Покрития с голяма дължинаИма плоски, пространствени и пневматични. Тези покрития се използват в обществени и промишлени сгради.

Плоските конструкции са изработени от греди, ферми, рамки, арки, които са изработени от слоесто дърво, валцована стомана, монолитен и сглобяем стоманобетон.

Стоманобетонните греди се използват за обхващане на участъци до 24 м. Гредите се използват в Т- и U-образни секции.

Ферми и рамки (навесни и шарнирни) от дърво, стомана и стоманобетон покриват разстояния до 60 m.

Рамките без панти са здраво вградени в основата. Те са много чувствителни към неравномерни валежи. Поради това те се използват върху здрави и хомогенни почви. Шарнирните рамки са по-малко чувствителни към слягане на неравни терени. Има едно-, дву- и тришарнирни рамки. Едношарнирни - пантата е в средата на разстоянието. Двушарнирни - панти в опорите.

Арки - ефективни дизайниза покриване на големи участъци, т.к техните очертания могат да бъдат сближени с кривата на налягането и по този начин материалът може да се използва оптимално. Хоризонталните сили (тяга), възникващи в сводестите конструкции, намаляват с увеличаване на радиуса на очертанията на свода. В същото време се увеличава повдигащата стрела на арката и следователно строителният обем на сградата. Това води до увеличаване на разходите за отопление и изравняване на разходите. Арките са широко разпространени в покритията на големи спортни сгради.

Пространствени структури - напречни покрития, куполи, черупки, висящи покрития.

Напречните покрития могат да бъдат нагънати или мрежести.

За покриване на големи разстояния се използват нагънати покрития от стоманобетон (до 50 m) и армиран цимент (до 60 m). Те са образувани от плоски пресичащи се елементи през участъка. Сгъвките са: правоъгълни и цилиндрични; трион; под формата на триъгълни равнини; призматичен тип; трапецовиден профил и др.

Мрежестите покрития от стоманобетон са предназначени за разстояния до 50 м, а от стоманени елементи - до 100 м. В тези покрития се пресичат стоманобетонни и стоманени триъгълници. Елементите работят в две посоки, така че тяхната височина е по-малка от тази на гредите - това намалява обема на сградата.

Напречните конструкции и системи с плоски ферми и рамки са отворени към интериора. Често те правят окачени тавани, които се укрепват до дъното на фермите.

Куполът е най-древната структура. Използван е, защото възможно е да се изберат такива форми, че да не възникват сили на опън в елементите на арката. В зали, където е желателно да се създаде голямо въздушно пространство (пазари, фитнес зали) и където няма големи текущи разходи за отопление, различни видове куполни конструкции от монолитен или сглобяем стоманобетон, мембранни куполи от стоманена ламарина с дебелина 3 mm с използва се изолация, залепена отдолу. Залите за временни изложби са изработени от слепени пластмасови конструкции.

Окачените покрития покриват участъци до 100 м. Основните елементи на тези покрития работят на опън и пренасят товари от покритието към анкерите. Те имат криволинейни очертания и представляват гъвкави или твърди нишки, мембрани или висящи ферми. Според конструктивните си характеристики висящите покрития се разграничават: еднолентови; двуколан; хипари (хиперболични параболоиди) и вантови.

При окачените покрития носещите елементи са стоманени въжета. Те са опънати през някаква носеща конструкция и са подсилени с въжета. Предимствата на висящите конструкции са спестяването на метал и по-ефективното използване носещи елементив сравнение с греди и рамкови конструкции, т.к кабелите работят на напрежение. Недостатъци: висящите покриви имат ниска твърдост, така че покривната настилка често се деформира; трудно е да се осигури отстраняването на атмосферната влага.

Покритията с един колан се използват по-често от други, т.к Те са технологично напреднали за производство и лесни за инсталиране. Те могат да придадат на структурата различни форми. Покритията с един колан се състоят от система от радиални или пресичащи се скоби, които предават хоризонтални сили към твърди рамки, стелажни рамки или обвързани греди със затворен контур. Плочите са окачени на опъващите кабели и под това натоварване те се разтягат. По това време шевовете между плочите са циментирани и фугите са заварени. Поради еластичните деформации на нишките, плочите се компресират и структурата започва да работи като монолитна обвивка. При цилиндричните покрития се създава лека кривина на покритието в посока, перпендикулярна на осите на резбите. Това се прави за оттичане на дъждовна вода. От параболични системи във формата на обърнат купол водата тече към центъра на покритието и се отстранява чрез вътрешен дренаж. По периметъра на залата са монтирани щрангове, а хоризонталните разпределителни тръбопроводи са скрити в окачения таван. Най-лесният начин за източване на водата е от покрития за палатки.

При двулентовите покрития се използват два вдлъбнати колана, свързани с опънати нишки. Най-често срещаните са кръглите по отношение на дизайна. Нишките по периметъра са прикрепени към външния пръстен, а в центъра - към вътрешния. В зависимост от височината на централния пръстен, системата може да бъде направена вдлъбната или изпъкнала. Изпъкналата система ви позволява да повдигнете централната част на покритието и по този начин да отклоните водата към външните стени, без да прибягвате до хоризонтално насочване на улуци и да използвате сгъната покривна система.

Хипарите (хиперболични параболоиди) са висящи покрития с форма на седло. Те се образуват в решетъчни мембрани от два вида нишки. Някои нишки са носещи, а вторите са опънати. По периметъра нишките са вградени в затворен контур. Плочи или дискове се полагат по нишките. Монолитни са като първо се натоварват с баласт или се опъват носещите кабели с крикове. След това опъващите нишки получават най-голямо напрежение и ставите на плочите, перпендикулярни на тези нишки, се отварят. Те са запечатани с разширяващ се циментов разтвор. В резултат на това структурата се превръща в твърда обвивка. Хипарите покриват структури, които имат кръгъл план.

Вантовите покрития се състоят от опънати елементи - кабели; конструкции работещи на натиск - подпори и огъване - греди, ферми, плочи и черупки. Тези покрития могат да имат не само пространствен дизайн, но и плосък. Използват прави пръти - кабели. Поради това вантовите конструкции са по-твърди и кинематичните движения на техните елементи са по-малки от тези на другите окачени покрития.

Черупки - единична и двойна кривина. Единична кривина - цилиндрични или конични повърхности. Двойна кривина - направена под формата на купол или елипсоид. Според структурата на корпуса биват: гладки, оребрени, вълнообразни, мрежести, монолитни и сглобяеми.

Пневматичните тавани се използват и за покриване на участъци до 30 м. Използват се за временни конструкции. Има три типа: снаряди с въздушна опора; пневматични рамки; пневматични лещи. Въздушно поддържаните черупки са цилиндри, изработени от гумирани или синтетични тъкани. В тях се създава прекомерно налягане на въздуха. Използва се за спортни съоръжения и изложби. Пневматичните рамки са удължени цилиндри под формата на отделни арки с излишно въздушно налягане. Арките са свързани в непрекъснат свод със стъпка от 3-4 м. Пневматичните лещи са големи възглавници, надути с въздух, които са окачени на твърди рамкови конструкции. Използва се за организиране на летни циркове и театри.

Федерална агенция за образование

Държавен петролен технически университет в Уфа

Архитектурно-строителен факултет

И.В. Федорцев, Е.А. Султанова

Технология на строителството

покривни конструкции

дългосрочни сгради

(урок)

Одобрен с решение на Академичния съвет на USPTU as

ръководство за обучение (протокол от _________№ _______)

Рецензенти:

____________________________________________________________________________________________________________________

Федорцев И.В., Султанова Е.А.

Технология на изграждане на покривни конструкции за сгради с голям обхват: Учебник / I.V. Fedortsev, E.A. Султанова. – Уфа: Издателство на УСНТУ, 2008. – с. ______

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1.

Учебникът „Технология за изграждане на покривни конструкции за сгради с големи разстояния“ е разработен като основно учебно-методическо ръководство за студентите от специалност „Промишлено и гражданско строителство“ при изучаване на специалната дисциплина „Технология на строителството на сгради и конструкции“. ” (TVZS).

Съдържа систематизиран материал от съществуващия опит в изграждането на такива конструкции с големи разстояния като: греди, рамки, арки, вантови, мембранни, структурни плочи, куполи, сенници и др. Организацията и технологията на монтажните процеси по време на изграждането на тези сгради и конструкции е изложено под формата на ясни технологични правила за работата, извършвана в определена технологична последователност с достатъчно „подробност“ на инсталационните процеси под формата на „ технологични карти„и схеми за механизация на труда. Последните могат да се използват като основни препоръки за разработване на организационна и технологична документация при проектиране на работен проект за конкретни обекти.

От особен интерес е опитът, представен в „Ръководството“ при монтажа на сводестото покритие на ледения дворец в град Уфа, чийто строителен метод е приложен за първи път в практиката за изграждане на толкова големи сгради от строително-монтажните поделения на Башкортостан съгласно проекта и от силите на ОАО "Востокнефтезаводмонтаж". Ръководството съдържа заключения и контролни въпроси за всеки тип конструкция, което позволява на потребителя самостоятелно да оцени усвояването на представения в него материал.

Предназначен за студенти от строителни специалности на USPTU при изучаване на курсове TVZS, TVBzd и TSMR, студенти от IPK USPTU и строителни организации и отдели, по един или друг начин, свързани с изграждането на дългосрочни сгради и конструкции.

И.В. Федорцев, Е.А. Султанова

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1 UDC 697.3

ВЪВЕДЕНИЕ

Сгради с голям размах са тези, при които разстоянието между опорите на носещите конструкции на покрива е повече от 40 m.

Системите, обхващащи големи участъци, най-често се проектират като еднопролетни, което следва от основното основно изискване - липсата на междинни опори.

В промишленото строителство това са, като правило, монтажни цехове на корабостроителни, самолетни и машиностроителни заводи. В граждански - изложбени зали, павилиони, концертни зали и спортни съоръжения. Опитът в проектирането и изграждането на дългопролетни настилки показва, че най-трудната задача при изграждането им е монтажът на настилъчните конструкции.

Носещите конструкции за покриване на големи участъци са статично разделени на греди, рамки, дъги, конструкции, куполи, сгънати, висящи, комбинирани и мрежести. Всички те са направени предимно от стомана и алуминий, стоманобетон, дърво, пластмаса и херметични тъкани. Възможностите и обхватът на приложение на пространствените конструкции се определят от техния конструктивен дизайн и размер на разстоянието.

При избора на вида на сградата и конструкцията важен, често решаващ фактор е начинът на тяхното изграждане. Това се дължи на факта, че съществуващите средства за механизация и традиционните методи за монтаж не винаги са подходящи за конструкции с голям обхват. Следователно разходите за изграждане на такива сгради значително надвишават разходите за изграждане на стандартни традиционни структури. Теорията и практиката на изграждането на конструкции с дълги разстояния у нас и в чужбина показаха, че най-големият резерв за повишаване на ефективността на такова строителство в съвременните условия се крие в подобряването на организационните и технологичните аспекти на конструкцията, технологичността на монтажа и архитектурните и конструктивни решения. Технологичността на инсталацията се разбира като свойство на дизайна, което определя неговото съответствие с изискванията на инсталационната технология и позволява най-просто, с най-малко труд, време и производствени средства, да извършват тяхното производство, транспортиране и инсталиране при спазване на с изискванията за безопасност и качество на продукта. Пример за такова цялостно инженерно базирано организационно и технологично решение за инсталиране на дългосрочна сграда в „Ръководството“ е опитът, представен при изграждането на юбилейно съоръжение в Башкортостан - ледения дворец Ufa Arena. Уникалността на монтажа на сводестия покрив на конструкцията се крие в оригиналната организация на монтажните и монтажните процеси, предложени от ОАО „Востокнефтезаводмонтаж“, които се извършват не на земята, както обикновено, а на проектни маркировки (20 m) с последващо „бутане“ на напълно уголемен блок с тегло над 500 тона чрез система от хидравлични крикове. Този метод на монтаж, разработен за първи път от JSC VNZM, осигури „оптималната“ времева рамка за изграждането на юбилейното съоръжение и, най-важното, позволи на комплекта тежка строителна техника на изпълнителя да сглоби и монтира масивни конструкции директно в проектната позиция. Използването на алтернатива, в този случай, като опция, традиционният метод на „бутане“ би изисквало използването на по-мощни монтажни кранове (SKG-160), което беше практически невъзможно в условията на съществуващата инфраструктура на града микрорайон, където се строеше леденият дворец.

Характеристиките на конструкциите с голям обхват като набор от техните проектни параметри, материал на производство и габаритни размери са разгледани по-долу според следните видове тези конструкции, а именно:

Лъч;

Сводест;

Структурни плоскости;

Въжени системи;

Мембранни покрития;

Конструкции за шатри;

Покривала за палатки.

1 Класификация на конструкции с голям обхват

Класификацията на конструкции с голям обхват по видове структурни схеми за покриване на сгради и конструкции е дадена в таблица. 1, съдържащи основна информация, характеризираща обхвата на тяхното приложение и обхвата на обхватите, покривани от тези системи. Кратко резюме на всеки тип конструкции с голям обхват, диференцирани по размер на обхвата, ни позволява да систематизираме присъщите им предимства и недостатъци и в крайна сметка да определим възможния „рейтинг“ на конкретно покривно решение за проектираната сграда.

Покрития на греди- състоят се от основни напречни пространствени и плоски междинни греди на конструкции - греди. Те се характеризират с липсата на тяга от структурата на покритието, което значително "опростява" естеството на работата на носещите елементи на рамката и основите. Основният недостатък е високата консумация на стомана и значителната конструктивна височина на самите конструкции на обхвата. Следователно те могат да се използват в диапазони до 100 м и главно в отрасли, характеризиращи се с необходимостта от използване на тежки мостови кранове.

Рамкови покритияВ сравнение с гредите те се характеризират с по-малка маса, по-голяма твърдост и по-малка строителна височина. Може да се използва в сгради с размах до 120 м.

Аркови покритияСпоред статичната схема те се разделят на 2 х, 3 х и без панти. Те имат по-малко тегло от греди и рамки, но повече

Възможност за използване на пространствени структури

маса 1

труден за производство и монтаж. Качествените характеристики на арките зависят главно от тяхната височина и контур. Оптималната височина на арката е 1/4 ... 1/6 педя. Най-доброто очертание е, ако геометричната ос съвпада с кривата на налягането.

Секциите на арките са направени решетъчни или твърди с височина съответно 1/30 ... 1/60 и 1/50 ... 1/80 от обхвата. Сводестите покрития се използват за участъци до 200 м.

Пространствено покритиехарактеризиращ се с това, че осите на всички носещи елементи не лежат в една и съща равнина. Те се разделят на: куполи и черупки, характеризиращи се като триизмерни носещи конструкции, отличаващи се с пространствено действие и състоящи се от повърхности с единична или двойна кривина. Черупката се разбира като структура, чиято форма представлява извита повърхност с доста малка дебелина в сравнение със самата повърхност. Основната разлика между черупките и сводовете е, че в тях възникват както сили на опън, така и сили на натиск.

Оребрени куполисе състои от система от плоски ферми, свързани отдолу и отгоре с опорни пръстени. Горните акорди на фермите образуват повърхност на въртене (сферична, параболична). Такъв купол е дистанционна система, в която долният пръстен е подложен на напрежение, а горният пръстен е подложен на компресия.

Куполи с оребрени пръстениса оформени от оребрени полуарки, лежащи върху долния пръстен. Височинните ребра са свързани с хоризонтални пръстеновидни греди. По дължината на носещите ребра могат да се полагат криволинейни плочи от лек бетон или стоманени настилки. Носещият пръстен обикновено е стоманобетон и предварително напрегнат.

Оребрени куполи с решетъчни връзкиса проектирани предимно от метални конструкции. Въвеждането на диагонални връзки в системата от оребрени пръстеновидни елементи позволява по-рационално разпределение на силите на натиск, опън и огъване, което осигурява нисък разход на метал и цената на самото покритие на купола.

Структурни покритияизползвани за покриване на големи участъци за промишлени и граждански цели. Това са системи с пространствено ядро, характеризиращи се с това, че по време на тяхното формиране става възможно използването на многократно повтарящи се елементи. Най-разпространените структури са следните типове: ЦНИИСК, „Кисловодск”, „Берлин”, „МАРЧИ” и др.

Висящи калъфи(момчетаИ мембрани) – основните носещи елементи са гъвкави стоманени въжета или тънкостенни ламаринени конструкции, опънати перпендикулярно на носещите контури.

Кабелите и мембраните се различават значително от традиционните структури. Техните предимства включват: опънатите елементи се използват ефективно по цялата площ на напречното сечение; носещата конструкция е лека, конструкцията на тези конструкции не изисква монтаж на скелета и висящи скелета. Колкото по-голям е обхватът на сградата, толкова по-икономичен е дизайнът на покритието. Те обаче имат и своите недостатъци:

Повишена деформируемост на покритието. За да се осигури твърдостта на покритието, е необходимо да се вземат допълнителни дизайнерски решения чрез въвеждане на стабилизиращи елементи;

Необходимостта от организиране на специална носеща конструкция под формата на опорен контур за поемане на „тягата“ от кабелите или мембраната, което увеличава цената на покритието.

Покривни конструкции с голям обхват за граждански и промишлени сгради

Санкт Петербург

сграда, покриваща лъч купол

Въведение

Историческа справка

Класификация

Планарни покрития с голям обхват

Пространствени покривни конструкции с голям обхват

1 Сгъва

3 черупки

Висящи (вантови) конструкции

1 Висящи калъфи

4 Комбинирани системи

Трансформируеми и пневматични покрития

1 Трансформируеми покрития

Използвани книги

Въведение

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

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

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

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

1. Историческа обстановка

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

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

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

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

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

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

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

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

2. Класификация

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

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

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

Греди, рамки и сводести, равнинни системи от покрития с голям обхват обикновено се проектират, без да се вземат предвид сътрудничествовсички носещи елементи, тъй като отделните плоски дискове са свързани помежду си чрез относително 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 спестяване дървени конструкциие да се създадат условия за тяхното проветряване или проветряване. Също така е важно да се гарантира, че дървото е изсушено, преди да се използва в строителството. В момента дърводобивната промишленост може да осигури ефективно сушене съвременни методи, включително високочестотни токове и др.

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

Още по-често възраженията срещу използването на дървесина възникват по причини 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 полимерни филмии т.н. 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 Стоманобетонни конструкциине са подложени на гниене, ръжда, 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 на гимназия в Спрингфийлд (САЩ)

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

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

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

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

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

Ориз. 3 (продължение)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

б) без окачен таван и топли покривни панели.

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

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

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

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

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

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

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

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

Стоманени, стоманобетонни и дървени рамки

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

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

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

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

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

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

b - решетъчна дървена дъга

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

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

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

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

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

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

4. Пространствени покривни конструкции с голям обхват

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

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

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

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

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

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

1 Сгъва

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

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

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

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

Сгънатите конструкции имат редица положителни качества:

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

Големи възможности за фабрично производство;

спестяване на височина на помещението и др.

Интересен 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. Страхотно приложениекръстат свод, открит 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 издигането на 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 за монтажни работи.

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

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

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

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

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

Черупките имат редица други предимства:

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

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

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

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

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

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

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

Черупките се предлагат в единична и двойна кривина.

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, д).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Конструкциите за посочените участъци се признават за стандартни.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преходът от черупки с единична кривина към черупки с двойна кривина бележи нов етаппри разработването на черупки, тъй като ефектът от силите на огъване в тях е сведен до минимум.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

През последните години се появиха първите куполни сгради с подвижни покриви.

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

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

От Средновековието дървото се използва като конструктивен материал при изграждането на куполи. Много дървени куполи, датиращи от Средновековието, са оцелели до днес в 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).

Модерна технологиязалепването на дърво със силни водоустойчиви синтетични лепила и обширният опит в производството на ламинирана дървесина и използването й в строителството направиха възможно въвеждането на дървесината 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, оформена 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 Ройен (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 трансферната обвивка се образува 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, д).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

5 Черупки с противоположна посока на кривина

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Ориз. 23 Примери за използване на хипари в строителството

Покриване на залата на градския театър в Шизуска (Япония) архитект Кензо Танге, инженер Шошикацу Пауоби (фиг. 23, а). Залата разполага с 2500 места за зрители. Сградата е квадратна в план със страна равна на 54 м. Обвивката има формата на хипарум, чиято повърхност е подсилена с ребра за твърдост, разположени успоредно на страните на квадрата на всеки 2,4 м. Целият товар от покритието се пренася върху две стоманобетонни опори, свързани помежду си под пода на халето чрез стоманобетонни пътеки. Допълнителни опори за гредите на черупката 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 различни формихипари в строителството.

6 Покрития на напречни ребра и напречни греди

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

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

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

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

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

Ориз. 24 Напречно оребрени покрития от метал

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

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

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

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

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

Пръчковите пространствени структури са широко разпространени в много страни по света. това се обяснява с простотата на тяхното производство, лекотата на инсталиране и най-важното - възможността 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 с телове (фиг. 28, а);

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

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

Двойна ремъчна структура с две семейства ремъчни пръти;

Двойна ремъчна структура с три семейства ремъчни пръти;

Двойна ремъчна структура с четири семейства ремъчни пръти.

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

Ориз. 28 Някои видове възлови връзки в прътови конструкции

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

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

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

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

5. Висящи (вантови) конструкции

През 1834 г. е изобретено теленото въже – нов конструктивен елемент, който е намерил много широко приложение в строителството благодарение на 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 модерните вантови конструкции започва през края на XIX V. По време на изграждането на изложението в Нижни Новгород през 1896 г. руският инженер В.Г. Шухов е първият, който използва пространствено работеща метална конструкция, където работата на твърдите елементи при огъване е заменена от работата на гъвкавите кабели при опън.

1 Висящи калъфи

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

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

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

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

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

В покритията 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 плоска повърхностна крайни диафрагми (плътни стени или контрафорси); междинните стълбове възприемат само част от вертикалните компоненти на силите в кабелите (фиг. 33, c);

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

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

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

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

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

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

С прехвърляне на тягата към наклонени контурни арки в покой

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

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

2 Окачени вантови конструкции

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

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

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

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

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

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

Няколко примера от практическото строителство.

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

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

3 Покрития с твърди кабели и мембрани

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

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

Висящи черупки от различни оризови материали (стомана, алуминиеви сплави, синтетични тъкании т.н.) 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 конструкции стана възможно да се опрости структурният дизайн и по този начин да се получи икономически ефект в сравнение с традиционните конструкции с голям обхват. При изграждането на Двореца на спортните игри Зенит в Ленинград е използвана дъгообразна кабелна ферма. Сградата е с правоъгълна форма с размери 72 × 126 м. Носещата рамка на това хале е проектирана под формата на десет напречни рамки със стъпка 12 м и две фахверкови крайни стени. всяка от рамките е направена под формата на блок от две наклонени v-образни колони-подпори, четири подпори на колони и две сводести въжени ферми. Широчината на всеки блок е 6 м. Стоманобетонните колони-подпори са захванати в основата и шарнирно прилепват към сводесто-кабелната ферма. Колоните за момче отгоре и отдолу са шарнирни. балансирането на силите на натиск се извършва главно в самото покритие. Тази система се сравнява благоприятно с чисто кабелни конструкции, които на правоъгълен план изискват инсталиране на момчета, подпори или други специални устройства. Предварителното напрежение на кабелите ще осигури значително намаляване на моментите в дъгата, които възникват при определени видове натоварвания.

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

Стоманобетонна плоча, подсилени с ферми, използвани 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 няколко усукани кабели (обикновено четиринишки) с редуващо се дясно или ляво усукване, свързани помежду си чрез единични или двойни шевове с тел или тънки телени нишки, изискват надеждна защитаот корозия. Възможни са следните методи за антикорозионна защита на кабели: поцинковане, боядисване или смазки, покритие с пластмасова обвивка, покритие с обвивка от оризова стомана с инжектиране на битум или циментова замазка в обвивката, бетоново покритие.

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

Притискане на двата клона на кабела 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 се разделят на три основни групи: термични покрития, 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 на определени закони. Неправилно проектираните пневматични конструкции ще разкрият грешката на архитекта чрез образуване на пукнатини и гънки, които нарушават формата или загуба на стабилност.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Черупките могат да имат различни форми. Отделните ленти на черупките са зашити или залепени. ако е необходимо да има разглобяеми връзки, използвайте ципове, връзки и др. Анкерните устройства, използвани за осигуряване на баланса на системата, могат да бъдат под формата на баластни тежести (сглобяеми и монолитни бетонни елементи, баластни торби и контейнери, маркучи за вода и др.), котви (винтови анкери с диаметър 100-350 mm, разширителни и грапави анкери, анкерни пилоти и плочи) или 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 на слоеве са разположени под ъгъл от 45 градуса един спрямо друг,

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

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

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

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

Използвани книги

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

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

Интернет ресурси:

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

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаване на тема?

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

„...Сгради с голям обхват са сгради, чийто таван, в зависимост от предназначението на сградата, може да бъде изпълнен само с носещи строителни конструкции с голям размах. Тези конструкции могат да бъдат метални, стоманобетонни, стоманобетонни и др. ...."

източник:

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

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

източник:

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

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

  Москва (енциклопедия)

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

  Санкт Петербург (енциклопедия)

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

  Голям филателен речник

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

  Строителен речник

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

  Страхотен счетоводен речник

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

  Строителен речник

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

  Речник на бизнес термините

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

  Голям икономически речник

• - ".....

  Официална терминология

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

  Официална терминология

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

  Официална терминология

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

  Енциклопедичен речник по икономика и право

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

  Енциклопедичен речник на Brockhaus и Euphron

• - виж Многоетажни сгради...

  Велика съветска енциклопедия

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

  Речник на синонимите

„Големи сгради“ в книгите

Строители Сгради

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

Театрални сгради