Технология на строителството на многоетажни сгради. Дългопролетни покривни конструкции за граждански и промишлени сгради Архитектура в ерата на глобализацията

Съвременните инженерни и строителни технологии позволяват издигането на уникални конструкции с голям обхват и пространствени конструкции, които имат разстояния между носещите опори над 40 метра, което ги прави надеждни и функционални. Най-често това са заводски машиностроителни и корабостроителни цехове, хангари, паркинги, стадиони, гарови сгради, театри и галерии.

Металните конструкции с голям обхват имат еластичност и ви позволяват да създавате различни видовевръзки за изграждане на изразителни геометрични форми и архитектурни решения от всякаква сложност. Освен това те съдържат много концентратори на стрес. Правилното и равномерно разпределение на високите носещи натоварвания между структурните елементи е важно, тъй като под въздействието на естествената гравитация на конструкцията и колебанията на външни фактори могат да възникнат опасни повреди.

Конструкциите, базирани на греди с голям обхват, са изложени на особен риск от развитие на деформации и пукнатини по време на строителството и по време на експлоатация, които впоследствие водят до разрушаване. Поради това те изискват постоянно наблюдение в реално време и наблюдение на състоянието им, за да се осигурят условия за безопасност.

Типични причини, които причиняват проблеми в сгради с голям диапазон:

• лошо проведени геофизични и геодезически проучвания, замяна на експерименталните изчисления с моделиране;
• грешки при проектирането, грешни изчисления при определяне на натоварванията и местоположението на геометричните центрове, изместване на оси, нарушаване на принципите на праволинейност или твърдост на елементите;
• нарушаване на производствените технологии или правилата за монтаж на конструкции, неправилно свързване на възли, използване на неподходящи строителни материали (например избор на вид стомана, неподходящ за конкретни условия);
• неравномерни седиментни процеси, засягащи стабилността и целостта на основите, носещите елементи, сводовете и таваните;
• неправилна експлоатация, необичайни натоварвания и аварийни въздействия;
• временно износване;
• влиянието на неблагоприятни природни фактори (налягане на вятъра, изместване на почвените слоеве и движение на подпочвените води, сеизмични процеси, температурни и влажностни условия, при които възниква ръждясване на метални конструктивни елементи, разрушаване на бетон и др.);
• вибрации, създадени от трафика и близките строителни работи.

В резултат на въздействието на тези фактори и причини възникват деформации на основните опори и загуба на тяхната носеща способност, деформации и измествания на гредите на обхвата и прогресивно разрушаване. Това създава опасност за човешкия живот и води до икономически загуби, свързани с необходимостта от компенсиране на щети от аварии и извършване на ремонт.

Мониторинг на състоянието на обекта

Мониторингът на сгради и конструкции с голям обхват ви позволява да проследявате физическото износване и намаляването на носещата способност инженерни конструкции, идентифициране на неблагоприятни промени, появата на дефекти и повреди, откриване на опасни състояния на напрежение и деформация, наблюдение на тяхното превишаване на граничните стойности, предвидени от проекта, своевременно уведомяване за превишаване на установените коефициенти на надеждност и максимално допустимите отклонения на наблюдаваните параметри.

Мониторингът се извършва с помощта на специални високоточни измервателни уреди, устройства за управление, регистратори на значими параметри и индикатори за надеждност, които улавят електромагнитни и ултразвукови вибрации, сензори и геодезически маркери, компютъризирани диспечерски конзоли, автоматично оборудванеИ сигнални системисигнали.
Сградите с голям обхват са оборудвани с инженерни системи за наблюдение и контрол, които са информационно свързани с дежурните и диспечерските служби на Министерството на извънредните ситуации. Такива системи позволяват да се събират данни едновременно от много предаватели и според различни параметри. Тази информация се влива в един център, интегрира се, анализира се с помощта на определени алгоритми и в крайна сметка произвежда схематичен и визуално представен резултат, показващ състоянието на изследваната структура.

Въз основа на това специалистите по мониторинг могат да съставят заключения, прогнози и доклади с разумна диагностика на обекти, препоръки и програми за ефективни мерки за отстраняване на съществуващи дефекти и дестабилизиращи фактори, минимизиране на рисковете и заплахите от извънредни ситуации, избягването им и предотвратяването на щети. В случай на извънредни ситуации и извънредни ситуации, спасителните служби се информират своевременно за тях.

Специалисти по инженеринг и строителен мониторинг

Компанията SMIS Expert разработва системни решения за оценка на уязвимостта и диагностика на проблеми на конструкции с големи разстояния, поддръжка за мониторинг на строителството и експлоатацията на сгради за различни цели. Разполагаме с богат опит и висококвалифицирани специалисти. Използваме съвременни научни познания и иновативни технологии. Извършваме професионално геодезическо наблюдение и изследване на всички видове обекти за определяне на степента на тяхната надеждност, безопасност и дълготрайност. Ние продаваме високо прецизна измервателна техника и инструменти.

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. Комбинирайки различни по вид, брой и размери елементарни обвивки, архитектът с помощта на дизайнер може да постигне необходимото мащабно разчленяване на формата и индивидуализиране на външния й вид, както и да разположи горните светлинни отвори в покритието оригинален начин.

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

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

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

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

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

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.

Особен интерес представляват пространствени конструкции, които не се състоят от отделни, независими носещи елементи, които прехвърлят натоварването един на друг, а представляват единна сложна система от работни 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 извършване на гъвкаво планиране, разнообразието от геометрични форми, материали, архитектурна изразителност - това далеч не е пълен списъкхарактеристики 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. Носещият елемент на равнинни конструкции, покриващи част от сградата (плоча, греда, ферма), работи самостоятелно и не участва в работата на елементите, към които е съседен. Това води до по-малка пространствена твърдост и носимоспособностравнинни елементи в сравнение с пространствените, както и тяхната по-висока ресурсоемкост, предимно увеличен разход на материали.

Ориз. 4.1. Проектни решения за конструкции с голям обхват

а - плоски конструкции; 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 различни видовеструктурни конструкции - пространственото кръстовище на прътите, което 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 високата типизация и унификация структурни елементи(често се изискват един тип прът и един тип възел);
• 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.

Покривни конструкции с голям обхват за граждански и промишлени сгради

Санкт Петербург

сграда, покриваща лъч купол

Въведение

Историческа справка

Класификация

Планарни покрития с голям обхват

Пространствени покривни конструкции с голям обхват

1 Сгъва

3 черупки

Висящи (вантови) конструкции

1 Висящи калъфи

4 Комбинирани системи

Трансформируеми и пневматични покрития

1 Трансформируеми покрития

Използвани книги

Въведение

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

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

Залата е основното композиционно ядро ​​на повечето обществени сгради. Най-често срещаните планови конфигурации са правоъгълник, кръг, квадрат, елипсовиден и подковообразен план, по-рядко трапецовиден. При избора на проекти за покриване на залата, необходимостта от свързване на залата с външен святпрез отворени остъклени повърхности или, обратно, напълно го изолирайте.

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.

IN края на XVIII V. 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 (изчислената устойчивост на бор на натиск и огъване е 130-150 kg/m 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 голям обхват е необходимо да се даде предпочитание на материала, който при специфични строителни условия по най-добрия начинотговаря на задачата.

3. Планарни покрития с голям обхват

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

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

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

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

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

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

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

b - стоманена греда с кутия (композитна);

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

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

По главните греди са положени алуминиеви греди.

Ориз. 1 (продължение)

d - диаграми на унифицирани хоризонтални ферми

с успоредни колани. Разработено от TsNIIEP грандиозно и

спортни съоръжения;

d - диаграми на фронтонни стоманени ферми: многоъгълни и триъгълни

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

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

Ориз. 2. Стоманобетонни греди и ферми

a - стоманобетонна едностъпална греда с успоредни хорди

Т-образно сечение;

b - стоманобетонна фронтонна греда на I-сечение;

c - хоризонтална стоманобетонна греда с успоредни тетиви

I-образно сечение;

g - композитна стоманобетонна хоризонтална греда с успоредни и

T-образни ремъци;

d - стоманобетонна хоризонтална греда от кутийно сечение

Ориз. 2 (продължение)

e - композитна фронтонна стоманобетонна ферма, състояща се от

две полуферми с предварително напрегнат долен пояс;

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

z - физкултурен салон гимназияв Спрингфийлд (САЩ)

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

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

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

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

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

Ориз. 3 (продължение)

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

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

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

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

Долният пояс обикновено е хоризонтален, горният пояс може да има хоризонтално, триъгълно, сегментно или многоъгълно очертание. Най-разпространени са стоманобетонните многоъгълни (фронтони) ферми, показани на фиг. 2, е. 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 твърд диск на покритието. В домашната строителна практика се използват ферми с обхват 15, 18, 21 и 24 m, чиято горна лента е направена от непрекъснат пакет от дъски с ширина 170 mm с помощта на лепило FR-12. Скобите са направени от пръти с еднаква ширина, долният колан е изработен от валцовани ъгли, а окачването е изработено от кръгла стомана (Фигура 3, c).

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

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

б) без окачен тавани топли покривни плоскости.

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

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

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

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

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

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

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

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

Стоманени, стоманобетонни и дървени рамки

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

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

Дървените рамки, подобно на дървените греди, се изработват от заковани или залепени елементи за разстояния до 24 м. За улесняване на монтажа е изгодно да бъдат тришарнирни. Височината на напречната греда от рамки с пирони се приема около 1/12 от разстоянието на рамката, за залепени рамки - 1/15 от разстоянието. Примери за използване на строителни конструкции дървени рамкиса 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 качествовсеки строителни дейности.

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

1 Сгъва

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

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

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

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

Сгънатите конструкции имат редица положителни качества:

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

Големи възможности за фабрично производство;

спестяване на височина на помещението и др.

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

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

Най-древната и широко разпространена система на криволинейно покритие е сводестото покритие. 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.

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

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

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

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

Техните недостатъци включват: раздут обем на покриваната сграда, голяма покривна повърхност 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.

IN последните годиниПоявяват се първите куполни сгради с подвижни покриви.

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

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

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

Ориз. 18 Примери за куполни черупки, изработени от метал

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

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

Фигура 19. Примери за използване на дървени куполни черупки

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

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

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

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

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

Покритието на покрития пазар в Роайен (Франция), построено по проект на архитектите Симон и Моризео, инженер Саргет през 1955 г., е вълнообразна сферична обвивка от 13 радиално разположени параболоида с форма на синус (фиг. 20, а). Диаметърът на купола е 50 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.

Сферично покритие на сградата в Новосибирск търговски центърима планови размери 102 × 102 m, издигането на контурните арки е равно на 1/10 от обхвата. Образуващата крива на черупката има същото издигане.

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

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

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

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

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

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

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

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

5 Черупки с противоположна посока на кривина

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ориз. 23 Примери за използване на хипари в строителството

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

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

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

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

6 Покрития на напречни ребра и напречни греди

Напречно оребреният покрив е система от греди или ферми с успоредни корди, пресичащи се в две, а понякога и в три посоки. Тези покрития са сходни по своите характеристики с характеристиките на масивна плоча. Чрез създаването на напречна система става възможно да се намали височината на фермите или гредите до 1/6-1/24 разстояния. Трябва да се отбележи, че кросоувър системите са ефективни само за правоъгълни стаисъс съотношения на страните, вариращи 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 дизайнкръстосано диагонално покритие размер 64 ×64 м, от сглобяеми стоманобетонни елементи. Покритието лежи върху 24 колони, разположени отстрани на 48 квадрат × 48 м, и се състои от участък и конзолна част с издатина 8 м. Разстоянието между колоните е 8 м.

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

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

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

Пространствените системи от прътови конструкции включват:

Основни конструктивни плочи (фиг. 26);

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

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

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

Ориз. 26 Метални прътови конструкции

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

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

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

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

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

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

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

Двойна ремъчна структура с две семейства ремъчни пръти;

Двойна ремъчна структура с три семейства ремъчни пръти;

Двойна ремъчна структура с четири семейства ремъчни пръти.

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

Ориз. 28 Някои видове възлови връзки в прътови конструкции

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

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

5 Конструктивни елементи и детайли на вантови покрития

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

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

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

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

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

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

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

Притискане на двата клона на кабела 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 оризови пластмаси 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 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 индустрията 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 обекти, 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 и повишена стабилност. Друг вид е пневматично покритие на лещите, образувано от две черупки, като в пространството между тях се подава въздух под налягане. Невъзможно е да не се каже за стоманобетонни черупки, издигнати с помощта на пневматични черупки. За да направите това, прясна бетонна смес се поставя върху армировъчна клетка, разположена на земята по протежение на пневматичната обвивка. Бетонът се покрива със слой фолио, а към пневматичната обвивка, поставена на земята, се подава въздух и тя заедно с бетона се издига до проектното положение, където бетонът придобива здравина. По този начин могат да се оформят куполни сгради, плитки черупки с плоски контури и други форми на покрития.

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

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

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

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

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

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

Тази структура също е интересна, защото покритието е оформено от две платнени черупки. За да се поддържат на постоянно разстояние един от друг, беше използвана градация на вътрешното налягане. всяка от черупките има независими източници на инжектиране. Пространството между външната и вътрешната обвивка е разделено на осем отделения, за да се осигури товароносимостта на обвивката в случай на локално разкъсване на обвивката. 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 платнени черупки осигуряват добри акустични условия във вътрешните класни стаи. Общото тегло на конструкцията, включително всички метални части (врати, вентилатори, крепежни елементи и др.) е 28 тона. по време на транспортиране сградата заема обем от 875 m 3и се побира в 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 притегателни въжета към 16 анкерни болтове. 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 се отварят широки възможностиза разнообразна функционална организация на сградите, за подобряване на дизайнерските решения не само от инженерна гледна точка, но и от гледна точка на подобряване на техните архитектурни и художествени качества. Целият проблем трябва да бъде решен изчерпателно, като се започне с изучаването на физико-механичните свойства на новите материали и завърши с въпросите на вътрешния състав. Това ще позволи на архитектите и инженерите да се доближат до решаването на основната задача - масовото изграждане на функционално и структурно обосновани, икономични и архитектурно изразителни обществени сгради и съоръжения за различни цели, достойни за съвременната епоха.

Използвани книги

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

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

Интернет ресурси:

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

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаване на тема?

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

Планарни структури

А

ЛЕКЦИЯ 7. КОНСТРУКТИВНИ СИСТЕМИ И КОНСТРУКТИВНИ ЕЛЕМЕНТИ НА ПРОМИШЛЕНИ СГРАДИ

Рамки на промишлени сгради

Стоманена рамка на едноетажни сгради

Стоманената рамка на едноетажни сгради се състои от същите елементи като стоманобетон (фиг.)

Ориз. Сграда от стоманена конструкция

В стоманените колони има две основни части: прът (клон) и основа (обувка) (фиг. 73).

Ориз. 73. Стоманени колони.

А– постоянно сечение с конзола; b– отделен вид.

1 – кранова част на колоната; 2 – надколона, 3 – допълнителна височина на надколона; 4 – клон на палатка; 5 – кранов клон; 6 – обувка; 7 – кранова греда; 8 – кранова релса; 9 – покриваща ферма.

Обувките служат за прехвърляне на товара от колоната към основата. Обувките и долните части на колоните в контакт със земята са бетонирани за предотвратяване на корозия. За поддържане на стените между основите на външните колони са монтирани сглобяеми стоманобетонни фундаментни греди.

Стоманените кранови греди могат да бъдат твърди или решетъчни. Най-широко използвани са плътните кранови греди с I-образно сечение: асиметрични, използвани с разстояние между колоните 6 метра или симетрични с разстояние между колоните 12 метра.

Основните носещи конструкции на покрития в сгради със стоманена рамка са покривни ферми(фиг. 74).

Ориз. 74. Стоманени ферми:

А– с успоредни колани; b- Един и същ; V– триъгълна; Ж– многоъгълни;

d – конструкция на многоъгълна ферма.

По контур могат да бъдат с успоредни пояси, триъгълни, многоъгълни.

Ферми с паралелни корди се използват в сгради с плоски покриви, а също и като греди.

Триъгълните ферми се използват в сгради с покриви, които изискват големи наклони, например от азбестоциментови листове.

Твърдостта на стоманената рамка и нейното възприемане на ветрови натоварвания и инерционни влияния от кранове се осигурява от подреждането на връзките. Между колоните в надлъжни редове се поставят вертикални връзки - напречни или портални. Хоризонталните напречни връзки се поставят в равнините на горния и долния пояс, а вертикалните - по осите на опорните стълбове и в една или повече равнини в средата на участъка.

Разширителни фуги

В рамковите сгради разширителните фуги разделят рамката на сградата и всички конструкции, лежащи върху нея, на отделни секции. Има напречни и надлъжни шевове.

Напречните компенсатори се монтират върху сдвоени колони, които поддържат конструкциите на съседни секции на сградата, изрязани от фугата. Ако шевът също е седиментен, тогава той също се монтира в основите на сдвоени колони.

В едноетажни сгради оста на напречната компенсационна фуга се комбинира с напречната ос на подравняване на редицата. Решават се и дилатационни фуги в подовете на многоетажни сгради.

Надлъжните дилатационни фуги в сгради със стоманобетонна рамка се изпълняват на два надлъжни реда колони, а в сгради със стоманена рамка - на един ред колони.

Стени на промишлени сгради

В сгради без рамки или с непълна рамка външните стени са носещи и са изградени от тухли, големи блокове или други камъни. В сгради с пълна рамка стените са направени от същите материали, самоносещи се върху фундаментни греди или панел - самоносещи или шарнирни. Външните стени са разположени с навънколони, вътрешните стени на сградите лежат върху фундаментни греди или ивични основи.

В рамкови сгради със значителна дължина и височина на стените, за да се осигури стабилност между елементите на основната рамка, се въвеждат допълнителни стелажи, понякога напречни греди, образуващи спомагателна рамка, т.нар. фахверк.

За външно отводняване от покрития, надлъжните стени на промишлени сгради са направени с корнизи, а крайните стени са направени с парапетни стени. С вътрешен дренаж са издигнати парапети по целия периметър на сградата.

Стени от големи плоскости

Стоманобетонните оребрени панели са предназначени за неотопляеми сгради и сгради с големи промишлени топлинни отделяния. Дебелина на стената 30 милиметра.

Панелите за отопляеми сгради използват стоманобетон, изолиран или лек клетъчен бетон. Стоманобетонните изолационни панели са с дебелина 280 и 300 милиметра.

Панелите се делят на обикновени (за глухи стени), преградни (за монтаж над и под прозоречни отвори) и парапетни панели.

На фиг. 79 е показан фрагмент от стена на рамкова панелна сграда с лентов стъклопакет.

Ориз. 79. Фрагмент от стена от едри пана

Запълването на прозоречните отвори в панелните сгради се извършва главно под формата на лентово остъкляване. Височината на отворите се приема кратна на 1,2 метра, ширината е равна на стъпката на стенните колони.

За отделни прозоречни отвори с по-малка ширина се използват стенни панели с размери 0,75, 1,5, 3,0 метра в съответствие с размерите на стандартните рамки.

Прозорци, врати, порти, фенери

Фенери

За да се осигури осветление на работните места, разположени далеч от прозорците, и за аерация (вентилация) на помещения, в промишлени сгради се монтират фенери.

Фенерите се предлагат в светлинен, аерационен и смесен тип:

Осветителни тела с плътни остъклени рамки, служещи само за осветяване на помещения;

Светлоаерация с отваряеми остъклени врати, използвана за осветление и вентилация на помещения;

Аерация без остъкляване, използва се само за аерация.

Фенерите могат да бъдат с различни профили с вертикално, наклонено или хоризонтално остъкляване.

Профилът на фенерите е правоъгълен с вертикално остъкляване, трапецовиден и триъгълен с наклонено остъкляване, назъбен с едностранно вертикално остъкляване. В индустриалното строителство обикновено се използват правоъгълни фенери. (фиг. 83).

Ориз. 83. Основни схеми на светлинни и светлинно-аерационни фенери:

А– правоъгълна; b– трапецовидна; V– назъбени; Ж– триъгълна.

Според разположението им спрямо оста на сградата фенерите се разграничават на надлъжни и напречни. Най-разпространени са надлъжните светлини.

Отводняването на водата от фенери може да бъде външно и вътрешно. Външен се използва за фенери с ширина 6 метра или когато в сградата няма вътрешна канализация.

Дизайнът на фенерите е рамкиран и се състои от редица напречни рамки, лежащи върху горните корди на ферми или покривни греди, и система от надлъжни скоби. Конструктивните схеми на лампите и техните параметри са унифицирани. За участъци от 12, 15 и 18 метра се използват фенери с ширина 6 метра, за разстояния от 24, 30 и 36 метра - с ширина 12 метра. Фенерната ограда се състои от покритие, странични и крайни стени.

Капаците на фенерите са изработени от стомана с дължина 6000 милиметра и височина 1250, 1500 и 1750 милиметра. Подвързиите са остъклени с армирано или прозоречно стъкло.

Аерация се нарича естествен, контролиран и регулиран въздухообмен.

Действието на аерацията се основава на:

При топлинно налягане, възникващо поради разликата в температурата между вътрешния и външния въздух;

При разликата във височината (разликата между центровете на изпускателните и захранващите отвори);

Поради действието на вятъра, който духа около сградата, той създава разреждане на въздуха от подветрената страна (фиг. 84).

Ориз. 84. Схеми за аериране на сгради:

А– ефект на аерация при липса на вятър; b- същото с действието на вятъра.

Недостатъкът на светлинните фенери е необходимостта от затваряне на капаците от наветрената страна, тъй като вятърът може да издуха замърсения въздух обратно в работната зона.

Врати и порти

Вратите на промишлените сгради не се различават по дизайн от панелните врати на гражданските сгради.

Портите са предназначени да позволяват на превозни средства да влизат в сградата и да преминават големи маси хора.

Размерите на портата се определят в съответствие с размерите на транспортираното оборудване. Те трябва да надвишават размерите на натоварения подвижен състав по ширина с 0,5-1,0 метра и по височина с 0,2-0,5 метра.

Според начина на отваряне портите могат да бъдат люлеещи се, плъзгащи се, повдигащи се, завеси и др.

Люлеещите се врати се състоят от два панела, окачени с помощта на панти в рамката на вратата (фиг. 81). Рамката може да бъде дървена, стоманена или стоманобетонна.

Ориз. 81. Люлеещи се врати:

1 – стълбове на стоманобетонната рамка, оформяща отвора; 2 – напречна греда.

Ако няма място за отваряне на вратите, портите се правят плъзгащи се. Плъзгащите се порти са еднокрили и двукрили. Техните крила на вратите имат дизайн, подобен на люлеещите се врати, но в горната част са оборудвани със стоманени ролки, които при отваряне и затваряне на портата се движат по релса, прикрепена към напречната греда на стоманобетонната рамка.

Крилата на повдигащата врата са изцяло метални, окачени на въжета и се движат по вертикални водачи.

Панелът на окачените врати се състои от хоризонтални елементи, които образуват стоманена завеса, която при повдигане се завинтва върху въртящ се барабан, разположен хоризонтално над горната част на отвора.

Покрития

В едноетажни промишлени сгради покритията са направени без таванско помещение, състоящо се от основните носещи елементи на покритието и оградата.

В неотопляеми сгради и сгради с прекомерно производство на промишлена топлина, ограждащите конструкции на покритията са направени неизолирани, в отопляеми сгради - изолирани.

Студената покривна конструкция се състои от основа (настилка) и покрив. Изолираното покритие включва пароизолация и изолация.

Елементите на подовата настилка се разделят на малки (с дължина 1,5 - 3,0 метра) и големи (с дължина 6 и 12 метра).

При огради, изработени от елементи с малък размер, става необходимо да се използват греди, които се поставят по дължината на сградата по греди или покриващи ферми.

Едроразмерните настилки се полагат по протежение на основните носещи елементи и покритията в този случай се наричат ​​непротичащи.

Подови настилки

Нетечащи железобетонпалубите са изработени от предварително напрегнат стоманобетон оребрени плочи 1,5 и 3,0 метра ширина и дължина, равна на стъпката на гредите или фермите.

При неизолирани покрития върху плочите се поставя циментова замазка, върху която се залепва рулонният покрив.

В изолационните покрития се използват материали с ниска топлопроводимост като изолация и се монтира допълнителна бариера срещу пара. Пароизолацията е особено необходима при покрития над помещения с висока влажност на въздуха.

Плочите с малки размери могат да бъдат стоманобетонни, армирани циментови или армирани леки и клетъчни бетони.

Ролковите покриви са изработени от покривен материал. Върху горния слой на рулонния покрив се поставя защитен слой от чакъл, вграден в битумен мастик.

Подови настилки от листенматериали.

Една от тези настилки е поцинкована стоманена профилна настилка, положена върху греди (с разстояние между фермите 6 метра) или по решетъчни греди (с разстояние 12 метра).

Скатните студени покрития често се изработват от вълнообразни азбестоциментови листове с подсилен профил с дебелина 8 милиметра.

Освен това се използват листове от вълнообразно фибростъкло и други синтетични материали.

Отводняване от покрития

Отводняването удължава живота на сградата, като я предпазва от преждевременно стареене и разрушаване.

Отводняването от покритията на промишлени сгради може да бъде външно и вътрешно.

В едноетажни сгради външното отводняване е организирано неорганизирано, а в многоетажни сгради - с помощта на дренажни тръби.

Вътрешната дренажна система се състои от водосборни фунии и мрежа от тръби, разположени вътре в сградата, които отвеждат водата в канализацията за дъжд (фиг. 82).

Ориз. 82. Вътрешен дренаж:

А– водовземна фуния; b– чугунен тиган;

1 – тяло на фуния; 2 – капак; 3 – тръба; 4 – тръбен маншет; 5 – чугунен съд; 6 – отвор за тръбата; 7 – чул, импрегниран с битум; 8 – рулонен покрив; 9 – запълване с разтопен битум; 10 - стоманобетонна плочапокрития.

Вътрешен дренаж е организиран:

В многоетажни сгради с многоскатни покриви;

В сгради с големи височини или значителни разлики във височината на отделните участъци;

в сгради с големи промишлени топлинни изпускания, което води до топене на снега на повърхността.

Подове

Подовете в промишлени сгради се избират, като се вземе предвид естеството на производствените въздействия върху тях и експлоатационните изисквания, поставени върху тях.

Такива изисквания могат да бъдат: топлоустойчивост, химическа устойчивост, водо- и газонепропускливост, диелектричество, искри при удар, повишена механична якост и други.

Понякога е невъзможно да се изберат подове, които отговарят на всички необходими изисквания. В такива случаи е необходимо да се използват различни видове подове в една и съща стая.

Подовата конструкция се състои от покритие (облекло) и долен слой (подготовка). В допълнение, подовата конструкция може да включва слоеве за различни цели. Подлежащият слой поема натоварването, предавано на подовете чрез покритието и го разпределя към основата.

Подлежащите слоеве са твърди (бетон, стоманобетон, асфалтобетон) и нетвърди (пясък, чакъл, трошен камък).

При монтиране на подове върху междуетажни подове, подовите плочи служат като основа, а долният слой или отсъства напълно, или неговата роля се играе от топло- и звукоизолационни слоеве.

Приземни етажиизползвани в складове и горещи цехове, където могат да бъдат подложени на удар от падащи тежки предмети или да влязат в контакт с горещи части.

Каменни подовеизползвани в складове, където са възможни значителни ударни натоварвания, или в зони, покрити с верижни превозни средства. Тези подове са издръжливи, но студени и твърди. Такива подове обикновено са покрити с павета (фиг. 85).

Ориз. 85. Каменни подове:

А– павета; b– от големи павета; V– от малки павета;

1 – калдъръм; 2 – пясък; 3 – павета; 4 – битумна мастика; 5 – бетон.

Подове от бетон и циментизползва се в помещения, където подът може да бъде изложен на постоянна влага или минерални масла (фиг. 86).

Ориз. 86. Подове от бетон и цимент:

1 – бетонно или циментово облекло; 2 – бетонов подложен слой.

Асфалтови и асфалтобетонови настилкиимат достатъчна здравина, водоустойчивост, водоустойчивост, еластичност и са лесни за ремонт (фиг. 87). Недостатъците на асфалтовите подове включват способността им да омекват при повишаване на температурата, поради което не са подходящи за горещи цехове. Под въздействието на продължителни концентрирани натоварвания в тях се образуват вдлъбнатини.

Ориз. 87. Асфалтови и асфалтобетонови подове:

1 – асфалтово или асфалтобетоново облекло; 2 – бетонов подложен слой.

ДА СЕ керамични подовевключват подове от клинкер, тухли и плочки (фиг. 88). Такива подове издържат на действието добре висока температура, устойчив на киселини, основи и минерални масла. Използват се в помещения, изискващи голяма чистота, при липса на ударни натоварвания.

Ориз. 88. Подове от керамични плочки:

1 – керамични плочки; 2 – циментов разтвор; 3 – бетон.

Метални подовеизползва се само в определени зони, където подовете се докосват от горещи предмети и в същото време е необходима плоска, твърда повърхност и в работилници със силни ударни натоварвания (фиг. 89).

Ориз. 89. Метални подове:

1 – чугунени плочки; 2 – пясък; 3 – почвена основа.

Подовете могат да се използват и в промишлени сгради дъскии от синтетични материали. Такива подове се използват в лаборатории, инженерни сгради и административни помещения.

В подове с твърд основен слой се монтират разширителни фуги, за да се избегнат пукнатини. Поставят се по линията на дилатационните фуги на сградата и на местата, където се срещат различни видове подове.

За полагане на комунални линии в подовете се монтират канали.

Свързването на подове със стени, колони и фундаменти на машини се извършва с празнини за свободно слягане.

В мокри помещения, за отвеждане на течности, подовете имат релеф с наклони към чугунени или бетонни водоприемници, които се наричат ​​стълби. Каналите са свързани към канализацията. По дължината на стените и колоните е необходимо да се монтират первази и ламели.

Стълбище

Стълбите на промишлените сгради са разделени на следните видове:

- основен,използвани в многоетажни сгради за постоянна комуникация между етажите и за евакуация;

- официален,водещи до работни площадки и мецанини;

- пожарогасители, задължителен за сгради с височина над 10 метра и предназначен за качване на покрива на членовете на пожарната (фиг. 90).

Ориз. 90. Пожарна стълба

- авариен външен, подредени за евакуация на хора при недостатъчен брой главни стълби (фиг. 91);

Ориз. 91. Аварийна стълба

Противопожарни прегради

Класификацията на сградите и помещенията според опасността от експлозия и пожар се използва за установяване на изисквания за пожарна безопасност, насочени към предотвратяване на възможността за пожар и осигуряване на противопожарна защитахора и имущество в случай на пожар. Според опасността от експлозия и пожар помещенията се делят на категории А, В, В1-В4, D и D, а сградите - на категории А, В, В, D и D.

Категориите на помещенията и сградите се определят въз основа на вида на запалимите вещества и материали, разположени в помещенията, тяхното количество и пожароопасни свойства, както и въз основа на пространствено-планировъчните решения на помещенията и характеристиките на извършваните технологични процеси. в тях.

Поставени са противопожарни бариери, за да се предотврати разпространението на огъня в цялата сграда в случай на пожар. Огнеупорните подове служат като хоризонтални прегради в многоетажни сгради. Вертикалните бариери са противопожарни стени (защитни стени).

Защитна стенае предназначен да предотврати разпространението на огъня от една стая или сграда към съседна стая или сграда. Защитните стени се изработват от огнеупорни материали - камък, бетон или стоманобетон и трябва да имат степен на огнеустойчивост най-малко четири часа. Защитните стени трябва да почиват върху основи. Защитните стени са направени така, че да покриват цялата височина на сградата, като разделят горими и незапалими покрития, тавани, фенери и други конструкции и трябва да се издигат над горимите покриви с най-малко 60 сантиметра, а над незапалимите покриви с 30 сантиметра. Врати, портали, прозорци, капаци на шахти и други пълнежи на отвори в защитните стени трябва да бъдат огнеупорни с клас на огнеустойчивост най-малко 1,5 часа. Защитните стени са предназначени за стабилност в случай на едностранно срутване на подове, покрития и други конструкции по време на пожар (фиг. 92).

Ориз. 92. Защитни стени:

А– в сграда с противопожарни външни стени; b– в сграда с горими или негорими външни стени; 1 – гребен на защитна стена; 2 – крайна защитна стена.

Контролни въпроси

1. Наименувайте проектните схеми на промишлени сгради.

2. Назовете основните видове рамки за промишлени сгради.

3. Какви видове стени има в промишлените сгради?

ЛЕКЦИЯ 8. КОНСТРУКТИВНИ СИСТЕМИ И КОНСТРУКТИВНИ ЕЛЕМЕНТИ НА ЗЕМЕДЕЛСКИ СГРАДИ И ПОСТРОЙКИ

Оранжерии и парници

Оранжериите и оранжериите са остъклени конструкции, в които са изкуствено създадени необходимите климатични и почвени условия, позволяващи отглеждане ранни зеленчуци, разсад и цветя.

Оранжерийните сгради са изградени предимно от сглобяеми стоманобетонни остъклени панели, закрепени заедно чрез заваряване на вградени части.

Конструкцията на оранжерията се състои от сглобяеми стоманобетонни рамки, монтирани в земята по дължината на оранжерията и сглобяеми стоманобетонни рамки (надлъжно легло на оранжерията), положени върху рамковите конзоли. Подвижните остъклени рамки за оранжерии са изработени от дърво (фиг. 94).

Ориз. 94. Оранжерия от сглобяеми стоманобетонни елементи:

1 – стоманобетонни рамки; 2 – стоманобетонен северен дънер; 3 – същият, южен;

4 – пясък; 5 – хранителен слой на почвата; 6 – отоплителни тръби в слой пясък;

7 – остъклена дървена рамка.

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНАТА ЛИТЕРАТУРА

1. Маклакова Т. Г., Нанасова С. М.Конструкции на граждански сгради: Учебник. – М.: Издателство АСВ, 2010. – 296 с.

2. Будасов Б.В., Георгиевски О. В., Камински В. П. Строителен чертеж. Учебник за университети / Под общ. изд. О. В. Георгиевски. – М.: Стройиздат, 2002. – 456 с.

3. Ломакин В.А. Основи на строителството. – М.: Висше училище, 1976. – 285 с.

4. Красенски В.Е., Федоровски Л.Е.Граждански, промишлени и селскостопански сгради. – М.: Стройиздат, 1972, – 367 с.

5. Короев Ю. ИЧертеж за строители: Учебник. за проф. Учебник заведения. – 6-то изд., изтрито. – М.: Висше. училище, изд. Център „Академия”, 2000 – 256 с.

6. Чичерин И. И.Строителни работи: учебник за начинаещи. проф. образование. – 6-то изд., изтрито. – М.: Издателски център „Академия”, 2008. – 416 с.

ЛЕКЦИЯ 6. КОНСТРУКЦИИ НА ДЪЛЪГИ СГРАДИ С ПРОСТРАНСТВЕНО ПОКРИТИЕ

В зависимост от структурния дизайн и статичната работа, носещите конструкции на покритията могат да бъдат разделени на равнинни (работещи в една и съща равнина) и пространствени.

Планарни структури

Тази група носещи конструкции включва греди, ферми, рамки и арки. Те могат да бъдат изработени както от сглобяем и монолитен стоманобетон, така и от метал или дърво.

Гредите и фермите заедно с колоните образуват система от напречни рамки, надлъжната връзка между които се осъществява чрез покриващи плочи и вятърни скоби.

Наред със сглобяемите рамки, в редица уникални сгради с повишени натоварвания и големи разстояния се използват монолитни стоманобетонни или метални рамки (фиг. 48).

Ориз. 48. Конструкции с голям обхват:

А- монолитна стоманобетонна рамка двушарнирна.

За покриване на участъци над 40 метра е препоръчително да се използват сводести конструкции. Арките могат да бъдат структурно разделени на две панти (с панти на опорите), три панти (с панти на опорите и в средата на диапазона) и без панти.

Арката работи главно на компресия и пренася не само вертикално натоварване, но и хоризонтално налягане (тяга) към опорите.

В сравнение с гредите, фермите и рамките, арките имат по-малко тегло и са по-икономични по отношение на консумацията на материали. Арките се използват в конструкции в комбинация със сводове и черупки.