, образуващи среден коридор и има конзолни разширения от двете страни на подпорите с дължина 5,8 м. Покритието представлява комбинация от противоположни гънки. Дебелината на гънките е 9,5см.

През 1972 г. по време на реконструкцията на жп гара Курски в Москва е използвана трапецовидна сгъната конструкция, която позволява да се покрие чакалня с размери 33 × 200 m (фиг. 11, f).

Най-древната и широко разпространена система на криволинейно покритие е сводестото покритие. Трезор - структурна система, въз основа на които са създадени редица архитектурни форми от миналото (до двадесети век), които позволяват да се реши проблемът с покриването на различни зали с различни функционални цели.

Цилиндричните и затворените сводове са най-простите форми на свод, но пространството, образувано от тези покрития, е затворено и формата е лишена от пластичност. Чрез въвеждането на кофраж в дизайните на коритата на тези сводове се постига визуално усещане за лекота. Вътрешната повърхност на сводовете, като правило, е украсена с богата украса или имитирана от фалшива конструкция на дървен окачен таван.

Напречен свод се образува чрез изрязване от пресечната точка на два цевни свода. Те бяха блокирани от огромни зали с бани и базилики. Кръстният свод е намерил голямо приложение в готическа архитектура.

Кръстният свод е една от често срещаните форми на покритие в руската каменна архитектура.

Разновидности на сводове като платнообразни сводове, куполни сводове и навеси бяха широко използвани.

3 черупки

Тънкостенните черупки са един от видовете пространствени конструкции и се използват при изграждането на сгради и съоръжения с големи площи (хангари, стадиони, пазари и др.). Тънкостенната обвивка е извита повърхност, която с минимална дебелина и съответно минимален разход на маса и материал има много висока товароносимост, тъй като благодарение на извитата си форма действа като пространствена носеща конструкция.

Прост експеримент с оризова хартия показва, че много тънка извита плоча, поради криволинейната си форма, придобива по-голяма устойчивост на външни сили, отколкото същата плоча с плоска форма.

Твърдите корпуси могат да бъдат издигнати върху сгради с всякаква конфигурация в план: правоъгълни, квадратни, кръгли, овални и др.

Дори много сложни структури могат да бъдат разделени на редица подобни елементи. Във фабрики строителни частиСъздават се отделни технологични линии за производство на отделни конструктивни елементи. Разработените методи за монтаж позволяват да се издигнат черупки и куполи с помощта на инвентарни опорни кули или изобщо без помощно скеле, което значително намалява времето за изграждане на покрития и намалява разходите монтажни работи.

Според техните конструктивни схеми твърдите черупки се разделят на: черупки с положителна и отрицателна кривина, чадърни черупки, сводове и куполи.

Черупките са изработени от стоманобетон, армиран цимент, метал, дърво, пластмаса и други материали, които могат да издържат добре на натиск.

В конвенционалните системи за носене, които обсъдихме по-рано, съпротивлението на възникващите сили е концентрирано непрекъснато по цялата им извита повърхност, т.е. тъй като това е характерно за пространствените системи за носене.

Първият стоманобетонен купол е построен през 1925 г. в Йена. Диаметърът му е бил 40 м, това е равно на диаметъра на купола на Св. Петър в Рим. Масата на тази черупка се оказа 30 пъти по-малка от купола на Св. Петра. Това е първият пример, който показа обещаващите възможности на новия принцип на проектиране.

Появата на армиран с напрежение бетон, създаването на нови методи за изчисление, измерването и тестването на конструкции с помощта на модели, заедно със статичните и икономически ползи от тяхното използване, всичко това допринесе за бързото разпространение на черупките по целия свят.

Черупките имат редица други предимства:

в покритието те едновременно изпълняват две функции: носеща конструкция и покрив;

огнеустойчиви са, което в много случаи ги поставя в по-изгодна позиция дори при равни икономически условия;

те нямат равни по разнообразие и оригиналност на формите в историята на архитектурата;

накрая, в сравнение с предишните сводести и куполни конструкции, те ги надминаха многократно по отношение на покритите разстояния.

Ако конструкцията на черупки в стоманобетон е станала доста широко развита, тогава в метала и дървото тези конструкции все още имат ограничено приложение, тъй като все още не са открити достатъчно прости структурни форми на черупки, характерни за метал и дърво.

Корпусите в метал могат да бъдат изцяло метални, като корпусът едновременно изпълнява функциите на носеща и ограждаща конструкция в един, два или повече слоя. При подходящо развитие конструкцията на черупките може да се сведе до промишлено сглобяване на големи панели.

Еднослойните метални черупки се изработват от стоманен или алуминиев ориз.а. За да се увеличи твърдостта на черупките, се въвеждат напречни ребра. С често подреждане на напречни ребра, свързани помежду си по протежение на горния и долния колан, може да се получи двуслойна обвивка.

Черупките се предлагат в единична и двойна кривина.

Черупките с единична кривина включват черупки с цилиндрична или конична повърхност(Фиг. 12, а, б).

Ориз. 12. Най-често срещаните форми на черупки

а - цилиндър: 1 - кръг, парабола, синусоида, елипса (водачи); 2 - права линия (генеративна); b - конус: 1 - произволна крива; 2 - права линия (генеративна); d - трансферна повърхност: 1 - парабола (водач); 2 - елипса, кръг (генеративен); c - повърхност на въртене (купол): 1-въртене; 2 - кръг, елипса, парабола (генеративни); Повърхност на въртене или прехвърляне (сферична обвивка): 1, 2 - кръг, парабола (генератори или водачи); 3 - кръг, парабола (генеративна); 4 - ос на въртене d - образуване на черупки с двойна кривина в една посока: хиперболичен параболоид: AB-SD, AC-VD - прави линии (водачи); 1 - парабола (водач).

Цилиндричните черупки имат кръгла, елипсовидна или параболична форма и се поддържат от крайни укрепващи диафрагми, които могат да бъдат направени под формата на стени, ферми, арки или рамки. В зависимост от дължината на черупките те се разделят на къси, при които разстоянието по надлъжната ос е не повече от една и половина дължини на вълната (обхват в напречна посока), и дълги, при които разстоянието по протежение на надлъжната ос е повече от една и половина дължини на вълната (фиг. 13, a, c, d).

По дължината на надлъжните ръбове на дългите цилиндрични черупки са предвидени странични елементи (ребра на твърдост), в които е поставена надлъжна армировка, позволяваща на черупката да работи по надлъжния участък като греда. В допълнение, страничните елементи поемат тягата от работата на черупките в напречна посока и следователно трябва да имат достатъчна твърдост в хоризонтална посока (фиг. 13, а, г).

Дължината на вълната на дълга цилиндрична обвивка обикновено не надвишава 12 м. Съотношението на повдигащата стрела към дължината на вълната се приема най-малко 1/7 от обхвата, а съотношението на повдигащата стрела към дължината на обхвата е не по-малко от 1/10.

Сглобяемите дълги цилиндрични черупки обикновено се разделят на цилиндрични секции, странични елементи и усилваща диафрагма, чиято армировка е заварена заедно и монолирана по време на монтажа (фиг. 13, д).

Препоръчително е да се използват дълги цилиндрични черупки за покриване на големи помещения с правоъгълен план. Дългите черупки обикновено се поставят успоредно на късата страна на припокриващото се правоъгълно пространство, за да се намали обхватът на черупките по надлъжната ос (фиг. 13, д). Развитието на дългите цилиндрични черупки следва линията на търсене на възможно най-плоската дъга с малка повдигаща стрела, което води до облекчаване на условията за извършване на строителни работи, намаляване на обема на сградата и подобряване на условията на експлоатация.

Особено изгодно по отношение на конструктивната работа е подреждането на последователен ред плоски цилиндрични черупки, тъй като в този случай силите на огъване, действащи в хоризонтална посока, се поемат от съседни черупки (с изключение на външните).

Нека дадем примери за използването на дълги цилиндрични черупки в строителството.

Многовълновата дълга цилиндрична обвивка е направена в гараж в Борнмут (Англия).

Размери на корпуса 4 5×90 м, дебелина 6,3 см, проектът е изпълнен от инженер Морган (фиг. 14, а).

c - хангар на летището в Карачи (Пакистан, 1944 г.). Покритието се формира от дълги цилиндрични черупки с дължина 39,6 m, ширина 10,67 m и дебелина 62,5 mm. Снарядите лежат върху 58 m дълга греда, която е преграда над портата на хангара; g - хангар на Министерството на авиацията в Академията на науките! устна (1959). За покриване на хангара са използвани три цилиндрични корпуса, разположени успоредно на отвора на вратата на хангара. Дължината на снарядите е 55 м. Дълбочината на хангара е 32,5 м. Гредите, които поемат тягата, имат кутиевидно сечение

Покритието на спортната зала в Мадрид (1935) е проектирано от архитекта Zuazo и инженера Torroja. Покритието е комбинация от две дълги цилиндрични черупки, лежащи върху крайните стени и не изисква опора върху надлъжните стени, които поради тази причина са изработени от леки материали. Дължина на черупката 35 m, обхват 32,6 m, дебелина 8,5 cm (фиг. 14, b).

Хангарът на летището в Карачи, построен през 1944 г., е представен от черупки, чиято дължина е 29,6 м, ширина 10,67 м и дебелина 6,25 см. Черупките почиват върху греда с разстояние от 58 м, която е преграда над портата на хангара ( Фиг. 14 , V).

Използването на дълги цилиндрични черупки е практически ограничено до разстояния до 50 m, тъй като над тази граница височината на страничните елементи (рандови греди) се оказва прекалено голяма.

Такива черупки често се използват в промишленото строителство, но се използват и в обществени сгради. Калининградгражданпроект е разработил дълги цилиндрични черупки с разстояния от 18 × 24 м, ширина 3 м. Изработват се веднага за педя заедно с изолация - фазер. Фабрично върху готовия елемент се полага слой хидроизолация.

Дългите цилиндрични черупки са изработени от стоманобетон, армиран цимент, стомана и алуминиеви сплави.

Така за покриване на Московската гара в Санкт Петербург е използвана цилиндрична обвивка от оризов алуминий. Дължината на температурния блок е 48 м, ширината 9 м. Покритието е окачено на стоманобетонни опори, монтирани в междурелсието.

Късите цилиндрични черупки, в сравнение с дългите черупки, имат по-голям размер на вълната и повдигаща стрела. Кривината на късите цилиндрични черупки съответства на посоката на най-големия участък на покритото помещение. Тези черупки действат като трезори.

Формата на кривата може да бъде представена чрез кръгова дъга или парабола. Поради опасност от изкълчване при къси черупки в повечето случаи се въвеждат напречни усилватели. В допълнение към страничните елементи, такива черупки трябва да имат затягане за поемане на хоризонтални напречни сили (фиг. 13, c, e).

Късите цилиндрични черупки за сгради с решетка от колони 24 са широко известни × 12 м и 18 × 12 м. Състоят се от диафрагмени ферми, оребрени панели 3 × 12 m и странични елементи (фиг. 15, a-d).

Конструкциите за посочените участъци се признават за стандартни.

Използването на къси цилиндрични черупки не изисква използването на окачен таван.

Коничните черупки обикновено се използват за покриване на трапецовидни сгради или помещения. Характеристики на дизайнатези черупки са същите като дългите цилиндрични черупки (фиг. 12, а). Пример за интересно използване на тази форма е покритието на ресторант на брега на езеро в Джорджия (САЩ), направено под формата на серия от стоманобетонни гъбовидни конуси с диаметър 9,14 м. Кухата стъблата на гъбите се използват за отвеждане на дъждовната вода от повърхността на покритието. Триъгълниците, образувани от ръбовете на три допиращи се гъби, бяха покрити със стоманобетонни плочи с кръгли отвори за капандури под формата на пластмасови куполи.

Ориз. 15 Примери за използване на къси цилиндрични черупки, изработени от стоманобетон

При вълнообразни и нагънати черупки с големи разстояния възникват значителни моменти на огъване поради временни натоварвания от вятър, сняг, температурни промени и др.

Необходимото укрепване на такива черупки се постига чрез конструиране на ребра. Намаляването на усилието беше постигнато чрез преминаване към вълнообразни и сгънати профили на самата обвивка. Това позволи да се увеличи твърдостта на черупките и да се намали консумацията на материали.

Такива дизайни позволяват да се подчертае контрастът между равнината на ограждащата стена, която може да бъде независима от носещите опори, и покритието, лежащо върху нея. Това дава възможност да се направят големи конзолни надвеси в тези конструкции за монтиране на опори и др. (жп гара Kursky в Москва).

Гънките и вълните са интересна форма на плоча за тавани и понякога за стени в интериора.

Вълнообразната обвивка, когато се намери мащабът, извивката и формата, въз основа на изискванията на архитектурната естетика, може да бъде доста изразителна. Този тип конструкция е предназначена за участъци от над 100 m, които са използвани за покриване на голямо разнообразие от обекти.

Полиедричните сгънати черупкови сводове са пример за увеличаване на твърдостта на цилиндрична обвивка чрез придаване на полиедрична форма.

Преходът от черупки с една кривина към черупки с двойна кривина бележи нов етап в развитието на черупките, тъй като ефектът от силите на огъване в тях е сведен до минимум.

Такива черупки се използват в сгради с различни планове: квадратни, триъгълни, правоъгълни и др.

Разнообразие от такива черупки на кръгъл или овален план е купол.

Черупките с двойна кривина могат да бъдат направени както с набраздени, така и с плоски контури.

Техните недостатъци включват: раздут обем на покриваната сграда, голяма покривна повърхност, не винаги благоприятна акустични характеристики. В покритието е възможно да се използват светлинни фенери главно в центъра.

Такива черупки могат да бъдат направени от монолитен и сглобяем монолитен стоманобетон.

Разстоянията на тези сгради варират между 24-30 м. Стабилността на корпуса се осигурява от система от предварително напрегнати усилващи греди с отвори 12 × 12 м. Контурът на корпуса лежи върху предварително напрегнат колан.

В някои случаи е препоръчително залите да се покрият с черупки за шатри във формата на пресечена пирамида, изработени от стоманобетон. Те могат да почиват по контура, от двете страни или ъглите.

Най-често срещаните в строителната практика видове черупки с двойна кривина са показани на фиг. 12, е, ж, з.

Куполът е повърхност на въртене. Силите в него действат в меридионално и широтно направление. По меридиана възникват напрежения на натиск. По ширините, започвайки от върха, възникват и натискни сили, постепенно преминаващи в опънни, които достигат своя максимум в долния ръб на купола. Черупките на купола могат да почиват върху опорен пръстен за опън, върху колони - чрез система от диафрагми или усилващи елементи, ако черупката има квадратна или многостенна форма в план.

Куполът произхожда от страните на Изтока и има преди всичко утилитарна цел. При липсата на дърво, глинени и тухлени куполи са служили като покрития за жилища. Но постепенно, благодарение на изключителните си естетически и тектонични качества, куполът придобива самостоятелно смислово съдържание като архитектурна форма. Развитието на формата на купола е свързано с постоянна промяна в характера на неговата геометрия. От сферични и сферични форми строителите преминават към заострени със сложни параболични форми.

Куполите са сферични и многостранни, оребрени, гладки, гофрирани, вълнообразни (фиг. 16, а). Нека да разгледаме най-типичните примери за куполни черупки.

Покриване на Спортния дворец в Рим (1960 г.), построен по проект на професор П.Л. Нерви за Олимпийските игри е сферичен купол, изработен от сглобяеми армирани циментови елементи с ширина от 1,67 до 0,34 m, имащ сложна пространствена форма (фиг. 17, а). 114-те сегмента на купола лежат на 38 наклонени опори (3 сегмента на 1 опора). След завършване на монолитните конструкции и вграждане на сглобяемите сегменти, куполната конструкция започва да работи като едно цяло. Сградата е построена за 2,5 месеца.

Куполният покрив на концертната зала в Мацуяма (Япония), проектиран през 1954 г. от архитект Кензо Танге и инженер Зибон, е сегмент от топка с диаметър 50 m, повдигаща стрела 6,7 m (фиг. 17, b) . В покритието за горно осветление на залата има 123 кръгли отвора с диаметър 60 см.

Дебелината на черупката в средата е 12 см, при опорите е 72 см. Удебелената част на черупката замества опорния пръстен.

Куполът над зрителната зала на театъра в Новосибирск (1932 г.) има диаметър 55,5 м, повдигаща стрела 13,6 м. Дебелината на черупката е 8 см (1/685 от обхвата). Опира се върху пръстен със сечение 50 × 80 cm (Фигура 17, c).

Куполът на изложбения павилион в Белград (Югославия) е построен през 1957 г. Диаметърът на купола е 97,5 м с повдигаща стрела 12-84 м. Куполът е конструкция, състояща се от монолитна централна част с диаметър 27 m, и пръстеновидна, куха, трапецовидна секция от стоманобетонна греда, върху която лежат 80 сглобяеми стоманобетонни полуарки от I-образно сечение, поддържани от три реда пръстеновидни черупки (Фигура 17, d).

Куполът на стадиона в Порто (Португалия), построен през 1981 г., е с диаметър 92 м.

Покритието е от 32 меридианално разположени ребра, лежащи върху триъгълни рамки и 8 стоманобетонни пръстена. Диаметърът на купола в областта на опората му върху триъгълните рамки е 72 м, височината на купола е 15 м. Обвивката на купола е направена от бетон с корков пълнител върху стоманобетонна рамка.

В горната част на купола има светлинен фенер (фиг. 17, д).

На фиг. 18 показва примери на куполни черупки, направени от метал. Опитът от изграждането на такива сгради показва, че те не са лишени от недостатъци. И така, основният е големият строителен обем на сградите и прекомерно голямата маса на строителните конструкции.

IN последните годиниПоявяват се първите куполни сгради с подвижни покриви.

Например за стадиона в Питсбърг (фиг. 18) са използвани секторни обвивни елементи от алуминиеви сплави, плъзгащи се радиално по повърхността на купола.

При дървените куполи (фиг. 19, а, б, в) носещите конструкции са нарязани или залепени дървени елементи. В съвременните плоски куполи основните рамкови елементи работят на компресия, поради което използването на дърво е особено препоръчително.

От Средновековието дървото се използва като конструктивен материал при изграждането на куполи. Много дървени куполи, датиращи от Средновековието, са оцелели до днес в Западна Европа. Често те представляват таванско покритие над главния купол, изградено от тухли. Тези куполи имаха мощна система от връзки за твърдост. Сред такива куполи е например главният купол на църквата Троица в Ленинград. Куполът с диаметър 25 м и повдигане 21,31 м е издигнат през 1834 г. и съществува и до днес. От дървените куполи от онова време този купол е най-големият в света. Има типична дървена конструкция, състояща се от 32 меридионални ребра, свързани с няколко греди пръстени.

Ориз. 18 Примери за куполни черупки, изработени от метал

През 1920-30г У нас са издигнати няколко дървени купола със значителни размери. Дървени тънкостенни куполи покриваха газови резервоари с диаметър 32 м в химическите заводи Березниковски и Бобриковски. В Саратов, Иваново и Баку цирковете с диаметър съответно 46, 50 и 67 м са били покрити с дървени куполи.Тези куполи са имали оребрен дизайн, където ребрата са били решетъчни арки (фиг. 19, b).

Съвременната технология за залепване на дърво с трайни водоустойчиви синтетични лепила и богатият опит в производството на ламинирана дървесина и използването й в строителството направиха възможно въвеждането на дървото като нов висококачествен материал в конструкции с големи разстояния. Дървените конструкции са здрави, издръжливи, пожароустойчиви и икономични.

Фигура 19. Примери за използване на дървени куполни черупки

Куполите от ламинирана дървесина се използват за покриване на изложбени и концертни зали, циркове, стадиони, планетариуми и други обществени сгради. Архитектурните и структурните видове куполи от ламинирано дърво са много разнообразни. Най-често използваните куполи са оребрени куполи, куполи с триъгълна мрежа и мрежести куполи с кристална решетка, разработени от проф. М.С. Туполев.

Редица куполи от ламинирано дърво са построени в САЩ и Англия.

В щата Монтана (САЩ) през 1956 г. над сградата на спортен център за 15 хиляди зрители е издигнат дървен купол с диаметър 91,5 m с повдигаща стрела 15,29 m (фиг. 19, c). Носещата рамка на купола се състои от 36 меридионални ребра с напречно сечение 17,5 × 50 см. Ребрата се опират върху долен носещ пръстен от валцовани профили и върху компресиран горен метален пръстен. Куполът е монтиран върху стоманобетонни колони с височина 12 м. Във всяка клетка, образувана от ребра и греди, са опънати диагонално напречно стоманени връзки. Куполът е монтиран с помощта на сдвоени полуарки заедно с греди и връзки. Всяка полуарка с дължина 45 м беше сглобена на земята от три части.

Сгънатите куполи се монтират от армирани циментови пространствени черупки, разположени на един или два нива, или се правят монолитни (фиг. 19, а).

Вълнообразните куполи се използват за участъци над 50 м. Повърхността на купола е с вълнообразна форма, за да се осигури по-голяма твърдост и стабилност (фиг. 20, а, б).

Покритието на покрития пазар в Роайен (Франция), построено по проект на архитектите Симон и Моризео, инженер Саргет през 1955 г., е вълнообразна сферична обвивка от 13 радиално разположени параболоида с форма на синус (фиг. 20, а). Диаметърът на купола е 50 m, височина 10,15 m, ширина на вълната 6 m, дебелина 10,5 cm. Долни ръбовевълните директно лежат върху основата.

Покритието на цирка в Букурещ (1960 г.), проектирано от Института по проект Букурещ, е вълнообразен купол с диаметър 60,6 m, състоящ се от 16 параболични вълнови сегмента (фиг. 20, b). Дебелината на черупката е 7 см в горната част, 12 см в опорите. Куполът се опира на 16 стълба, свързани помежду си с многоъгълен предварително напрегнат стоманобетонен пояс, който поема силите на натиск в купола.

Корпусите с трансферна повърхност се използват за покриване на правоъгълни или многоъгълни помещения. Такива черупки почиват върху диафрагми от всички страни на многоъгълника. Повърхността на преносната обвивка се формира от транслационното движение на една крива по друга, при условие че и двете криви са извити нагоре и са в две взаимно перпендикулярни равнини (фиг. 12, f).

Трансферните черупки (фиг. 12, d) работят в напречна и надлъжна посока като арки.

Мощни връзки, окачени под надлъжните ребра, абсорбират тягата в посоката на полета. В напречна посока тягата от корпуса във външните участъци се поема от усилващи диафрагми и странични елементи, а в средните участъци тягата се поема от съседни черупки. Напречните сечения на преносните черупки по цялата дължина на арката, с изключение на опорните зони, често се приемат за кръгли (фиг. 16, b).

Пример за черупка с трансферна повърхност е капакът на фабрика за каучук в Brynmawr (Южен Уелс, Англия), построена през 1947 г. (фиг. 21, b). Покритието се състои от 9 правоъгълни елипсовидни черупки с размери 19 ×26 м. Дебелината на черупките е 7,5 см. Твърдостта на черупките се осигурява от странични диафрагми.

В опорните зони обвивката може да завърши с коноидни елементи, които осигуряват преход от кръглото напречно сечение на средната зона към правоъгълно по протежение на опорната линия.

С помощта на тази система в Ленинград е изградено покритие над автомобилен гараж с разстояние от 96 m, състоящо се от 12 свода, всеки с ширина 12 m.

Сферичните платна се образуват, когато сферичната повърхност е ограничена от вертикални равнини, изградени върху страните на квадрат. Диафрагмите на коравина в този случай са еднакви за четирите страни (фиг. 12, c, e, фиг. 16).

Сглобяеми оребрени сферични корпуси размер 36 × 36 m се използват при изграждането на много промишлени съоръжения (фиг. 21, д). Това решение използва плочи с четири стандартни размера: в средната част, квадрат 3 × 3 м, а по периферията – ромбични черупки, близки до размерите на квадрат. Тези плочи имат диагонални работни ребра и малки удебеления по контура.

Краищата на армировката на диагоналните ребра са открити. По време на монтажа те се заваряват с помощта на надземни пръти. Пръти с поставена върху тях спирална армировка се поставят в шевовете между плочите в областта на ъгловите фуги. След това шевовете се запечатват.

Сферичното покритие на сградата на търговския център в Новосибирск има размери в план 102 × 102 m, издигането на контурните арки е равно на 1/10 от обхвата. Образуващата крива на черупката има същото издигане.

Общото издигане на черупката е 20,4 м. Повърхността на черупката се нарязва, като се вземе предвид моделът на прехвърляне. В ъгловите зони покривните плочи се разполагат диагонално, за да се постави напрегната армировка в надлъжни (диагонални) фуги.

Носещите части на ъгловите секции на покритието, които изпитват най-голямо напрежение, са изработени от монолитен стоманобетон.

Покритията на заседателната зала с 1200 места в Масачузетския технологичен институт в Бостън (САЩ) са проектирани от архитект Еро Сааринер. Представлява сферична обвивка с диаметър 52 m и триъгълна форма в план.

Сферичната обвивка на покритието е 1/8 от сферичната повърхност. По протежение на контура черупката лежи върху три извити носещи колана, които предават сили на опори, разположени в три точки (фиг. 21, d). Дебелина на кората от 9 до 61см.

Такава голяма дебелина на корпуса при опорите се обяснява със значителни моменти на огъване, възникващи в корпуса поради големи изрези, което показва неуспешно дизайнерско решение.

Покритието на търговския център в Canoe (Хавайските острови, САЩ) е направено под формата на сферична обвивка с гладка повърхност с размери 39.01 × 39,01 м. Обвивката няма диафрагма за твърдост и се поддържа от ъглите си на 4 опори. Дебелина на корпуса 76-254 мм. (Фиг. 21, а).

Покритието (Испания) на покрития пазар в Алхесирос, построен през 1935 г. по проект на инженера Torroja и архитекта Arcas, е осмоъгълна сферична обвивка с диаметър 47,6 m.

Осемте опори, върху които лежи черупката, са свързани помежду си с многоъгълен колан, който поема тягата от черупката (фиг. 21, c).

5 Черупки с противоположна посока на кривина

Обвивки с противоположни посоки на едната и другата кривина се образуват чрез движение на права линия (генератор) по две водещи криви. Те включват коноиди, еднополови хиперболоиди на революция и хиперболични параболоиди (фиг. 12, f, g, h).

Когато се образува коноид, генераторът се опира на крива и права линия (фиг. 12, g). Резултатът е повърхност с обратна посока на една кривина. Коноидът се използва главно за навеси и дава възможност за получаване на много различни форми. Посоката на коноидната крива може да бъде парабола или кръгова крива. Коноидната обвивка в покритието на сенника позволява естествено осветление и вентилация на помещенията (фиг. 16, г, д).

Носещите елементи на коноидните черупки могат да бъдат арки, рандови греди и други конструкции.

Обхватът на такива черупки варира от 18 до 60 м. Напреженията на опън, възникващи в коноидната обвивка, се прехвърлят върху твърди диафрагми. Натоварването на коноидната обвивка се носи от четири опори, обикновено разположени в четирите ъглови точки на обвивката.

Пример е приемно-складовата сграда на закрития пазар в Тулуза (Франция), построена по проект на инж. Прат. Пазарът е покрит с конструкция, състояща се от параболични стоманобетонни сводести ферми с обхват 20 м, с повдигаща стрела 10 м и коноидни черупки с дебелина 70 мм, разстоянието между арките е 7 м. Товарни платформи, разположени по надлъжната страните на сградата са покрити с цилиндрични черупки под формата на конзоли с дължина 7 m, държани от кабели, опиращи се на арките (фиг. 22, а).

Генераторът на еднополов хиперболоид на революция се увива около оста, с която се пресича в наклонено положение (фиг. 12, h). Когато тази линия се движи, се появяват две системи от образуващи, пресичащи се на повърхността на черупката.

Пример за използването на тази черупка са щандовете на пистата Zarzuela в Мадрид (фиг. 22, b) и пазара в Co (Франция) (фиг. 22, c).

Образуването на повърхността на хиперболичен параболоид (хипара) се определя от системи от неуспоредни и непресичащи се прави линии (фиг. 12, з), които се наричат ​​водещи линии. Всяка точка на хиперболичен параболоид е пресечната точка на две образуващи, които изграждат повърхността.

Ориз. 22 Примери за използване на коноидални черупки и хиперболоиди на революцията

При равномерно разпределено натоварване напреженията във всички точки на повърхността на хипара имат постоянна стойност. Това се обяснява с факта, че силите на опън и натиск са еднакви за всяка точка. Ето защо хипарите имат по-голяма устойчивост на издуване. Когато обвивката има тенденция да се огъне под натоварване, напрежението на опън в посоката, нормална към това налягане, автоматично се увеличава. Това прави възможно производството на черупки с малка дебелина, често без ръбове.

Първите статични изследвания на хипарите са публикувани през 1935 г. от французина Лафай, но те намират практическо приложение едва след Втората световна война. Борони в Италия, Рубан в Чехословакия, Кандела в Мексико, Салвадори в САЩ, Сарж във Франция. Експлоатационните и икономически предимства на хипарите и неограничените естетически възможности създават огромни възможности за тяхното използване.

На фиг. 16, f, g, h и показва възможни комбинации на повърхностите на плоски хипари.

Ориз. 23 Примери за използване на хипари в строителството

Покриване на залата на градския театър в Шизуска (Япония) архитект Кензо Танге, инженер Шошикацу Пауоби (фиг. 23, а). Залата разполага с 2500 места за зрители. Сградата е квадратна в план със страна равна на 54 м. Обвивката има формата на хипарум, чиято повърхност е подсилена с ребра за твърдост, разположени успоредно на страните на квадрата на всеки 2,4 м. Целият товар от покритието се пренася върху две стоманобетонни опори, свързани помежду си под пода на халето чрез стоманобетонни пътеки. Допълнителни опори за черупковите греди са тънки люлеещи се стълбове по фасадите на сградата. Ширината на гредата е 2,4 м, дебелина 60 см, дебелина на корпуса 7,5 см.

Параклисът и ресторантът в парка в Мексико Сити са проектирани от инженера Феликс Кандела. В тези структури са използвани комбинации от няколко хиперболични параболоида (фиг. 23, b, c)

Нощен клуб в Акапулко (Мексико) също е проектиран от Ф. Кандела. В тази работа са използвани 6 хипара.

Световната строителна практика е богата на примери за различни форми на хипари в строителството.

6 Покрития на напречни ребра и напречни греди

Напречно оребреният покрив е система от греди или ферми с успоредни корди, пресичащи се в две, а понякога и в три посоки. Тези покрития са сходни по своите характеристики с характеристиките на масивна плоча. Чрез създаването на напречна система става възможно да се намали височината на фермите или гредите до 1/6-1/24 разстояния. Трябва да се отбележи, че кръстосаните системи са ефективни само за правоъгълни помещения със съотношение на страните от 1:1 до 1,25:1. С по-нататъшно увеличаване на това съотношение структурата губи предимствата си, превръщайки се в конвенционална гредова система. В кръстосаните системи е много изгодно да се използват конзоли с обхват до 1/5-1/4 обхват. Рационалното поддържане на напречни покрития, използвайки пространствения характер на тяхната работа, ви позволява да оптимизирате тяхното използване и да изградите покрития с различни размери и опори от един и същи тип сглобяеми елементи на фабричното производство.

При напречно оребрените покрития разстоянието между ребрата е от 1,5 м до 6 м. Напречно оребрените покрития могат да бъдат стоманени, стоманобетонни или дървени.

Напречно оребрените покрития от стоманобетон под формата на кесони могат да се използват рационално с разстояния до 36 м. За големи разстояния трябва да се премине към използването на стоманени или стоманобетонни ферми.

Дървени напречни покрития до 24 размера × 24 m са изработени от шперплат и пръти с лепило и пирони.

Пример за използването на напречни ферми може да бъде проектът на Конгресната зала в Чикаго, завършен през 1954 г. от архитекта Ван Дер Рое (САЩ). Размери на покритието на антре 219,5 × 219,5 m (фиг. 24, а).

Ориз. 24 Напречно оребрени покрития от метал

Височината на залата до върха на конструкциите е 34 м. Напречните конструкции са от стоманени ферми с успоредни корди с височина на диагоналната решетка 9,1 м. Цялата конструкция се опира на 24 опори (по 6 опори от всяка страна на квадрат).

В изложбения павилион в Соколники (Москва), построен през 1960 г. по проект на Моспроект, е поставена система за кръстосано покритие с размери 46 × 46 м алуминиеви ферми, поддържани от колони 8. Стъпката на фермите е 6 м, височината е 2,4 м. Покривът е направен от алуминиеви панели с дължина 6 м (фиг. 24, б)

Институтът VNIIZhelezobeton съвместно с TsNIIEPzhilishchi разработи оригинален дизайн на кръстосано диагонално покритие с размери 64 ×64 м, от сглобяеми стоманобетонни елементи. Покритието лежи върху 24 колони, разположени отстрани на 48 квадрат × 48 м, и се състои от участък и конзолна част с издатина 8 м. Разстоянието между колоните е 8 м.

Този дизайн намери своето приложение при изграждането на Дома на мебелите на проспект Ломоносовски в Москва (автори А. Образцов, М. Контридзе, В. Антонов и др.) Цялото покритие е направено от 112 сглобяеми масивни стоманобетонни елемента от I -участък с дължина 11,32 m и 32 подобни елемента с дължина 5,66 m (фиг. 25). Ограждащият елемент на покритието е лек сглобяем изолиран щит, върху който е положен многослоен хидроизолационен килим.

Металните прътови пространствени структури са по-нататъшно развитие на планарните решетъчни структури. Принципът на основната пространствена структура е известен на човечеството от древни времена; той се използва в монголските юрти и в колибите на жителите на тропическа Африка, и в рамковите сгради от Средновековието, а в наше време - в структурите на велосипед, самолет, кран и др.

Пръчковите пространствени структури са широко разпространени в много страни по света. това се обяснява с простотата на тяхното производство, лекотата на инсталиране и най-важното - възможността за промишлено производство. Каквато и да е формата на основната пространствена структура, в нея винаги могат да се разграничат три вида елементи: възли, свързващи пръти и зони. свързани помежду си в определен ред, тези елементи образуват плоски пространствени системи.

Пространствените системи от прътови конструкции включват:

Основни конструктивни плочи (фиг. 26);

Мрежести черупки (цилиндрични и конични черупки, трансферни черупки и куполи) (фиг. 27).

Основните пространствени структури могат да бъдат еднозонови, двузонови или многозонови. например конструктивните плочи се изработват с две корди, а мрежестите куполи и цилиндричните черупки за нормални разстояния се правят с единични корди.

Възлите и биелите образуват пространството между тях (зона). зоните могат да бъдат под формата на тетраедър, хексаедър (куб), октаедър, додекаедър и др. формата на зоната може или не може да осигури твърдост на прътовата система, например тетраедърът, октаедърът и икосаедърът са твърди зони. Проблемът със стабилността на еднослойните мрежести черупки е свързан с възможността за т. нар. „прихващане“ на тях като тънкостенни черупки (фиг. 26).

Ориз. 26 Метални прътови конструкции

Ъгъл ? може да бъде значително по-малко от сто градуса. Самото щракване не води до срутване на цялата мрежеста структура, в този случай структурата придобива различна стабилна равновесна структура.

Възловите връзки, използвани в прътовите конструкции, зависят от дизайна на прътовата система. По този начин, в еднослойни мрежести черупки, трябва да се използват възлови връзки с твърдо прищипване на прътите в посока, нормална към повърхността, за да се избегне „захващане“ на възлите, а в структурните плочи, както по принцип в многолентовите системи, не се изисква твърдо свързване на прътите в възлите. дизайнът на възловата връзка зависи от пространственото разположение на прътите и възможностите на производителя.

Най-разпространените системи за свързване на пръти, използвани в световната практика, са следните:

Системата "meko" (резбова връзка с помощта на оформен елемент - топка) стана широко разпространена поради лекотата на производство и монтаж (фиг. 28, c);

Система "космическа палуба" от пирамидални, сглобяеми елементи, които в равнината на горния пояс са свързани помежду си с болтове, а в равнината на долния пояс са свързани чрез скоби (фиг. 28, а);

Свързващи пръти чрез заваряване с помощта на пръстеновидни или сферични части (фиг. 28, b);

Свързващи пръти, използващи огънати клинове на болтове и др. (Фиг. 28, d); основните (структурни) плочи имат следните основни геометрични модели:

Двойна ремъчна структура с две семейства ремъчни пръти;

Двойна ремъчна структура с три семейства ремъчни пръти;

Двойна ремъчна структура с четири семейства ремъчни пръти.

Първата структура е най-простата и най-често използваната структура днес. Характеризира се с простота на възловите връзки (в един възел се срещат не повече от девет пръта) и е удобен за покриване на помещения с правоъгълен план. Конструктивната височина на конструктивната плоча се приема за 1/20 ... 1/25 от обхвата. с нормални разстояния до 24 м, височината на плочата е 0,96 ... 1,2 м. Ако конструкцията е направена от пръти с еднаква дължина, тази дължина е 1,35 ... 1,7 м. Клетките на конструктивната плоча с такива размери могат да бъдат покрити с конвенционални покривни елементи (студени или изолирани) без допълнителни греди или обшивки. при значителни разстояния на плочата е необходимо да се монтират греди под покрива, тъй като при обхват от 48 м височината на плочата ще бъде около 1,9 м, а дължината на прътите ще бъде около 2,7 м. Примери за използването на конструктивни плочи в конструкцията са показани на фиг. 29. Мрежестите цилиндрични черупки са направени под формата на пръчковидни мрежи с еднакви клетки (фиг. 27). Най-простата мрежеста цилиндрична обвивка се образува чрез огъване на плоска триъгълна мрежа. но цилиндрична мрежеста обвивка може лесно да се получи с ромбична форма на мрежа. В тези черупки възлите са разположени на повърхността на различни радиуси, което, подобно на двойната кривина, увеличава носещата способност на черупката. Този ефект може да се постигне и в мрежа с триъгълна лента.

Ориз. 28 Някои видове възлови връзки в прътови конструкции

Мрежестите куполи, имащи повърхност с двойна кривина, обикновено се изработват от пръчки с различна дължина. формата им е много разнообразна (фиг. 27, а). Геодезическите куполи, чийто създател е инженер Футлер (САЩ), представляват структура, при която повърхността на купола е разделена на равностранни сферични триъгълници, образувани или от пръчки с различна дължина, или от панели с различни размери. Мрежестите конични черупки са подобни по дизайн на мрежестите куполи, но те са по-ниски по отношение на твърдостта. Техните предимства са прибираща се повърхност, която улеснява рязането на покривни елементи. Геометричната структура на мрежестите конусовидни черупки може да бъде изградена върху форми на правилни многоъгълници, с три, четири или пет равностранни триъгълника, срещащи се на върха на конуса. Всички пръти на системата имат еднаква дължина, но ъглите в съседните хоризонтални хорди на черупката се променят. Други форми на мрежести черупки са показани на фигура f 27, b, c, д. Покривните покрития в пространствени прътови конструкции, като структурни плочи, се различават малко от тези, които обикновено се използват за стоманени конструкции. Покритията на мрежестите черупки с единична и двойна кривина се решават по различен начин. Когато се използват леки топлоизолационни материали, тези покрития като правило не отговарят на топлинните изисквания (студено през зимата, горещо през лятото). може да се препоръча като топлоизолация оптимален материал- пенополистирол бетон.

Тя може да бъде монолитна (метод на изливане на покриви) или сглобяема, може да бъде поставена директно във форми, в които се изработват стоманобетонни сглобяеми покривни елементи и др. този материал е лек (плътност 200 kg/m 3), трудно се изгаря и не изисква циментова замазка. Използват се и други полутвърди и меки синтетични изолационни материали.

Най-обещаващото в момента трябва да се счита за използването на покриви с мастика, тъй като в същото време те решават проблема с хидроизолацията и външния вид на конструкциите, което е особено важно за покрития с двойна кривина. се използва, което дава възможност за получаване на различни цветови нюанси на покрива (разработен изследователски проект полимерен покрив). В конструкции, където покривната повърхност не се вижда, могат да се използват килими от покривен филц или синтетични филми и тъкани. добри резултати се получават при използване на покривни пакети, изработени от вълнообразни алуминиеви листове с щампована в тях твърда синтетична изолация.

Покриването на покрива с метални оризови материали не е икономически целесъобразно. Отводняването от покривната повърхност се решава във всеки случай индивидуално.

5. Висящи (вантови) конструкции

През 1834 г. е изобретено теленото въже - нов конструктивен елемент, който е намерил много широко приложение в строителството, благодарение на своята забележителни свойства- висока якост, ниско тегло, гъвкавост, издръжливост. В строителството телените въжета първо се използват като носещи конструкции на висящи мостове, а след това стават широко разпространени в окачени покрития с големи разстояния.

Развитието на съвременните вантови конструкции започва в края на 19 век. По време на изграждането на изложението в Нижни Новгород през 1896 г. руският инженер В.Г. Шухов е първият, който използва пространствено работеща метална конструкция, където работата на твърдите елементи при огъване е заменена от работата на гъвкавите кабели при опън.

1 Висящи калъфи

Висящите покрития се използват на сгради с почти всяка конфигурация. Архитектурният облик на конструкциите с окачени покриви е разнообразен. За окачени покрития се използват телове, влакна, пръти от стомана, стъкло, пластмаса и дърво. От началото на века у нас са построени над 120 сгради с висящи покриви. Домашната наука създаде теория за изчисляване на окачени системи и конструкции с помощта на компютри.

В момента има покрития с обхват около 500 м. При окачени покрития се изразходват около 5-6 кг стомана на 1 м върху носещи елементи (кабели). 2покрита площ. Вантовите конструкции имат висока степен на готовност и монтажът им е прост.

Стабилността на окачените покрития се осигурява чрез стабилизиране (предварително опъване) на гъвкави кабели (кабели). Стабилизирането на кабелите може да се постигне чрез натоварване в системи с един ремък, създаване на системи с двоен ремък (кабелни ферми) и самонатягане на кабели в напречни системи (кабелна мрежа). В зависимост от метода на стабилизиране на отделните кабели могат да бъдат създадени различни плочи от окачени конструкции (фиг. 30, 1).

Окачените покрития с единична кривина са системи от единични кабели и двулентови въжени системи. Системата от единични кабели (фиг. 30, 1, а) е носеща покривна конструкция, състояща се от паралелни елементи (кабели), образуващи вдлъбната повърхност.

За стабилизиране на кабелите на тази система се използват сглобяеми стоманобетонни плочи. В случай на вграждане на кабели в структурата на покритието се получава висяща обвивка. Големината на силите на опън в кабелите зависи от тяхното провисване в средата на участъка. оптималната стойност на провисване е 1/15-1/20 от обхвата. За правоъгълни сгради се използват вантови покрития с паралелни единични кабели. Чрез поставяне на точките на окачване на кабелите към носещия контур на различни нива или им придаване на различно увисване е възможно да се създаде покритие с кривина в надлъжна посока, което ще позволи външен дренаж от покритието. Двулентова кабелна система или кабелна ферма се състои от носещи и стабилизиращи кабели с различна кривина. Покритията върху тях могат да имат малка маса (40-60 kg/m 2). Носещите и стабилизиращите кабели са свързани помежду си чрез кръгли пръти или кабелни скоби. Предимството на двулентовите вантови системи с диагонални връзки е, че те са много надеждни при динамични влияния и имат ниска деформация. Оптималното количество провисване (повдигане) на кабелните връзки за горния пояс е 1/17-1/20, за долния пояс 1/20-1/25 обхват (фиг. 30, фиг. 1, c). На фиг. Фигура 31 показва примери на въжени покриви с единична кривина. Въжените покрития с двойна кривина могат да бъдат представени от система от единични кабели и системи с двоен колан, както и кръстосани системи (кабелна мрежа). Покрития с помощта на системи от единични кабели най-често се изпълняват в помещения с кръгъл план и радиално разположение на кабелите. Кабелите се закрепват в единия край към компресирания опорен пръстен, а в другия към опънатия централен пръстен (фиг. 30, фиг. 1, b). Възможен е вариант за монтаж в центъра на опората. Системите с двоен колан се приемат подобно на подовете с единична кривина.

Ориз. 31 Примери за вантови покрития с единична кривина

При покрития с кръгъл план са възможни следните опции: относителна позицияносещи и стабилизиращи кабели: кабелите се отклоняват или се събират от централния пръстен към носещия, кабелите се пресичат един с друг, разминавайки се в центъра и по периметъра на покритието (фиг. 30). Напречна система (кабелни мрежи) се формира от две пресичащи се фамилии успоредни кабели (носещи и стабилизиращи). Повърхността на покритието в този случай има форма на седло (фиг. 30, фиг. 1, г). Силата на предварително напрягане в стабилизиращите кабели се предава на носещите кабели под формата на концентрирани сили, приложени в точките на пресичане. използването на напречни системи дава възможност за получаване на различни форми на кабелни покрития. за напречни въжени системи оптималната стойност за повдигащата стрела на стабилизиращите кабели е 1/12-1/15 от обхвата, а провисването на носещите кабели е 1/25-1/75 от обхвата. Изграждането на такива покрития е трудоемко. За първи път е използван от Матю Новицки през 1950 г. (Северна Каролина). Кръстата система позволява използването на леки покривни покрития под формата на сглобяеми плочи от лек бетон или армиран цимент.

На фиг. Фигури 31 и 32 показват примери на вантови покриви с единична и двойна кривина. Формата на кабелното покритие и очертанията на плана на покриваната конструкция определят геометрията на носещия контур на покритието и следователно формата на носещите (носещи) конструкции. Тези конструкции са плоски или пространствени рамки (стоманени или стоманобетонни) със стелажи с постоянна или променлива височина. елементи на носещата конструкция са напречни греди, стелажи, подпори, кабелни стойки и основи. Носещите конструкции трябва да осигурят поставянето на анкерни закрепвания на кабели (кабели), прехвърлянето на реакции от силите в кабелите към основата на конструкцията и създаването на твърд поддържащ контур на покритието за ограничаване на деформациите на кабелната система.

При покрития с правоъгълен или квадратен план кабелите (кабелните ферми) обикновено са разположени успоредно един на друг. Прехвърлянето на тягата може да се извърши по няколко начина:

Чрез твърди греди, разположени в плоско покритие върху крайните диафрагми (плътни стени или контрафорси); междинните стълбове възприемат само част от вертикалните компоненти на силите в кабелите (фиг. 33, c);

Прехвърляне на тягата към рамки, разположени в равнината на кабелите, с предаване на тягата директно към твърди рамки или опори, състоящи се от опънати или компресирани пръти (стойки, подпори). Големите сили на опън, възникващи в скобите на опорите на рамката, се възприемат с помощта на специални анкерни устройства в земята под формата на масивни основи или конични (кухи или твърди) стоманобетонни котви (фиг. 33, b);

Предаването на тягата през опънати въжета е най-икономичният начин за абсорбиране на тягата; Момчетата могат да бъдат прикрепени към независими стълбове и анкерни основи или комбинирани с няколко момчета на стълб или едно анкерно устройство (фиг. 33, а).

В кръгли покрития кабелите или кабелните ферми са разположени радиално. Когато върху покритието действа равномерно разпределено натоварване, силите във всички кабели са еднакви и външният опорен пръстен е равномерно компресиран. В този случай няма нужда да инсталирате анкерни основи. Когато натоварването е неравномерно, в опорния пръстен могат да възникнат огъващи моменти, които трябва да се вземат предвид и да се избягват прекомерни моменти.

За кръгли покрития се използват три основни варианта за носещи конструкции:

С прехвърлянето на тягата към хоризонталния външен опорен пръстен (фиг. 33, d);

С предаването на силите в кабелите към наклонения външен пръстен (фиг. 33, d);

С прехвърляне на тягата към наклонени контурни арки в покой

върху редица стелажи, които поемат вертикални сили от покритието (фиг. 33, f, g).

За да поемат силите в сводовете, петите им се опират на масивни основи или се завързват с връзки. Теорията за изчисляване на кабелните ферми вече е разработена напълно, има работещи формули и компютърни програми.

2 Окачени вантови конструкции

За разлика от другите видове окачени покрития, при окачените покрития носещите кабели са разположени над покривната повърхност.

Носещата система от окачени покрития се състои от кабели с вертикални или наклонени окачвания, които носят или светлинни лъчи, или директно покривните плочи.

Кабелите се закрепват към стелажи, закрепени в надлъжна и напречна посока.

Окачените тавани могат да имат всякаква геометрична форма и да са изработени от всякакви материали.

В окачени въжени конструкции носещите стълбове могат да бъдат разположени в един, два или няколко реда в надлъжна или напречна посока (фиг. 34).

Когато инсталирате окачени въжени конструкции, вместо момчета, можете да използвате конзолни разширения на покрития, които балансират напрежението в кабелите.

Няколко примера от практическото строителство.

Окачен покрив с прозрачен пластмасов покрив е построен за първи път през 1949 г. над автогара в Милано (Италия). Наклоненото покритие е окачено чрез система от кабели от наклонени носещи стълбове. Балансът се постига от специални щифтове, прикрепени към краищата на покритието.

Спряно покритие над олимпийския стадион в Скуоли (САЩ). Стадионът побира 8000 зрители. Размерите му в план 94,82 × 70,80 м. окачено покритие се състои от осем двойки наклонени кутии с променливо напречно сечение, поддържани от кабели. Кабелите се поддържат от 2 реда стелажи, монтирани на интервали от 10,11 м. По гредите са положени греди, а по тях има кутиеви плочи с дължина 3,8 м. Носещите кабели - кабели са с диаметър 57 мм. При проектирането на окачени конструкции важни въпроси са защитата на окачванията от корозия на открито и решаването на възлите за преминаване на окачванията през покрива. За да направите това, препоръчително е да използвате поцинковани въжета от затворен профил или профилна стомана, налични за периодична проверка и боядисване, за да се избегне корозия.

3 Покрития с твърди кабели и мембрани

Твърдият кабел е поредица от прътови елементи, изработени от профилен метал, шарнирно свързани помежду си и образуващи свободно провиснала нишка, когато крайните точки са закрепени към опорите. Свързването на твърди кабели един към друг и към носещи конструкции не изисква използването на сложни анкерни устройства и висококвалифицирана работна ръка.

Основното предимство на това покритие беше високата му устойчивост на всмукване и трептене от вятър (вибрации при огъване и усукване) без инсталиране на специални връзки за вятър и предварително напрягане. Това беше постигнато чрез използването на твърди кабели и увеличаване на постоянното натоварване на покритието.

Висящи черупки от различни оризови материали (стомана, алуминиеви сплави, синтетични тъкани и др.) обикновено се наричат ​​мембрани. Мембраните могат да бъдат произведени във фабриката и доставени на строителната площадка навити на рула. Един конструктивен елемент съчетава носещи и ограждащи функции.

Ефективността на мембранните покрития се увеличава, ако се използва предварително опъване за увеличаване на тяхната твърдост вместо тежки покриви и специални тежести. Провисването на мембранните покрития се приема за 1/15-1/25 от обхвата.

По протежение на контура мембраната е окачена на стоманен или стоманобетонен опорен пръстен.

Мембраната се използва за всякакви геометрична формаплан. За мембрани в правоъгълен план се използва цилиндрична повърхност на покритие, в кръгъл план - сферична или конична (диапазонът е ограничен до 60 m).

4 Комбинирани системи

При проектирането на конструкции с дълги разстояния има сгради, в които е препоръчително да се използва комбинация от прост конструктивен елемент (например греди, арки, плочи) с опънат кабел. Някои плочи от комбиниран дизайн са известни отдавна. Това са фермови конструкции, при които ремъчната греда работи на компресия, а металният прът или кабелът възприемат сили на опън. При по-сложни конструкции стана възможно да се опрости структурният дизайн и по този начин да се получи икономически ефект в сравнение с традиционните конструкции с голям обхват. При изграждането на Двореца на спортните игри Зенит в Ленинград е използвана дъгообразна кабелна ферма. Сградата е с правоъгълна форма с размери 72 × 126 м. Носещата рамка на това хале е проектирана под формата на десет напречни рамки със стъпка 12 м и две фахверкови крайни стени. всяка от рамките е направена под формата на блок от две наклонени v-образни колони-подпори, четири подпори на колони и две сводести въжени ферми. Широчината на всеки блок е 6 м. Стоманобетонните колони-подпори са захванати в основата и шарнирно прилепват към сводесто-кабелната ферма. Колоните за момче отгоре и отдолу са шарнирни. балансирането на силите на натиск се извършва главно в самото покритие. Тази система се сравнява благоприятно с чисто кабелни конструкции, които на правоъгълен план изискват инсталиране на момчета, подпори или други специални устройства. Предварителното напрежение на кабелите ще осигури значително намаляване на моментите в дъгата, които възникват при определени видове натоварвания.

Напречното сечение на стоманената арка е I-лъч с височина 900 мм. Кабелите са изработени от въжета от затворен тип с вградени анкери.

Стоманобетонна плоча, подсилена с ферми, е използвана за покриване на девет секции с планови размери 12 × 12 м универсален магазин в Киев. Горният пояс на всяка клетка на системата се състои от девет плочи с размер 4×4 м. Долната обшивка е направена от кръстосани армировъчни пръти. Тези пръти са закрепени шарнирно към диагоналните ребра на ъгловите плочи, което позволява силите на системата да бъдат заключени вътре в нея, пренасяйки само вертикалното натоварване върху колоната.

5 Конструктивни елементи и детайли на вантови покрития

Телени въжета (въжета). Основният конструктивен материал на вантовите покрития е студено изтеглена стоманена тел с диаметър 0,5-6 mm, с якост на опън до 220 kg/mm 2. Има няколко вида кабели:

Спирални кабели (фиг. 35, 1, а), състоящи се от централен проводник, върху който няколко реда кръгли проводници са спирално навити последователно в лява и дясна посока;

Многожилни кабели (фиг. 35, фиг. 1, b), състоящи се от сърцевина (конопено въже или нишка от тел), върху която жичните нишки са навити еднопосочно или кръстосано (нишките могат да имат спирално усукване ) в този случай кабелът ще се нарича спираловиден;

Затворени или полузатворени кабели (фиг. 35, фиг. 1, c, d), състоящи се от сърцевина (например под формата на спирален кабел), около която се навиват редици профилни проводници, осигуряващи тяхното плътно прилягане (при полузатворено решение кабелът има едноредови намотки от кръгли и фасонни проводници);

Кабели (снопове) от паралелни проводници (фиг. 35, фиг. 1, д), имащи правоъгълно или многоъгълно напречно сечение и свързани помежду си на определени разстояния или затворени в обща обвивка;

Плоските лентови кабели (Фиг. 35, Фиг. 1, д), състоящи се от серия от усукани кабели (обикновено четирижилни) с редуващо се дясно или ляво усукване, свързани помежду си чрез единични или двойни шевове с тел или тънки телени нишки, изискват надеждни защита срещу корозия. Възможни са следните методи за антикорозионна защита на кабели: поцинковане, боядисване или смазки, покритие с пластмасова обвивка, покритие с обвивка от оризова стомана с инжектиране на битум или циментова замазка в обвивката, бетоново покритие.

Краищата на кабелите трябва да бъдат направени по такъв начин, че да се гарантира, че здравината на края е не по-малка от якостта на кабела и прехвърлянето на силите от кабела към други елементи на конструкцията. Традиционният тип крайно закрепване на кабели е контур с плитка (фиг. 35, фиг. 2, а), когато краят на кабела се разплита на нишки, които са вплетени в кабела. За да се осигури равномерно предаване на силата във връзката, в примката се вкарва напръстник. По дължината кабелите също се снаждат с оплетка, с изключение на затворените съединения. Вместо оплетка, често се използват връзки със скоби за закрепване и снаждане на кабели:

Притискане на двата клона на кабела по време на закрепване на примка в овална връзка, направена от лек метал, вътрешни размерикоето съответства на диаметъра на кабела (фиг. 35, фиг. 2, b);

Винтови връзки, когато краят на кабела се разплита на нишки, които се полагат около прът с винтова резба и след това се притискат в лек метален съединител (фиг. 35, фиг. 2, c);

Закрепване с помощта на скоби (фиг. 35, фиг. 2, e, j), които не се препоръчват за опънати кабелни кабели, тъй като те отслабват с времето;

Закрепване на кабели с метален пълнеж (фиг. 35, фиг. 2, f, g), когато краят на кабела се разплита, почиства, обезмаслява и се поставя в коничната вътрешна кухина на специален съединителен накрайник, а след това съединителят се пълни с разтопено олово или оловно-цинкова сплав (възможно е запълване с бетон);

Клинови закрепвания на кабели, рядко използвани в строителството;

Обтегачи (фиг. 35, фиг. 2, d), използвани за регулиране на дължината на кабелите по време на монтажа и предварителното им опъване. Анкерните възли служат за поемане на силите в кабелите и прехвърлянето им към носещи конструкции. в предварително напрегнати въжени покрития се използват и за предварително опъване на кабели. На Фиг.e 35, Фиг. 2 и показва анкерирането на радиален кабел на кръгло въжено покритие в компресиран опорен пръстен. За да се осигури свободно движение на кабела при промяна на ъгъла му на наклон, в опорния пръстен и съседната обвивка на покритието се монтират конични втулки, напълнени с битум. твърдият опорен пръстен и гъвкавата обвивка са разделени от разширителна фуга.

Покритията и покривите, в зависимост от вида на кабелната система, използват тежка или лека покривна структура.

Тежките покрития са от стоманобетон. теглото им достига 170-200 кг/м 2, за сглобяеми покрития, плоски или оребрени плочис правоъгълна или трапецовидна форма. сглобяемите плочи обикновено се окачват между кабелите, а шевовете между плочите се фугират.

Леки покрития с тегло 40-60 kg/m 2обикновено изработени от едроразмерни стоманени или алуминиеви профилирани листове, които едновременно служат като носещи елементи на оградата и покрива, ако топлоизолацията липсва или е закрепена отдолу. При поставяне на топлоизолация върху панелите е необходимо да се постави допълнително покривно покритие. Препоръчително е да се правят леки покрития от леки метални панели с изолация, поставена вътре в панелите.

6. Трансформируеми и пневматични покрития

1 Трансформируеми покрития

Трансформируемите покрития са покрития, които могат лесно да бъдат сглобени, транспортирани до ново място и дори напълно заменени с ново дизайнерско решение.

Причините за развитието на подобни структури в архитектурата на съвременните обществени сгради са многобройни. Те включват: бързото остаряване на функциите на конструкциите, появата на нови леки и издръжливи строителни материали, тенденцията хората да се доближават до околната среда, тактичното вписване на структурите в ландшафта и накрая, нарастващият брой сгради за временни цели или за нерегламентиран престой на хора в тях.

За да се създадат леки сглобяеми конструкции, беше необходимо на първо място да се откажат от ограждащи конструкции от стоманобетон, стоманобетон, стомана, дърво и да се премине към леки тъкани и филмови покрития, които предпазват помещенията от атмосферни фактори (дъжд, сняг , слънце и вятър), но почти не решават комфортно психологически проблеми: надеждност на защита от лошо време, издръжливост, топлоизолационна функция и др. Носещите функции на трансформируемите конструкции се изпълняват с помощта на различни техники. Съответно те могат да бъдат разделени на три основни групи: термопокрития, пневматични конструкции и трансформируеми твърди системи.

2 Палатки и пневматични конструкции

Пневматичните конструкции на палатките са по същество мембранни покрития, но ограждащите функции се изпълняват от тъкани и филмови материали, носещите функции се допълват от системи от кабели и мачти или твърди рамкови конструкции. В пневматичните конструкции носещата функция се изпълнява от въздух или друг лек газ. пневматичните и тентови конструкции принадлежат към класа на меките черупки и могат да получат всякаква форма. Тяхната особеност е способността да възприемат само силите на опън. За укрепване на меките черупки се използват стоманени кабели, които са изработени от устойчива на корозия стомана или обикновена стомана с полимерно покритие. Кабелите, изработени от синтетични и естествени влакна, са много обещаващи.

В зависимост от използваните материали меките черупки могат да бъдат разделени на два основни вида:

Изотропни черупки (от метален ориз и фолио, от филм и оризова пластмаса или гума, от неориентирани влакнести материали);

Анизотропни обвивки (от тъкани и подсилени филми, от телени и кабелни мрежи с клетки, пълни с филми или тъкани).

Според дизайна си меките черупки имат следните разновидности:

Пневматичните конструкции са меки затворени черупки, стабилизирани от свръхналягане на въздуха (те от своя страна се разделят на пневматична рамка, пневматичен панел и конструкции с въздушна опора);

Покрития за сенници, при които стабилността на формата се осигурява чрез подходящ избор на повърхностна кривина (няма носещи кабели);

Въжените палатки са представени под формата на меки черупки с единична и двойна кривина, подсилени по цялата повърхност и по ръбовете чрез система от кабели (кабелни кабели), работещи във връзка с обвивката на палатката;

Въжените покрития имат основна носеща конструкция под формата на система от кабели (кабели) с пълнеж от ориз, плат или филм за клетките на кабелната мрежа, която поема само локални сили и изпълнява предимно функциите на ограда.

Пневматичните конструкции се появяват през 1946 г. Пневматичните конструкции са меки черупки, чието предварително напрежение се постига чрез изпомпване на въздух в тях. Материалите, от които са изработени са херметични платове и подсилени фолиа. Те имат висока якост на опън, но не са в състояние да устоят на всякакъв вид напрежение. Най-пълното използване на структурните свойства на материала води до образуването на различни форми, но всяка от формите трябва да бъде подчинена на определени закони. Неправилно проектираните пневматични конструкции ще разкрият грешката на архитекта чрез образуване на пукнатини и гънки, които нарушават формата или загуба на стабилност.

Ето защо, когато създавате форми на пневматични конструкции, е много важно да останете в определени граници, извън които самата природа на меките черупки, натоварени от вътрешно въздушно налягане, не позволява.

В различни страни, включително и у нас, са издигнати десетки пневматични конструкции с различно предназначение. В промишлеността се използват за различни видове складови конструкции, в селското стопанство се изграждат животновъдни ферми, в строителството се използват за временни помещения: изложбени зали, търговски и развлекателни съоръжения, спортни съоръжения.

Пневматичните конструкции се класифицират на въздушни, въздушни и комбинирани. Въздушно поддържаните пневматични конструкции са системи, в които се създава свръхвъздушно налягане в хилядни от атмосферата. Това налягане практически не се усеща от хората и се поддържа с помощта на вентилатори или вентилатори с ниско налягане. Сградата с въздушна опора се състои от следните структурни елементи: гъвкава тъкан или пластмасова обвивка, анкерни устройства за подаване на въздух и поддържане на постоянна разлика в налягането. Херметичността на конструкцията се осигурява от херметичността на материала на корпуса и плътната връзка с основата. Входният шлюз има две последователно отварящи се врати, което намалява разхода на въздух по време на работа на корпуса. Основата на въздушната носеща конструкция е контурна тръба от мек материал, напълнена с вода или пясък, която се намира директно върху подравнената площ. При по-трайните конструкции се прави солидна бетонна основа, върху която се укрепва черупката. Вариантите за закрепване на черупката към основата са разнообразни.

Най-простата форма на въздушно поддържани конструкции е сферичен купол, напрежението в което от вътрешното въздушно налягане е еднакво във всички точки. Широко разпространение са получили цилиндричните черупки със сферични краища и тороидалните черупки. Формите на въздухоносните черупки се определят от техния план. Размерите на носещите въздух конструкции са ограничени от здравината на материалите.

За укрепването им се използва система от разтоварващи въжета или мрежи, както и вътрешни обтегачи. Въздухоносещите конструкции включват тези пневматични конструкции, в които се създава излишно въздушно налягане в уплътнените кухини на носещите елементи на пневматичните рамки. пневматичните рамки могат да бъдат представени под формата на арки или рамки, състоящи се от извити или прави елементи.

Конструкциите, чиято рамка са арки или рамки, са покрити с тента или свързани с вложки за тенти. ако е необходимо, конструкцията се стабилизира с кабели или въжета. ниската товароносимост на пневматичната рамка понякога води до необходимостта от поставяне на пневматичните арки близо една до друга. в същото време конструкцията придобива ново качество, което може да се разглежда като специален вид въздухоносни конструкции - пневматични панелни конструкции. Предимството им е комбинацията от носещи и ограждащи функции, високи топлинни характеристики и повишена стабилност. Друг вид е пневматично покритие на лещите, образувано от две черупки, като в пространството между тях се подава въздух под налягане. Невъзможно е да не се каже за стоманобетонни черупки, издигнати с помощта на пневматични черупки. За да направите това, прясна бетонна смес се поставя върху армировъчна клетка, разположена на земята по протежение на пневматичната обвивка. Бетонът се покрива със слой фолио, а към пневматичната обвивка, поставена на земята, се подава въздух и тя заедно с бетона се издига до проектното положение, където бетонът придобива здравина. По този начин могат да се оформят куполни сгради, плитки черупки с плоски контури и други форми на покрития.

Трансформируеми твърди системи. При проектирането на обществени сгради понякога се налага да се предвиди удължаване на покритието и затварянето му в случай на лошо време. Първата такава конструкция беше покривният купол над стадиона в Питсбърг (САЩ). куполните клапи, плъзгащи се по водачите, бяха преместени с помощта на електрически двигатели от две клапи, здраво фиксирани в стоманобетонен пръстен и конзолно над стадиона с помощта на специален триъгълна форма. Московският архитектурен институт е разработил няколко варианта за трансформируеми покрития, по-специално сгъваемо напречно покритие с планов размер 12 × 12 м и височина 0,6 м от стоманени правоъгълни тръби. Сгъваемата напречна конструкция се състои от взаимно перпендикулярни плоски решетъчни ферми. Фермите от едната посока са твърд тип от край до край, фермите от другата посока се състоят от връзки, разположени в пространството между твърдите ферми.

В института се разработват и плъзгащи се решетъчни пространствени покривни конструкции. Размер на корицата 15 × Височина 15 м и 2 м проектирана под формата на две плочи, лежащи на ъглите. Плъзгащата се решетка е направена под формата на система от скоби, състояща се от двойки пресичащи се ъглови профилни пръти, шарнирно свързани в точките на пресичане на възловите части, шарнирно свързващи краищата на скобите. Когато е сгъната за транспортиране, конструкцията е с размери 1,4 × 1,4 × 2,9 м и маса 2,0 т. Освен това обемът му е 80 пъти по-малък от проектния.

Елементи на пневматични конструкции. Въздухоподдържаните конструкции включват като необходими конструктивни елементи: самата обвивка, анкерни устройства за закрепване на конструкцията към земята, закрепване на самата обвивка към основата, входни изходни портали, системи за поддържане на излишното въздушно налягане, вентилационни системи, осветление и др.

Черупките могат да имат различни форми. Отделните ленти на черупките са зашити или залепени. ако е необходимо да има разглобяеми връзки, използвайте ципове, връзки и др. Анкерните устройства, използвани за осигуряване на баланса на системата, могат да бъдат под формата на баластни тежести (сглобяеми и монолитни бетонни елементи, баластни торби и контейнери, маркучи за вода и др.), котви (винтови анкери с диаметър 100-350 mm, разширителни и грапави анкери, анкерни пилоти и плочи) или постоянни конструкции на конструкцията. Черупката е закрепена към основата на конструкцията или с помощта на затягащи части или анкерни примки, или баластни торби и кабели. твърдата стойка е по-надеждна, но по-малко икономична.

Практика на използване на въздушно поддържани пневматични конструкции. Идеята за използване на "въздушни цилиндри" за покриване на стаи е представена през 1917 г. от W. Lanchester. Пневматичните конструкции са използвани за първи път през 1945 г. от компанията Bearder (САЩ) за покриване на голямо разнообразие от конструкции (изложбени зали, работилници, зърнохранилища, складове, плувни басейни, оранжерии и др.). Най-големите полусферични черупки на тази компания са с диаметър 50-60 м. Първите пневматични конструкции се отличават с форми, продиктувани не от изискванията за архитектурна изразителност, а от съображения за лекота на рязане на панели. Във времето след инсталирането на първия пневматичен купол, пневматичните конструкции бързо и широко се разпространиха във всички страни по света с развита полимерна химия.

Но творческото въображение на архитектите, които се обърнаха към пневматичните конструкции, търсеше нови форми. през 1960 г. пътуваща изложба, поместена под пневматична обвивка, обиколи редица южноамерикански столици. Проектиран е от архитекта Виктор Ланди, който все още трябва да се счита за пионер на пневматичната архитектура, тъй като се опитва да приведе формата в съответствие не само с функцията на конструкцията, но и с общата архитектурна концепция. И наистина сградата имаше интересна, ефектна форма и привличаше вниманието на посетителите (фиг. 36). Дължина на сградата 92 м, максимална ширина 38 м, височина 16,3 м. Обща покрита площ 2500 м2 .

Тази структура също е интересна, защото покритието е оформено от две платнени черупки. За да се поддържат на постоянно разстояние един от друг, беше използвана градация на вътрешното налягане. всяка от черупките има независими източници на инжектиране. Пространството между външната и вътрешната обвивка е разделено на осем отделения, за да се осигури товароносимостта на обвивката в случай на локално разкъсване на обвивката. въздушна междинамежду черупките има добра изолация от слънчево прегряване, което направи възможно изоставянето на охлаждащите агрегати. В краищата на корпуса са монтирани твърди рамки, в които са монтирани въртящи се врати за влизане на посетителите. До диафрагмите са разположени входни навеси под формата на мощни въздухоносни сводове. Тези трезори служат за инсталиране на две временни гъвкави диафрагми, които образуват въздушен шлюз, когато в павилиона се внасят обемисти експонати и оборудване.

Формата на конструкцията и използването на платнени черупки осигуряват добри акустични условия във вътрешните класни стаи. Общото тегло на конструкцията, включително всички метални части (врати, вентилатори, крепежни елементи и др.) е 28 тона. по време на транспортиране сградата заема обем от 875 m 3и се побира в едно железопътен вагон. Изграждането на конструкцията изисква 3-4 работни дни с 12 работници.Целият монтаж се извършва на земята без използване на кранова техника. Черупката се изпълва с въздух за 30 минути и е проектирана да издържа на натоварвания от вятъра до 113 км/ч. Автор на проекта на павилиона е архитект В. Ланди.

Космическата радиокомуникационна станция в Райстинг (Германия), построена по проект на инженер В. Baird (САЩ) през 1964 г., има мека обвивка с диаметър 48 m, изработена от двуслойна тъкан Dacron, покрита с Hypalon. Панелите от плат в слоевете са разположени под ъгъл от 45 градуса един спрямо друг,

Това дава на черупката известна твърдост на срязване. Вътрешното налягане в черупката може да бъде в диапазона 37-150 mm воден стълб (фиг. 36). Изложбеният павилион Fuji на Световното изложение в Осака (1970 г.) е проектиран от архитекта Мурата и е пример за строително решение, използващо прогресивни технически решения. Покритието на павилиона се състои от 16 въздушни маркучи-арки с диаметър 4 м и дължина 72 м всяка, свързани помежду си през 5,0 м. Външната им повърхност е покрита с неопренов каучук. Прекомерното налягане в сводестите ръкави е 0,08-0,25 atm. Между всеки две арки се полагат две опънати стоманени въжета за стабилизиране на цялата конструкция (фиг. 37).

Архитектът V. Lundy и инженерът Baird проектират няколко пневматични купола за Световния панаир в Ню Йорк през 1964 г., за да помещават ресторанти. куполите са били подредени под формата на пирамида или сфери. черупките, направени от ярки цветни филми, имаха фантастично елегантен външен вид.

Покритието на летния театър в Бостън (САЩ), направено от инженер У. Бранд през 1959 г., представлява кръгла дисковидна обвивка с диаметър 43,5 м и височина в центъра 6 м. В нея е вграден кабел. ръб на корпуса, който се захваща в определени точки към носещия пръстен от стоманени профили. излишното вътрешно налягане на въздуха в корпуса се поддържа от два непрекъснато работещи вентилатора и е 25 mm воден стълб. тегло на корпусната конструкция 1,22 кг/м 2. Покритието се отстранява за зимата.

Павилион на селскостопанското изложение в Лозана (Швейцария). Автор на проекта е Ф. Ото (Щутгарт), фирма "Stromeyer" (Германия). Покритието под формата на "платна" с хиперболична параболична форма е обвивка, изработена от подсилен поливинилхлориден филм, подсилен от система от пресичащи се предварително напрегнати кабели, които са прикрепени към котви и стоманени мачти с височина 16,5 м. Размахът е 25 м. (Фиг. 38, а). Открита публика на селскостопанското изложение в Марклеберг (ГДР). Автори: асоциация "Деваг", Бауер (Лайпциг), Рюле (Дрезден). Нагънато покритие под формата на система от предварително напрегнати телени въжета с диаметър 8, 10 и 15 mm с опъната между тях обвивка. Покритието е окачено на 16 гъвкави стоманени стълба и закрепено с опънати телове към 16 анкерни болта. Покритието е проектирано като въжена конструкция за натиск от вятър и наклон 60 kg/m 2(Фиг. 38) Историята на многовековното развитие на световното строително изкуство свидетелства за голямата роля на пространствените структури в обществените сгради. В много изключителни произведения на архитектурата пространствените структури са неразделна част, органично вписващи се в едно цяло. Усилията на учени, дизайнери и строители трябва да бъдат насочени към създаване на структури, които да открият широки възможности за различни функционална организациясгради, за подобряване на дизайнерските решения не само от инженерна гледна точка, но и от гледна точка на подобряване на техните архитектурни и художествени качества. Целият проблем трябва да бъде решен изчерпателно, като се започне с изучаването на физико-механичните свойства на новите материали и завърши с въпросите на вътрешния състав. Това ще позволи на архитектите и инженерите да се доближат до решаването на основната задача - масовото изграждане на функционално и структурно обосновани, икономични и архитектурно изразителни обществени сгради и съоръжения за различни цели, достойни за съвременната епоха.

Използвани книги

1.Сгради с дълги конструкции - А.В. Демина

.Покривни конструкции с голям обхват за обществени и промишлени сгради - Зверев А.Н.

Интернет ресурси:

.#"justify">. #"justify">. #"justify">. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm - електронна библиотека.

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаване на тема?

Нашите специалисти ще съветват или предоставят услуги за обучение по теми, които ви интересуват.
Изпратете вашата кандидатурапосочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.

Атриумът на един от американските хотели, собственост на Gaylord Hotels

бъдещето идва от настоящето
и се определя от пътя, който избираме днес

Прозрачните конструкции с голям обхват се превръщат в неразделна част от градската архитектура на 21 век. Най-добрите архитекти днес все повече създават невероятни комплекси от сгради, центърът на привличане, в който, определено пространствено ядро, са големи атриумни пространства - обемни, изпълнени със светлина и комфорт, добре защитени от негативни външни влияния и покрити с надеждни полупрозрачни покрития.
По-нататъшното активно развитие на такива структури вероятно ще бъде в състояние в близко бъдеще не само да разшири максимално комфортното и безопасно пространство на човешката среда, но също така ще направи възможно в бъдеще да променим облика на нашите градове и да подобрим текущото им състояние .

Архитектура на ерата на глобализацията

През цялото време на своята история хората са се стремили да се предпазят и предпазят от множество неблагоприятни и опасни влияния от заобикалящата ги среда. Топлината и студът, дъждът и вятърът, хищните животни и дивите хора винаги са били известен проблем за спокойния човешки живот. Ето защо от древни времена нашите предци са започнали да строят убежища за себе си, които, създавайки изкуствена среда, защитена от външни влияния, внасят повече от желания комфорт и безопасност в живота им. И възникващата архитектура, като удивителен и отличен инструмент на тези творчески човешки действия, от самото си начало и на всички етапи на развитие се опитва да използва максимално наличните технически възможности и съществуващите естетически възгледи в обществото, за да задоволи по-добре тези важни човешки потребности: както от комфорт, така и от сигурност.

Днес настъпи ера на безпрецедентно технологично развитие и в строителната индустрия това направи възможно реализирането на почти всякакви, най-смелите архитектурни идеи. В тази връзка основните фактори, ограничаващи реализацията на всички значими проекти на съвременните архитекти днес, често вече не са липсата на технически възможности за изграждане на голям и сложен обект, а само някои наши субективни представи за него, като например: недостатъчната полезност на бъдещата структура, нейното ниско търсене и ниска рентабилност или бъдещото време за строителство е твърде дълго и продажната цена е висока. В същото време, с началото на бума в прилагането на принципите на „устойчивото развитие“ и „зеленото строителство“ в целия свят, присъствието на фактора екологична устойчивост на сградите също придобива все по-голяма тежест за тяхната строителство.

С широките технически възможности, които се отварят за развитието на архитектурата на 21-ви век, съвременните архитекти в своята работа, изглежда, трябва да започнат да вземат повече предвид значителното въздействие, което техните проекти имат върху развитието на градската среда. Очевидно е, че съвременните мегаполиси, превърнали се в заложници на изминалия път на своето развитие и продължаващия подход към тяхното развитие, постепенно се превръщат във все повече и повече многофакторен проблем за спокойствието и безопасността на своите жители.

Навлизайки в ерата на глобализацията, нашият свят се промени значително през последните години и днес едва ли е възможно да се намерят разумни оправдания за продължаващото формиране на претъпкан живот на хората в отделни точки на пространството. Нашето общество започва да разбира разрушителността на този процес, но градската архитектура, за съжаление, все още продължава да следва пътя на създаване на високи проекти и уплътняване на градското развитие, като по този начин провокира още по-голяма концентрация на населението в определени точки на вече прекомерно пренаселено пространство.

В същото време, разполагайки с модерни технологии и използвайки колосалното си въздействие върху живота на обществото, архитектурата на 21 век може не само да увеличи максимално удобното и безопасно пространство на човешката среда, но също така може и трябва да се опитва стъпка по стъпка, да променим радикално облика на нашите градове и да подобрим текущото им състояние. Освен това Архитектурата, като ненадминат господар на пространството, времето и въображението на много хора, със сигурност все повече ще допринася за появата на принципно нови екоградове и екоселища.

Град под купола

Мечтата за полупрозрачни покрития, които предпазват улиците и градските блокове от дъжд и сняг, се заражда у хората отдавна. Но едва с настъпването на индустриалната революция, която донесе широки технически и финансови възможности, реализацията на такива проекти става осъществима. Едва през втората половина на 19 век в повечето големи градове на Европа и Америка се появяват големи стъклени аркади с редици от скъпи магазини и уютни кафенета. И една от първите забележителни перли от този период на развитие на големи остъклени атриумни пространства е известната Galleria Vittorio Emmanuel II в Милано, отворена за посетители през 1877 г.

Фиг.2. Галерия на Виктор Емануил II в Милано.

Тъй като прогресът не може да бъде спрян, активното участие в него, а не оставането в периферията на историята, е задача на всички велики държави. Ето защо от втората половина на ХХ век строителната наука в СССР, САЩ и някои други страни вече сериозно работи върху възможността за защита на своите градове с големи полупрозрачни куполи от: нежелани метеорологични явления, отрицателни характеристики на местния климат, прекомерните нива на слънчева радиация и други неблагоприятни за човека въздействия външна среда. През последните години можем да добавим към списъка с фактори, стимулиращи по-нататъшни изследвания в тази насока: бързи и непредсказуеми климатични промени на планетата, тревожно нарастване на замърсяването на околната среда, нарастващи заплахи от екстремизъм, както и желанието на хората да намалят изключително високи енергийни разходи на техните градове.

Днес създаването на полупрозрачни защитни конструкции с голям обхват (наричани по-долу LSPS), в които има много естествена светлина и комфорт, стана по-активно от всякога. Появяват се нови идеи и се създават различни уникални проекти - като Купола над Хюстън - и някои от тези невероятни проекти вече се изпълняват. Така в Астана с помощта на английски инженери и турски строители беше построена 100-метрова (без височината на шпила) полупрозрачна палатка, в която се помещаваше най-големият и представителен търговски и развлекателен център в Казахстан.

Още по-удивителна и грандиозна структура е създадена в Германия - това е центърът за водни развлечения Tropical Islands, който има вътрешен обем от около 5,5 милиона кубически метра. м и с право е най-голямата полупрозрачна сграда в света по този показател днес.

Фиг.3-5. Воден развлекателен център "Тропически острови" в Германия

Важен етап в развитието на обемните полупрозрачни конструкции беше научното обосноваване на възможността за тяхната осезаема ефективност - както в енергийната ефективност, така и в значително намаляване на топлинните загуби, като същевременно значително разширява новосъздаденото удобно и търсено обществено пространство.

Заслугата за това оправдание е на английски и американски архитекти и учени, но на първо място можем да откроим работата на Тери Фарел и Ролф Лебенс, които на границата на 70-80-те години на ХХ век създават концепцията за „ буферно мислене”. Резултатът от тази концепция беше активното въвеждане на „буферния ефект“ или „принципа на двойното заграждение“ в световната архитектурна практика.

При изследване на въпроса за възможността за създаване на ефективни големи атриумни пространства бяха идентифицирани затоплящи, охлаждащи и трансформируеми видове атриуми. Оттогава са изминали само малко повече от 30 години, но дори и през този кратък период от време модерните атриумни пространства са завладели целия цивилизован архитектурен свят (снимките на американски атриуми, дадени в тази статия, са малка част от съществуващото множество и разнообразие атриумни пространства, построени през годините). За жалост, съвременна Русия, в този смисъл, все още не е постигнал големи постижения.

Съгласявайки се със съществуващите аргументи на експертите относно целесъобразността на използването на големи атриумни пространства в съвременната архитектура и без да се опитва да оспорва техните заключения, авторът на статията предлага допълнително да се разгледа възможността как с помощта на многолентови кабелни конструкции , за да създадем (покрием) такива пространства по-евтино и по-надеждно, и Също така, ние не сме особено ограничени от размера на атриумите, въвеждайки нова технология за покриване на големи участъци. Изглежда, че в руските условия дори само създаването на най-простата втора ограда (буферно пространство) около градските блокове ще позволи разумно да се използват тези многобройни топлинни загуби на покрити сгради, които няма да бъдат безвъзвратно разтворени в околното пространство, а ще осигури отопление за получените атриумни пространства. Само благодарение на висококачествените полупрозрачни защитно покритие, температурата в такива атриумни пространства през зимата може да бъде с 10-15 градуса по-висока от външната.

През лятото, в допълнение към разумното, регулируемо частично засенчване на вътрешното пространство, от прекомерна слънчева радиация и прегряване, е възможно да се предвиди отваряне на вентилационни отвори в полупрозрачното покритие, както и да се изпълнят други добре познати и ефективни методи за създаване на комфортен микроклимат в целия полупрозрачен комплекс. Очевидно създаването на комфортен и стабилен микроклимат в едно голямо затворено пространство ще бъде много по-лесно и по-евтино, отколкото осигуряването на същите комфортни условия едновременно в хиляди малки стаи.
Самото естество на обемните полупрозрачни структури ни насърчава да отхвърлим някои от стереотипите на нашето мислене при решаването на подобни проблеми и да погледнем по нов начин възможността за създаване на комфортна среда в новите условия на големи обемни пространства. В същото време вече има нови ефективни технически решения, които използват важните предимства на големите пространства и позволяват да се осигурят стабилни комфортни условия за цялото вътрешно пространство на БСЗС при значително по-ниски енергийни разходи.

Междувременно възможностите за използване на многолентови кабелни покрития изглеждат по-широки. По този начин процесът на изграждане на екоградове, който все още е в начален стадий и плахо се обявява, също не може да се представи без светлопрозрачни конструкции с голям обхват. Бих искал да мисля, че 21-ви век, след като оцени новата полупрозрачна архитектура с голям обхват, активно ще я развива и подобрява, а също така ще се опита да я използва, за да направи бързо пробив в градското планиране, заменяйки скучния, енергийно неефективен и небезопасна бетонна джунгла на съвременните мегаполиси с удобни, комфортни и екологични градове.

Ориз. 6-11 Masdar City (илюстрации от Foster + Partners).

Най-амбициозният и помпозен проект за екоград днес може да се нарече Masdar City. Това е може би първият наистина сериозен опит за интегриран подход за организиране на града на бъдещето - захранван с енергия от възобновяеми източници (слънце, вятър и др.) и притежаващ устойчива екологична среда с минимални емисии въглероден двуокисв атмосферата, както и система за пълно рециклиране на отпадъци от градска дейност.
За съжаление, мястото, избрано за изграждането на Масдар Сити, не беше най-успешното и бъдещите жители и работещи организации все още ще трябва да изпитат някои от неудобствата на местоположението на този ъгъл на пустинята. Толкова е очевидно, че техническите решения, включени в градския проект, няма да могат напълно да се справят с 50-градусовите летни горещини (изключение ще бъдат затворените пространства, включително всички атриуми). Дъждовните периоди през декември-януари, а по-късно и сезонът на гъстите мъгли също няма да бъдат комфортни за жителите на новия град. И ако си спомним доста честите зимно-пролетни пясъчни бури в тази част на пустинята, ще разберем, че без широкообхватни полупрозрачни покрития, покриващи и предпазващи градските блокове от тези местни природни явления, жителите на града периодично ще трябва да изпитват определени неудобства.
Концепцията, предложена по-долу за изграждането на полупрозрачни конструкции с голям обхват, се вписва добре в проекти като Masdar City и, изглежда, е доста способна да помогне на такива проекти да спестят пари както при изграждането, така и при експлоатацията на модерни градове. А също и да направим тези градове по-безопасни и удобни.

Фигура 6-11. Ето как бъдещият Masdar City може да бъде видян в цветни рекламни брошури и илюстрации на списания (илюстрации от Foster + Partners).

През 2012 г. руски инженери разработиха концепция за покриване на големи участъци, която днес е технически достъпна и ефективна в изпълнението, позволяваща изграждането на различни сгради и конструкции с голям обхват. Идеята е да се създаде многолентово кабелно покритие върху комплекс от сгради, което, покривайки големи участъци между носещите сгради, ще може да носи всякакъв проектен товар и да създаде едно трайно и надеждно полупрозрачно покритие за целия комплекс. Покритието ще осигури възможност за поддържане на постоянни и комфортни параметри за хората в затвореното вътрешно пространство на такъв обект: температура, влажност, подвижност и чистота на въздуха, осветеност, безопасност и др.
Идеята за многолентови кабелни системи се основава на добре познатите принципи на окачени конструкции, които са широко използвани в света за изграждане на сгради и конструкции с голям обхват повече от половин век. Но висящите конструкции не са станали по-широко разпространени в дългосрочното строителство поради някои от техните недостатъци. По този начин сградите с голям обхват с окачени покривни конструкции по правило не могат да осигурят наклон на покрива към външната страна на сградата, което създава допълнителни трудности при отстраняването на валежите от покрива. В допълнение, създавайки много значителни хоризонтални натоварвания във високи опори, въжените конструкции принуждават строителите да разрешат този проблем с допълнителни финансови инвестиции в мощни опори за тези натоварвания. Но основният недостатък на висящите конструкции е тяхната висока деформируемост под въздействието на локални натоварвания.

Многолентовите кабелни системи успяха да преодолеят изброените недостатъци на дългопролетните въжени покрития и дори създадоха възможност за успешно покриване на много по-големи разстояния, което днес може да даде нов тласък на развитието на дългопролетното строителство.

Известно е, че покриването на големи участъци по всяко време на развитието на нашата цивилизация интересува и привлича вниманието не само на архитекти и строители, но и обикновените хора. Създаването на величествени структури с големи разстояния винаги е било показател за напредналото развитие на инженерството, както и за техническата и финансова мощ на страните, способни да изградят такива структури.

Какво е многолентово въже и как работи?

За да разберем как работи покритието на кабела с няколко колана, трябва да си представим дизайна на всяко известно покритие с голям участък, което е било използвано за блокиране на участъка между две носещи сгради. (например пространствена напречна плоча). Ако обхватът е достатъчно голям, тогава това покритие неизбежно ще се огъне под собствената си тежест и когато е изложено на допълнителни външни натоварвания (от сняг, вятър и т.н.), може да се срути. Но за да не се случи това и дългопролетното покритие да се срути, под него опъваме високоякостни стоманени кабели на няколко реда (пояси), от една опорна сграда до друга, опъваме ги и ги монтираме (на определени разстояния по дължината на кабелите) между ремъците на получените кабелни системи, дистанционни стълбове и между съседни кабели във всички ремъци на кабелната система - дистанционери и/или опънати проводници. Многолентовото обвързване помага да се гарантира, че при всяка дължина на участъка кабелната система е двойно изпъкнала и поддържа въпросното провиснало покритие отдолу.

В същото време в покритието, поради напрежението на кабелите и работата на дистанционните стълбове, не само ще изчезне получената деформация, но и ще се появи деформация с обратен знак - нагоре. Това позволява на покритието не само да не се срутва под въздействието на пределни натоварвания, а напротив, ще допринесе за възможността той да поеме значителни допълнителни натоварвания, съобразени с проектните характеристики на кабелната система, които ще му бъдат възложени с проекта.
Експертите разбират, че система от предварително напрегнати кабелни конструкции, поддържащи твърдо, издръжливо и стабилно покритие, е невъзможна без мощни опорни елементи (получаващи хоризонтални компоненти от тягата на кабелната система), както и стабилизираща система, която поема всички временни натоварвания върху покритието , включително отрицателно налягане на вятъра . Поради това предложената концепция за изграждане на БСЗС отчита всички условия, необходими за тези структури.
Така че, за да се направи покритието на многолентовия кабел непроменимо под въздействието на временни натоварвания, допълнително се предвижда с помощта на въжени въжета да се добави допълнително натоварване към покритието с изчислената стойност. В същото време покриващите профили са прикрепени към основите на носещите сгради, което избягва увеличаването на натоварването върху тези основи от допълнителното тегло на дългопролетното покритие, причинено от напрежението на момчетата.

В резултат на съвместната работа на многолентовата кабелна система и разположеното върху нея остъклено рамково покритие се формира единично, леко и надеждно полупрозрачно кабелно покритие с голям обхват, което днес е в състояние да покрие разстояния от 200-350 метра или по.
Ясно е, че покривното покритие, основата на което са многолентови кабелни системи с дълги разстояния, може, ако желаете, да бъде направено от всеки хидротоплоизолационен материал, включително полупрозрачен. Например, в условия на ниски температури на околната среда, най-добрият полупрозрачен материал днес са многокамерните прозорци с двоен стъклопакет.

Предимствата на многолентовите кабелни системи пред известните в момента технически решения, използвани за покриване на големи участъци, са очевидни. Това е много значителна здравина и надеждност на такива системи, отлична носеща способност, лекота на конструкциите, възможност за покриване на значително по-големи разстояния, по-добра пропускливост на светлината на покритието, няколко пъти по-ниска консумация на метал от конструкции и в резултат на това относително ниската цена на цялото покритие.

Приложение на многолентови кабелни системи.

Трябва да се отбележи, че технологията за покриване на големи и изключително големи участъци с помощта на многолентови кабелни системи ще направи възможно изграждането на конструкции с голямо разнообразие от обеми, форми и цели. Това могат да бъдат: най-големите хангари и производствени цехове, закрити стадиони за лека атлетика и футбол, обществени пространства с дълги разстояния, развлечения и център за пазаруване, жилищни зони под полупрозрачна обвивка, големи стъклени пирамиди и куполи (които могат да поберат голямо разнообразие от комплекси със смесено предназначение или корпоративни центрове). Многолентовите кабелни системи също могат да бъдат полезни при изграждането на нов дизайн на висящи мостове с голям размах, особено на места, където изграждането на други видове мостове е невъзможно или твърде скъпо.

Фиг. 12. Светопрозрачна конструкция под формата на ПИРАМИДА с височина 200м.

Изглежда, че изграждането на светопрозрачни комплекси с голям обхват трябва да се развива като блоково развитие. И един от най-зрелищните и оптимални първоначални варианти за такова функционално развитие може да бъде например формата на полупрозрачен блок под формата на правилна четириъгълна ПИРАМИДА (фиг. 11) със следните параметри:

• височина на пирамидата – 200 м;
• размери на основата - 300х300 м;
• базова площ (територия, защитена с полупрозрачни покрития) – 9,0 ха;
• площ на ограждащи конструкции - 150 000 m2;
• геометричният обем на пирамидата (P200) е 6,0 милиона кубически метра.

В такъв остъклен квартал, за да не се претрупва вътрешното пространство на комплекса, е разумно да има само 320-450 хил. кв.м полезна площ (надземна), заета от търговски и/или жилищни имоти и разположена основно в поддържащите сгради на този полупрозрачен комплекс. Останалият обем на конструкцията (повече от 4,0 милиона кубически метра) са многофункционални атриуми.

За сравнение, с увеличаване на височината на такава пирамида P200 (геометрично идеалната пирамида има съотношение 3:4:5) само с 50 метра, параметрите на P250 ще бъдат: основа - 375x375 m; Sbas = 14,1 хектара, Sglass = 235,0 хил. кв.м. Ще има почти двукратно увеличение на вътрешния обем на полупрозрачната конструкция, който в този случай ще бъде равен на 11,7 милиона кубически метра, а обемът на пространството, заето от търговски недвижими имоти, може да нарасне до 0,8 - 1,0 милиона квадратни метра. Освен това особено привлекателното е, че площта на ограждащите конструкции на пирамидата P250 почти ще се удвои! по-малко от общата площ на ограждащите конструкции на вътрешни носещи сгради. Специалистите трябва да разберат важността на това съотношение.
С по-нататъшно увеличаване на вътрешния обем на BSZS и придаването му на куполообразна форма, намаляването на съотношението на площта на ограждащите конструкции на полупрозрачния комплекс към сумата от всички полезни площи на вътрешните помещения ( както и към сумата от площите на ограждащите конструкции на вътрешните сгради) ще се променят в много приятна прогресия, т.е. процесът на такова строителство ще става все по-икономически привлекателен!

Спортни центрове с полупрозрачно покритие.
Друга обещаваща област за използване на многолентови кабелни полупрозрачни покрития днес изглежда е изграждането на закрити футболни стадиони и други спортни съоръжения с дълги разстояния. Всяка година търсенето на закрити спортни стадиони в света се увеличава (например не само европейците и северноамериканците строят големи закрити стадиони за себе си, но и по-малко богати страни като Аржентина и Казахстан наскоро построиха такива структури, а Филипините сега строи, както се казва, най-големия закрит стадион в света). В очакване на подготовката за футболния шампионат през 2018 г. търсенето на такива съоръжения може да се появи и в Русия.

Уникалността и високата цена на съществуващите в момента спортни конструкции с голям обхват (с обхват от 120-150 m или повече) се крие във факта, че всяка такава конструкция се изпълнява с максималните възможности на строителната индустрия на мястото на нейното изграждане. , е свързано с множество сложни и точни изчисления на носещи конструкции, повишена отговорност и значителна материалоемкост на реализираните решения. Недостатъците на таваните на всички тези конструкции с голям обхват са едни и същи: те са сложни, обемисти, металоемки и следователно нерационални и изключително скъпи. В допълнение, поради мощните носещи метални конструкции на покритието, изолацията на всички закрити стадиони днес е изключително ниска, което прави много трудно поддържането на естествената тревна настилка на съвременните спортни арени в правилно състояние.

Фиг. 13. Футболен стадион в Полша. На ЕВРО 2012 г.
Фиг. 14. Стадион Уембли е най-известният стадион в Англия

Изглежда, че използването на полупрозрачни многолентови кабелни покрития трябва радикално да промени това неблагоприятно състояние на нещата при изграждането на спортни съоръжения с голям обхват (скиците на фиг. 15-19 показват един от възможните варианти за изграждане на относително евтин закрит многофункционален спортен комплекс).

Ориз. 15-18 скици на голям закрит стадион.
.
1 и 2 – сгради, които служат като носещи конструкции за светлопрозрачното покритие;
4 – многолентови кабелни системи;
10 – опънати въжета;
11 – 3-лентов кабелен полупрозрачен капак;
18 и 19 – трибуни за зрители;
21 – самоносещи светлопрозрачни конструкции

Ориз. 19. Разрез на 3-ремъчна кабелна прозрачна обвивка (виж обозначение 4 и 11 на фиг. 17)

5 - метален кабел с висока якост;
6 - колан за покриване на кабели;
7 - дистанционна стойка;
8 - хоризонтален дистанционен разтег:
12 - полупрозрачни покривни елементи;
13 - рамкова структура на полупрозрачното покритие.

Многолентовите кабелни системи (4) (припокриващи се между опорите (1 и 2) са наклонени навън от конструкцията поради разликата във височините на носещите сгради и са основата за поставяне върху тях на плъзгащо се полупрозрачно покритие (11), изработени от рамкови конструкции (13) и светопрозрачни елементи (12).
Многолентовата кабелна система, въжетата (10) и други специални технически решения ще осигурят на покритието на кабела необходимата твърдост и устойчивост на възприемане на всички проектни натоварвания.
Между носещите сгради (1 и 2) по контура на външните стени на стадиона са предвидени самоносещи светопрозрачни конструкции (21), които правят контура на външните стени затворен.
Използването на многолентови кабелни покрития ще може да осигури на всички нови стадиони най-простия, надежден и сравнително евтин дизайн на полупрозрачно покритие, като в същото време осигурява по-добра изолация на арената, отколкото при всички закрити стадиони, построени до момента .

Изграждането на дълги многолентови кабелни прозрачни покрития днес не е много трудна задача, тъй като в строителната практика има дългогодишен опит в използването на дълги кабелни покрития, които основно използват същите технически решения, материали, продукти и оборудване и същите технически специалисти.

Голям и красив, закрит и удобен модерен спортен център е необходим на всеки развиващ се град, не само за провеждане на спортни състезания в прилични условия през цялата година, но и за широко приобщаване на градското население към активен спорт и тяхното лично здраве. За тази цел един многофункционален спортен комплекс може да включва не само висококачествено футболно игрище, множество фитнес зали, басейни и фитнес центрове, но и всякакъв избор от съоръжения за развлекателни и образователни тренировки по различни спортове, както и високата част на спортен комплекс, при желание може да приеме хотелски и офис центрове в близост до профила на обекта.

С помощта на най-добрите специализирани строителни компании (например френските " Freyssinet International & Cie"или японски "TOKYO ROPE MFG.CO, LTD.", които са световни лидери в проектирането и производството на вантови конструкции), е възможно днес да започне изграждането на предложените полупрозрачни обекти с голям обхват.

Фиг. 20. Куполообразна защитна конструкция с полупрозрачно покритие.

Перспективи за архитектурата на светлопрозрачни комплекси с голям обхват.

Огромните атриумни пространства на BSZS могат да съчетаят много задачи. Например атриуми с обем от милиони кубични метри ще могат да поберат едновременно най-големия луксозен воден парк, пълноценен спортен стадион и много повече. Но изглежда, че в бъдеще по-голямата част от BSZS ще предпочетат възможността да се разположат големи и уютни пейзажни градинисъс спортни и детски площадки, фонтани и водопади, заграждения с екзотични животни и живописни езера, открити басейни и кафенета на тревни площи. В крайна сметка всяка такава вечнозелена цъфтяща градина ще даде възможност на жителите и гостите на БСЗС да общуват ежедневно с дивата природа - както в най-горещите летни месеци, така и в дългите дъждовни дни на есента, и в снежните студени месеци на зимата.

Борците за опазване на природата трябва да харесат факта, че по време на изграждането на БСЗС се засилва процесът на проникване на живата природа в огромните изкуствени полупрозрачни конструкции. Чрез заемане на специално подготвени за това пространства в БСЗС и формиране на устойчиви екосистеми в тях (с активната помощ на човека), природата ще може да изпълни качествено архитектурните обекти на бъдещето, като ги направи по-функционални и по-привлекателни за хората. В същото време в атриумните пространства, организирани от хората, несъмнено ще се случи най-добрият BSZS, мутуализъм (взаимноизгодно съжителство) на природата и човека.

Фиг.21-22. Атриуми на американски хотели, собственост на известните Gaylord Hotels.

Положителните резултати, които ще се получат при изграждането на БСЗС напълно отговарят на нуждите на съвременното градоустройство. Това е икономическата и екологична привлекателност на структурите; интензивно развитие на изкуствената човешка среда, тясно свързана с природната среда и осигуряваща високо качество на живот на хората; формирането на нов тип екоградове и подобряването на екологичната ситуация в съществуващите мегаполиси; появата на нови популярни области за развитие на техническия прогрес и значителни икономии на природни ресурси.

По много критерии БСЗС отговаря най-добре на принципите на Зелените сгради и ще допринесе не само за подобряване на качеството на строителните проекти, но и за опазване на околната среда.

Изграждането на БСЗС ще помогнерешиследните важни задачи на „устойчивото развитие” и изискванията на „зелените” стандарти LEED, BREEAM, DGWB:
- намаляване на потреблението на енергия и материални ресурси от сградите;
- намаляване на неблагоприятните въздействия върху естествените екосистеми;
- осигуряване на гарантирано ниво на комфорт в човешката среда;
- създаване на нови енергоефективни и енергоспестяващи продукти, нови работни места в секторите производство и поддръжка;
- формиране на обществено търсене на нови знания и технологии в областта на възобновяемата енергия.

Атриумите от полупрозрачни конструкции със сигурност ще върнат нашите дворове към предишната им актуалност и уместност, като новосъздадено обществено пространство, което е очарователно в много отношения, освободено от автомобили и изпълнено със слънчева светлина, уют и комфорт.

Конструктивните характеристики на BSZS и тяхното разумно използване ще позволят в бъдеще да се оптимизира конструкцията на такива конструкции по такъв начин, че изграждането на комплекс от сгради, покрити с полупрозрачен купол, ще бъде много по-евтино от изграждането на същия комплекс от сгради при същите условия, но без защитен купол.
Така че, очевидно е, че цената на полупрозрачното покритие и оперативните разходи (с правилно и целенасочено движение в тази посока) ще намалеят с увеличаване на обема на конструкцията (не в абсолютно изражение, а спрямо разходите за 1 квадратен метър полезна площ) . Това естествено заключение се потвърждава от обикновената логика, здравия разум и математиката.
А няколкократното намаляване на площта на ограждащите конструкции на BSZS, спрямо сумата от площите на ограждащите конструкции на вътрешните сгради, неизбежно ще доведе до намаляване на потреблението на енергия за отопление на комплекса BSZS и за неговата климатизация, спрямо същия обем на обикновени сгради, които не са защитени от полупрозрачна обвивка.
В същото време всички вътрешни сгради на BSZS ще имат опростено завършване на външните стени (без скъпи покрития и липса на изолация), а отворите на прозорците няма непременно да бъдат остъклени с прозорци с двоен стъклопакет, което неизбежно ще се отрази на цената на основите. Основните отоплителни и климатични системи на вътрешните сгради могат да бъдат преместени в атриумни пространства, което прави вътрешните жилищни и офис пространства по-прости, по-ефективни и т.н.

Новите еко-градове в бъдеще, изглежда, може да се състоят главно от BSZS, разположени близо една до друга и възможно най-автономни. Такива полупрозрачни конструкции ще бъдат изградени сред дивата природа и интегрирани в естествения ландшафт, а също така ще бъдат свързани помежду си и с други градове чрез най-модерните високоскоростни транспортни комуникации. Това вероятно ще доведе не само до пълното изоставяне на личните превозни средства от много жители на еко-градовете на бъдещето, поради тяхната безполезност, но също така ще може да премахне завинаги местата, където потокът от хора и потокът от автомобили е опасен пресичат се.

Но най-важният резултат от изграждането на еко-устойчиви полупрозрачни конструкции с голям обхват е разширяването и подобряването на комфортната среда за живот на хората, без негативни последициза природата.

Санкт Петербург
09.06.2013 г

Бележки :
. Купол над Хюстън" - http://youtu.be/vJxJWSmRHyE ;
. Най-голямата палатка в света
- http://yo www.youtube.com/watch utu.be/W3PfL2WY5LM ;
. "Тропически острови" - www.youtube.com/watch ;
. град Масдар - www.youtube.com/watch;
. Висящ мост с дълъг обхват -
.

Библиография :
1. Marcus Vitruvius Polio, de Architectura - работата на Витрувий в английския превод на Gwilt (1826);
2. Л. Г. Дмитриев, А. В. Касилов. "Вантови покрития". Киев. 1974 г.;
3. Зверев А.Н. Покривни конструкции с голям обхват за обществени и промишлени сгради. Санкт Петербургски държавен строителен университет - 1998 г.;
4. Кирсанов Н.М. Окачени и вантови конструкции. Стройиздат - 1981 г.;
5. Смирнов В.А. Висящи мостове с големи участъци. Висше училище.1970 г.;
6. Евразийски патент № 016435 - Защитна конструкция с полупрозрачно покритие с голям размах - 2012 г.;
7.

Фиг.23-28. Атриуми на американската верига луксозни хотели "Gaylord Hotels".