Структурни схеми на сгради, използващи конструкции с дълги разстояния. История и перспективи за развитие на конструкции с голям обхват. Специалисти по инженеринг и строителен мониторинг

По функционално предназначениеСградите с голям обхват могат да бъдат разделени на:

1) обществени сгради (театри, изложбени павилиони, кина, концертни и спортни зали, закрити стадиони, пазари, гари);

2) сгради със специално предназначение (хангари, гаражи);

3) промишлени сгради (авиационни, корабостроителни и машиностроителни заводи, лабораторни сгради от различни индустрии).

Носещи конструкции по проектна схемасе разделят на:

блок,

сводест,

структурен,

Купол,

висящ,

Мрежести черупки.

Изборът на една или друга схема на носещи конструкции на сграда зависи от редица фактори: обхвата на сградата, архитектурно-планировъчното решение и формата на сградата, наличието и вида на окачения транспорт, изискванията за твърдостта на покритието, вида на покрива, аерацията и осветлението, основата за фундаменти и др.

Конструкциите с големи разстояния са обекти индивидуално строителство, техните архитектурни и дизайнерски решения са много индивидуални, което ограничава възможностите за типизиране и унифициране на дизайните им.

Конструкциите на такива сгради работят главно при натоварване от собственото тегло на конструкцията и атмосферни влияния.

1.1 Гредови конструкции

Гредовите покривни конструкции с голям размах се състоят от основни носещи напречни конструкции под формата на плоски или пространствени ферми (обхват на фермите от 40 до 100 m) и междинни конструкции под формата на връзки, греди и покрив.

Според схемата на стопанството има: с успоредни пояси, трапецовидни, многоъгълни, триъгълни, сегментни (виж схемите на фиг. 1).

Височина на фермата hf=1/8 ÷ 1/14L; наклон i=1/ 2 ÷ 1/15.

Триъгълни ферми hf= 1/12 ÷ 1/20L; наклон на поясите i=1/5 ÷ 1/7.

Фиг. 1 - Схеми на строителни ферми

Напречни сечения на фермите:

Когато L > 36m, една от опорите на гредоредната ферма е монтирана подвижно.

Оформление на покритието- вертикалните и хоризонталните връзки по дължината на покритието са решени подобно на промишлени сгради с покривни ферми.

А) нормално оформление

стена

б) сложно оформление - с греди:

PF

Използват се схеми за покритие на греди:

За всякакъв вид носещи конструкции- тухлени или бетонни стени, колони (метални или стоманобетонни);

Когато носещите конструкции не могат да поемат силите на натиск;

При изграждане на сгради върху слягащи или карстови почви и подкопани площи.

Трябва да се отбележи, че покривните схеми с греди са по-тежки от рамковите и сводестите, но са лесни за производство и монтаж.

Изчисляването на ферми се извършва с помощта на методите на строителната механика (подобно на изчисляването на ферми промишлени сгради).

1.2 Рамкови конструкции

За участъци се използват рамкови конструкции за изграждане на покриви

L=40 - 150m, при обхват L > 150m стават неикономични.

Предимства на рамковите конструкцииВ сравнение с гредите това означава по-малко тегло, по-голяма твърдост и по-малка височина на напречните греди.

недостатъци- голяма ширина на колоните, чувствителност към неравномерно слягане на опори и промени в T o.

Рамковите конструкции са ефективни, когато линейната коравина на колоните е близка до линейната коравина на напречните греди, което прави възможно преразпределянето на силите от вертикални натоварвания и значително облекчаване на напречните греди.

При покриване на големи разстояния, като правило, се използват рамки с двойни панти и без панти с голямо разнообразие от форми (виж фиг. 2).

Ориз. 2 - Схеми на проходни рамки

Рамките без панти са по-твърди и икономични по отношение на консумацията на материали, но те изискват изграждането на мощни основи и са чувствителни към промените в температурата.

За големи разстояния и натоварвания напречните греди на рамката са проектирани като тежки ферми; за сравнително малки разстояния (40-50 m) те имат същите сечения и компоненти като леките ферми.

Напречните сечения на рамките са подобни на гредовите ферми.

Оформление на рамката и корицатаот рамкови конструкции е подобно на решението на рамки на промишлени сгради и греди.

Статичните изчисления на рамковите конструкции се извършват с помощта на методите на строителната механика и специално разработени компютърни програми.

Тежките проходни рамки са проектирани като решетъчни системи, като се вземе предвид деформацията на всички решетъчни пръти.

1.3 Аркови конструкции

Аркови покривни конструкции дългосрочни сградисе оказват по-икономични по отношение на потреблението на материали от греди и рамкови системи. Въпреки това, в тях възниква значителна тяга, която се предава през основите към земята или се организира затягане, за да я абсорбира (т.е. гасене на тягата в системата).

Моделите и очертанията на арките са много разнообразни: с двойни панти, с три панти, без панти (виж фиг. 3).

Най-благоприятната височина на арките: f=1/4 ÷ 1/6 обхват L.

Височина на арката:

Масивна стена 1/50 ÷ 1/80 L,

Решетка 1/30 ÷ 1/60 L.

Фиг.4- Схеми на поддържащи панти на арки и рамки (a - плочки,

b - пето колело, c - балансьор:

1 - плоча, 2 - ос, 3 - балансьор).

Ориз. 5- Ключови панти и арки

(a - плочка; b - балансиран; c - лист; d - завинтен)

След определяне на M, N, Q, сеченията на дъговите пръти се избират по същия начин като сеченията на фермите на стърнищата:

1.4 Пространствени структури на покрития на сгради с голям размах

При греди, рамки и сводести покривни системи, състоящи се от отделни носещи елементи, натоварването се предава само в една посока - по дължината на носещия елемент. При тези покривни системи носещите елементи са свързани помежду си чрез леки връзки, които нямат за цел да преразпределят натоварванията между носещите елементи, а само осигуряват тяхната пространствена стабилност, т.е. с тяхна помощ се осигурява покритие на твърдия диск.

В пространствените системи връзките се укрепват и участват в разпределението на товарите и тяхното прехвърляне към опорите. Натоварването, приложено върху пространствената конструкция, се предава в две посоки. Този дизайн обикновено е по-лек от плоския.

Пространствените конструкции могат да бъдат плоски (плочи) и извити (черупки).

За да се осигури необходимата твърдост, плоските пространствени системи (с изключение на висящите) трябва да бъдат с двоен пояс - образувайки мрежеста система по повърхността. Конструкциите с двоен колан имат две успоредни мрежести повърхности, свързани една с друга чрез твърди връзки.

Еднослойните структури с извита повърхностна система се наричат ​​едномрежови.

В такива конструкции принципът на концентрация на материала се заменя с принципа на многосвързаните системи. Производството и монтажът на такива конструкции е много трудоемък и изисква специални техники за производство и монтаж, което е една от причините за ограниченото им използване.

1.5 Пространствени растерни системи от плоски покрития

В строителството мрежестите системи с правилна структура, т.нар структурни проектиили просто структури, които се използват под формата на плоски покрития на големи обществени и промишлени сгради.

Плоските конструкции са конструкции, образувани от различни системи от напречни ферми (виж фиг. 6):

1) Конструкции, образувани от напречни ферми, движещи се в три посоки. Следователно те са най-твърдите, но по-трудни за производство. Това са конструкции с поясни мрежи от мащабирани триъгълници.

2) Конструкции, образувани от ферми, движещи се в две посоки. Това са конструкции с лентови мрежи, изработени от квадратни клетки.

3) Конструкции, образувани от ферми, също вървящи в две посоки, но подсилени с диагонали в ъгловите зони. Затова са по-жилави.

Предимства на структурите:

По-голяма пространствена твърдост: големи участъци могат да бъдат покрити с различни опорни контури или решетки на колони; получават изразителни архитектурни решения във височината на конструкцията.

Hструктури=1/12 - 1/20 L

Повторяемост на прътите - от стандартни и еднотипни пръти е възможно да се монтират покрития с различни разстояния и планови конфигурации (правоъгълни, квадратни, триъгълни и извити).

Позволява ви да прикрепите окачен транспорт и да промените посоката на движението му, ако е необходимо.

Структурните покривни системи могат да бъдат както с един участък, така и с много участъци, поддържани както от стени, така и от колони.

Монтирането на конзолни надвеси зад линията на опорите намалява изчисления момент на огъване на обхвата и значително улеснява конструкцията на покритието.

Ориз. 6- Диаграми на структурни покриващи решетки (а - с лентови мрежи, изработени от равностранни триъгълни клетки; b - с лентови мрежи, изработени от квадратни клетки; c - същото, подсилено с диагонали в условни зони: 1 - горни хорди,

2 - долни хорди, 3 - наклонени скоби, 4 - горни диагонали, 5 - долни диагонали, 6 - опорен контур).

Недостатъци на конструкциите- повишена сложност на изработка и монтаж. Пространствените стави на пръти (виж фиг. 7) са най-сложните елементи в конструкциите:

Вложка за топка (a);

На винтове (b);

Цилиндрична сърцевина с прорези, затегнати с един болт и шайби (c, d);

Заварен монтаж на сплескани краища на пръти (e).

Ориз. 7 - Интерфейсни възли за структурни пръти

Структурните структури са многократно статично неопределени системи. Точно изчислениете са сложни и се изпълняват на компютър.

При опростен подход конструкциите се изчисляват с помощта на методите на строителната механика - като изотропни плочи или като системи от напречни ферми без отчитане на въртящите моменти.

Големините на моментите и силите на срязване се определят с помощта на таблици за изчисляване на плочи: M плочи; Qplates - след това преминете към изчисляването на пръти.

1.6 Покрития на корпуса

За строителни покрития се използват цилиндрични черупки с една мрежа, двойна мрежа и черупки с двойна кривина.

Цилиндричните черупки (виж фиг. 8) са направени под формата на арки с опора:

а) праволинейна образуваща на контура

б) на крайните диафрагми

в) на крайни диафрагми с междинни опори

Фиг.8- Схеми за поддържане на цилиндрични черупки (1 - черупка;

2 - крайна диафрагма; 3 - връзки; 4 - колони).

Корпуси с една мрежа се използват за разстояния B не повече от 30 m.

Двойна мрежа - за големи разстояния B>30m.

На цилиндричната повърхност има пръти, които образуват мрежи от различни системи (виж фиг. 9):

Диамантена мрежа (a);

Ромбична мрежа с надлъжни ребра (b);

Ромбична мрежа с напречни ребра (c);

Ромбична мрежа с напречни и надлъжни ребра (d).

Най-простата мрежа с ромбичен модел, която се получава от леки стандартни пръти (∟, ○, □) от валцовани профили. Тази схема обаче не осигурява необходимата твърдост в надлъжна посока при прехвърляне на товара върху надлъжните стени.

Ориз. 9 - Мрежеста система от единични мрежести черупки

Твърдостта на конструкцията се увеличава значително при наличието на надлъжни пръти (диаграма "b") - конструкцията може да работи като корпус с обхват L. В този случай опората може да бъде крайни стени или четири колони с крайни диафрагми.

Най-твърди и изгодни са мрежите (модел "c"), които имат както надлъжни, така и напречни ребра (пръчки), а решетката на мрежата е насочена под ъгъл 45.

Изчисляването на черупките се извършва с помощта на методите на теорията на еластичността и методите на теорията на черупките. Черупки без напречни ребраизчислени като безмоментни гънки (метод на Ellers). Ако има напречни ребра, осигурявайки твърдостта на контура - според теорията на момента на Власов (свежда се до решаване на осемчленни уравнения).

При изчисляване чрез мрежести черупки, през повърхностите на конструкциите се заменят с твърди плочи с еквивалентна дебелина при работа при срязване, аксиално напрежение и компресия.

По-точни изчисления на мрежестите черупки се извършват на компютър с помощта на специално разработени програми.

Двойни мрежести черупкиизползва се при покриване на участъци с ширина над B>30m.

Конструктивните им схеми са подобни на тези на двурешетъчните плоски плочи – конструкции. Както в конструкциите, те се образуват от системи от напречни ферми, свързани по протежение на горните и долните пояси чрез специални връзки - решетка. Но в същото време в черупките основната роля при възприемането на силите принадлежи на извитите мрежести равнини; решетката, която ги свързва, участва по-малко в предаването на силите, но придава на структурата по-голяма твърдост.

В сравнение с черупките с една мрежа, черупките с двойна мрежа имат по-голяма твърдост и товароносимост. Те могат да покриват участъци на сгради от 30 до 700 m.

Те са проектирани под формата на цилиндрична повърхност, поддържана от надлъжни стени или метални колони. В краищата на корпуса те почиват върху твърди диафрагми (стени, ферми, арки с вратовръзка и др.).

Най-доброто разпределение на силите в черупката е при B=L.

Разстоянието между мрежестите повърхности е h=1/20÷1/100R при f/B=1/6÷1/10.

Както в конструкциите, най-сложната е връзката на прътите.

Изчисляването на черупките с две мрежи се извършва на компютър с помощта на специално разработени програми.

За приблизително изчисляване на обвивката е необходимо да се намали прътовата система до еквивалентна твърда обвивка и да се установи модулът на срязване на средния слой, който е еквивалентен по твърдост на свързващата решетка.

1.7 Куполни покрития

Има четири вида куполни конструкции (виж фиг. 6): оребрени (а), оребрени пръстени (b), мрежести (c), радиално-лъчеви (d).

Ориз. 10- Куполни схеми

Оребрени куполи

Конструкциите на оребрените куполи се състоят от отделни плоски или пространствени ребра под формата на греди, ферми или полуарки, разположени в радиална посока и свързани помежду си с греди.

Горните пояси на ребрата образуват повърхността на купола (обикновено сферична). Покривът е положен по греди.

На върха, за да свържете отново ребрата, е монтиран твърд пръстен, който работи за компресия. Ребрата могат да бъдат шарнирно или неподвижно закрепени към централния пръстен. Двойка куполни ребра, разположени в една и съща диаметрална равнина и прекъснати от централен пръстен, се считат за единична, например дъгообразна конструкция (с две панти, с три шарнири или без панти).

Оребрените куполи са дистанционни системи. Разширението се възприема от стени или специален дистанционен пръстен във формата на кръг или многостен с твърди или шарнирни връзки в ъглите.

Между ребрата на определена стъпка се полагат пръстеновидни греди, върху които лежи покривната настилка. Презрамките, в допълнение към основното им предназначение, осигуряват обща стабилност на горния пояс на ребрата извън равнината, намалявайки проектната им дължина.

За осигуряване на цялостната твърдост на купола в равнината на гредите са разположени наклонени връзки между ребрата на определена стъпка, както и вертикални връзки за разединяване на вътрешния пояс на арката - между вертикалните връзки са разположени дистанционери.

Проектни натоварвания- собствено тегло на конструкцията, тегло на оборудването и атмосферни влияния.

Елементите на дизайна на куполното покритие са: ребра, опорни и централни пръстени, греди, наклонени и вертикални връзки.

Ако разширението на купола се възприема от дистанционен пръстен, тогава при изчисляване на арката пръстенът може да бъде заменен с условно затягане, разположено в равнината на всяка двойка полуарки (образувайки плоска арка).

При изчисляване на опорния пръстен - с често подреждане на арки (ребра) на купола, действието на техните тласъци може да бъде заменено с еквивалентно равномерно разпределено натоварване:

Куполи с оребрени пръстени

В тях презрамките с ребра образуват една твърда пространствена система. В този случай пръстеновидните греди работят не само при огъване от натоварването върху покритието, но и от реакциите на междинните ребра и възприемат пръстеновидни сили на опън или натиск, произтичащи от натиск в точката на опора на многообхватния полудиапазон. арки.

Теглото на ребрата (арките) в такъв купол е намалено поради включването на пръстеновидни греди като междинни опорни пръстени. Пръстенообразните ребра в такъв купол работят по същия начин като опорния пръстен в оребрен купол и при изчисляване на арки те могат да бъдат заменени с условно затягане.

При симетрично натоварване изчисляването на купола може да се извърши чрез разделянето му на плоски арки с връзки на нивото на пръстеновидните ребра (греди).

Мрежести куполи

Ако увеличите свързаността на системата в оребрен или оребрен купол, можете да получите мрежести куполи с шарнирни връзки на прътите в възлите.

При мрежестите куполи между ребрата (арките) и пръстените (пръстеновите греди) има скоби, благодарение на които силите се разпределят по повърхността на купола. В този случай прътите работят главно само върху аксиални сили, което намалява теглото на ребрата (арките) и пръстените.

Пръчките на мрежестите куполи се изработват от затворени профили (с кръгло, квадратно или правоъгълно сечение). Съединения на пръти като в конструкции или мрежести черупки.

Мрежестите куполи се изчисляват на компютър с помощта на специално разработени програми.

Те се изчисляват приблизително според безмоментната теория на черупките - като непрекъсната осесиметрична обвивка по формули от съответните теоретични справочници.

Куполи с радиална греда

Те представляват оребрени куполи, съставени от сегментирани полуферми, разположени радиално. В центъра сегментните полуферми са свързани към твърд пръстен (решетка или плътна стена с усилващи диафрагми).

1.8 Висящи покрития

Висящите покрития са тези, при които основните носещи елементи работят на опън.

Тези елементи използват пълноценно стомани с висока якост, тъй като тяхната носеща способност се определя от здравината, а не от стабилността.

Носещите опънати пръти - кабели - могат да бъдат направени гъвкави или твърди.

Твърд- изработени от извити I-образни греди.

Гъвкав- изработени от стоманени въжета (кабели), усукани от високоякостна тел с R = 120 kN/cm2 ÷ 240 kN/cm2.

Висящите покривни конструкции са една от най-обещаващите структурни форми за използване на високоякостни материали. Конструктивните елементи на висящите покриви са лесни за транспортиране и относително лесни за монтаж. Изграждането на окачени покрития обаче има редица трудности, чието успешно инженерно решение определя ефективността на покритието като цяло:

Първи недостатък- окачените покрития са разширителни системи и за поемане на натиск е необходима носеща конструкция, цената на която може да бъде значителна част от цената на цялото покритие. Намаляването на разходите за носещи конструкции може да се постигне чрез повишаване на ефективността на тяхната работа - създаване на покрития с кръгли, овални и други неправолинейни планови форми;

втори недостатък- повишена деформируемост на окачващите системи. Това се дължи на факта, че модулът на еластичност на усуканите кабели е по-малък от този на валцована стомана (Etrosa = 1,5 ÷ 1,8 × 10 5 MPa; E на валцувани пръти = 2,06 × 10 5 MPa), а еластичната работна зона на Стоманата с висока якост е много по-голяма от тази на обикновената стомана. По този начин относителната деформация на кабела в еластичния етап на работа, ε = G/E, е няколко пъти по-голяма, отколкото при елементи от обикновена стомана.

Повечето окачени покривни системи са системи за незабавно втвърдяване, т.е. системи, които работят еластично само при равновесни натоварвания, а под действието на неравномерни натоварвания в тях, освен еластични деформации, се появяват и кинематични премествания на системата, водещи до промяна в целостта на геометричната покривна система.

За да се намалят кинематичните движения, окачените покривни системи често са оборудвани със специални стабилизиращи устройства и предварително напрегнати.

Видове висящи схеми

1. Еднолентови системи с гъвкави кабели

Такива покривни системи са проектирани правоъгълни или извити в план, например кръгли (виж фиг. 11).

Те са предварително напрегнати стоманобетонни черупки, които работят на опън. Напрегнатата армировка в тях представлява система от гъвкави кабели, върху които при монтажа се полагат сглобяеми стоманобетонни плочи. По това време върху кабелите се поставя допълнителна тежест, която се отстранява след полагане на всички стоманобетонни плочи и запечатване на шевовете. Кабелите компресират стоманобетонните плочи и получената стоманобетонна обвивка получава предварително напрежение на натиск, което й позволява да поеме напрежението на опън от външни натоварвания и да осигури цялостната стабилност на конструкцията. Товароносимостта на покритието се осигурява от опъна на кабелите.

При правоъгълни покриви, тягата на кабелите се поема от носеща конструкция от момчета и анкери, фиксирани в земята.

Ориз. единадесет- Еднолентови покрития с гъвкави кабели

(a - правоъгълна в план; b - кръгла в план)

При покритията с кръгъл (овален) план тягата се предава към външния компресиран пръстен, лежащ върху колоните, и вътрешния (опънат) пръстен. метален пръстен.

Провисването на кабелите на такива покрития обикновено е f=1/10÷1/20 L. Такива черупки са плоски.

Напречното сечение на покривните кабели се определя от инсталационното натоварване. В този случай кабелите работят като отделни нишки и разширението в тях може да се определи без да се отчитат деформациите им H=M/f, където M е моментът на гредата от проектното натоварване, f е провисването на нишката.

където V е реакцията на лъча.

2. Еднолентови системи с твърди кабели

Ориз. 12- 1 - надлъжни гъвкаво-твърди ребра; 2 - напречни ребра;

3 - алуминиева мембрана, t = 1,5 mm

В такива покрития огънатите твърди кабели, прикрепени към носещия колан, работят под действието на натоварване на опън с огъване. Освен това, под действието на равномерно натоварване, делът на огъване в напреженията е малък. Под действието на неравномерно натоварване, твърдите кабели започват силно да се съпротивляват на локално огъване, което значително намалява деформируемостта на цялото покритие.

Провисването на кабелите на такива покрития обикновено е 1/20 ÷ 1/30 L. Въпреки това, използването на твърди нишки е възможно само за малки разстояния, т.к. С увеличаване на разстоянието монтажът значително се усложнява и теглото им се увеличава. Такива твърди кабели могат да се използват за полагане на лек покрив, няма нужда от предварително напрягане (неговата роля се играе от твърдостта на кабела при огъване).

При равномерно натоварване тягата в кабелната опора се определя по формулата

H = 8/3 × [(EA)/(l 2 mо)] × (f+fо) × ∆f +Ho;

където ∆f=f–fо,

f - деформация при натоварване,

fo – начално провисване;

m1=1+(16/3)/(fo/l) 2

Моментът на огъване в средата на кабела се намира по формулата

M= q I 2 /8–Hf.

3. Еднолентови висящи покрития, опънати напречни гредиили ферми

Ориз. 13

Стабилизирането на такива системи с кабелни греди се постига или чрез увеличена маса на напречни и твърди на огъване елементи, или чрез предварително напрягане на разтегателни телове, които свързват напречните греди или ферми към основи или опори. По този начин се опъват леки покривни покрития.

Благодарение на твърдостта на огъване на напречните греди или ферми, покритието придобива пространствена твърдост, което е особено очевидно, когато конструкцията на обхвата е натоварена с локално натоварване.

4. Двуремъчни системи

Ориз. 14

Покритията от този тип имат две кабелни системи:

- Носители- с извивка надолу;

- Стабилизиращ- с извивка нагоре.

Това прави такава система незабавно твърда - способна да поема натоварвания, действащи в две различни посоки. Вертикалното натоварване причинява поддържащата нишка разтягане, а за стабилизиращия - компресия. Вятърното засмукване предизвиква сили с противоположен знак в кабелите.

В този вид покритие могат да се използват леки покриви.

5. Опънати мрежи във формата на седло

Ориз. 15

Покритията от този тип се използват за капитални сградии временни постройки.

Покриваща мрежа:Носещите (надлъжни) кабели са извити надолу, стабилизиращите (напречни) кабели са извити нагоре.

Тази форма на покритие позволява мрежата да бъде предварително напрегната. Повърхността на покритието е лека и изработена от различни материали: от стоманен лист до филм и тента.

Разстоянието между решетките е приблизително един метър. Точното изчисляване на мрежите на такива покрития е възможно само на компютър.

6. Мембрани от метална обвивка

Ориз. 16

Формата в план е елипса или кръг, а формата на черупките е доста разнообразна: цилиндрична, конична, куповидна, седловидна и шатровидна. Повечето от тях работят по пространствена схема, което го прави много изгодно и позволява използването на листове с дебелина 2 - 5 мм.

Изчисляването на такива системи се извършва на компютър.

Основен предимствоТакива покривни системи са комбинация от носещи и ограждащи функции.

Изолацията и хидроизолацията се полагат върху носещата обвивка без използване на покривни плочи.

Обвивните панели се произвеждат в завода-производител и се доставят за монтаж под формата на рула, от които цялата обвивка се сглобява на строителната площадка без използване на скеле.

Раздел 2. Листови структури

Листовите конструкции са конструкции, състоящи се предимно от метални листове и предназначени за съхранение и транспортиране на течности, газове и насипни материали.

Тези дизайни включват:

Резервоари за съхранение на петролни продукти, вода и други течности.

Газови резервоари за съхранение и разпределение на газове.

Бункери и силози за съхранение и обработка на насипни материали.

Тръбопроводи с голям диаметър за транспортиране на течности, газове и натрошени или втечнени твърди вещества.

Специални проекти за металургична, химическа и други индустрии:

Корпуси на доменни пещи

Въздушни нагреватели

Прахоуловители - скрубери, корпуси за електрофилтри и ръкавни филтри

Димни тръби

Солидни стени кули

Охладителни кули и др.

Такива листови конструкции заемат 30% от всички метални конструкции.

Условия на работа на листови конструкциидоста разнообразен:

Те могат да бъдат надземни, надземни, полувкопани, подземни, подводни;

Издържа на статични и динамични натоварвания;

Работа под ниско, средно и високо налягане;

Под въздействието на ниски и високи температури, неутрални и агресивни среди.

Те се характеризират с двуосновно напрегнато състояние и в местата, където са свързани с дъното и усилващите елементи, в местата, където са свързани черупки с различна кривина (т.е. на границата на промените в радиуса на кривината), локални високо напрежение, бързо затихващи, когато се отдалечават от тези зони - това е така нареченият феномен на крайния ефект.

Листовите конструкции винаги съчетават носещи и ограждащи функции.

Заварените съединения на елементите на листовите конструкции се извършват от край до край, припокриване и от край до край. Връзките се осъществяват чрез автоматично и полуавтоматично електродъгово заваряване.

Повечето листови конструкции са ротационни черупки с тънки стени.

Черупките се изчисляват с помощта на методите на теорията на еластичността и теорията на черупките.

Листовите конструкции са проектирани за здравина, стабилност и издръжливост.

1.1 Резервоари

В зависимост от разположението си в пространството и геометричната форма се делят на цилиндрични (вертикални и хоризонтални), сферични и капковидни.

Въз основа на местоположението им спрямо нивото на планиране на земята се разграничават: надземни (върху опори), надземни, полузаровени, подземни и подводни.

Те могат да бъдат с постоянен и променлив обем.

Типът резервоар се избира в зависимост от свойствата на съхраняваната течност, режима на работа и климатичните характеристики на района на строителството.

Най-разпространениполучиха вертикални и хоризонтални цилиндрични резервоари като най-лесни за производство и монтаж.

Вертикални резервоари с неподвижен покривса съдове с ниско налягане, в които се съхраняват петролни продукти с малък оборот (10 - 12 пъти годишно). Те създават свръхналягане в зоната пара-въздух до 2 kPa, а при изпразване - вакуум (до 0,25 kPa).

Вертикални резервоари с плаващ покрив и понтонизползва се за съхранение на петролни продукти с висока оборотност. В тях практически няма излишно налягане и вакуум.

Резервоарите с високо налягане (до 30 kPa) се използват за дългосрочно съхранение на петролни продукти с оборот не повече от 10 - 12 пъти годишно.

Сферични резервоари- за съхранение на големи количества втечнени газове.

Резервоари във формата на капка- за съхранение на бензин с високо налягане на парите.

Вертикални резервоари

Ориз. 17

Основни елементи:

Стена (тяло);

Покрив (покрития).

Всички конструктивни елементи са изработени от листова стомана. Те са лесни за производство и монтаж и са доста икономични по отношение на потреблението на стомана.

Инсталиран оптимални размеривертикален цилиндричен резервоар с постоянен обем, при който консумацията на метал ще бъде най-малка. Така резервоар със стена с постоянна дебелина има минимална маса, ако

[(mdn + mpok) / mst] = 2, а стойността на оптималната височина на резервоара се определя по формулата

където V е обемът на резервоара,

∆= t ден+t добавяне. Покрийте - сумата от намалената дебелина на дъното и покритието,

tst. - дебелина на стената на корпуса.

При резервоари с голям обем дебелината на стената варира по височина. Масата на такъв резервоар ще бъде минимална, ако общата маса на дъното и капака е равна на масата на стената, т.е. mday + mcover = mst.

В такъв случай

където ∆= tден. + тприв. Покрийте,

n - коефициент на претоварване,

γ е. - специфично тегло на течността.

Дъно на резервоара

Тъй като дъното на резервоара лежи по цялата си площ върху пясъчна основа, то изпитва незначителни напрежения от налягането на течността. Следователно дебелината на долния лист не се изчислява, а се взема структурно, като се вземе предвид лекотата на монтаж и устойчивостта на корозия.

При V≤1000m и D<15м → tдн = 4мм; при V>1000m и D=18-25m → tdn = 5mm; при D > 25m → tdn = 6mm. Ориз. 18

Листовете на долните панели са свързани помежду си по надлъжните ръбове с припокриване с припокриване от 30 - 60 mm на ден. = 4 - 5mm, а при tday = 6mm - се изпълняват от край до край. Външните листове - "ръбове" - са с 1-2 мм по-дебели от листите в средната част на дъното. Всичко се доставя от производителя на рула (Q ≤ 60t).

Конструкция на стена:

Ориз. 19

Стената на резервоара се състои от множество ленти с височина, равна на ширината на листа. Ремъците са свързани един към друг от край до край или се застъпват телескопично или стъпаловидно. Челното съединяване се извършва главно във фабриката на производителя (по-рядко по време на монтажа), докато припокриването се извършва както във фабриката, така и по време на монтажа.

Общ метод за конструиране на резервоари е чрез валцуване.

Изчисляване на якостта- стената на корпуса е носещ елемент и се изчислява по метода на граничното състояние в съответствие с изискванията на SNiP 11-23-81

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 създаване комфортни условияв залата, отговаряйки на изискванията на технологията, акустиката, изолирайки я от другите помещения и околната среда, дизайнът на покритието на залата става 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 мнозинството 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. се появи нов материалза големи 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 дървообработващата промишленост може да осигури ефективно сушене с помощта на 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 на гимназия в 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 се изработват, като правило, от стоманени профили, а пространствените триъгълни ферми са направени 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. Максималната дължина на проектираните стоманобетонни ферми е около 100 m при стъпка 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 HDDпокрития. 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 студ 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.

Дървени рамки като дървени гредиот заковани или залепени елементи за разстояния до 24 м. За улесняване на монтажа е благоприятно 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 структури, е търсенето на подходяща форма, желанието да се сведе до минимум теглото им, търсенето оптимални условияразпределение на товарите, което води до откриване 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 строително производствои високо качество на всички строителни работи.

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 примерПрилагането на плоска сгъната структура 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. Сводът е структурна система, въз основа на която са създадени редица архитектурни форми от миналото (до ХХ век), което позволява решаването на проблема 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 бил широко използван в готическата 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. В заводите за строителни части се създават 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 промишлен монтаж 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 полезен, в смисъл градивна работа, изграждането на последователен ред от плоски цилиндрични черупки, тъй като в този случай силите на огъване, действащи в хоризонтална посока, се поемат от съседни черупки (с изключение на най-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. Конструктивните характеристики на тези черупки са същите като дългите цилиндрични (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 единична кривина към черупки с двойна кривина бележи нов етаппри разработването на черупки, 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 и не винаги благоприятни 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.

През последните години се появиха 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 страните 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 м, височина 10,15 м, ширина на вълната 6 м, дебелина 10,5 см. Долните ръбове на вълните лежат директно 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 практическа употребаТе ги намират в произведенията 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; използван е в монголските юрти и в колибите на жителите тропическа Африка, и в рамкови сгради от Средновековието, а в наше време - в конструкции 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 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). Като топлоизолация можем да препоръчаме оптималния материал - пенополистирол.

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), пожароустойчив 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 забележителните си 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. Въжена система с два колана или кабелна ферма се състои от носещ и стабилизиращ кабел с кривина различен знак. 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 кръгов план са възможни следните варианти за взаимното разположение на носещите и стабилизиращите кабели: кабелите се отклоняват или се събират от централния пръстен към носещия, кабелите се пресичат, разминавайки се в центъра и на периметър 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.

Висящите черупки, изработени 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 геометрични форми. 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 дизайни стана възможно да се опрости проектната диаграма и по този начин да се получи икономически ефектв 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. Покровите са направени от въжета затворен типс пълнежни 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 кабелите: поцинковане, бояджийски покритияили смазки, покриване с пластмасова обвивка, покриване с обвивка от оризова стомана с инжектиране на битум или циментова замазка в обвивката, бетонно 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 с примково закрепване в овален съединител, изработен от лек метал, чиито вътрешни размери съответстват 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 се използват плоски или оребрени плочи с 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.

IN различни страни, включително и у нас, са издигнати десетки пневматични съоръжения 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. В повече капиталови структури, непрекъснато бетонна основа, върху който е фиксирана 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, 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. свеж за това бетонна смесположен върху армировъчна рамка, разположена на земята по дължината на пневматичния филм. 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, се задвижваха с помощта на електрически двигатели от две клапи, неподвижно фиксирани в стоманобетонен пръстени конзолно над стадиона, използвайки специална 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 стационарни конструкцииструктури. 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. въздушната междина между черупките е добра изолация от слънчево прегряване, което направи възможно изоставянето на охлаждащите модули. 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 черупки от плат осигуряват добро акустични условия. Общо тегло на конструкцията, включително всички метални части(врати, вентилатори, крепежи и др.) е 28т. по време на транспортиране сградата заема обем от 875 m 3и се побира в един 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 разкрият широки възможности за разнообразна функционална организация на сградите, за подобряване на дизайнерските решения не само от инженерна гледна точка, но и от гледна точка на подобряване на тяхната архитектура 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.

ЗАПИС НА ЛЕКЦИЯТА

Макеевка 2011 г

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА, МЛАДЕЖТА И СПОРТА НА УКРАЙНА

ДОНБАСКА НАЦИОНАЛНА АКАДЕМИЯ ПО СТРОИТЕЛСТВО И АРХИТЕКТУРА

Катедра „Икономика на предприятието”

Разработил: д.ф.н., доц. Захарченко Д.А.

ЗАПИС НА ЛЕКЦИЯТА

в курса "Основи на строителната индустрия"

за студенти от специалност 6.030504 „Икономика на предприятието”

Код № _______

Одобрен на заседание на катедра

"Икономика на предприятието"

ПРОТОКОЛ № __ от _______2011г

Макеевка 2011 г

ТЕМА 4. СГРАДИ И КОНСТРУКЦИИ С ГОЛЯМ ОБХВАТ

Конструкциите с голям размах включват тези, които имат разстояния над 40-80 м. Сравнително наскоро такива конструкции се считаха за уникални и се изграждаха изключително рядко; в момента бързото развитие на науката и технологиите, както и голямата нужда от такива структури в промишлеността и сферата на отдиха и развлеченията, предопределиха интензивното изграждане на подобни структури в много страни.

От особен интерес са пространствените конструкции, които не се състоят от отделни, независими носещи елементи, които взаимно си предават натоварването, а представляват едно цяло. сложна системаработни части на конструкцията.

Този пространствен характер на конструкциите, широко въведен в строителството по целия свят, е символ на строителната технология на 20-ти век. И въпреки че някои видове пространствени конструкции - куполи, кръстове и сводове - са известни от древни времена, те не отговарят на съвременните строителни изисквания нито по отношение на използването на материали, нито по конструктивни решения, тъй като въпреки че покриваха значителни разстояния, те също бяха изключително тежък и масивен.

Привлекателното при пространствените проекти е способността им да задоволяват оптимално функционалните и естетически изисквания на архитектурата. Мащабът на припокриващите се участъци, способността за прилагане на гъвкаво планиране, разнообразие от геометрични форми, материали, архитектурна изразителност - това не е пълен списък на характеристиките на тези структури.

Комбинацията от функционални, технически и художествено-естетически предоставя пространствени структури с широка перспектива, да не говорим за факта, че използването им позволява огромни спестявания на строителни материали - намаляване на материалоемкостта на сградите и конструкциите с 20-30%.

Равнинните конструкции с голям обхват включват греди, рамки, ферми и арки. Равнинните структури работят автономно под натоварване, всяка в своята равнина. Носещ елементравнинни конструкции, покриващи част от сградата (плоча, греда, ферма), работят самостоятелно и не участват в работата на елементите, към които е съседна. Това обуславя по-ниска пространствена твърдост и носеща способност на равнинните елементи в сравнение с пространствените, както и тяхната по-висока ресурсоемкост, предимно увеличена консумация на материали.

Ориз. 4.1. Проектни решения за конструкции с голям обхват

А - плоски дизайни; b - пространствени структури; c - висящи конструкции; g - пневматични конструкции; 1- ферми; 2 - рамки; 3-4 шарнирни арки; 5- цилиндрични черупки; 6- черупки с двойна кривина; 7- куполи; 8- структури; 9- вантови конструкции; 10-мембранни структури; 11- тентови конструкции; 12- пневматични опорни конструкции; 13- пневматични рамкови конструкции;

Рамките от масивна конструкция се монтират с помощта на два самоходни стрелови крана. Първо върху основата се монтират рамкови стелажи с част от напречната греда, опиращи се на временна опора, след което се монтира средната част на напречната греда. Частите на напречната греда са свързани върху временни опори чрез заваряване или силно заваряване. След инсталирането на първата рамка, конструкцията се закрепва с помощта на телове.

В някои случаи е препоръчително да се монтират рамкови конструкции по метода на плъзгане. Този метод се използва, ако рамковите конструкции не могат да бъдат незабавно монтирани в проектната позиция (вътре се работи или вече са издигнати конструкции, които не позволяват поставянето на кранове).

Блокът се сглобява в края на сградата в специален проводник от 2-3 или 4 ферми. Сглобеният и закрепен блок се повдига по протежение на релсите до проектното положение. Монтирайте с крикове или леки кранове.

Сводестите конструкции са 2 вида: под формата на арка с 2 панти със затягане и арка с 3 панти. При монтиране на сводести конструкции с носеща част под формата на арка с двойни панти, това се извършва подобно на монтажа на рамкови конструкции с помощта на самоходни стрелови кранове. Основното изискване е висока точност на монтажа, гарантираща центровка на петата (опорна) панта с опората.

Монтажът на арки с три панти се различава по някои характеристики, свързани с наличието на горна панта. Последният се сглобява с помощта на временна монтажна опора, монтирана в средата на участъка. Монтажът се извършва по метода на вертикално повдигане, плъзгане или завъртане.

Ориз. 4.3. Монтаж на рамката

а - монтаж изцяло от два крана; b - монтаж на рамки в части с помощта на временни опори; c - монтаж на рамки по метода на въртене; 1-инсталационен кран; 2-рамков монтаж; рамка от 3 части; 4-временни опори; 5 лебедки; 6-опорни стрели.

Всяка полуарка се окачва в центъра на тежестта и се монтира така, че пантата на петата да е поставена върху опора, а вторият край е поставен върху временна опора. Същото и с другата полуарка. Завъртането в петата на пантата се постига чрез подравняване на осите на заключващите отвори на горната панта.

В пространствените структури всички елементи са взаимосвързани и участват в работата. Това води до значително намаляване на потреблението на метал на единица площ. Въпреки това доскоро такива пространствени системи (куполни, кабелни, структурни, черупки) не бяха разработени поради високата сложност на производството и монтажа.

Ориз. 4.4. Монтиране на купола с помощта на временна централна опора

A - куполна режеща система; B - монтаж на купола; 1-временна опора с телове; 2-радиални панели; 3-опорен пръстен;

Куполните системи се монтират от отделни пръти или отделни плочи. В зависимост от проектното решение, монтажът на куполни конструкции може да се извърши с помощта на временна стационарна опора, шарнирно или изцяло.

Сферичните куполи са издигнати в пръстеновидни нива по метода на окачване. Всеки такъв слой, след пълно сглобяване, има статистическа стабилност и носимоспособност и служи като основа за надлежащия слой. Сглобяемите куполи могат да се монтират с помощта на проводникови устройства и временни закрепвания - цирков купол в Киев или куполът се сглобява изцяло на земята и след това се повдига до проектния хоризонт с кран, пневматичен транспорт или асансьор. Използва се методът на отглеждане отдолу.

Висящите конструкции започват да се използват от втората половина на 19 век. И един от първите примери е покриването на павилиона на Всеруския панаир в Нижни Новгород, завършен през 1896 г. изключителният съветски инженер Шухов.

Опитът от използването на такива системи е доказал тяхната прогресивност, тъй като те позволяват максимално използване на високоякостни стомани и леки ограждащи конструкции от пластмаса и алуминиеви сплави, което позволява създаването на покрития с големи разстояния.

Ориз. 4.5. Монтаж на висящи конструкции

1-кулокран; 2-траверс; 3-кабелна половинка; 4-централен барабан; 5-темпорална опора; 6-монтирана полу-ферма; 7 - опорен пръстен.

Напоследък висящите рамкови конструкции са широко разпространени. Особеността на конструкцията на окачени конструкции е, че първо се издигат носещи опори, върху които се полага опорен контур, който поема напрежението от кабелните нишки. След като са напълно изложени, покритието се натоварва с временно натоварване, като се вземе предвид пълното проектно натоварване. Този метод на предварително напрягане предотвратява появата на пукнатини в корпуса след пълното му натоварване по време на експлоатация.

Вид окачени въжени конструкции са мембранните покрития. Мембранното покритие е окачена система под формата на тънка метална ламарина, опъната върху стоманобетонен опорен контур. Единият край на ролката се закрепва към опорния контур, като ролката се развива по цялата си дължина с помощта на специална траверса от кран, изтегля се с лебедки и се закрепва към противоположния участък на опорния контур.

Недостатъкът на мембранните покрития е необходимостта от заваряване на тънки листове по дължината и монтажните елементи заедно с припокриване от 50 mm. В същото време е почти невъзможно да се получи шев с еднаква якост с основния метал чрез заваряване, така че дебелината на листа се увеличава изкуствено. Този проблем се решава до известна степен чрез система от ленти, изработени от алуминиеви сплави.

Първите дълги цилиндрични черупки са използвани за първи път през 1928 г. в Харков по време на изграждането на поща.

Дългите цилиндрични черупки се доставят напълно завършени или уголемени на място. Теглото на монтажните елементи 3x12 е около 4 тона. Преди повдигане две плочи се уголемяват в мобилен джиг заедно със затягане в един елемент. При уголемяване вградените части се заваряват на фугата, затягането се затяга и шевовете се запечатват.

След като са монтирани 8 уголемени секции, образуващи обхват от 24 m, те се подравняват така, че отворите да съвпадат, след което всички вградени части и изходи на надлъжната армировка се заваряват, армировката се опъва и фугите се бетонират. След като бетонът се втвърди, черупката се обръща и скелето се пренарежда.

В строителната практика обикновено под наименованието конструктивни конструкции се обединяват пространствени, напречни, оребрени и прътови конструкции.

Кръстосаните системи от структурни покрития с различни форми с правоъгълни и диагонални решетки са широко разпространени сравнително наскоро от втората половина на 20 век в страни като САЩ, Германия, Канада, Англия и бившия СССР.

За известно време структурните конструкции не бяха широко разработени поради високата трудоемкост на производството и особеностите на монтажа на конструкцията. Подобряването на дизайна, особено с използването на компютри, позволи да се осигури преходът към тяхното вградено производство, да се намали сложността на техните изчисления, да се повиши неговата точност и следователно надеждността.

Фиг.4.6. Покриване на сграда от едроразмерни плочи

1-плоча с размери 3х24м; 2-противовъздушна лампа; 3-рафтова ферма; 4- колона.

Напречните системи се основават на носеща геометрична форма. Отличителна черта на различните видове структурни конструкции е пространствената връзка на прътите, която до голяма степен определя сложността на производството и монтажа на тези конструкции.

Структурните конструкции имат редица предимства в сравнение с традиционните равнинни решения под формата на рамки и греди:

• са сгъваеми и могат да се използват многократно;
• могат да се произвеждат на автоматизирани производствени линии, което се улеснява от висока типизация и унификация на структурните елементи (често се изискват един тип пръти и един тип монтаж);
• монтажът не изисква висока квалификация;
• Имат компактна опаковка и са удобни за транспортиране.

Наред с отбелязаните предимства, структурните структури имат и редица недостатъци:

• мащабното сглобяване изисква използването на значително количество ръчен труд;
• ограничена носимоспособност на някои видове конструкции;
• ниска фабрична готовност на конструкциите, пристигащи за монтаж.

Пневматичните конструкции се използват за временен подслон или за използване за някои спомагателни цели, например като опорни конструкции за изграждане на черупки и други пространствени конструкции.

Пневматичните покрития могат да бъдат 2 вида - въздухоносещи и въздухоносещи. В първия случай леко свръхналягане на меката обвивка на конструкцията гарантира получаването на необходимата форма. И тази форма ще се запази, докато се поддържа подаването на въздух и необходимото свръхналягане.

Във втория случай носещата конструкция е изградена от напълнени с въздух тръби от еластичен материал, образуващи своеобразна рамка на конструкцията. Понякога се наричат ​​пневматични конструкции с високо налягане, тъй като налягането на въздуха в тръбите е много по-високо от това под поддържащия въздух филм.

Изграждането на въздухоносни конструкции започва с подготовката на площадката, върху която се полага бетон или асфалт. По контура на конструкцията е монтирана основа с анкерни и уплътняващи устройства. Под въздействието на въздушното налягане черупката се изправя и приема проектираната форма.

Въздухоносещите или пневматичните рамкови конструкции са конструирани подобно на въздушните, с единствената разлика, че въздухът се подава от компресора през гумени тръби и чрез специални клапани се изпомпва в затворените канали на така наречената структурна рамка. Благодарение на високото налягане в камерите, рамката заема проектираната позиция (най-често под формата на арки) и повдига ограждащата тъкан зад нея.

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 разпределяне на значителни свободни пространства пред тях за различни цели за: придвижване на големи потоци от зрители преди или след началото 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. Комбиниране Различни видове, брой, размери на елементарни черупки, архитектът с помощта на дизайнера може да постигне необходимото мащабно разчленяване на формата и да индивидуализира външния й вид, както и да разположи оригинално горните светлинни отвори в покритието.

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 опциикомбинирани 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.

Конструкциите с голям обхват играят важна роля в световната архитектура. И това беше заложено в древни времена, когато всъщност се появи тази специална посока на архитектурния дизайн.

Идеята и изпълнението на дългосрочни проекти е неразривно свързано с основното желание не само на строителя и архитекта, но и на цялото човечество като цяло - желанието за завладяване на космоса. Ето защо, започвайки от 125 г. сл. Хр. д., когато се появи първата структура с голям размах, известна в историята, Пантеонът на Рим (диаметър на основата - 43 м), и завършвайки с творенията на съвременните архитекти, структурите с голям размах са особено популярни.

История на дългопролетните конструкции

Както бе споменато по-горе, първият е Пантеонът в Рим, построен през 125 г. сл. Хр. д. По-късно се появяват и други величествени сгради с големи куполни елементи. Ярък пример е църквата Света София, построена в Константинопол през 537 г. сл. Хр. д. Диаметърът на купола е 32 метра, а самият той придава на цялата конструкция не само величие, но и невероятна красота, на която се възхищават както туристи, така и архитекти и до днес.

В онези и по-късни времена е било невъзможно да се строят леки конструкции от камък. Следователно куполните конструкции се характеризираха с голяма масивност и тяхното изграждане изискваше сериозни времеви разходи - до сто години или повече.

По-късно дървените конструкции започнаха да се използват за изграждане на подове с големи участъци. Ярък пример тук е постижението на местната архитектура - бившият Манеж в Москва е построен през 1812 г. и има дървени участъци с дължина 30 м в своя дизайн.

18-19 век се характеризира с развитието на черната металургия, която дава нови и по-трайни материали за строителството - стомана и чугун. Това бележи появата през втората половина на 19 век на стоманени конструкции с големи разстояния, които са широко използвани в руската и световната архитектура.

Следващият строителен материал, който значително разшири възможностите на архитектите, бяха стоманобетонните конструкции. Благодарение на появата и усъвършенстването на стоманобетонни конструкции, световната архитектура на 20-ти век беше попълнена с тънкостенни пространствени структури. В същото време през втората половина на ХХ век започнаха да се използват широко окачени покрития, пръчкови и пневматични системи.

През втората половина на ХХ век се появява и ламинираната дървесина. Развитието на тази технология даде възможност да се „върнат към живот“ дървени конструкции с дълги разстояния, да се постигнат специални показатели за лекота и безтегловност, да се завладее пространството, без да се прави компромис със здравината и надеждността.

Конструкции с голям обхват в съвременния свят

Както показва историята, логиката на развитието на структурните системи с голям обхват е била насочена към подобряване на качеството и надеждността на конструкцията, както и архитектурната стойност на конструкцията. Използването на този тип конструкция даде възможност да се използва максимално пълният потенциал на носещите свойства на материала, като по този начин се създават леки, надеждни и икономични подове. Всичко това е особено важно за съвременния архитект, когато намаляването на теглото на конструкциите и конструкциите излезе на преден план в съвременното строителство.

Но какво представляват конструкциите с голям обхват? Тук експертните мнения се различават. Единична дефиницияНе. Според една версия това е всяка конструкция с дължина на участъка над 36 м. Според друга, конструкции с неподдържано покритие с дължина над 60 м, въпреки че вече са класифицирани като уникални. Последните включват и сгради с размах над сто метра.

Но във всеки случай, независимо от определението, съвременната архитектура е категорична, че сградите с дълги разстояния са сложни обекти. А това означава високо ниво на отговорност за архитекта, необходимост от вземане на допълнителни мерки за безопасност на всеки етап - архитектурно проектиране, строителство, експлоатация.

Важен момент е изборът строителен материал- дърво, стоманобетон или стомана. В допълнение към тези традиционни материали се използват и специални тъкани, кабели и въглеродни влакна. Изборът на материал зависи от задачите, които стоят пред архитекта и спецификата на строителството. Нека разгледаме основните материали, използвани в съвременното дългосрочно строителство.

Перспективи за дългосрочно строителство

Като вземем предвид историята на световната архитектура и неизбежното желание на човека да завладее пространството и да създаде перфектни архитектурни форми, можем спокойно да прогнозираме постоянно нарастване на вниманието към конструкциите с дълги разстояния. Що се отнася до материалите, освен съвременните високотехнологични решения, все по-голямо внимание ще се обръща на FCC, който е уникален синтез на традиционен материал и съвременни високи технологии.

Що се отнася до Русия, предвид темповете на икономическо развитие и неудовлетворената нужда от съоръжения за различни цели, включително търговска и спортна инфраструктура, обемът на строителството на дългосрочни сгради и конструкции непрекъснато ще нараства. И тук все по-важна роля ще играят уникалните дизайнерски решения, качеството на материалите и използването на иновативни технологии.

Но да не забравяме и икономическия компонент. Именно тя стои и ще стои на преден план и през нея ще се преценява ефективността на даден материал, технология и дизайнерско решение. И в тази връзка бих искал отново да си спомня за ламинираните дървени конструкции. Според много експерти те държат бъдещето на дългото строителство.