By funkcionalna namjena Zgrade dugog raspona mogu se podijeliti na:

1) javne zgrade (pozorišta, izložbeni paviljoni, bioskopi, koncertne i sportske hale, zatvoreni stadioni, pijace, železničke stanice);

2) objekti posebne namene (hangari, garaže);

3) industrijske zgrade (vazduhoplovstva, brodogradnje i mašinogradnje, laboratorijske zgrade raznih industrija).

Noseće konstrukcije prema projektnom dijagramu podijeljeno na:

blok,

lučni,

strukturni,

kupola,

visi,

Mrežaste školjke.

Izbor jedne ili druge sheme nosivih konstrukcija zgrade zavisi od niza faktora: raspona zgrade, arhitektonsko-planskog rješenja i oblika zgrade, prisutnosti i vrste suspendovanog transporta, zahtjeva za krutost premaza, vrsta krova, aeracija i rasvjeta, podloga za temelje itd.

Objekti sa velikim rasponima su objekti individualne gradnje, čija su arhitektonska i konstruktivna rješenja vrlo individualna, što ograničava mogućnosti tipizacije i objedinjavanja njihovih konstrukcija.

Konstrukcije takvih zgrada rade uglavnom pod opterećenjem od vlastite težine konstrukcije i atmosferskih utjecaja.

1.1 Konstrukcije greda

Gredne krovne konstrukcije dugog raspona sastoje se od glavnih nosivih poprečnih konstrukcija u obliku ravnih ili prostornih rešetki (raspon rešetki od 40 do 100 m) i međukonstrukcija u obliku vezica, greda i krovišta.

Prema obrisima farme postoje: sa paralelnim pojasevima, trapezoidni, poligonalni, trouglasti, segmentni (vidi dijagrame na sl. 1).

Visina rešetke hf=1/8 ÷ 1/14L; nagib i=1/ 2 ÷ 1/15.

Trokutaste rešetke hf= 1/12 ÷ 1/20L; nagib pojaseva i=1/5 ÷ 1/7.

Slika 1 - Sheme konstrukcijskih rešetki

Presjek rešetki:

Kada je L > 36m, jedan od nosača grede se postavlja pomično.

Izgled pokrivenosti- vertikalne i horizontalne veze duž premaza riješene su slično kao kod industrijskih objekata sa krovnim rešetkama.

A) normalan raspored

zid

b) složen raspored - sa rogovima:

PF

Koriste se sheme oblaganja greda:

Za sve vrste nosećih konstrukcija - zidovi od opeke ili betona, stupovi (metalni ili armirani beton);

Kada potporne konstrukcije ne mogu apsorbirati sile potiska;

Prilikom izgradnje objekata na slijeganju ili kraškom tlu i potkopanim područjima.

Treba napomenuti da su krovne sheme od greda teže od okvirnih i lučnih, ali su jednostavne za proizvodnju i ugradnju.

Proračuni rešetki se izvode korištenjem metoda strukturna mehanika(slično proračunu krovnih rešetki industrijskih zgrada).

1.2 Strukture okvira

U rasponu se koriste okvirne konstrukcije za pokrivanje zgrada

L=40 - 150m, sa rasponom L > 150m postaju neekonomični.

Prednosti okvirnih konstrukcija U poređenju sa gredama, to znači manju težinu, veću krutost i manju visinu prečke.

Nedostaci- velika širina stubova, osjetljivost na neravnomjerno slijeganje oslonaca i promjene T o.

Konstrukcije okvira su efikasne kada je linearna krutost stupova bliska linearnoj krutosti poprečnih šipki, što omogućava preraspodjelu sila od vertikalnih opterećenja i značajno olakšanje poprečnih šipki.

Prilikom pokrivanja velikih raspona, u pravilu se koriste okviri sa dvostrukim i bez šarki raznih oblika (vidi sliku 2).

Rice. 2 - Šeme prolaznih okvira

Okviri bez šarki su čvršći i ekonomičniji u smislu potrošnje materijala, međutim, zahtijevaju izgradnju snažnih temelja i osjetljivi su na promjene temperature.

Za velike raspone i opterećenja, prečke okvira su dizajnirane kao teške rešetke, za relativno male raspone (40-50m) imaju iste presjeke i komponente kao i lake rešetke.

Poprečni presjeci okvira su slični gredama.

Raspored okvira i poklopca od okvirnih konstrukcija sličan je rješenju okvira industrijskih zgrada i grednih obloga.

Statički proračuni okvirnih konstrukcija izvode se metodama mehanike konstrukcija i posebno razvijenim kompjuterskim programima.

Teški prolazni okviri su dizajnirani kao rešetkasti sistemi, uzimajući u obzir deformacije svih rešetkastih šipki.

1.3 Lučne konstrukcije

Lučne krovne konstrukcije za zgrade dugog raspona pokazuju se isplativije u smislu potrošnje materijala od sistema greda i okvira. Međutim, u njima nastaje značajan potisak koji se prenosi kroz temelje na tlo ili se uređuje zatezanje da ga apsorbuje (tj. gašenje potiska unutar sistema).

Obrasci i obrisi lukova su vrlo raznoliki: dvokraki, trokraki, bez šarki (vidi sl. 3).

Najpovoljnija visina lukova: f=1/4 ÷ 1/6 raspon L.

Visina presjeka luka:

Puni zid 1/50 ÷ 1/80 L,

Rešetka 1/30 ÷ 1/60 L.

Fig.4- Šeme nosećih šarki lukova i okvira (popločane,

b - peti točak, c - balansir:

1 - ploča, 2 - osovina, 3 - balansir).

Rice. 5- Šarke i lukovi za ključeve

(a - pločica; b - uravnotežena; c - lim; d - vijcima)

Nakon određivanja M, N, Q, sekcije lučnih šipki biraju se na isti način kao i presjeci strništa rešetke:

1.4. Prostorne strukture obloga zgrada dugog raspona

U sistemima greda, okvira i lučnih premaza koji se sastoje od pojedinačnih nosivi elementi, opterećenje se prenosi samo u jednom smjeru - duž nosivog elementa. U ovim sistemima premaza, nosivi elementi su međusobno povezani lakim sponama, koje nisu dizajnirane da preraspodijele opterećenja između nosivih elemenata, već samo osiguravaju njihovu prostornu stabilnost, tj. uz njihovu pomoć to je osigurano HDD obloge.

U prostornim sistemima veze su ojačane i uključene u raspodjelu opterećenja i njihov prijenos na nosače. Opterećenje primijenjeno na prostornu konstrukciju prenosi se u dva smjera. Ovaj dizajn je obično lakši od ravnog.

Prostorne strukture mogu biti ravne (ploče) i zakrivljene (školjke).

Da bi se osigurala potrebna krutost, ravni prostorni sistemi (osim visećih) moraju biti dvostruko opasani - formirajući mrežasti sistem duž površine. Konstrukcije sa dvostrukim pojasom imaju dvije paralelne mrežaste površine koje su međusobno povezane krutim vezama.

Jednoslojne strukture sa zakrivljenim površinskim sistemom nazivaju se jednostruke mreže.

U takvim projektima princip koncentracije materijala zamjenjuje se principom višestruko povezanih sistema. Izrada i montaža ovakvih konstrukcija je vrlo radno intenzivna i zahtijeva posebne tehnike izrade i ugradnje, što je jedan od razloga njihove ograničene upotrebe.

1.5 Sistemi prostornih mreža ravne obloge

U građevinarstvu se koriste mrežasti sistemi pravilne strukture, tzv konstrukcijski projekti ili jednostavno strukture, koji se koriste u obliku ravnih obloga javnih i industrijskih zgrada dugog raspona.

Ravne konstrukcije su strukture formirane od različitih sistema poprečnih rešetki (vidi sliku 6):

1) Konstrukcije formirane od poprečnih rešetki koje se kreću u tri smjera. Stoga su najkrutiji, ali ih je teže proizvesti. Riječ je o konstrukcijama s pojasnim mrežama skalastih trokuta.

2) Konstrukcije formirane od rešetki koje se kreću u dva smjera. Riječ je o konstrukcijama s pojasnim mrežama od četvrtastih ćelija.

3) Konstrukcije formirane od rešetki, također u dva smjera, ali ojačane dijagonalama u uglovima. Zato su tvrđi.

Prednosti konstrukcija:

Veća prostorna krutost: veliki rasponi mogu biti pokriveni različitim konturama nosača ili rešetkama stupova; postati izražajan arhitektonska rješenja na visini konstrukcije.

Hstrukture=1/12 - 1/20 L

Ponovljivost šipki - od standardnih i istih šipki moguće je montirati obloge različitih raspona i tlocrtnih konfiguracija (pravougaone, kvadratne, trouglaste i zakrivljene).

Omogućuje vam pričvršćivanje suspendovanog transporta i promjenu smjera njegovog kretanja ako je potrebno.

Strukturalni krovni sistemi mogu biti jednokrilni ili višeraspojni, oslonjeni i na zidove i na stubove.

Ugradnja konzolnih prevjesa iza linije oslonaca smanjuje izračunati moment savijanja raspona i značajno olakšava konstrukciju premaza.

Rice. 6- Dijagrami konstruktivnih pokrivnih mreža (a - sa mrežama pojaseva od jednakostranih trokutnih ćelija; b - sa mrežama pojasa od četvrtastih ćelija; c - istim, ojačanim dijagonalama u uslovnim zonama: 1 - gornji tetivi,

2 - donje tetive, 3 - kosi nosači, 4 - gornje dijagonale, 5 - donje dijagonale, 6 - kontura potpore).

Nedostaci konstrukcija- povećana složenost proizvodnje i ugradnje. Prostorni spojevi šipki (vidi sliku 7) su najsloženiji elementi u konstrukcijama:

Kuglični umetak (a);

Na vijcima (b);

Cilindrično jezgro sa prorezima, zategnuto jednim vijkom i podloškama (c, d);

Zavareni sklop spljoštenih krajeva šipki (e).

Rice. 7 - Interfejs čvorovi za konstrukcijske šipke

Strukturne strukture su stalno statički neodređeni sistemi. Njihov tačan proračun je složen i izvodi se na računaru.

U pojednostavljenom pristupu, konstrukcije se proračunavaju korištenjem metoda strukturne mehanike - kao izotropne ploče ili kao sistemi poprečnih rešetki bez uzimanja u obzir momenta.

Veličine momenata i posmičnih sila određuju se pomoću tablica za proračun ploča: M ploče; Qploče - zatim pređite na proračun štapova.

1.6 Premazi ljuske

Za građevinske obloge koriste se jednostruke, dvostruke cilindrične školjke i školjke dvostruke zakrivljenosti.

Cilindrične školjke (vidi sliku 8) izrađene su u obliku lukova s ​​potporom:

a) pravolinijska generatrisa konture

b) na krajnjim dijafragmama

c) na krajnjim dijafragmama sa srednjim osloncima

Fig.8- Šeme za podupiranje cilindričnih školjki (1 - školjka;

2 - krajnja dijafragma; 3 - priključci; 4 - kolone).

Za raspone B ne veće od 30 m koriste se školjke s jednom mrežom.

Dvostruka mreža - za velike raspone B>30m.

Na cilindričnoj površini nalaze se šipke koje formiraju mreže različitih sistema (vidi sliku 9):

Dijamantska mreža (a);

Rombična mreža sa uzdužnim rebrima (b);

Rombična mreža sa poprečnim rebrima (c);

Rombična mreža sa poprečnim i uzdužnim rebrima (d).

Najjednostavnija mreža rombičnog uzorka, koja se dobija od lakih standardnih šipki (∟, ○, □) od valjanih profila. Međutim, ova shema ne pruža potrebnu krutost u uzdužnom smjeru pri prijenosu opterećenja na uzdužne zidove.

Rice. 9 - Mrežasti sistem jednostrukih mrežastih školjki

Krutost konstrukcije značajno se povećava u prisustvu uzdužnih šipki (dijagram "b") - konstrukcija može raditi kao ljuska s rasponom L. U ovom slučaju, nosač može biti krajnji zidovi ili četiri stupa sa krajnjim dijafragmama.

Najkruće i najpovoljnije su mreže (uzorak "c"), koje imaju i uzdužna i poprečna rebra (šipove), a mrežasta rešetka je usmjerena pod uglom od 45.

Proračun ljuski se vrši korištenjem metoda teorije elastičnosti i metoda teorije ljuski. Školjke bez poprečnih rebara izračunati kao nabori bez momenta (Ellersova metoda). Ako postoje poprečna rebra, osiguravajući krutost konture - prema Vlasovljevoj teoriji momenata (svodi se na rješavanje osmočlanih jednačina).

Prilikom proračuna kroz mrežaste ljuske, prolazna lica konstrukcija zamjenjuju se čvrstim pločama ekvivalentne debljine pri radu na smicanje, aksijalnu napetost i kompresiju.

Precizniji proračuni mrežastih ljuski izvode se na računaru pomoću posebno razvijenih programa.

Dvostruke mrežaste školjke koristi se za pokrivanje raspona širine veće od B>30m.

Njihovi dijagrami dizajna su slični onima kod dvostrukih mreža ravne ploče- strukture. Kao iu strukturama, formiraju ih sistemi poprečnih rešetki povezanih duž gornje i donje tetive posebnim vezama - rešetkom. Ali u isto vrijeme, u školjkama, glavna uloga u percepciji sila pripada zakrivljenim mrežastim ravninama; rešetka koja ih povezuje manje je uključena u prijenos sila, ali daje strukturi veću krutost.

U poređenju sa školjkama sa jednom mrežom, školjke sa dvostrukom mrežom imaju veću krutost i nosivost. Mogu pokriti raspone zgrada od 30 do 700 m.

Dizajnirane su u obliku cilindrične površine, poduprte uzdužnim zidovima ili metalnim stupovima. Na krajevima školjke počivaju na krutim dijafragmama (zidovi, rešetke, lukovi s vezom, itd.).

Najbolja raspodjela sila u ljusci je na B=L.

Udaljenost između površina mreže je h=1/20÷1/100R pri f/B=1/6÷1/10.

Kao iu strukturama, najsloženiji je spoj šipki.

Proračun dvomrežnih školjki se vrši na računaru pomoću posebno dizajniranih programa.

Za približan proračun ljuske potrebno je svesti sistem šipki na ekvivalentnu čvrstu ljusku i uspostaviti modul smicanja srednjeg sloja, koji je po krutosti ekvivalentan spojnoj rešetki.

1.7 Obloge kupole

Postoje dizajni kupole četiri vrste(vidi sliku 6): rebrasti (a), rebrasti prsten (b), mreža (c), radijalna greda (d).

Rice. 10- Šeme kupole

Rebraste kupole

Konstrukcije rebrastih kupola sastoje se od pojedinačnih ravnih ili prostornih rebara u obliku greda, rešetki ili polulukova, smještenih u radijalnom smjeru i međusobno povezanih nosačima.

Gornji pojasevi rebara čine površinu kupole (obično sferne). Krov je položen uz grede.

Na vrhu, za ponovno povezivanje rebara, ugrađen je kruti prsten koji radi na kompresiju. Rebra mogu biti zglobno ili čvrsto pričvršćena za centralni prsten. Par rebara kupole smještenih u istoj dijametralnoj ravni i prekinutih centralnim prstenom smatra se jedinstvenom, na primjer lučnom strukturom (dvokraka, tri zgloba ili bez šarki).

Rebraste kupole su sistemi odstojnika. Proširenje se opaža zidovima ili posebnim odstojnim prstenom u obliku kruga ili poliedra sa krutim ili zglobnim spojevima u uglovima.

Između rebara, sa određenim nagibom, polažu se prstenaste grede na koje se krovni pod. Naramenice, pored svoje osnovne namjene, pružaju opću stabilnost gornjeg pojasa rebara van ravni, smanjujući njihovu konstrukcijsku dužinu.

Da bi se osigurala ukupna krutost kupole u ravni greda, na određenom nagibu postavljaju se kosine veze između rebara, kao i vertikalne veze za odvajanje unutrašnjeg pojasa luka - odstojnici su raspoređeni između vertikalnih veza.

Projektna opterećenja- vlastitu težinu konstrukcije, težinu opreme i atmosferske utjecaje.

Dizajnerski elementi poklopca kupole su: rebra, potporni i centralni prstenovi, grede, kosi i vertikalni spojevi.

Ako se proširenje kupole percipira odstojnim prstenom, tada se pri izračunavanju luka prsten može zamijeniti uvjetnim zatezanjem koje se nalazi u ravnini svakog para polulukova (tvoreći ravan luk).

Prilikom izračunavanja potpornog prstena - s čestim rasporedom lukova (rebara) kupole, djelovanje njihovih potiska može se zamijeniti ekvivalentnim ravnomjerno raspoređenim opterećenjem:

Kupole sa rebrastim prstenom

U njima naramenice sa rebrima čine jedan kruti prostorni sistem. U ovom slučaju, prstenasti nosači rade ne samo na savijanju od opterećenja na premazu, već i na reakciji međurebara i percipiraju vlačne ili tlačne prstenaste sile koje proizlaze iz potiska na mjestu oslonca višerasponskog poluproizvoda. lukovi.

Težina rebara (lukova) u takvoj kupoli je smanjena zbog uključivanja prstenastih nosača kao srednjih potpornih prstenova. Prstenasta rebra u takvoj kupoli rade na isti način kao i potporni prsten u rebrastoj kupoli, a pri proračunu lukova mogu se zamijeniti uvjetnim zatezanjem.

Sa simetričnim opterećenjem, proračun kupole se može izvršiti podjelom na ravne lukove s vezicama na nivou prstenastih rebara (proboja).

Mrežaste kupole

Ako povećate povezanost sistema u rebrastoj ili rebrasto-prstenastoj kupoli, možete dobiti mrežaste kupole sa zglobnim vezama šipki na čvorovima.

U mrežastim kupolama, između rebara (lukova) i prstenova (prstenaste grede) nalaze se kočnice, zahvaljujući kojima se sile raspoređuju po površini kupole. U ovom slučaju, šipke rade uglavnom samo na aksijalne sile, što smanjuje težinu rebara (lukova) i prstenova.

Šipke mrežastih kupola izrađuju se od zatvorenih profila (okrulog, kvadratnog ili pravokutnog presjeka). Čvorovi spojeva šipki su isti kao u strukturama ili mrežastim školjkama.

Mrežaste kupole se izračunavaju na računaru pomoću posebno razvijenih programa.

Približno se izračunavaju prema bezmomentnoj teoriji školjki - kao kontinuirana osimetrična ljuska pomoću formula iz odgovarajućih teorijskih priručnika.

Radijalne kupole

Oni su rebraste kupole sačinjene od segmentiranih poluoklopa raspoređenih radijalno. U sredini su segmentni poluosi povezani na kruti prsten (rešetkasti ili čvrsti zid sa dijafragmama za ukrućenje).

1.8 Viseće obloge

Viseći premazi su oni kod kojih glavni nosivi elementi rade u napetosti.

Ovi elementi u potpunosti koriste čelike visoke čvrstoće, jer oni nosivost određuje snaga, a ne stabilnost.

Noseće rastegnute šipke - sajle - mogu se učiniti fleksibilnim ili krutim.

Čvrsto- napravljen od zakrivljenih I-greda.

Fleksibilno- od čeličnih užadi (kablova) upredenih od žice visoke čvrstoće sa R ​​= 120 kN/cm2 ÷ 240 kN/cm2.

Viseće krovne konstrukcije su jedan od najperspektivnijih konstruktivnih oblika za upotrebu materijala visoke čvrstoće. Konstruktivni elementi visećih krovova se lako transportuju i relativno lako montiraju. Međutim, izgradnja visećih obloga ima niz poteškoća, čije uspješno inženjersko rješenje određuje učinkovitost obloge u cjelini:

Prvi nedostatak- viseće obloge su sistemi za proširenje i za apsorpciju potiska potrebna je noseća konstrukcija, čija cijena može biti značajan dio cijene cjelokupne obloge. Smanjenje troškova potpornih konstrukcija može se postići povećanjem efikasnosti njihovog rada - stvaranjem obloga okruglih, ovalnih i drugih nepravolinijskih oblika;

drugi nedostatak- povećana deformabilnost visećih sistema. To je zbog činjenice da je modul elastičnosti upletenih kablova manji od modula elastičnosti valjanog čelika (Etrosa = 1,5 ÷ 1,8 × 10 5 MPa; E valjane šipke = 2,06 × 10 5 MPa), a površina elastični radčelik visoke čvrstoće je znatno veći od običnog čelika. Dakle, relativna deformacija kabela u elastičnom stupnju rada, ε = G/E, nekoliko je puta veća nego kod elemenata izrađenih od običnog čelika.

Većina sistema spuštenih obloga su sistemi trenutnog ukrućenja, tj. sistemi koji elastično rade samo pod ravnotežnim opterećenjima, a pod dejstvom neujednačenih opterećenja u njima, osim elastičnih deformacija, javljaju se i kinematička pomeranja sistema, što dovodi do promene integriteta geometrijskog sistema prevlake.

Kako bi se smanjila kinematička pomicanja, sustavi spuštenih premaza često su opremljeni posebnim stabilizirajućim uređajima i prethodno napregnuti.

Vrste visećih shema

1. Sistemi sa jednim remenom sa fleksibilnim kablovima

Takvi sistemi premaza su dizajnirani pravougaoni ili zakrivljeni u planu, na primjer, okrugli (vidi sliku 11).

To su prednapregnute armirano-betonske školjke koje rade na zatezanje. Napregnuta armatura u njima je sistem savitljivih kablova, na koje se prilikom ugradnje polažu montažni kablovi. armirano betonske ploče. U ovom trenutku na kablove se postavlja dodatna težina, koja se uklanja nakon polaganja svih armiranobetonskih ploča i brtvljenja šavova. Kablovi sabijaju armirano-betonske ploče i rezultirajuća armiranobetonska ljuska prima preliminarno tlačno naprezanje, omogućavajući joj da apsorbira vlačna naprezanja od vanjskih opterećenja i osigurava ukupnu stabilnost konstrukcije. Nosivost premaza je osigurana zatezanjem kablova.

Kod pravokutnih krovova, potisak kablova apsorbira noseća konstrukcija od tiplova i sidara pričvršćenih u tlu.

Rice. jedanaest- Jednostruke obloge sa fleksibilnim kablovima

(a - pravougaonog u tlocrtu; b - okruglog u tlocrtu)

Kod obloga okruglog (ovalnog) plana potisak se prenosi na vanjski komprimirani prsten koji leži na stupovima i unutrašnji (ispruženi) metalni prsten.

Progib kablova takvih obloga je obično f=1/10÷1/20 L. Takve školjke su ravne.

Poprečni presjek krovnih kablova je određen prema instalacijsko opterećenje. U ovom slučaju kablovi rade kao odvojeni navoji, a proširenje u njima se može odrediti bez uzimanja u obzir njihovih deformacija H=M/f, gdje je M moment grede od projektnog opterećenja, f je progib navoja.

gdje je V reakcija zraka.

2. Sistemi sa jednim remenom sa krutim kablovima

Rice. 12- 1 - uzdužna savojno-kruta rebra; 2 - poprečna rebra;

3 - aluminijumska membrana, t = 1,5 mm

U takvim oblogama, savijeni kruti kablovi pričvršćeni na potporni pojas djeluju pod djelovanjem vlačnog opterećenja sa savijanjem. Štoviše, pod djelovanjem ravnomjernog opterećenja, udio savijanja u naponima je mali. Pod djelovanjem neravnomjernog opterećenja, kruti kabeli počinju snažno odolijevati lokalnom savijanju, što značajno smanjuje deformabilnost cijelog premaza.

Progib kablova takvih obloga je obično 1/20 ÷ 1/30 L. Međutim, upotreba krutih navoja je moguća samo za male raspone, jer Kako se raspon povećava, instalacija postaje znatno složenija i njihova težina se povećava. Ovakvi kruti kablovi mogu se koristiti za polaganje laganog krova, nema potrebe za prednaprezanjem (njegovu ulogu igra krutost kabla na savijanje).

Kod ravnomjernog opterećenja, potisak u nosaču kabela određuje se formulom

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

gdje je ∆f=f–fo,

f - otklon pod opterećenjem,

fo – početni progib;

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

Moment savijanja u sredini kabla nalazi se po formuli

M= q I 2 /8–Hf.

3. Jednostruki viseći krovovi, zategnuti pomoću poprečnih greda ili rešetki

Rice. 13

Stabilizacija ovakvih sistema užadi i greda postiže se ili povećanjem mase poprečnih i krutih elemenata na savijanje, ili prednaprezanjima koja povezuju poprečne grede ili rešetke s temeljima ili osloncima. Na ovaj način se zatežu laki krovni pokrivači.

Zbog krutosti na savijanje poprečnih greda ili rešetki, premaz dobiva prostornu krutost, što je posebno vidljivo kada je gornja konstrukcija opterećena lokalnim opterećenjem.

4. Sistemi sa dva pojasa

Rice. 14

Premazi ovog tipa imaju dva kablovska sistema:

- Nosioci- sa nagibom nadole;

- Stabiliziranje- sa nagibom prema gore.

Ovo čini takav sistem trenutno krutim - sposobnim da apsorbuje opterećenja koja djeluju u dva različita smjera. Vertikalno opterećenje uzrokuje potporni navoj istezanje, a za stabilizaciju - kompresija. Usis vjetra uzrokuje sile suprotnog predznaka u kablovima.

U ovoj vrsti premaza mogu se koristiti lagani krovovi.

5. Zategnute mreže u obliku sedla

Rice. 15

Premazi ove vrste koriste se za kapitalne zgrade i privremene objekte.

Mreža za pokrivanje: nosivi (uzdužni) kablovi su savijeni nadole, stabilizacioni (poprečni) kablovi su savijeni prema gore.

Ovaj oblik premaza omogućava da se mreža prethodno napreže. Površina premaza je lagana od raznih materijala: od čeličnog lima do folije i cerade.

Razmak mreže je otprilike jedan metar. Tačan proračun mreža takvih premaza moguć je samo na računaru.

6. Metalne ljuske membrane

Rice. 16

Oblik u tlocrtu je elipsa ili krug, a oblik školjki je prilično raznolik: cilindrični, konusni, zdjeličasti, sedlasti i šatorski. Većina njih radi prema prostornoj shemi, što ga čini vrlo profitabilnim i omogućava korištenje listova debljine 2 - 5 mm.

Proračun takvih sistema se vrši na računaru.

Main prednost Takvi sistemi premaza su kombinacija nosivosti i funkcija zatvaranja.

Izolacija i hidroizolacija se postavljaju na noseću školjku bez korištenja krovnih ploča.

Shell paneli se proizvode u proizvodnom pogonu i isporučuju na ugradnju u obliku rola, od kojih se cijela školjka sastavlja na gradilištu bez upotrebe skele.

Odjeljak 2. Strukture listova

Limaste konstrukcije su konstrukcije koje se sastoje uglavnom od limova i namijenjene su skladištenju i transportu tekućina, plinova i rasutih materijala.

Ovi dizajni uključuju:

Rezervoari za skladištenje naftnih derivata, vode i drugih tečnosti.

Rezervoari za gas za skladištenje i distribuciju gasova.

Bunkeri i silosi za skladištenje i rukovanje rasutim materijalima.

Cjevovodi velikog promjera za transport tekućina, plinova i drobljenih ili tečnih čvrstih materija.

Specijalni dizajni za metaluršku, hemijsku i druge industrije:

Kućišta visoke peći

Grejači vazduha

Sakupljači prašine - perači, kućišta za elektrofiltere i vrećaste filtere

Dimne cijevi

Pune zidne kule

Rashladni tornjevi itd.

Takve limene konstrukcije zauzimaju 30% svih metalnih konstrukcija.

Radni uslovi za limene konstrukcije dosta raznoliko:

Mogu biti nadzemni, nadzemni, poluukopani, podzemni, podvodni;

Može da percipira statičnost i dinamička opterećenja;

Rad pod niskim, srednjim i visokog pritiska;

Pod uticajem niske visoke temperature, neutralne i agresivne sredine.

Karakterizira ih dvoosnovno naponsko stanje, a na mjestima gdje su spojeni sa dnom i ukrućenjima, na mjestima gdje su spojene školjke različite zakrivljenosti (tj. na granici promjene polumjera zakrivljenosti), lokalno visoki naponi, brzo slabe kako se udaljavaju od ovih područja - ovo je takozvani fenomen ivičnog efekta.

Konstrukcije od lima uvijek kombinuju funkcije nosivosti i zatvaranja.

Zavareni spojevi elemenata limenih konstrukcija izvode se od kraja do kraja, preklapajući se i od kraja do kraja. Veze se izvode automatskim i poluautomatskim elektrolučnim zavarivanjem.

Većina pločastih struktura su tankozidne rotacijske školjke.

Školjke se izračunavaju korištenjem metoda teorije elastičnosti i teorije ljuske.

Konstrukcije od lima su dizajnirane za snagu, stabilnost i izdržljivost.

1.1 Rezervoari

U zavisnosti od položaja u prostoru i geometrijski oblik dijele se na cilindrične (vertikalne i horizontalne), sferne i suze.

Na osnovu položaja u odnosu na planski nivo zemlje razlikuju se: nadzemne (na osloncima), nadzemne, poluukopane, podzemne i podvodne.

Mogu biti konstantnog i promjenjivog volumena.

Vrsta spremnika se odabire ovisno o svojstvima uskladištene tekućine, načinu rada i klimatskim karakteristikama građevinskog područja.

Najrasprostranjeniji dobio vertikalne i horizontalne cilindrične rezervoare kao najlakše za proizvodnju i ugradnju.

Vertikalni rezervoari sa fiksnim krovom su posude niskog pritiska u kojima se skladište naftni derivati ​​sa malim prometom (10 - 12 puta godišnje). Oni stvaraju višak pritiska u parno-vazdušnoj zoni do 2 kPa, a pri pražnjenju i vakuum (do 0,25 kPa).

Vertikalni rezervoari sa plutajućim krovom i pontonom koristi se za skladištenje naftnih derivata sa velikim prometom. U njima praktički nema viška pritiska i vakuuma.

Rezervoari visokog pritiska (do 30 kPa) se koriste za dugotrajno skladištenje naftnih derivata sa prometom ne više od 10 - 12 puta godišnje.

Sferični rezervoari- za skladištenje velikih količina tečnih gasova.

Rezervoari u obliku kapi- za skladištenje benzina sa visokim pritiskom pare.

Vertikalni rezervoari

Rice. 17

Bitni elementi:

Zid (tijelo);

Krov (pokrive).

Svi elementi konstrukcije izrađeni su od čeličnog lima. Jednostavni su za proizvodnju i ugradnju, a prilično su ekonomični u smislu potrošnje čelika.

Utvrđene su optimalne dimenzije vertikalnog cilindričnog rezervoara konstantne zapremine, pri kojima će potrošnja metala biti najmanja. Dakle, rezervoar sa zidom konstantne debljine ima minimalnu masu ako

[(mdn + mpok) / mst] = 2, i vrijednost optimalna visina rezervoar se određuje po formuli

gdje je V zapremina rezervoara,

∆= t dan+t dodaj. poklopac - zbir smanjene debljine dna i premaza,

tst. - debljina zida kućišta.

U rezervoarima velike zapremine, debljina stijenke varira po visini. Masa takvog spremnika bit će minimalna ako je ukupna masa dna i poklopca jednaka masi zida, tj. mday + mcover = mst.

U ovom slučaju

gdje je ∆= tday. + tpriv. poklopac,

n - faktor preopterećenja,

γ f. - specifična težina tečnosti.

Dno rezervoara

Budući da se dno rezervoara cijelom svojom površinom oslanja na pješčanu podlogu, doživljava manja opterećenja od pritiska tekućine. Stoga se debljina donjeg lima ne izračunava, već se uzima strukturno, uzimajući u obzir jednostavnost ugradnje i otpornost na koroziju.

Na V≤1000m i D<15м → tдн = 4мм; при V>1000m i D=18-25m → tdn = 5mm; pri D > 25m → tdn = 6mm. Rice. 18

Listovi donjih ploča su međusobno povezani duž uzdužnih rubova s ​​preklopom s preklopom od 30 - 60 mm na dan. = 4 - 5mm, a kada je tday = 6mm - izvode se od kraja do kraja. Spoljni listovi - "rubovi" - su 1-2 mm deblji od listova u srednjem dijelu dna. Sve se isporučuje od proizvođača u rolnama (Q ≤ 60t).

Zidna konstrukcija:

Rice. 19

Zid rezervoara se sastoji od niza traka čija visina je jednaka širini lima. Pojasevi su međusobno povezani s kraja na kraj ili se preklapaju na teleskopski ili stepenasti način. Čeono spajanje se izvodi uglavnom u tvornici proizvođača (rjeđe prilikom ugradnje), dok se preklopno spajanje izvodi i u tvornici i tokom ugradnje.

Uobičajena metoda za izradu rezervoara je valjanje.

Proračun snage- zid kućišta je nosivi element i izračunava se metodom graničnog stanja u skladu sa zahtjevima SNiP 11-23-81

Konstruktivne odluke metalne prevlake zgrade dugog raspona mogu biti grede, lučne, prostorne, viseće bajte, membrane itd. S obzirom da je kod ovakvih konstrukcija glavno opterećenje sopstvena težina, treba težiti njegovom smanjenju, što se postiže upotrebom čelika visoke čvrstoće i aluminijuma. legure.

Sistemi greda (obično rešetki) su uključeni u poprečne okvire, što poboljšava statički dizajn rada. Za raspone veće od 60-80 m preporučljivo je koristiti lučne obloge (slika 1). Za velike raspone preporučljivo je dizajnirati takve premaze prethodno napregnute. U lučnoj oblogi prikazanoj na sl. 2, gornja tetiva je kruta, a donja tetiva i lučna rešetka su od sajli. Nakon ugradnje luka, potporne jedinice su prisiljene da se pomaknu prema van, što uzrokuje preliminarnu napetost u donjoj tetivi i podupiračima luka.

Slika 1. 1 - luk; 2 - zatezanje; 3 - fiksni oslonac šarke; 4 - pokretni oslonac šarke

Slika 2.1 - kabl; 2 - tvrdi pojas

Prostorne rešetkaste prevlake mogu biti ravne dvoslojne (dvostruke) i zakrivljene jednoslojne (jednoslojne) ili dvoslojne. U dvostrukim mrežastim strukturama, dvije paralelne mrežne površine su međusobno povezane mrežastim vezama.

Mrežasti sistemi pravilne strukture nazivaju se strukturalnimi i koriste se u pravilu u obliku ravnih obloga. Oni predstavljaju razni sistemi poprečne rešetke (slika 3). Konstruktivni ravni podovi, zbog svoje velike prostorne krutosti, imaju malu visinu (1/16-1/20 raspona), mogu pokriti velike raspone. Ugradnjom konzolnih prevjesa iza potporne linije postiže se smanjenje momenata savijanja i težine premaza.

Slika 3. 1,2 - gornja i donja mreža struka; 3 - proteza; 4 - tetraedar; 5 - oktaedar; 6 - prateći kapital

Krivolinijske prostorne obloge obično imaju cilindričnu ili kupolastu površinu.

Cilindrični premazi mogu biti jednostruki ili dvostruki (krivolinijske strukture). U poprečnom smjeru djeluju kao svod, čiji se potisak percipira zidovima ili vezama.

Obloge kupole mogu imati rebrasti (ili rebrasto-prstenasti) dizajn (slika 4a) ili mrežasti dizajn (sl. 4b). U rebrastim kupolama radijalno postavljena rebra su međusobno povezana prstenastim nosačima. Ako potonji tvore jedan kruti prostorni sistem s rebrima, tada prstenasti nosači rade ne samo za lokalno savijanje, već kao dio kupolastog sistema percipiraju i prstenaste tlačne ili vlačne sile. U mrežastim kupolama konstrukcija, osim rebara i prstenastih elemenata, uključuje podupirače, što stvara uvjete pod kojima šipke rade samo na aksijalne sile.

Slika 4. a - rebrasto; b - mreža

Viseće obloge sastoje se od potporne konture i glavnih nosivih elemenata u obliku kablova ili tankih čeličnih limova koji rade na zatezanje. Budući da glavni elementi obloge rade na zatezanje, njihova nosivost je određena čvrstoćom (a ne stabilnošću), što omogućava efikasnu upotrebu užadi visoke čvrstoće ili čeličnog lima. Takvi premazi su vrlo ekonomični, ali povećana deformabilnost ograničava njihovu upotrebu za premaze industrijskih zgrada. Osim toga, s obzirom na veliku ekspanziju ovakvih sistema, preporučljivo je da se plan uzme u obliku okruglog, ovalnog ili poligonalnog, što olakšava uočavanje proširenja. U tom smislu, uglavnom se koriste za pokrivanje sportskih objekata, zatvorenih pijaca, izložbenih hala, skladišta, garaža i drugih objekata velikih raspona.

Sastav visećih obloga sa kablovima uključuje savitljive kablove (čelična užad ili armaturne šipke), smeštene u radijalnom smeru (Sl. 5a), u ortogonalnim smerovima (Sl. 5b) ili paralelno jedna s drugom u istom smeru (Sl. 6). Krivolinijske zatvorene potporne konture rade prvenstveno na kompresiju, a središnji prsten radi na napetost. U tim slučajevima se samo vertikalne sile prenose na konstrukcije koje nose oblogu (zidovi, stupovi, okviri). Nasuprot tome, s otvorenim krugovima, potisak se prenosi na noseće konstrukcije objekata, za koje je potrebna ugradnja anker temelja koji rade na izvlačenje, ili zidova sa kontraforima i sl. Na kablovski sistem se postavljaju lake armirano betonske ili metalne ploče sa polimernom izolacijom, troslojne i sl.

Slika 5. a - radijalni raspored momaka; b - ortogonalno; 1 - pokrovi; 2 - kontura potpore; 3 - centralni prsten

Slika 6. 1,2 - momci, redom, u sredini i na kraju; 3 - kontura potpore; 4 - armirano-betonske ploče; 5 - sidreni temelj

Sistemi visećih kablova su veoma raznovrsni. Često se koristi šatorski sistem sa kablovima, u kojem se središnji prsten oslanja na stub i uzdiže se na viši nivo od nosećeg konturnog.

Primer takvog sistema je pokrivanje autobuske stanice u Kijevu prečnika 161 m. Gore opisani sistemi su jednozonski. Osim njih, koriste se i sistemi s dva remena (posebno pod velikim opterećenjima vjetrom), u kojima se stabilizacija premaza provodi pomoću konture obrnute zakrivljenosti. U takvim sistemima nosivi tiplovi imaju zavoj prema dolje, a stabilizirajući stjenci prema gore. Iznad nosivih mogu se nalaziti stabilizatori na kojima je postavljena paluba, što uzrokuje kompresiju podupirača (slika 7a). Kada se stabilizacioni kablovi nalaze ispod nosivih kablova, veze između njih će biti istegnute (slika 7b). Moguća je i treća opcija, u kojoj se noseći i stabilizirajući kablovi ukrštaju, a nosači se sabijaju u srednjem dijelu obloge i razvlače u vanjskim dijelovima (slika 7b).

Slika 7. 1 - stabilizacijski omotači; 2 - stalci; 3 - nosivi kablovi

Viseći sistemi tankih listova - membranski premazi - također su postali široko rasprostranjeni u stranoj i domaćoj praksi.

Oni su prostorna konstrukcija napravljena od tankog metalnog lima (čelik ili legure aluminija) debljine nekoliko milimetara, pričvršćenog oko perimetra u noseću konturu. Njihove prednosti su kombinacija nosivih i ogradnih funkcija, kao i povećana industrijska proizvodnja. U nekim slučajevima, umjesto neprekidne membrane, premaz se formira od zasebnih tankih čeličnih traka koje nisu međusobno povezane. Trake koje se nalaze u dva međusobno okomita smjera mogu se preplitati, čime se sprječava njihovo raslojavanje.

Kontinuirana membranska obloga uspješno je korištena za univerzalni stadion na aveniji Mira u Moskvi, čije dimenzije dostižu 183x224 m (Sl. 8).

Slika 8. Strukturni dijagram pokrivanja univerzalnog stadiona na aveniji Mira u Moskvi (čelična membrana debljine 5 mm): plan; b - uzdužni presjek; u - poprečno

Sportski kompleks, izgrađen u Biškeku, uključuje dvoranu za 3 hiljade gledalaca, čija je obloga projektovana u obliku prednapregnutog sistema za vješanje membrana-greda (Sl. 9). Okvir objekta je izrađen od monolitnog armirano-betonskog objekta u vidu ukočenih rešetki smještenih po obodu tlocrtnih dimenzija 42,5 x 65,15 m. Poklopac se sastoji od same membrane debljine 2 mm, uzdužnih nosača i poprečnih greda - potpora. . Izolacija u obliku prostirki od mineralne vune okačena je na membranu odozdo, strop je izrađen od štancanih aluminijskih elemenata.

Membranski premazi se također koriste u brojnim drugim zgradama velikih raspona. Dakle, u Sankt Peterburgu, univerzalni teretana prečnika 160 m prekrivena je membranskom školjkom debljine 6 mm. Slične školjke pokrivaju i univerzalnu sportsku dvoranu tlocrtnih dimenzija 66x72 m za 5 hiljada gledalaca u Izmailovu (Moskva), zgradu bazena Pioneer tlocrtnih dimenzija 30x63 m u Harkovu itd.

Preklopljeni krovni svodovi su prostorna konstrukcija koja se može izraditi od metala (čelik, legure aluminijuma), armiranog betona i plastike.

Takvi premazi napravljeni od aluminijskih legura su posebno učinkoviti. Glavni strukturni element u potonjem može biti lim u obliku romba (slika 10), savijen duž veće dijagonale. Elementi u obliku dijamanta mogu se međusobno povezati pomoću cilindričnih šarki ili krutih prirubničkih spojeva. Da bi se povećala prostorna krutost premaza (posebno kod zglobnih zglobova), potrebno je

predvidjeti postavljanje uzdužnih veza duž izbočenih čvorova presavijenog luka.

Slika 9. 1 - okvir zgrade; 2 - viseći sistem membranskih greda

Slika 10.

Obloge dugog raspona su ravne, prostorne i pneumatske. Ovi premazi se koriste u javnim i industrijskim zgradama.

Ravne konstrukcije izrađuju se od greda, rešetki, okvira, lukova, koji se izrađuju od lameliranog drveta, valjanog čelika, monolitnog i montažnog armiranog betona.

Armiranobetonske grede koriste se za raspone do 24 m. Grede se koriste u T- i U-profilima.

Nosači i okviri (okretni i šarniri) od drveta, čelika i armiranog betona pokrivaju rasponi do 60 m.

Okviri bez šarki su čvrsto ugrađeni u temelj. Vrlo su osjetljivi na neravnomjerne padavine. Stoga se koriste na jakim i homogenim tlima. Zglobni okviri su manje osjetljivi na neravnomjerno slijeganje tla. Postoje okviri sa jednim, dva i tri zgloba. Jednokrilni - šarka je u sredini raspona. Dvostruki - šarke u nosačima.

Lukovi su efikasne konstrukcije za pokrivanje velikih raspona, jer... njihovi se obrisi mogu aproksimirati krivulji pritiska i na taj način se materijal može optimalno koristiti. Horizontalne sile (potisak) koje nastaju u lučnim konstrukcijama smanjuju se kako se radijus obrisa luka povećava. Istovremeno se povećava podizna grana luka, a samim tim i građevinski obim zgrade. To dovodi do povećanja troškova grijanja i niveliziranih troškova. Lukovi su široko rasprostranjeni u oblogama sportskih objekata velikih raspona.

Prostorne strukture - poprečne obloge, kupole, školjke, viseće obloge.

Poprečne obloge mogu biti presavijene ili mrežaste.

Za pokrivanje velikih raspona koriste se presavijene obloge od armiranog betona (do 50 m) i armiranog cementa (do 60 m). Formirani su od ravnih elemenata koji se ukrštaju preko raspona. Preklopi su: pravougaoni i cilindrični; pilasta; u obliku trokutastih ravnina; prizmatični tip; trapezni profil itd.

Mrežaste obloge od armiranog betona predviđene su za raspone do 50 m, a od čeličnih elemenata do 100 m. U ovim oblogama se ukrštaju armiranobetonski i čelični trouglovi. Elementi rade u dva smjera, tako da je njihova visina manja od visine greda - to smanjuje volumen zgrade.

Poprečne konstrukcije i sistemi sa ravnim rešetkama i ramovima su otvoreni za unutrašnjost. Često izrađuju spuštene stropove, koji su ojačani do dna rešetki.

Kupola je najstarija građevina. Korišćen je zato što moguće je odabrati takve oblike da u elementima luka ne nastaju vlačne sile. U halama u kojima je poželjno stvoriti veliki zračni prostor (pijace, teretane) i gdje nema velikih tekućih troškova grijanja koriste se razne vrste kupolaste konstrukcije od monolitnog ili montažnog armiranog betona, kupole-membrane od čeličnog lima debljine 3 mm sa zalijepljenom izolacijom ispod. Privremene izložbene hale su izrađene od lijepljenih plastičnih konstrukcija.

Viseće obloge pokrivaju raspone do 100 m. Glavni elementi ovih obloga rade na zatezanje i prenose opterećenja sa obloge na ankere. Imaju zakrivljene obrise i predstavljaju fleksibilne ili krute niti, membrane ili viseće rešetke. Prema svojim dizajnerskim karakteristikama razlikuju se viseće obloge: jednoremeni; dva pojasa; hyparas (hiperbolički paraboloidi) i oni sa kablovima.

U visećim oblogama nosivi elementi su čelične sajle. Provučeni su kroz neke noseća konstrukcija i ojačana strijama. Prednosti visećih konstrukcija - ušteda metala i drugo efikasno korišćenje nosivi elementi u odnosu na grede i okvirne konstrukcije, jer kablovi rade pod naponom. Nedostaci: viseći krovovi imaju nisku krutost, pa je krovna ploča često deformirana; teško je osigurati uklanjanje atmosferske vlage.

Jednopojasne obloge se koriste češće od ostalih, jer Tehnološki su napredni za proizvodnju i jednostavni za instalaciju. Oni mogu dati strukturi najviše različitih oblika. Pokrivači sa jednim remenom sastoje se od sistema radijalnih ili ukrštenih stezača koji prenose horizontalne sile na krute okvire, okvire regala ili spojne grede zatvorene petlje. Ploče su okačene na zavojne žice, a pod ovim opterećenjem se razvodne žice rastežu. U ovom trenutku se šavovi između ploča cementiraju i spojevi se zavaruju. Zbog elastičnih deformacija niti, ploče su komprimirane, a struktura počinje raditi kao monolitna ljuska. Kod cilindričnih obloga stvara se neznatna zakrivljenost obloge u smjeru okomitom na osi navoja. Ovo se radi radi odvodnje kišnice. Iz paraboličkih sistema u obliku obrnute kupole, voda teče u središte premaza i uklanja se unutrašnji odvod. Podnožja su postavljena po obodu hale, a horizontalni razvodni cjevovodi su skriveni u spuštenom stropu. Najlakši način za odvod vode je iz pokrivača šatora.

U dvokamenskim oblogama koriste se dva konkavna pojasa povezana zategnutim navojima. Najčešći su kružni u smislu dizajna. Navoji duž perimetra pričvršćeni su na vanjski prsten, au sredini - na unutrašnji. U zavisnosti od visine centralnog prstena, sistem se može napraviti konkavan ili konveksan. Konveksni sistem omogućava podizanje središnjeg dijela obloge i na taj način preusmjeravanje vode na vanjske zidove, bez pribjegavanja horizontalnom polaganju oluka, te korištenjem presavijenog sistema pokrivanja.

Hyparas (hiperbolički paraboloidi) su viseće obloge u obliku sedla. Oni su formirani u rešetkaste membrane pomoću dvije vrste filamenata. Neki navoji su nosivi, a drugi zatezni. Duž perimetra, niti su ugrađene u zatvorenu petlju. Ploče ili diskovi se polažu duž navoja. One su monolitne tako da se prvo opterete balastom ili zategnu noseće sajle dizalicama. Nakon toga, zatezni navoji dobivaju najveću napetost i otvaraju se spojevi ploča okomiti na te navoje. Zaptiveni su ekspandirajućim cementnim malterom. Kao rezultat toga, struktura se pretvara u krutu školjku. Hyparas pokrivaju strukture koje imaju kružni plan.

Kablovske obloge sastoje se od rastegnutih elemenata - kablova; konstrukcije koje rade na kompresiju - podupirači i savijanje - grede, rešetke, ploče i školjke. Ovi premazi mogu imati ne samo prostorni dizajn, već i ravan. Koriste ravne šipke - sajle. Zbog toga su konstrukcije s kablovima tvrđe, a kinematička kretanja njihovih elemenata su manja od onih kod drugih visećih obloga.

Školjke - jednostruke i dvostruke zakrivljenosti. Jednostruka zakrivljenost - cilindrična ili konusne površine. Dvostruka zakrivljenost - napravljena u obliku kupole ili elipsoida. Prema strukturi ljuske razlikuju se: glatke, rebraste, valovite, mrežaste, monolitne i montažne.

Pneumatski plafoni se koriste i za pokrivanje raspona do 30 m. Koriste se za privremene konstrukcije. Postoje tri tipa: granate sa vazdušnom podrškom; pneumatski okviri; pneumatska sočiva. Zračno podržane školjke su cilindri napravljeni od gumiranih ili sintetičkih tkanina. Unutar njih se stvara preveliki pritisak vazduha. Primjenjivo za sportskih objekata, izložbe. Pneumatski okviri su izduženi cilindri u obliku odvojenih lukova s ​​viškom zraka. Lukovi su povezani u neprekidni luk sa korakom od 3-4 m. Pneumatska sočiva su veliki jastuci napuhani vazduhom, koji su okačeni na kruti okvirne konstrukcije. Koristi se za postavljanje ljetnih cirkusa i pozorišta.

Konstrukcije dugog raspona igraju značajnu ulogu u svetskoj arhitekturi. I to je postavljeno u davna vremena, kada se zapravo pojavio ovaj poseban smjer arhitektonskog dizajna.

Ideja i realizacija projekata velikog raspona neraskidivo je povezana s glavnom željom ne samo graditelja i arhitekte, već i cijelog čovječanstva u cjelini - željom za osvajanjem prostora. Zato, počevši od 125. godine n.e. e., kada se pojavila prva građevina velikog raspona poznata u istoriji, Rimski Panteon (prečnik osnove - 43 m), a završavajući kreacijama modernih arhitekata, posebno su popularne strukture velikog raspona.

Istorija konstrukcija dugog raspona

Kao što je već spomenuto, prvi je bio Panteon u Rimu, izgrađen 125. godine nove ere. e. Kasnije su se pojavile i druge veličanstvene građevine s kupolastim elementima velikog raspona. Upečatljiv primjer je Aja Sofija, izgrađena u Carigradu 537. godine nove ere. e. Prečnik kupole je 32 metra, a cijeloj strukturi daje ne samo veličanstvenost, već i nevjerovatnu ljepotu, kojoj se do danas dive i turisti i arhitekte.

U tim i kasnijim vremenima nije bilo moguće graditi lake građevine od kamena. Stoga su se kupolaste konstrukcije odlikovale velikom masivnošću i njihova je izgradnja zahtijevala ozbiljne vremenske troškove - do stotinu i više godina.

Kasnije su se drvene konstrukcije počele koristiti za izgradnju podova velikih raspona. Evo sjajan primjer je dostignuće domaće arhitekture - nekadašnji Manjež u Moskvi sagrađen je 1812. godine i u svom dizajnu je imao drvene raspone dužine 30 m.

18.-19. stoljeće karakterizirao je razvoj crne metalurgije, koja je dala nove i izdržljivije materijale za gradnju - čelik i liveno željezo. Ovo je označilo pojavu aviona velikog raspona u drugoj polovini 19. veka. čelične konstrukcije, koji su dobili široku primenu u ruskoj i svetskoj arhitekturi.

Sljedeći građevinski materijal koji je značajno proširio mogućnosti arhitekata bile su armiranobetonske konstrukcije. Zahvaljujući nastanku i poboljšanju armirano-betonskih konstrukcija, svjetska arhitektura 20. stoljeća dopunjena je tankozidnim prostorne strukture. U isto vrijeme, u drugoj polovini dvadesetog stoljeća, spuštene obloge, štapni i pneumatski sistemi počeli su se široko koristiti.

U drugoj polovini dvadesetog veka pojavilo se i lamelirano drvo. Razvoj ove tehnologije omogućio je „oživljavanje“ drvenih konstrukcija dugog raspona, postizanje posebnih pokazatelja lakoće i bestežinskog stanja, osvajanje prostora, bez kompromisa u čvrstoći i pouzdanosti.

Konstrukcije dugog raspona u modernom svijetu

Kao što istorija pokazuje, logika razvoja aviona velikog raspona strukturni sistemi bila je usmjerena na poboljšanje kvaliteta i pouzdanosti gradnje, kao i arhitektonske vrijednosti objekta. Upotreba ove vrste konstrukcije omogućila je maksimalno iskorištavanje punog potencijala nosivosti materijala, stvarajući tako lagane, pouzdane i ekonomične podove. Sve je to posebno važno za modernog arhitektu, kada je moderna gradnja promovirano je smanjenje mase konstrukcija i struktura.

Ali šta su strukture dugog raspona? Ovdje se mišljenja stručnjaka razlikuju. Ne postoji jedinstvena definicija. Prema jednoj verziji, radi se o bilo kojoj građevini raspona dužine većoj od 36 m, a prema drugoj, objekti sa neoslonjenim kolovozom dužine više od 60 m, iako već spadaju u jedinstvenu kategoriju. Potonji također uključuju zgrade raspona više od sto metara.

Ali u svakom slučaju, bez obzira na definiciju, moderne arhitekture Jasno je da su konstrukcije dugog raspona složeni objekti. A to znači visok nivo odgovornosti arhitekte, potrebu poduzimanja dodatnih mjera sigurnosti u svakoj fazi - arhitektonsko projektovanje, izgradnja, eksploatacija.

Važna točka je izbor građevinskog materijala - drvo, armirani beton ili čelik. Osim ovih tradicionalnih materijala, koriste se i posebne tkanine, kablovi i karbonska vlakna. Izbor materijala ovisi o zadacima koji stoje pred arhitektom i specifičnostima konstrukcije. Razmotrite glavne materijale koji se koriste u modernoj konstrukciji velikih raspona.

Izgledi za dugotrajnu gradnju

S obzirom na povijest svjetske arhitekture i neizbježnu ljudsku želju za osvajanjem prostora i stvaranjem savršenih arhitektonskih oblika, možemo sa sigurnošću predvidjeti stalni porast pažnje na građevine velikih raspona. Što se tiče materijala, pored savremenih visokotehnoloških rješenja, sve više pažnje će se poklanjati i KDK-u, koji je jedinstvena sinteza tradicionalnog materijala i modernih visokih tehnologija.

Što se tiče Rusije, s obzirom na tempo ekonomskog razvoja i nezadovoljene potrebe za objektima različite namjene, uključujući trgovinsku i sportsku infrastrukturu, obim izgradnje zgrada i objekata velikih raspona će se stalno povećavati. I ovdje će sve važniju ulogu imati jedinstvena dizajnerska rješenja, kvalitet materijala i korištenje inovativnih tehnologija.

Ali ne zaboravimo na ekonomsku komponentu. To je ono što stoji i stajaće u prvom planu, a kroz to će se razmatrati efikasnost određenog materijala, tehnologije i dizajnerskog rješenja. I s tim u vezi, opet bih se želio prisjetiti lameliranih drvenih konstrukcija. Prema mišljenju mnogih stručnjaka, oni drže budućnost dugotrajne gradnje.

Pitanje 59. Projektna rješenja za sisteme velikog raspona. Opterećenja koja djeluju na konstrukcije dugog raspona. Raspored okvira za pokrivače dugog raspona

Okviri dugoprugastih krovova sa grednim i okvirnim nosivim sistemima imaju shemu rasporeda blisku okvirima industrijskih zgrada. Za velike raspone i odsustvo kranskih greda, preporučljivo je povećati rastojanje između glavnih nosivih konstrukcija na 12-18 m. Sistemi vertikalnih i horizontalnih veza imaju istu namenu kao u industrijskim zgradama i raspoređeni su u sličan način.

Raspored obloga okvira može biti poprečno kada se noseći okviri postavljaju preko zgrade, i uzdužni, tipično za hangare. Kod uzdužnog rasporeda, glavni noseći okvir se postavlja u pravcu veće dimenzije plana zgrade i na njega naslanjaju poprečne rešetke.

Gornje i donje tetive nosećih okvira i poprečnih rešetki odvezuju se poprečnim podupiračima, čime se osigurava njihova stabilnost.

U lučnim sistemima, nagib lukova je 12 m ili više; Glavne grede su položene duž lukova, na koje se oslanjaju poprečna rebra koja podupiru krovnu palubu.

Za velike raspone i visine glavnih nosivih sistema (ramovi, lukovi) koriste se prostorno stabilne blok konstrukcije uparivanje susjednih ravnih okvira ili lukova (slika 8), kao i korištenjem trouglastih presjeka lukova. Lukovi su u ključu povezani uzdužnim vezama, čija je važnost za krutost konstrukcije posebno velika kada je podizna grana lukova velika, kada se povećava njihova ukupna deformabilnost.

Poprečni podupirači koji se nalaze između vanjskog para lukova računaju se na pritisak vjetra koji se prenosi sa krajnjeg zida lučne obloge.

PITANJE 60. Konstrukcije dugog raspona. Njihove prednosti i mane. Konstruktivne odluke. Opterećenja koja djeluju na konstrukcije od greda. Osnove proračuna i projektovanja grednih konstrukcija.

Konstrukcije greda

Konstrukcije dugih raspona koriste se u slučajevima kada oslonci ne mogu izdržati sile potiska.

Sistemi greda za velike raspone su teži od okvira ili lučnih sistema, ali su lakši za proizvodnju i ugradnju.

Sistemi greda se uglavnom koriste u javnim zgradama - pozorištima, koncertnim dvoranama, sportskim objektima.

Glavni nosivi elementi sistema greda koji se koriste za raspone od 50-70 m ili više su rešetke; Čvrste grede s velikim rasponima su neisplative u smislu potrošnje metala.

Glavne prednosti konstrukcije greda su čiste u radu, nedostatak sile potiska i neosjetljivost na podupiranje slijeganja. Glavni nedostatak– relativno velika potrošnja čelika i velika visina, uzrokovana velikim momentima letenja i zahtjevima za krutošću.

Rice. 1, 2, 3

Poprečni presjeci šipki dugorasponskih rešetki sa silama u šipkama većim od 4000-5000 kN obično se uzimaju kao sastavljeni od zavarenih I-greda ili valjanih profila.

Velika visina rešetki ne dozvoljava da se transportuju željeznicom u obliku sklopljenih transportnih elemenata, pa se isporučuju za ugradnju u rinfuzi i konsolidovane na licu mesta.

Elementi su povezani zavarivanjem ili vijcima visoke čvrstoće. Ne treba koristiti visokoprecizne vijke i zakovice jer su radno intenzivni.

Konstrukcije dugog raspona se proračunavaju i njihovi presjeci se biraju na isti način kao i laki rešetki industrijskih zgrada.

Zbog velikih reakcija potpore, potrebno ih je prenijeti strogo duž osi rešetkaste jedinice, inače mogu nastati značajna dodatna naprezanja.

Za raspone od 60-90m, međusobni pomak nosača postaje značajan zbog progiba rešetke i njegovih temperaturnih deformacija. U tom slučaju jedan od nosača može biti valjak (slika 6), koji omogućava slobodno horizontalno kretanje.

Ako su rešetke postavljene na visoke fleksibilne stupove, tada čak i s rasponima do 90 m, oba nosača mogu biti stacionarna zbog usklađenosti gornji dijelovi kolone

Sistemi greda dugog raspona mogu se sastojati od trouglastih rešetki sa prednaprezanjem, koje su pogodne za proizvodnju, transport i ugradnju (slika 7).

Uključivanje armirano-betonske ploče položene uz gornje tetive rešetke u rad spoja na kompresiju, korištenje cijevnih šipki i prednaprezanje čine takve rešetke ekonomičnima u smislu potrošnje metala.

Čelični limovi uključeni su u projektne dijelove gornjih i donjih korda rešetki.

Da bi tanak lim radio na pritisak, u njemu se stvara preliminarni vlačni napon u veličini većeg tlačnog naprezanja od opterećenja.

PITANJE 61. Okvirne konstrukcije dugog raspona. Njihove prednosti i mane. Konstruktivne odluke. Opterećenja koja djeluju na konstrukcije okvira. Osnove proračuna i projektovanja okvirnih konstrukcija.

Konstrukcije okvira

Okviri koji se prostiru na velikim rasponima mogu biti dvostruki ili bez šarki.

Okviri bez šarki su tvrđi, ekonomičniji u smislu potrošnje metala i lakši za ugradnju; međutim, za njih su potrebni masivniji temelji s gustom podlogom i osjetljiviji su na temperaturne utjecaje i neravnomjerno slijeganje nosača.

Konstrukcije okvira, u odnosu na konstrukcije od greda, su ekonomičnije u smislu potrošnje metala i čvršće, zbog čega visina prečke okvira ima manju visinu od visine grednih rešetki.

U pokrivačima dugog raspona koriste se kontinuirani i prolazni okviri.

Puni okviri se rijetko koriste za male raspone (50-60 m), njihove prednosti su: manji intenzitet rada, prenosivost i mogućnost smanjenja visine prostorije.

Najčešće korišćeni okviri su okviri sa šarkama. Visinu prečke okvira preporučuje se uzimati jednakom: sa prolaznim rešetkama 1/12-1/18 raspona, sa čvrstim prečkama 1/20 - 1/30 raspona.

Okviri se izračunavaju primjenom metoda strukturne mehanike. Da bi se pojednostavili proračuni, lagani okviri se mogu svesti na njihove ekvivalentne čvrste okvire.

Teški prolazni okviri (kao što su teške rešetke) moraju biti projektovani kao rešetkasti sistemi, uzimajući u obzir deformacije svih rešetkastih šipki.

Za velike raspone (više od 50 m) i niske krute stupove potrebno je izračunati okvire za temperaturne efekte.

Prečke i nosači čvrstih okvira imaju čvrste I-presjeke; njihova nosivost se provjerava pomoću formula za ekscentrično komprimirane šipke.

Kako bi se pojednostavio proračun rešetkastih okvira, njihova ekspanzija se može odrediti kao za čvrsti okvir.

Koristeći približni izračun, utvrđuju se preliminarni dijelovi tetiva okvira;

odrediti momente inercije poprečnih presjeka poprečnih šipki i nosača koristeći približne formule;

izračunati okvir koristeći metode strukturne mehanike; dijagram dizajna okvira treba uzeti duž geometrijskih osa;

Nakon utvrđivanja reakcija potpore, pronalaze se izračunate sile u svim šipkama, prema kojima se konačno odabiru njihovi presjeci.

Vrste presjeka, dizajn čvorova i spojevi okvirnih rešetki su isti kao i za teške rešetke grednih konstrukcija.

Još jedna umjetna metoda rasterećenja prečke je pomicanje potpornih šarki u okviru s dvostrukim šarkama od ose stalka prema unutra. U ovom slučaju, vertikalne reakcije potpore stvaraju dodatne momente koji rasterećuju prečku.