Слънчев зелен град. Архитектура за 21 век. Светопрозрачни сгради и конструкции с голям обхват. История и перспективи за развитие на конструкции с дълги разстояния Сгради без душа

Атриумът на един от американските хотели, собственост на Gaylord Hotels

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

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

Архитектура на ерата на глобализацията

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

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

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

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

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

Град под купола

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

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

Тъй като прогресът не може да бъде спрян, активното участие в него, а не оставането в периферията на историята, е задача на всички велики държави. Ето защо от втората половина на ХХ век строителната наука в СССР, САЩ и някои други страни вече сериозно работи върху възможността да защити своите градове с големи полупрозрачни куполи от: нежелани метеорологични явления, отрицателни характеристики на местния климат, прекомерни нива на слънчева радиацияи други влияния на околната среда, неблагоприятни за хората. През последните години списъкът на стимулиращите фактори допълнителни изследванияв тази насока можем да добавим: бързи и непредсказуеми климатични промени на планетата, тревожно нарастване на замърсяването на околната среда, нарастващи заплахи от екстремизъм, както и желанието на хората да намалят изключително високите енергийни разходи на своите градове.

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

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

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

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

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

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

Съгласявайки се със съществуващите аргументи на експертите относно целесъобразността на използването в модерна архитектураголеми атриумни пространства и без да се опитва да оспори техните заключения, авторът на статията предлага допълнително да се разгледа възможността как с помощта на многолентови кабелни конструкции да се създадат (покрият) такива пространства по-евтино и по-надеждно, а също и да не се ограничава особено от размера на атриумите, въвеждайки нова технологияпокриващи големи разстояния. Изглежда, че в руските условия дори само създаването на най-простата втора ограда (буферно пространство) около градските блокове ще позволи разумно да се използват тези многобройни топлинни загуби на покрити сгради, които няма да бъдат безвъзвратно разтворени в околното пространство, а ще осигури отопление за получените атриумни пространства. Само благодарение на висококачествено полупрозрачно защитно покритие, температурата в такива атриумни пространства е зимен периодможе би 10-15 градуса над нивото на улицата.

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

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

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

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

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

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

Многолентовите кабелни системи успяха да преодолеят изброени недостатъцидългопролетни вантови покрития и дори създават възможност за успешно покриване на много по-големи участъци, което днес може да даде нов тласък на развитието на голямото строителство.

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

Какво е многолентово въже и как работи?

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

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

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

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

Приложение на многолентови кабелни системи.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Фиг. 20. Куполообразна защитна конструкция с полупрозрачно покритие.

Перспективи за архитектурата на светлопрозрачни комплекси с голям обхват.

Огромните атриумни пространства на BSZS могат да съчетаят много задачи. Например атриуми с обем от милиони кубични метри ще могат да поберат едновременно най-големия луксозен воден парк, пълноценен спортен стадион и много повече. Но изглежда, че в бъдеще повечето БСЗС ще предпочетат възможността да разположат в своите атриумни пространства обширни и уютни озеленени градини със спортни и детски площадки, фонтани и водопади, заграждения с екзотични животни и живописни езера, открити басейни и кафенета на тревните площи. В крайна сметка всички са толкова вечнозелени цъфтяща градинаще даде възможност на жителите и гостите на БСЗС да общуват ежедневно с дивата природа – както в най-горещите летни месеци, и дългите дъждовни дни на есента, така и в снежните студени месеци на зимата.

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

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

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

БСЗС по много критерии по най-добрия начинотговарят на принципите на Зелените сгради и ще допринесат не само за подобряване на качеството на строителните проекти, но и за опазване на околната среда.

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

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

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

Новите еко-градове в бъдеще, изглежда, може да се състоят главно от BSZS, разположени близо една до друга и възможно най-автономни. Такива полупрозрачни конструкции ще бъдат изградени сред дивата природа и интегрирани в естествения ландшафт, а също така ще бъдат свързани помежду си и с други градове чрез най-модерните високоскоростни транспортни комуникации. Това вероятно ще доведе не само до пълен отказ от много жители на екоградовете на бъдещето от лични Превозно средство, поради тяхната безполезност, но също така ще могат да премахнат трайно местата на опасно пресичане на потоци от хора с потоци от автомобили.

Но най-важният резултат от изграждането на еко-устойчиви светопрозрачни конструкции с голям обхват е разширяването и подобряването на комфортна среда за хората, без отрицателни последици за природата.

Санкт Петербург
09.06.2013 г

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

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

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

Конструктивни решения метални покритиясградите с голям размах могат да бъдат греди, сводести, пространствени, висящи байтове, мембрани и др. Като се има предвид, че в такива конструкции основното натоварване е собственото тегло, трябва да се стремим да го намалим, което се постига чрез използване на високоякостни стомани и алуминий сплави.

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

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

Фигура 2.1 - кабел; 2 - твърд колан

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

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

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

Криволинейните пространствени покрития обикновено имат цилиндрична или куполна повърхност.

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

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

Фигура 4. а - оребрени; b - мрежа

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

Съставът на вантовите окачени покрития включва гъвкави кабели (стоманени въжета или армировъчни пръти), разположени в радиална посока (фиг. 5а), в ортогонални посоки (фиг. 5b) или успоредни един на друг в една и съща посока (фиг. 6). Криволинейните затворени опорни контури работят предимно при компресия, а централният пръстен работи при опън. В тези случаи само вертикални сили се предават на конструкциите, поддържащи покритието (стени, колони, рамки). За разлика от това, при отворени контури, тягата се прехвърля към носещи конструкциисгради, което изисква поставяне на анкерни основи, които работят на издърпване, или стени с контрафорси и др. Върху кабелната система се полагат леки стоманобетонни или метални плочи с полимерна изолация, трислойни и др.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Спортният комплекс, построен в Бишкек, включва зала за 3 хиляди зрители, чието покритие е проектирано под формата на предварително напрегната мембранно-гредова система за окачване (фиг. 9). Рамката на сградата е изградена от монолитна стоманобетонна сграда под формата на сковани ферми, разположени по периметъра с планови размери 42,5 х 65,15 м. Покритието се състои от самата мембрана с дебелина 2 мм, надлъжни греди и напречни греди - подпори . Изолацията под формата на рогозки от минерална вата е окачена отдолу на мембраната, таванът е от щамповани алуминиеви елементи.

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

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

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

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

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

Фигура 10.

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

Лъч конструкции с голям обхватпокритията се състоят от основни носещи напречни конструкции под формата на плоски или пространствени ферми (размах 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 всякакви видове 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 структурната механика (подобно на изчисляването на ферми на 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

Сводестите покривни конструкции за сгради с дълги разстояния се оказват по-рентабилни 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; станете изразителни архитектурни решенияна 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.

Структурни диаграмите са подобни на схемите с двойна мрежа плоски плочи- структури. 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, опираща се върху надлъжни стени или върху 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 едни от най-обещаващите структурни формиза използване на материали с висока якост. 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 покрития с кръгъл (овален) план тягата се предава към външния компресиран пръстен, лежащ върху колоните, и вътрешния (опънат) 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 инсталационно 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. Еднострунни окачени покриви, опънати с помощта на напречни греди или 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 постоянни сгради и временни конструкции.

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 на местата, където са съединени с дъното и ребрата на твърдост, на местата, където са съединени черупки с различни кривини (т.е. на границата на промяна на радиуса на кривината), локални възникват големи напрежения, които бързо намаляват с отдалечаване от тези зони - това е така нареченият феномен на ефекта на ръба.

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 положението в пространството и геометрична формаделят се 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, режим на работа, климатични особеностистроителна площ.

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.

Използват се резервоари с високо налягане (до 30 kPa). дългосрочно съхранениепетролни 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.

Установени са оптималните размери на вертикален цилиндричен резервоар с постоянен обем, при който разходът на метал ще бъде най-малък. 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 теглотечности.

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

"...Сгради с дълги разстояния- сгради, чието покритие, в зависимост от предназначението на сградата, може да се извърши само с носещи строителни конструкции с голям обхват. Тези конструкции могат да бъдат метални, стоманобетонни, стоманобетонни и др.."

източник:

(одобрено от Държавно унитарно предприятие "NIIMosstroy" 14.08.2008 г.)

"... Сгради и конструкции с голям размах - покритието на които е направено с помощта на конструкции с голям размах (повече от 36 m)..."

източник:

"MRDS 02-08. Ръководство за научна и техническа поддръжка и мониторинг на сгради и конструкции в процес на изграждане, включително дългосрочни, високи и уникални (Първо издание)"

• - Висока сграда на Министерството на външните работи, Москва. високи сгради сградите обикновено са с височина над 26 етажа...

  Москва (енциклопедия)

• - обществени сгради, предназначени за финансови институции...

  Санкт Петербург (енциклопедия)

• - филат. име серия от поща, марки на СССР 1950 г. „Архитектурата на Москва“. Проекти върху печати високи сградиМосква...

  Голям филателен речник

• - промяна във формата и размерите, както и загуба на устойчивост на сградата под въздействието на различни натоварвания и влияния. Източник: "Къща: строителна терминология", М.: Бук-прес, 2006...

  Строителен речник

• - вид дълготрайни активи, включително архитектурни и строителни обекти, чиято цел е да създадат условия за работа, жилищни, социални и културни услуги за населението и съхранение на материални активи. 3...

  Страхотен счетоводен речник

• - общ термин за обозначаване на съвкупността от обществени и жилищни сгради - съвкупността от обществени жилищни сгради - obytné a občanské budovy - Gesellschaftsbau...

  Строителен речник

• - тази част от дълготрайните активи, която се отнася до строителни проекти...

  Речник на бизнес термините

• - вид дълготрайни активи, включително архитектурни и строителни обекти, чиято цел е да създават условия за работа, жилищни, социални и културни услуги за населението и съхранение на материални ценности ...

  Голям икономически речник

• - ".....

  Официална терминология

• - "...Жилищна сграда е постоянна жилищна сграда, предназначена за дълъг експлоатационен живот..." Източник: " Инструментариумза поддръжка и ремонт на жилищен фонд. MDK 2-04.2004" ".....

  Официална терминология

• - "...Рамкови сгради: сгради с носещи рамки, които издържат напълно вертикални и хоризонтални натоварвания...

  Официална терминология

• - група в класификацията на дълготрайните активи, включваща сгради на магазини, работилници, заводски стопанства, сгради и други строителни съоръжения за производствени, административни, икономически и социални услуги...

  Енциклопедичен речник по икономика и право

• - обществени сгради, предназначени да служат в определени моменти като сборен пункт за търговците от даден град...
• - структури в крепости и градове за войски и техните нужди...

  Енциклопедичен речник на Brockhaus и Euphron

• - виж Многоетажни сгради...

  Велика съветска енциклопедия

• - съществително име, брой синоними: 1 покритие...

  Речник на синонимите

„Големи сгради“ в книгите

Строители Сгради

Строители Сгради Времето за художествена работа още не е дошло. Само двама художници - Хайнц Мичер от Кьолн и Освалд Дюбах, руски швейцарец, помагат на д-р Щайнер да разработи пластични мотиви за външната украса на Сградата. Подобен на швейцарски гигант

Театрални сгради