Federalna agencija za obrazovanje

Ufa državni naftni tehnički univerzitet

Arhitektonsko-građevinski fakultet

I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova

Tehnologija gradnje

strukture premaza

zgrade velikog raspona

(vodič)

Odobreno odlukom Nastavnog vijeća USPTU as

udžbenik (protokol od _________ br. _______)

Recenzenti:

____________________________________________________________________________________________________________________

Fedortsev I.V., Sultanova E.A.

Tehnologija montaže konstrukcija za pokrivanje zgrada velikih raspona: Vodič za učenje / I.V. Fedortsev, E.A. Sultanov. - Ufa: Izdavačka kuća UGNTU, 2008. - str. ______

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1.

Udžbenik "Tehnologija podizanja krovnih konstrukcija za zgrade velikih raspona" razvijen je kao glavni nastavno-metodički vodič za studente specijalnosti - "Industrijska i niskogradnja" prilikom izučavanja specijalne discipline "Tehnologija podizanja zgrada i objekata" (TVZS).

Sadrži sistematizovanu građu postojećeg iskustva u izgradnji objekata velikih raspona kao što su: greda, okvir, lučni, kablovski, membranski, konstruktivne ploče, kupola, tenda itd. Organizacija i tehnologija procesa ugradnje u toku izgradnje izgradnja ovih zgrada i objekata je postavljena u vidu jasnog tehnološkog rasporeda radova koji se izvode u određenom tehnološkom redoslijedu sa dovoljnom „detaljizacijom“ procesa ugradnje u obliku „tehnoloških karata“ i šema za mehanizaciju radova. Potonje se može koristiti kao temeljne preporuke za izradu organizacijske i tehnološke dokumentacije pri izradi projekta za izradu radova za određene objekte.

Posebno je zanimljivo iskustvo postavljanja lučnog krova ledene palače u Ufi, opisano u "Priručniku", čija je metoda izgradnje prvi put u praksi izgradnje zgrada tako velikog raspona implementirana gradnjom. i montažne divizije Baškortostana prema projektu i snagama Vostokneftezavodmontazh OJSC. Priručnik sadrži zaključke i kontrolna pitanja za svaku vrstu struktura, omogućavajući korisniku da samostalno procijeni asimilaciju materijala predstavljenog u njemu.

Namijenjen je studentima građevinskih specijalnosti USPTU koji studiraju TVZS, TVBzd i TSMR kurseve, studentima IPK USPTU i građevinskih organizacija i odjeljenja, na ovaj ili onaj način, vezanih za izgradnju zgrada i objekata velikih raspona.

I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1 UDK 697.3

UVOD

Građevine dugog raspona su one kod kojih je razmak između nosača nosećih konstrukcija premaza veći od 40 m.

Sistemi koji pokrivaju velike raspone najčešće su projektovani kao jednorasponski, što proizilazi iz glavnog temeljnog zahtjeva - odsustva srednjih oslonaca.

U industrijskoj gradnji to su, po pravilu, montažne radnje brodogradnje, vazduhoplovstva i mašinogradnje. U civilnim - izložbene dvorane, paviljoni, koncertne dvorane i sportski objekti. Iskustvo u projektovanju i izgradnji kolovoza velikog raspona pokazuje da je najteži zadatak njihove izgradnje postavljanje kolovoznih konstrukcija.

Noseće konstrukcije pokrivača velikih raspona prema statičkoj shemi dijele se na grede, okvire, lučne, konstrukcijske, kupolaste, presavijene, viseće, kombinirane i mrežaste. Svi su uglavnom napravljeni od čelika i aluminijuma, armiranog betona, drveta, plastike i nepropusnih tkanina. Mogućnosti i obim prostornih objekata određuju se njihovom projektnom šemom i rasponom.

Prilikom odabira vrste građevine i građevine važan, često odlučujući faktor je način njihove izgradnje. To je zbog činjenice da postojeća sredstva mehanizacije i tradicionalne metode ugradnje nisu uvijek prikladne za konstrukcije velikih raspona. Stoga su troškovi izgradnje takvih zgrada mnogo veći od troškova izgradnje tipičnih tradicionalnih struktura. Teorija i praksa izgradnje objekata velikih raspona u našoj zemlji i inostranstvu pokazali su da najveća rezerva za povećanje efikasnosti takve konstrukcije u savremenim uslovima leži u unapređenju organizaciono-tehnoloških aspekata izgradnje, tehnološkosti ugradnje i arhitektonsko-projektantskih rešenja. Proizvodnost montaže podrazumijeva se kao svojstvo dizajna koje određuje njegovu usklađenost sa zahtjevima tehnologije montažnog rada i omogućava najjednostavnije, uz najmanje truda, vremena i sredstava za proizvodnju, da izvrši njihovu proizvodnju, transport i ugradnju, uz poštovanje zahtjeva. sigurnosti i kvaliteta proizvoda. Primjer ovako složenog organizacijskog i tehnološkog rješenja zasnovanog na inženjeringu za ugradnju zgrade velikog raspona u "Posobiju" je gore navedeno iskustvo u izgradnji jubilarnog objekta u Baškortostanu - Ledene palače Ufa Arena. Jedinstvenost ugradnje lučnog pokrivača konstrukcije leži u originalnoj organizaciji procesa montaže i ugradnje koje je predložio Vostokneftezavodmontazh OJSC, a koji se ne izvode na tlu, kao obično, već na projektnim kotama (20m), nakon čega slijedi „potisak“ potpuno uvećanog bloka teškog više od 500 tona pomoću sistema hidrauličnih dizalica. Ova metoda ugradnje, koju je prvi razvio JSC VNZM, osigurala je „optimalno“ vrijeme izgradnje objekta povodom godišnjice i, što je najvažnije, omogućila izvođaču da montira i montira masivne konstrukcije direktno u projektnu poziciju. Upotreba alternativnog, u ovom slučaju, kao opcije, tradicionalnog načina „zabadanja“ zahtijevala bi uključivanje snažnijih montažnih dizalica (SKG-160), koje bi, u uslovima postojeće infrastrukture mikrookruga m. grad u kojem je sagrađena ledena palata, bio je praktično neizvodljiv.

Karakteristika konstrukcija velikog raspona kao skup njihovih projektnih parametara, materijala izrade i ukupnih dimenzija razmatra se u nastavku prema sljedećem tipu ovih konstrukcija, i to:

Beam;

lučni;

Konstrukcijske ploče;

Kabelski sustavi;

Membranski premazi;

Konstrukcije nadstrešnica;

Pokrivači za šatore.

1 Klasifikacija konstrukcija velikih raspona

Klasifikacija konstrukcija velikog raspona prema tipovima konstruktivnih shema za pokrivanje zgrada i objekata data je u tabeli. 1, koji sadrži osnovne informacije koje karakterišu obim njihove primjene i raspon raspona koji pokrivaju ovi sistemi. Kratka napomena za svaku od vrsta konstrukcija velikih raspona, diferenciranih po veličini raspona, omogućava vam da sistematizirate njihove inherentne prednosti i nedostatke i, na kraju, odredite moguću "ocjenu" određenog rješenja za "krov" pokrivanje projektovane zgrade.

Pokrivači greda- sastoje se od glavnih poprečnih prostornih i ravnih međugreda konstrukcija - nosača. Odlikuje ih odsustvo potiska od strukture premaza, što značajno "pojednostavljuje" prirodu rada nosećih elemenata okvira i temelja. Glavni nedostatak je velika potrošnja čelika i značajna konstrukcijska visina samih rasponskih konstrukcija. Stoga se mogu koristiti u rasponima do 100 m i, uglavnom, u industrijama koje karakterizira potreba za korištenjem teških mostnih dizalica.

Obloge okvira odlikuju se u odnosu na grede manje težine, veće krutosti i manje visine građevine. Može se koristiti u zgradama do 120 m.

Lučne obloge prema statičkoj shemi dijele se na 2 x, 3 x i bez šarki. Imaju manju masu od grede i okvira, ali više

Mogućnosti korištenja prostornih struktura

Tabela 1

teško za proizvodnju i ugradnju. Karakteristike kvaliteta lukova uglavnom zavise od njihove visine i oblika. Optimalna visina luka je 1/4 ... 1/6 raspona. Najbolji obris ako se geometrijska osa poklapa sa krivuljom pritiska.

Presjeci lukova su rešetkasti ili puni sa visinom od 1/30 ... 1/60 i 1/50 ... 1/80 raspona, respektivno. Lučni krovovi se koriste za raspone do 200 m.

Prostorne pokrivenosti odlikuju se činjenicom da osi svih nosivih elemenata ne leže u istoj ravni. Dijele se na: kupole i školjke, karakterizirane kao trodimenzionalne nosive konstrukcije, koje karakterizira prostorni rad i koje se sastoje od površina jednostruke ili dvostruke zakrivljenosti. Pod školjkom se podrazumijeva struktura čiji je oblik zakrivljena površina dovoljno male debljine u odnosu na samu površinu. Glavna razlika između školjki i svodova je u tome što se u njima javljaju i vlačne i tlačne sile.

Rebraste kupole sastoje se od sistema ravnih rešetki povezanih na vrhu i na dnu potpornim prstenovima. Gornje tetive rešetki čine površinu okretanja (sferna, parabolična). Takva kupola je sistem odstojnika u kojem je donji prsten podvrgnut napetosti, a gornji prsten je komprimiran.

Kupole sa rebrastim prstenom formiraju rebrasti polulukovi koji se oslanjaju na donji prsten. Visinska rebra su povezana horizontalnim prstenastim gredama. Zakrivljene ploče od lakog betona ili čelične podne obloge mogu se polagati duž nosivih rebara. Nosivi prsten je obično armiranobetonski i prednapregnut.

Rebrasto-prstenaste kupole sa rešetkastim spojevima projektovani su uglavnom od metalnih konstrukcija. Uvođenje dijagonalnih spona u sistem rebrasto-prstenastih elemenata omogućava racionalniju raspodjelu tlačno-zateznih i savijajućih sila, što osigurava nisku potrošnju metala i cijenu samog poklopca kupole.

Strukturni premazi koriste se za pokrivanje velikih raspona industrijskih i civilnih namjena. To su prostorno-šipčasti sistemi, koji se razlikuju po tome što je prilikom njihovog formiranja moguće koristiti elemente koji se ponavljaju. Najrasprostranjenije strukture su: TsNIISK, Kislovodsk, Berlin, Moskovski arhitektonski institut itd.

Viseće navlake(momci I membrane) - glavni nosivi elementi su fleksibilna čelična užad ili tankosjedne limene konstrukcije ortogonalno razvučene na konture nosača.

Kablovi i membrane značajno se razlikuju od konvencionalnih dizajna. Njihove prednosti uključuju: rastegnuti elementi se efikasno koriste po cijeloj površini poprečnog presjeka; osigurana je mala masa noseće konstrukcije, konstrukcija ovih konstrukcija ne zahtijeva postavljanje skela i skela visećih obloga. Što je veći raspon zgrade, to je ekonomičniji dizajn krova. Međutim, oni imaju i svoje nedostatke:

Povećana deformabilnost premaza. Da bi se osigurala krutost premaza, potrebno je poduzeti dodatna dizajnerska rješenja zbog uvođenja stabilizirajućih elemenata;

Potreba da se uredi posebna potporna konstrukcija u obliku potporne konture za percepciju "potiska" od momaka ili membrane, što povećava cijenu premaza.

Po funkciji zgrade velikog raspona mogu se podijeliti na:

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

2) objekti posebne namene (hangari, garaže);

3) industrijske zgrade (aviona, brodogradnje i mašinogradnju, laboratorijske zgrade raznih industrija).

Potporne konstrukcije prema projektnoj shemi podijeljeno na:

blok,

lučno,

strukturni,

kupola,

visi,

Mrežaste školjke.

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

Konstrukcije sa velikim rasponima su objekti individualna gradnja, njihova arhitektonska i dizajnerska rješenja su vrlo individualna, što ograničava mogućnosti tipizacije i unifikacije njihovih dizajna.

Konstrukcije takvih zgrada rade uglavnom na opterećenja od vlastite težine konstrukcija i atmosferskih utjecaja.

1.1 Konstrukcije greda

Gredne krovne konstrukcije velikog 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 spona, nosača i krovnih obloga.

Prema obrisima farme postoje: sa paralelnim pojasevima, trapezoidni, poligonalni, trouglasti, segmentirani (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 pojasa i=1/5 ÷ 1/7.

Slika 1 - Šeme izgradnje farmi

Presjek rešetki:

Kod L > 36m, jedan od nosača grede se postavlja pokretno.

Raspored premaza- vertikalni i horizontalni krovni spojevi rješavaju se slično kao kod industrijskih objekata sa krovnim rešetkama.

A) normalan raspored

zid

b) složen raspored - sa rešetkastim rešetkama:

PF

Primjenjuju se sheme oblaganja greda:

Za bilo koju vrstu nosećih konstrukcija - cigle ili betonskih zidova, stupovi (metalni ili armirani beton);

Kada potporne konstrukcije ne mogu osjetiti sile odstojnika;

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

Treba napomenuti da su sheme grednih premaza teže od okvirnih i lučnih, ali ih je lako izraditi i instalirati.

Obračun farmi se vrši po metodama 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 odnosu na grede, ovo je manja težina, veća krutost i niža visina prečke.

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

Konstrukcije okvira su efikasne kada je krutost po jedinici dužine stupova bliska jediničnoj krutosti poprečnih šipki, što omogućava preraspodjelu sila od vertikalnih opterećenja i značajno olakšavanje 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 snažne temelje i osjetljivi su na promjene T o.

Sa velikim rasponima i opterećenjima, okvirne prečke su projektovane kao teške rešetke, sa relativno malim rasponima (40-50m) imaju iste preseke i čvorove 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 proračun okvirnih konstrukcija vrši se metodama konstrukcijske mehanike i posebno razvijenim kompjuterskim programima.

Teški prolazni okviri se računaju kao rešetkasti sistemi, uzimajući u obzir deformacije svih rešetkastih šipki.

1.3 Lučne konstrukcije

Lučne krovne konstrukcije zgrada velikih raspona pokazuju se isplativije u smislu potrošnje materijala od sistema greda i okvira. Međutim, u njima se javlja značajan potisak koji se prenosi kroz temelje na tlo ili se uređuje zatezanje za njegovu percepciju (tj. vraćanje potiska unutar sistema).

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

Najpovoljnija visina luka: 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 - petak, c - balansiranje:

1 - ploča, 2 - klin, 3 - balansir).

Rice. 5- Šarke i lukovi za ključeve

(a - popločan; b - balansiranje; c - lim; g - pričvršćen vijcima)

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

1.4 Prostorne krovne konstrukcije zgrada velikih raspona

U krovnim sistemima greda, okvira i luka koji se sastoje od zasebnih nosivih elemenata, 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. obezbeđuju pokrivenost čvrstog diska.

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 ravan.

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

Ravni prostorni sistemi (osim visećih) da bi se osigurala potrebna krutost moraju biti dvokameni – formirajući mrežasti sistem na površini. Dvopojasne konstrukcije imaju dvije paralelne mrežaste površine međusobno povezane krutim sponama.

Jednoslojne strukture sa zakrivljenim površinskim sistemom nazivaju se jednostruke mreže.

U ovakvim konstrukcijama princip koncentracije materijala zamjenjuje se principom višestruke povezanosti sistema. Izrada i montaža ovakvih konstrukcija je vrlo naporna, zahtijeva posebne tehnike izrade i ugradnje, što je jedan od razloga njihove ograničene upotrebe.

1.5 Sistemi prostornih mreža ravnih kolovoza

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 velikih 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 građevinama s pojasnim mrežama skalastih trouglova.

2) Konstrukcije formirane od rešetki koje se kreću u dva smjera. To su strukture sa strukovnim mrežama četvrtastih ćelija.

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

Prednosti konstrukcija:

Visoka prostorna krutost: moguće je pokriti velike raspone različitim konturama nosača ili rešetkama stubova; dobiti ekspresivna arhitektonska rješenja na visini konstrukcije.

Struktura=1/12 - 1/20 L

Ponovljivost šipki - od standardnih i sličnih šipki moguće je montirati obloge različitih raspona i konfiguracija u tlocrtu (pravougaone, kvadratne, trouglaste i krivolinijske).

Omogućuje montiranje nadzemnog transporta i promjenu smjera njegovog kretanja ako je potrebno.

Strukturalni krovni sistemi mogu biti jednokrilni ili višeslojni poduprti i zidovima i stubovima.

Uređaj konzolnih prevjesa iza linije oslonaca smanjuje izračunati moment savijanja raspona i značajno olakšava dizajn premaza.

Rice. 6- Sheme rešetki strukturalnih premaza (a - sa pojasnim mrežama jednakostranih trokutnih ćelija; b - sa pojasnim mrežama kvadratnih ćelija; c - iste, ojačane dijagonalama u uslovnim zonama: 1 - gornji pojasevi,

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

Strukturni nedostaci- povećana složenost proizvodnje i ugradnje. Prostorni čvorovi konjugacije štapova (vidi sliku 7) su najsloženiji elementi u strukturama:

Kuglični umetak (a);

Na vijcima (b);

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

Zavareni čvor spljoštenih krajeva šipki (d).

Rice. 7 - Čvorovi konjugacije štapova konstrukcija

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

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

Vrijednosti momenata i poprečnih sila određuju se prema tablicama za proračun ploča: M ploče; Qploče - zatim pređite na proračun štapova.

1.6 Premazi ljuske

Za pokrivanje zgrada koriste se jednostruke, dvostruke cilindrične školjke i školjke dvostruke zakrivljenosti.

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

a) pravolinijski generatori konture

b) na krajnjim dijafragmama

c) na krajnjim dijafragmama sa srednjim osloncima

Fig.8- Šeme nosača 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.

Šipke se nalaze duž cilindrične površine, formirajući mreže različitih sistema (vidi sliku 9):

Rombična 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, takva shema ne pruža potrebnu krutost u uzdužnom smjeru pri prijenosu opterećenja na uzdužne zidove.

Rice. 9 - Mrežni sistem jednomrežnih školjki

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

Najkruće i najpovoljnije su rešetke (šema "c"), koje imaju i uzdužna i poprečna rebra (šipke), a rešetkasta rešetka je usmjerena pod uglom od 45°.

Proračun školjki se vrši metodama teorije elastičnosti i metodama teorije školjki. Školjke bez poprečnih rebara izračunati kao nabori bez momenta (Ellersova metoda). U prisustvu poprečnih rebara, obezbeđujući krutost konture, prema teoriji momenta Vlasova (svodi se na rešavanje 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 proračun mrežastih ljuski vrši se na računaru pomoću posebno razvijenih programa.

Dvostruke mrežaste školjke koristi se na rasponima širine veće od B> 30m.

Njihove strukturne sheme su slične onima kod ravnih ploča s dvije mreže - konstrukcija. Kao iu strukturama, formiraju ih sistemi poprečnih rešetki povezanih duž gornjih i donjih tetiva posebnim vezama - rešetkom. Ali u isto vrijeme, u školjkama, glavna uloga u percepciji sila pripada krivolinijskim 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 blokirati raspone zgrada od 30 do 700m.

Dizajnirane su u obliku cilindrične površine, zasnovane na uzdužnim zidovima ili na metalnim stupovima. Na krajevima školjke podupiru ih krute dijafragme (zidovi, rešetke, lukovi sa zatezanjem itd.).

Najbolja raspodjela sila u ljusci pri B=L.

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

Kao iu strukturama, najsloženiji je spoj šipki.

Proračun dvomrežnih ljuski vrši se na računalu prema posebno sastavljenim programima.

Za približan proračun ljuske potrebno je dovesti sistem šipki na ekvivalentnu kontinuiranu školjku i postaviti modul smicanja srednjeg sloja, koji je po krutosti ekvivalentan spojnoj mreži.

1.7 Poklopci kupole

Postoje četiri tipa kupolastih konstrukcija (vidi sliku 6): rebrasto (a), rebrasto-prstenasto (b), mrežasto (c), radijalno-gredasto (d).

Rice. 10- Šeme kupola

Rebraste kupole

Konstrukcije rebrastih kupola sastoje se od zasebnih 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). Na stazama uređuju krov.

Na vrhu, za ponovno spajanje rebara, postavljen je kruti prsten koji radi na kompresiju. Rebra do središnjeg prstena mogu biti zglobna ili imaju kruto pričvršćivanje. 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. Odstojnik se percipira zidovima ili posebnim odstojnim prstenom u obliku kruga ili poliedra sa krutim ili zglobnim spojnicama u uglovima.

Između rebara s određenim korakom postavljaju se prstenasti nosači na koje se oslanja krovište. Naramenice, pored svoje osnovne namjene, osiguravaju ukupnu stabilnost gornjeg pojasa rebara od ravni, smanjujući njihovu efektivnu dužinu.

Da bi se osigurala ukupna krutost kupole u ravnini nosača, ukošene veze između rebara se postavljaju sa određenim korakom, 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 središnji prsten, grede, kosi i vertikalni sponi.

Ako se proširenje kupole percipira kao odstojni prsten, 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 odstojnika može se zamijeniti ekvivalentnim ravnomjerno raspoređenim opterećenjem:

Kupole sa rebrastim prstenom

U njima naramenice sa rebrima čine jedan kruti prostorni sistem. U ovom slučaju, prstenaste grede djeluju ne samo na savijanje od opterećenja na kolniku, već i na reakciju međurebara i percipiraju vlačne ili tlačne prstenaste sile koje proizlaze iz odstojnika na mjestu oslonca višerasponskog pojasa. polu-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 i mogu se zamijeniti uslovnim zatezanjem pri proračunu lukova.

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

mrežaste kupole

Ako se poveća povezanost sistema u rebrastoj ili rebrasto-prstenastoj kupoli, tada je moguće dobiti mrežaste kupole sa zglobnim šipkama na čvorovima.

U mrežastim kupolama između rebara (lukova) i prstenova (prstenastih nosača) postavljaju se podupirači, zahvaljujući kojima se sile raspoređuju po površini kupole. Šipke u ovom slučaju rade uglavnom samo na aksijalnim silama, 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.

Proračun mrežastih kupola vrši se na računaru prema posebno razvijenim programima.

Približno, oni su izračunati prema bezmomentnoj teoriji školjki - kao kontinuirana osnosimetrična ljuska prema formulama iz odgovarajućih proračunsko-teorijskih priručnika.

Radijalne kupole

Oni su rebraste kupole sačinjene od segmentiranih poluoklopa raspoređenih radijalno. U sredini su segmentirani poluoružani nosači pričvršćeni na kruti prsten (rešetkasti ili sa čvrstim zidovima sa dijafragmama za ukrućenje).

1.8 Viseći poklopci

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

U ovim elementima se najčešće koriste čelici visoke čvrstoće, jer je njihova nosivost određena čvrstoćom, a ne stabilnošću.

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

Čvrsto- 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. Strukturni elementi visećih premaza se lako transportuju, relativno lako se sklapaju. Međutim, izgradnja visećih premaza ima niz poteškoća, čije uspješno inženjersko rješenje određuje učinkovitost premaza u cjelini:

Prvi nedostatak- viseći poklopci - sistemi odstojnika i za percepciju odstojnika potrebna je noseća konstrukcija čija cijena može biti značajan dio cijene cijelog poklopca. 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 kotrljajuća šipka = 2,06 × 10 5 MPa), a površina elastične rad čelika visoke čvrstoće je mnogo veći od običnog čelika. Dakle, relativna deformacija sajle u elastičnom stupnju rada ε=G/E je nekoliko puta veća od one kod običnih čeličnih elemenata.

Većina visećih krovnih sistema su instant kruti sistemi, tj. sistemi koji elastično rade samo za ravnotežna opterećenja, 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 kretanja, viseći krovni sistemi često su opremljeni posebnim stabilizirajućim uređajima i prethodno su napregnuti.

Vrste shema visećih obloga

1. Sistemi sa jednim pojasom sa fleksibilnim poklopcima

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

To su prednapregnute armirano-betonske školjke koje rade na zatezanje. Napregnuta armatura u njima je sistem fleksibilnih kablova, na koje se prilikom ugradnje polažu montažne armiranobetonske ploče. U ovom trenutku momcima se daje dodatna težina, koja se uklanja nakon polaganja svih armiranobetonskih ploča i ugradnje šavova. Momci komprimiraju armiranobetonske ploče i rezultirajuća armiranobetonska školjka prima preliminarno tlačno naprezanje, što joj omogućava da percipira vlačno naprezanje od vanjskih opterećenja i osigurava ukupnu stabilnost konstrukcije. Nosivost premaza osigurava se istezanjem tipki.

Kod krovova pravougaonog plana, držanje lamela preuzima noseća konstrukcija od žica i ankera pričvršćenih u tlu.

Rice. jedanaest- Jednopojasne obloge sa fleksibilnim poklopcima

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

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

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

Presjek kablova premaza određen je montažno opterećenje. U ovom slučaju, tipovi rade kao odvojeni navoji, a potisak u njima može se odrediti bez uzimanja u obzir njihovih deformacija H=M/f, gdje je M moment grede od projektnog opterećenja, f je strijelica navoja 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 kolovozima, savijeni kruti omotači pričvršćeni za potpornu tetivu rade pod djelovanjem vlačnog opterećenja sa savijanjem. Štoviše, pod djelovanjem ravnomjernog opterećenja, udio savijanja u naponima je mali. Pod djelovanjem neravnomjernog opterećenja, kruti tipovi počinju snažno odoljeti lokalnom savijanju, što značajno smanjuje deformabilnost cijelog premaza.

Progib kablova takvih premaza je obično 1/20 ÷ 1/30 L. Međutim, upotreba krutih navoja moguća je samo kod malih raspona, jer s povećanjem raspona, instalacija postaje mnogo složenija i njihova težina se povećava. Na takve krute kablove može se polagati lagani krov, nema potrebe za prednaprezanjem (njegovu ulogu igra krutost kabla na savijanje).

Kod ravnomjernog opterećenja, potisak u kabelu određuje se formulom

H \u003d 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 tipa nalazi se po formuli

M= q I 2 /8–Hf.

3. Viseći krovovi sa jednim remenom opterećeni poprečnim gredama ili rešetkama

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 taj način se naprežu premazi sa lakim krovom.

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

4. Dvostruki sistemi kaiša

Rice. 14

Premazi ovog tipa imaju dva kablovska sistema:

- Nosači- sa nagibom nadole;

- Stabiliziranje- sa uzlaznom krivom.

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

U premazima ove vrste mogu se koristiti lagani krovovi.

5. Sedlaste napregnute mreže

Rice. 15

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

Pokrivna mreža: nosivi (uzdužni) kablovi su savijeni nadole, stabilizacioni (poprečni) kablovi su savijeni prema gore.

Ovaj oblik premaza omogućava prednaprezanje mreže. 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

Tlocrtno je elipsa ili kružnica, a oblik školjki je prilično raznolik: cilindrični, konusni, zdjeličasti, sedlasti i kukasti. 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 ovakvih sistema premaza je kombinacija nosećih i zaštitnih funkcija.

Izolacija i hidroizolacija se postavljaju na nosivu školjku bez upotrebe krovnih ploča.

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

Odjeljak 2. Strukture listova

Strukture od ploča nazivaju se strukture, koje se uglavnom sastoje od metalni limovi i namijenjen za skladištenje, transport tečnosti, gasova i rasutih materijala.

Ovi dizajni uključuju:

Rezervoari za skladištenje naftnih derivata, vode i drugih tečnosti.

Plinski držači za skladištenje i distribuciju plinova.

Bunkeri i silosi za skladištenje i rukovanje rasutim materijalima.

Cjevovodi velikih prečnika za transport tečnosti, gasova i praškastih ili tečnih čvrstih materija.

Specijalni dizajni metalurške, hemijske i drugih industrija:

Školjke visoke peći

Grijači zraka

Sakupljači prašine - perači, elektrofilteri i vrećasti filteri

Dimnjaci

čvrste zidne kule

Rashladni tornjevi itd.

Takve limene konstrukcije zauzimaju 30% svih metalnih konstrukcija.

Radni uslovi limenih konstrukcija dosta raznoliko:

Mogu biti uzdignuti, prizemni, poluukopani, podzemni, podvodni;

Može da percipira statička i dinamička opterećenja;

Rad pod niskim, srednjim i visokim pritiskom;

Pod uticajem niskih i visokih temperatura, neutralnih i agresivnih sredina.

Karakteriziraju ih dvoosnovno naponsko stanje, a na mjestima dodira sa dnom i ukrućenjima, na mjestima dodira ljuski različite zakrivljenosti (tj. na granici promjene polumjera zakrivljenosti), lokalno visoki naponi, koji brzo opada sa udaljenošću 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, preklapanja i od kraja do kraja. Veze se izvode automatskim i poluautomatskim elektrolučnim zavarivanjem.

Većina pločastih struktura su revolucione školjke tankih zidova.

Školjke se izračunavaju metodama teorije elastičnosti i teorije ljuske.

Konstrukcije od lima se oslanjaju na snagu, stabilnost i izdržljivost.

1.1 tenkovi

U zavisnosti od položaja u prostoru i geometrijskog oblika, dijele se na cilindrične (vertikalne i horizontalne), sferne i u obliku kapljice.

Prema položaju u odnosu na planski nivo zemlje, razlikuju se: nadzemne (na nosačima), nadzemne, poluukopane, podzemne i podvodne.

Mogu biti fiksne i varijabilne zapremine.

Tip rezervoara se bira u zavisnosti od svojstava uskladištene tečnosti, načina rada i klimatskih karakteristika građevinskog područja.

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

Vertikalni fiksni krovni rezervoari su posude niskog pritiska u kojima se skladište naftni proizvodi sa malim obrtom (10 - 12 puta godišnje). Oni stvaraju višak pritiska u zoni par-vazduh do 2 kPa, a pri pražnjenju vakuum (do 0,25 kPa).

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

Koriste se posude pod pritiskom (do 30 kPa). dugotrajno skladištenje naftnih derivata sa prometom ne više od 10 - 12 puta godišnje.

Sferični rezervoari- za skladištenje velikih količina tečnih gasova.

Teardrop tanks- za skladištenje benzina sa visokim pritiskom pare.

Vertikalni rezervoari

Rice. 17

Bitni elementi:

Zid (futrola);

Krov (pokrive).

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

Instalirano optimalne dimenzije vertikalni cilindrični rezervoar konstantne zapremine, pri čemu će potrošnja metala biti najmanja. Dakle, rezervoar sa zidom konstantne debljine ima minimalnu masu ako

[(mday + mseq) / mst] = 2, a vrijednost optimalne visine rezervoara određena je formulom

gdje je V zapremina rezervoara,

∆= t dana+t pref. poklopac - zbir smanjene debljine dna i premaza,

tst. - debljina stijenke školjke.

U rezervoarima velikih zapremina, debljina zida je promenljiva po visini. Masa takvog spremnika bit će minimalna ako je ukupna masa dna i poklopca jednaka masi zida, tj. mdays+mcoverage= mst.

U ovom slučaju

gdje je ∆= td. + tpriv. poklopac,

n - faktor preopterećenja,

γ well. je specifična težina tečnosti.

dno rezervoara

Pošto se dno rezervoara celom svojom površinom oslanja na pješčanu podlogu, doživljava neznatna naprezanja od pritiska tečnosti. Stoga se debljina donjeg lima ne izračunava, već se uzima konstruktivno, uzimajući u obzir jednostavnost ugradnje i otpornost na koroziju.

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

Listovi ploča dna međusobno su povezani duž uzdužnih rubova s ​​preklopom s preklopom od 30 - 60 mm na tdn. \u003d 4 - 5 mm, a na td. \u003d 6 mm - izvode se od kraja do kraja. Ekstremni listovi - "rubovi" - uzimaju se 1-2 mm deblji od listova srednjeg dijela dna. Iz fabrike se sve isporučuje u rolnama (Q ≤ 60t).

Zidna konstrukcija:

Rice. 19

Zid rezervoara se sastoji od niza traka čija visina je jednaka širini lima. Povežite pojaseve jedan s drugim kraj do kraja ili se preklapajte teleskopskim ili stepenastim redoslijedom. Čeono spajanje se izvodi uglavnom u tvornici (rjeđe pri ugradnji), preklapanjem - i u tvornici i pri montaži.

Uobičajena metoda izgradnje rezervoara je valjanje.

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

Građevine velikog raspona obuhvataju zgrade pozorišta, koncertne i sportske dvorane, izložbene paviljone, garaže, hangare, avio- i brodogradnju i druge objekte s rasponima glavnih nosivih konstrukcija od 50 m i više. U pravilu se takve zgrade projektiraju jednokrevetne. Pokriveni su grednim sistemima (uglavnom rešetkama), okvirima, lukovima, tipovima (visećim), kombinovanim i drugim konstrukcijama.

U rešetkastim šipkama velikih raspona nastaju značajne sile, stoga se umjesto tradicionalnih presjeka iz dva ugla koriste dvozidne kompozitne sekcije. Visina rešetki je određena unutar raspona l/s-Vis, dok se ispostavlja da je veća od 3,8 m. Nemoguće je transportovati rešetke takve visine željeznicom, montiraju se na gradilištu.-

Okviri se koriste za pokrivanje objekata sa rasponima od 60-120 m. Zbog krute veze prečke sa stupovima, momenti savijanja u rasponu će biti manji nego u konstrukciji greda: . Koriste se i ramovi bez šarki i sa dvostrukim šarkama. One bez šarki su lakše od dvokrakih, ali zahtijevaju veće temelje i osjetljivije su na promjene temperature i padavine nosača. Nije preporučljivo koristiti ih u zemljištima koja se sliježu. Dvoslojni dijelovi rešetkastih tetiva

Lukovi se koriste za pokrivanje zgrada velikih raspona raspona do: 200 m. Isplativiji su od sistema greda i okvira. Lukovi su: puni i prolazni; bez šarke, sa dva i tri zgloba. Lukovi bez šarki pod istim opterećenjem su lakši od dvokrilnih, ali za njih, kao i za okvire bez šarki, potrebni su masivni temelji i to jesu. su osjetljiviji na promjene temperature i slijeganje nosača.

Najčešće se koriste dvokrilni lukovi s podiznom granom jednakom Vs-Ve. raspon. S povećanjem dizalice, uzdužna sila u luku se smanjuje i moment savijanja se povećava;

Sekcije lučnih šipki mogu biti jednozidne ili dvozidne

Stabilnost glavnih nosivih konstrukcija (okviri, okviri, lukovi) osigurana je horizontalnim i vertikalnim vezama. Prije svega treba postaviti spone koje učvršćuju komprimirane pojaseve prolaznih konstrukcija

Okviri i lukovi su statički neodređeni sistemi. Okviri i lukovi bez šarki su tri puta statički neodređeni, okviri sa dva šarka su jednom statički neodređeni. Obično se kao dodatna nepoznanica uzima potisak - napor, čija se približna vrijednost za prolazne okvire i lukove može pronaći pomoću formula datih u priručniku za projektanta.

Poznavajući odstojnik, određuju se momenti savijanja M, uzdužne N i poprečne Q sile u okviru ili luku kao u statički određenoj konstrukciji, a prema njima i sile u šipkama.

Sile u šipkama prolaznih okvira i lukova također se mogu odrediti crtanjem dijagrama sila. Prema dobivenim silama odabiru se presjeci šipki, čvorovi i spojevi se izračunavaju na isti način kao što se rade za rešetke.

Vlastita težina nosivih konstrukcija i težina krova u< большепролетных сооружениях является основной нагрузкой, существенно влияющей на расход металла на покрытие, поэтому при выборе их конструктивной фор-» мы следует отдавать предпочтение более легким конструкциям. Особенно следует стремиться к снижению соб-» ственного веса кровли, применяя алюминиевые и другие панели покрытий с легким эффективным утеплителем.

Viseće i kablovske obloge su one u kojima se kao noseća konstrukcija koriste fleksibilni navoji, uglavnom kablovi.

Glavne nosive konstrukcije sistema ovjesa - momci - rade samo u napetosti, tako da u potpunosti koriste nosivost materijala

a moguće je koristiti čelik najveće čvrstoće.

Njihov transport i montaža su znatno pojednostavljeni, što smanjuje troškove izgradnje. Gore navedeno je vrlo važna prednost visećih sistema u odnosu na rešetke, okvire i lukove. Međutim, viseće konstrukcije imaju i ozbiljne nedostatke: imaju povećanu deformabilnost i zahtijevaju izgradnju posebnih nosača za kompenzaciju potiska.

Da bi se smanjila deformabilnost kablova, koriste se različite metode njihove stabilizacije. Na primjer, kod dvokaišnih užadnih sistema povećava se krutost kabela zbog rasporeda takozvanih stabilizirajućih sajli povezanih s nosivim kabelima vješalicama i odstojnicima ili mrežom od fleksibilnih prednapregnutih elemenata.

Razmak ovisi o omjeru ///. Kod ///>Uy, prirast strijele navoja navoja s povećanjem opterećenja je beznačajan i može se zanemariti. U ovom slučaju, potisak se može odrediti formulom. Prema sili T odabire se presjek kabla.

Za momke se koriste čelična užad, snopovi i pramenovi žice visoke čvrstoće, okrugli toplo valjani čelik povećane čvrstoće i tanki limovi.

U kombinovanim sistemima koncentrirane sile se prenose na fleksibilni navoj kroz kruti element, što omogućava značajno smanjenje njihove deformabilnosti.

Za zgrade velikih raspona, posebno za hangare, koristi se konzolni kombinovani sistem koji se sastoji od krutog elementa i vješalica. Nosač] služi kao kruti element, koji redistribuira koncentrisane sile između ovjesa. Potonji služe kao srednji oslonci za rešetku, a funkcioniraju kao neprekidna greda na nosačima koji se elastično talože. .

Prednost konzolnog kombinovanog sistema je u tome što kruti element (truss) ne zahteva kruti oslonac na drugom kraju. Zahvaljujući tome, lako je napraviti veliki dizajn kapije za hangare.

Zgrade velikog raspona mogu biti pokrivene i prostornim sistemima u obliku svodova, nabora i kupola.

Konstrukcije velikog raspona igraju značajnu ulogu u svetskoj arhitekturi. A postavljen je u davna vremena, kada se zapravo pojavio ovaj poseban pravac 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 velikih 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 za uređenje stropova velikih raspona počele koristiti drvene konstrukcije. Evo svijetli primjer je dostignuće domaće arhitekture - nekadašnji Manjež u Moskvi sagrađen je 1812. godine i u svom dizajnu je imao drvene raspone dužine 30 m.

XVIII-XIX stoljeće karakterizira razvoj crne metalurgije, koja je dala nove i izdržljivije materijale za gradnju - čelik i liveno željezo. To je označilo pojavu u drugoj polovini 19. stoljeća dugog raspona čelične konstrukcije koji se široko koriste u ruskoj i svjetskoj arhitekturi.

Sljedeći građevinski materijal, koji je značajno proširio mogućnosti arhitekata, bile su armiranobetonske konstrukcije. Zahvaljujući pojavi i poboljšanju armiranobetonskih konstrukcija, svjetska arhitektura 20. stoljeća dopunjena je prostornim strukturama tankih zidova. Paralelno s tim, u drugoj polovini dvadesetog stoljeća počeli su se široko koristiti viseći poklopci, šipka i pneumatski sistemi.

Ljepljeno drvo pojavilo se u drugoj polovini 20. stoljeća. Razvoj ove tehnologije omogućio je "oživljavanje" drvenih konstrukcija velikog raspona, postizanje posebnih pokazatelja lakoće i bestežinskog stanja, osvajanje prostora bez ugrožavanja snage i pouzdanosti.

Građevine velikog raspona u modernom svijetu

Kao što pokazuje istorija, logika razvoja konstruktivnih sistema velikog raspona bila je usmerena na poboljšanje kvaliteta i pouzdanosti gradnje, kao i na arhitektonsku vrednost objekta. Upotreba ove vrste konstrukcije omogućila je da se u najvećoj mogućoj mjeri iskoristi puni potencijal nosivosti materijala, čime se stvaraju lagani, pouzdani i ekonomični stropovi. Sve je to posebno važno za modernog arhitektu, kada je smanjenje mase konstrukcija i konstrukcija došlo do izražaja u modernoj gradnji.

Ali šta su strukture velikog raspona? Tu se stručnjaci razlikuju. Jedinstvena definicija br. Prema jednoj od verzija, radi se o bilo kojoj građevini dužine raspona većoj od 36 m, a prema drugoj, objekti sa neoslonjenim kolovozom dužine veće od 60 m, iako već spadaju u jedinstvenu kategoriju. Potonji uključuju zgrade s rasponom od više od sto metara.

Ali u svakom slučaju, bez obzira na definiciju, moderna arhitektura je nedvosmislena po tome što su zgrade velikog raspona složeni objekti. A to takođe znači visoki nivo odgovornost arhitekte, potreba za poduzimanjem 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.

Perspektive dugoročne izgradnje

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 za razne 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. Ona je ta koja je i biće u prvom planu, a kroz nju će se razmatrati efikasnost određenog materijala, tehnologije i dizajnerskog rešenja. I s tim u vezi, opet želim podsjetiti na lijepljene drvene konstrukcije. Oni, prema mišljenju mnogih stručnjaka, posjeduju budućnost gradnje velikih raspona.

Krovne konstrukcije velikog raspona za civilne i industrijske zgrade

Sankt Peterburg

kupola za pokrivanje zgrade

Uvod

Istorijska referenca

Klasifikacija

Planarne strukture prevlake velikog raspona

Prostorne strukture prevlake velikog raspona

1 Nabori

3 školjke

Viseće (sa kablovima) konstrukcije

1 Viseći poklopci

4 Kombinovani sistemi

Transformabilni i pneumatski poklopci

1 Transformabilni premazi

Korištene knjige

Uvod

Prilikom projektovanja i izgradnje objekata sa halama javlja se kompleks složenih arhitektonskih i inženjerskih zadataka. Da bi se stvorili ugodni uslovi u sali, da bi se ispunili zahtjevi tehnologije, akustike, da se izoluje od ostalih prostorija i okoline, od presudne je važnosti dizajn poklopca sale. Poznavanje matematičkih zakona oblikovanja omogućilo je izradu složenih geometrijskih konstrukcija (parabole, hiperbole, itd.), koristeći princip proizvoljnog plana.

U savremenoj arhitekturi formiranje plana je rezultat razvoja dvaju trendova: slobodnog plana koji vodi ka konstruktivnom sistemu okvira i proizvoljnog plana koji zahtijeva konstruktivni sistem koji omogućava organizaciju cjelokupnog volumena zgrade, a ne samo. strukturu planiranja.

Dvorana je glavno kompoziciono jezgro većine javnih zgrada. Najčešće planske konfiguracije su pravokutni, kružni, kvadratni, eliptični i potkovičasti planovi, rjeđe trapezni. Prilikom odabira podnih obloga za dvoranu, od presudne je važnosti potreba da se dvorana poveže s vanjskim svijetom kroz otvorene ostakljene površine ili, naprotiv, potpuno izoluje.

Prostor oslobođen oslonaca, pokriven konstrukcijom velikog raspona, daje objektu emotivnu i plastičnu ekspresivnost.

1. Istorijska pozadina

Krovne konstrukcije dugog raspona pojavile su se u antičko doba. To su bile kamene kupole i svodovi, drveni rogovi. Tako je, na primjer, kamena kupola za pokrivanje Panteona u Rimu (1125) imala prečnik oko 44 m, kupola džamije Aja Sofija u Istanbulu (537) - 32 m, kupola Firentinske katedrale (1436) - 42 m, kupola Gornje vijeće u Kremlju (1787) - 22,5 m.

Građevinska mehanizacija tog vremena nije dozvoljavala gradnju lakih konstrukcija u kamenu. Stoga su kamene konstrukcije velikog raspona bile vrlo masivne, a same konstrukcije građene su više desetljeća.

Drvene građevinske konstrukcije bile su jeftinije i lakše se grade od kamenih, a omogućavale su pokrivanje i velikih raspona. Primjer su drvene konstrukcije koje pokrivaju zgradu bivšeg Manježa u Moskvi (1812), raspona od 30 m.

Razvoj crne metalurgije u XVIII - XIX vijeku. dao je graditeljima materijale izdržljivije od kamena, drvo - liveno gvožđe i čelik.

U drugoj polovini XIX veka. metalne konstrukcije dugog raspona se široko koriste.

IN kasno XVIII V. pojavio se novi materijal za zgrade velikih raspona - armirani beton. Unapređenje armirano-betonskih konstrukcija u XX veku. dovelo je do pojave prostornih struktura tankih zidova: školjki, nabora, kupola. Pojavila se teorija proračuna i dizajna tankozidnih premaza u kojoj su učestvovali i domaći naučnici.

U drugoj polovini XX veka. Široko se koriste viseći poklopci, kao i pneumatski i štapni sistemi.

Upotreba konstrukcija velikog raspona omogućava maksimalnu upotrebu nosivosti materijala i na taj način dobivanje laganih i ekonomičnih premaza. Smanjenje mase konstrukcija i konstrukcija jedan je od glavnih trendova u građevinarstvu. Smanjenje mase znači smanjenje zapremine materijala, njegovog vađenja, obrade, transporta i ugradnje. Stoga je sasvim prirodno da su graditelji i arhitekti zainteresirani za nove oblike konstrukcija, što daje posebno veliki učinak kod premaza.

2. Klasifikacija

Koloničke konstrukcije velikog raspona mogu se podijeliti prema svojim statičkim performansama u dvije glavne grupe kolovoznih sistema velikog raspona:

· planarni (grede, rešetke, okviri, lukovi);

· prostorni (ljuske, nabori, sistemi za vješanje, sistemi ukrštenih šipki, itd.).

Grede, okviri i lučni, ravni sistemi krovova velikog raspona obično se projektuju bez uzimanja u obzir zajednički rad svih nosivih elemenata, budući da su pojedinačni ravni diskovi međusobno povezani relativno slabim vezama koje nisu u stanju značajnije raspodijeliti opterećenja. Ova okolnost prirodno dovodi do povećanja mase struktura.

Veze su neophodne za preraspodjelu opterećenja i smanjenje mase prostornih konstrukcija.

Prema materijalu koji se koristi za izradu konstrukcija velikih raspona, dijele se na:

drveni

metal

armiranog betona

Ø Drvo ima dobru nosivost (proračunata otpornost bora na pritisak i savijanje je 130-150 kg/m 2) i male zapreminske mase (za vazdušno suvi bor 500 kg/m3 ).

Postoji mišljenje da su drvene konstrukcije kratkotrajne. Vrijedi za loša briga drvene konstrukcije mogu vrlo brzo propasti zbog oštećenja drva od raznih gljiva i insekata. Glavno pravilo za očuvanje drvenih konstrukcija je stvaranje uvjeta za njihovu ventilaciju ili provjetravanje. Također je važno osigurati da se drvo osuši prije upotrebe u građevinarstvu. Trenutno drvoprerađivačka industrija može da obezbedi efikasno sušenje savremenim metodama, uključujući visokofrekventne struje itd.

Poboljšanje biološke stabilnosti drveta lako se postiže uz pomoć dugo razvijenih i savladanih metoda impregniranja raznim efikasnim antisepticima.

Još češće ima primjedbi na korištenje drva iz razloga zaštite od požara.

Međutim, poštivanje elementarnih pravila zaštite od požara i nadzora konstrukcija, kao i upotreba usporivača plamena koji povećavaju otpornost drva na vatru, mogu značajno poboljšati požarna svojstva drva.

Kao primjer trajnosti drvenih konstrukcija možemo navesti već spomenuti Manjež u Moskvi, star više od 180 godina, toranj u Admiralitetu u Lenjingradu, visok oko 72 m, izgrađen 1738. godine, karaulu u Jakutsku, podignute prije oko 300 godina, mnoge drvene crkve u Vladimiru, Suzdalju, Kiži i drugim gradovima i selima sjeverne Rusije, datiraju nekoliko stoljeća unazad.

Ø Metalne konstrukcije, uglavnom čelik, imaju široku primjenu.

Njihove prednosti: visoka čvrstoća, relativno mala masa. Nedostatak čeličnih konstrukcija je podložnost koroziji i niska otpornost na vatru (gubitak nosivosti pri visokim temperaturama). Za borbu protiv korozije čeličnih konstrukcija postoji mnogo sredstava: bojanje, premazivanje polimernim filmovima itd. U svrhu zaštite od požara, kritične čelične konstrukcije mogu se betonirati ili prskati na površinu čeličnih konstrukcija betonskim mješavinama otpornim na toplinu (vermikulit i sl.).

Ø Armiranobetonske konstrukcije nisu podložne truljenju, hrđanju, imaju visoku otpornost na vatru, ali su teške.

Stoga je pri odabiru materijala za konstrukcije velikih raspona potrebno dati prednost materijalu koji najbolje odgovara zadatku u specifičnim uvjetima gradnje.

3. Planarne strukture prevlake velikog raspona

U javnim zgradama masovne gradnje za pokrivanje hala koriste se uglavnom tradicionalne planarne konstrukcije: podovi, grede, rešetke, okviri, lukovi. Rad ovih konstrukcija zasniva se na korištenju unutrašnjih fizičkih i mehaničkih svojstava materijala i prijenosu sila u tijelu konstrukcije direktno na nosače. U građevinarstvu je planarni tip premaza dobro proučen i savladan u proizvodnji. Mnogi od njih raspona do 36 m projektovani su kao montažne standardne konstrukcije. Stalno se radi na njihovom poboljšanju, smanjenju težine i potrošnje materijala.

Ravna struktura hale u unutrašnjosti javnih zgrada gotovo je uvijek prekrivena skupim spuštenim stropom zbog svojih niskih estetskih kvaliteta. Time se stvaraju nepotrebni prostori i volumeni u zgradi u zoni krovne konstrukcije, u rijetkim slučajevima koji se koriste za tehnološku opremu. U eksterijeru konstrukcije takve konstrukcije su zbog svoje neekspresivnosti najčešće skrivene iza visokih zidnih parapeta.

Grede se izrađuju od čeličnih profila, armiranog betona (montažne i monolitne), drvene (sa ljepilom ili ekserima).

Čelične grede T ili kutijastog presjeka (sl. 1, a, b) zahtijevaju veliku potrošnju metala, imaju veliki otklon, koji se obično kompenzira podizanjem zgrade (1/40-1/50 od raspona).

Primjer je zatvoreno umjetno klizalište u Ženevi, izgrađeno 1958. (Sl. 1c). Pokrivanje hale dimenzija 80.4 × 93,6 m izrađen je od deset integralno zavarenih čvrstih čeličnih greda promjenjivog poprečnog presjeka, postavljenih na svakih 10,4 m. Zbog rasporeda konzole sa potpornicom na jednom kraju grede, stvara se prednapon koji doprinosi smanjenju poprečnog presjeka. greda.

Armiranobetonske grede imaju veliki moment savijanja i veliku vlastitu težinu, ali su jednostavne za proizvodnju. Mogu se izrađivati ​​monolitne, montažno-monolitne i montažne (od zasebnih blokova i masivnih). Izrađuju se od armiranog betona sa prednapregnutom armaturom. Odnos visine grede i raspona kreće se od 1/8 do 1/20. U građevinskoj praksi postoje grede raspona do 60 m, a sa konzolama - do 100 m. Poprečni presjek greda je u obliku trojnice, I-grede ili kutijastog oblika (Sl. 2 , a, b, c, d, e, g).

a - čelična greda I-presjeka (kompozitna);

b - čelična greda kutijastog presjeka (kompozitna);

c - umjetno zatvoreno klizalište u Ženevi (1958). Dimenzije poklopca su 80,4×93,6 m.

Glavne I-grede su međusobno udaljene 10,4 m.

Duž glavnih greda postavljeni su aluminijumski nosači.

Rice. 1 (nastavak)

d - šeme objedinjenih horizontalnih farmi

sa paralelnim pojasevima. Razvio TsNIIEP entertainment i

sportski objekti;

e - sheme zabatnih čeličnih rešetki: poligonalne i trokutaste

g - kongresna sala u Essenu (Njemačka). Dimenzije premaza 80,4 × 72,0.

Poklopac se oslanja na 4 rešetkasta stupa. Glavne rešetke imaju raspon od 72,01 m, sekundarne - 80,4 m u koracima od 12 m

Rice. 2. Armirano betonske grede i rešetke

a - armiranobetonska jednovodna greda sa paralelnim tetivama

Tee section;

b - armirano-betonska zabatna greda I-presjeka;

c - horizontalna armiranobetonska greda sa paralelnim tetivama

I-presjek;

g - kompozitna armiranobetonska horizontalna greda sa paralelnim i

Tee pojasevi;

d - armiranobetonska horizontalna greda kutijastog presjeka

Rice. 2 (nastavak)

e - kompozitna zabatna armirano-betonska rešetka koja se sastoji od

dva poluoštrica s prednapregnutim donjim tetivom;

g - zgrada British Overseas Aviation Company (BOAC) u Londonu, 1955. Armiranobetonska greda je visine 5,45 m, poprečni presjek grede je pravougaona;

h - gimnazija srednje škole u Springfildu (SAD)

U praksi masovne gradnje u našoj zemlji, grede prikazane na sl. 2, a, b, c.

Drvene grede se koriste u područjima bogatim šumama. Obično se koriste u zgradama klase III zbog niske otpornosti na vatru i izdržljivosti.

Drvene grede se dijele na grede za eksere i zalijepljene grede dužine do 30-20 m. Grede za nokte (slika 3, a) imaju zid ušiven na eksere od dva sloja dasaka nagnutih u različitim smjerovima pod uglom od 45°. Gornji i donji pojas formiraju uzdužne i poprečne grede ušivene s obje strane okomitih zidova grede. Visina greda za ekser je 1/6-1/8 od raspona grede. Umjesto zida od dasaka može se koristiti zid od šperploče.

Ljepljene grede, za razliku od greda za nokte, imaju visoku čvrstoću i povećanu otpornost na vatru čak i bez posebne impregnacije. Presjek lijepljenih drvenih greda može biti pravokutni, I-greda, kutijast. Izrađuju se od letvica ili dasaka na ljepilu, položenih ravno ili na rubu.

Visina takvih greda je 1/10-1/12 od raspona. Prema obrisu gornje i donje tetive, lijepljene grede mogu biti s horizontalnim tetivama, jedno- ili dvokose, krivolinijske (sl. 3, b).

Rice. 3 (nastavak)

Nosači, poput greda, mogu biti izrađeni od metala, armiranog betona i drveta. Čelične rešetke, za razliku od metalnih greda, zahtijevaju manje metala zbog strukture rešetke. Sa spuštenim stropom stvara se prolazno potkrovlje, koje omogućava prolaz inženjerskih komunikacija ili slobodan prolaz kroz potkrovlje. Farme se obično izrađuju od čeličnih profila, a prostorne trougaone rešetke od čeličnih cijevi.

Kongresna i sportska dvorana Essena ima pokrivenost 80,4 × 72 m (sl. 1, g). Pokrivač se oslanja na četiri rešetkasta stuba, koja se sastoje od četiri kraka. Jedan od regala je čvrsto pričvršćen za temelj, dva regala imaju valjkaste ležajeve, četvrti stalak je oscilirajući i može se kretati u dva smjera. Dvije glavne poligonalne zakivane rešetke oslanjaju se na potporne stupove i imaju raspon od 72 m i visinu od 5,94 m i 6,63 m u sredini raspona i 2,40 i 2,54 m na nosačima. Pojasevi glavnih rešetki imaju presjek u obliku kutije širine preko 600 mm, podupirači su kompozitni, I-presjeka. Dvokonzole, zavarene sekundarne rešetke raspona 80,4 m oslanjaju se na glavne rešetke sa korakom od 12 m. Gornji pojas ovih rešetki ima presjek u obliku trojnice, donji - u obliku I-greda sa širokim policama. Kako bi se osigurale slobodne vertikalne deformacije na udaljenosti od 11 m od rubova krova, prolazne šarke se postavljaju kako u ogradnu konstrukciju premaza, tako i u rešetkama i u spuštenom stropu. Krajevi rešetki, dužine 11 m, oslanjaju se na lagane ljuljačke stupove koji se nalaze na tribinama. Horizontalne veze za bočni vjetar nalaze se između glavnih i između krajnjih sporednih farmi, kao i duž uzdužnih zidova na udaljenosti od 3,5 m od ruba pokrova. Grede i sanduk su izrađeni od I-greda. Objekat je obložen presovanim pločama od slame debljine 48 mm, na koje je položen hidroizolacioni tepih od četiri sloja vrućeg bitumena na fiberglasu.

Farme mogu imati različit oblik i gornjeg i donjeg pojasa. Najzastupljenije farme su trokutaste i poligonalne, kao i horizontalne sa paralelnim pojasevima (sl. 1, d, e, g).

Armirano betonske rešetke se izrađuju: čvrste - dužine do 30 m; kompozit - sa armaturom za prednaprezanje, dužine preko 30 m. Odnos visine rešetke i raspona je 1/6-1/9.

Donja tetiva je obično horizontalna, gornja može imati horizontalni, trokutasti, segmentni ili poligonalni oblik. Najrasprostranjenije su armiranobetonske poligonalne (zabatne) rešetke, prikazane na sl. 2, f. Maksimalna dužina projektovanih armiranobetonskih rešetki je oko 100 m sa korakom od 12 m.

Nedostatak armiranobetonskih rešetki je velika konstrukcijska visina. Da bi se smanjila sopstvena težina rešetki, potrebno je koristiti betone visoke čvrstoće i uvesti lake ploče od efikasnih materijala.

Drvene rešetke - mogu se predstaviti u obliku visećih rogova od trupaca ili blokova. Drvene rešetke se koriste za raspone veće od 18 m i podliježu provođenju preventivnih mjera zaštite od požara. Gornji (sabijeni) pojas i potpornjaci drvenih rešetki izrađeni su od greda kvadratnog ili pravougaonog presjeka sa stranom 1/50-1/80 od raspona, donji (rastegnuti) pojas i privjesci su izrađeni od obje grede i čelične žice sa navojima za vijke na krajevima da ih zategnu maticama i podloškama.

Stabilnost drvenih rešetki osiguravaju drvene podupirače i spone postavljene uz rubove i na sredini rešetke okomito na njihovu ravninu, kao i krovne ploče koje čine tvrdi disk premaza. U praksi domaće gradnje koriste se rešetke raspona 15, 18, 21 i 24 m, čiji je gornji pojas izrađen od kontinuiranog paketa dasaka širine 170 mm sa ljepilom FR-12. Nosači su izrađeni od šipki iste širine, donja tetiva je od kotrljajućih uglova, a privjesak je od okruglog čelika (sl. 3, c).

Metalno-drvene rešetke - razvili su TsNIIEP obrazovnih zgrada, TsNIIEP zabavnih zgrada i sportskih objekata i TsNIISK Gosstroy SSSR-a 1973. Ove rešetke se postavljaju nakon 3 i 6 m i mogu se koristiti za krovove u dvije verzije:

a) sa spuštenim stropom na toplo i hladno krovne ploče;

b) bez lažni strop i toplim krovnim panelima.

Okviri su ravne odstojne strukture. Za razliku od konstrukcije bez potisne grede, prečka i stup u konstrukciji okvira imaju čvrstu vezu, što uzrokuje momente savijanja u stupu od utjecaja opterećenja na prečku okvira.

Okvirne konstrukcije se izrađuju sa krutim ugradnjom nosača u temelj, ako ne postoji opasnost od neravnomjernog slijeganja baze. Posebna osjetljivost okvirnih i lučnih konstrukcija na neravnomjerne padavine dovodi do potrebe za šarniranim okvirima (dvokrakim i trokrakim). Šeme lukova na sl. 4, a, b, c, d.

S obzirom na to da okviri nemaju dovoljnu krutost u svojoj ravni, pri izradi premaza potrebno je osigurati uzdužnu krutost cjelokupnog premaza ugradnjom premaznih elemenata ili ugradnjom dijafragmskih okvira normalno na ravan, odnosno ukrućenja.

Okviri mogu biti izrađeni od metala, armiranog betona ili drveta.

Metalni okviri mogu biti izrađeni i od masivnih i od rešetkastih profila. Rešetkasti dio je tipičan za okvire s velikim rasponima, jer je ekonomičniji zbog male vlastite težine i sposobnosti da podjednako dobro apsorbira i tlačne i vlačne sile. Visina poprečnog presjeka šipki rešetkastih okvira uzima se u granicama 1/20-1/25 raspona, a okvira punog presjeka 1/25-/30 raspona. Da bi se smanjila visina poprečnog presjeka prečke i masivnih i rešetkastih metalnih okvira, koriste se konzole za istovar, ponekad opremljene posebnim nosačima (slika 4, d).

Okviri: a - bez šarki; b - dvokrilni; u - trokraki; g - dvokraki;

d - bez šarki; e - dva zglobna; g - trokraki; i - dvokraki sa konzolama za istovar; k - dvokrilni sa pufom koji percipira potisak; h - visina okvira; I - strela za podizanje luka; l - raspon; r1 i r2 su radijusi zakrivljenosti donje i gornje strane luka; 0,01 i 02 centri zakrivljenosti; - šarke; s - puf; d - vertikalna opterećenja na konzoli.

Metalni okviri se aktivno koriste u građevinarstvu (sl. 5, 1, a, b, c, d, e; sl. 6, a, c).

Čelični, armirano betonski i drveni okviri

Armiranobetonski okviri - mogu biti bez šarki, dvokraki, rjeđe trokraki.

Sa rasponima okvira do 30-40 m, izrađuju se čvrsti, I-presjeka sa ukrućenjima, sa velikim rasponima - rešetkama. Visina prečke čvrstog presjeka je oko 1/20-1/25 raspona okvira, visina rešetkastog dijela je 1/12-1/15 raspona. Okviri mogu biti jednorasponski i višerasponski, monolitni i montažni. Kod montažnog rješenja preporučljivo je spajanje pojedinačnih elemenata okvira na mjestima minimalnih momenata savijanja. Na sl. 5, 2, i, j, i sl. 6, c su primjeri iz prakse građenja zgrada korištenjem armiranobetonskih okvira.

Drveni okviri, kao i drvene grede, izrađuju se od prikovanih ili lijepljenih elemenata za raspone do 24 m. Poželjno je napraviti trokrake radi lakše montaže. Visina prečke od okvira za eksere uzima se da iznosi oko 1/12 raspona okvira, za lijepljene okvire - 1/15 raspona. Primjeri građenja zgrada sa drvenim okvirima prikazani su na slici 5, l, m, sl. 7.

Rice. 7 Okvir za skladište sa drvenim okvirima od šperploče

Lukovi, kao i okviri, su ravne odstojne strukture. Osetljiviji su na neravnomerne padavine od ramova i izrađuju se kako bez šarki, tako i dvokraki i trokraki (sl. 4, e, f, g, i, j) Osigurana je stabilnost premaza krutim elementima ogradnog dijela premaza. Za raspone od 24-36 m moguće je koristiti lukove sa tri zgloba od dva segmentna rešetka (sl. 8, a). Kako bi se izbjeglo opuštanje, ugrađuju se suspenzije.

a - drveni luk sa tri šarke od poligonalnih rešetki;

b - rešetkasti drveni luk

Metalni lukovi se izrađuju od masivnog i rešetkastog presjeka. Visina prečke čvrstog presjeka lukova koristi se unutar 1/50-1/80, rešetka 1/30-1/60 raspona. Odnos porasta i raspona svih lukova je unutar 1/2-1/4 za paraboličnu krivu i 1/4-1/8 za kružnu krivinu. Na sl. 8a, sl. 9, sl. 1, sl. 10, a, b, c, prikazani su primjeri iz građevinske prakse.

Armiranobetonski lukovi, poput metalnih, mogu imati čvrst i rešetkasti presjek prečke.

Konstruktivna visina presjeka prečke punih lukova iznosi 1/30-1/40 raspona, rešetkastih lukova 1/25-1/30 raspona.

Montažni lukovi velikih raspona izrađeni su od dva poluluka, betonirana na sl. e u horizontalnom položaju, a zatim podignuta u projektni položaj (primjer na sl. 9, 2, a, b, c).

Drveni lukovi se izrađuju od prikovanih i lijepljenih elemenata. Odnos dizalice prema rasponu za lukove eksera je 1/15-1/20, za lepljene lukove - 1/20-1/25 (Sl. 8, a, b, sl. 10, c, d).

a - luk sa pufom na stubovima; b - nosač luka na okvirima; ili podupirači; c - lučni oslonac na temeljima

4. Prostorne strukture prevlake velikog raspona

Konstrukcione sisteme dugog raspona različitih epoha objedinjuje niz bitnih karakteristika, što ih omogućava smatrati tehničkim napretkom u građevinarstvu. S njima je vezan san graditelja i arhitekata, da osvoje prostor, da blokiraju što veću površinu. Ono što ujedinjuje povijesno uspostavljene i moderne krivolinijske strukture je potraga za svrsishodnim oblikom, želja da se što više smanji njihova težina, potraga za optimalni uslovi raspodjelu opterećenja, što dovodi do otkrivanja novih materijala i potencijala.

Kolovozničke konstrukcije velikog raspona obuhvataju ravne presavijene pločnike, svodove, školjke, kupole, poprečno rebraste kolovoze, šipke, pneumatske i šatorske konstrukcije.

Ravno presavijeni premazi, školjke, poprečno-rebraste prevlake i šipke konstrukcije izrađuju se od krutih materijala (armirani beton, metalni profili, drvo itd.) Zbog zajedničkog rada konstrukcija, prostorne krute prevlake imaju malu masu, što smanjuje troškove za ugradnju premaza i za ugradnju nosača i temelja.

Viseći (kablovski), pneumatski i šatorski poklopci izrađuju se od nečvrstih materijala (metalni kablovi, metalne pirinčane membrane, membrane od sintetičkih filmova i tkanina). Oni, u mnogo većoj mjeri od prostornih krutih konstrukcija, osiguravaju smanjenje zapreminske mase konstrukcija i omogućavaju vam brzo postavljanje konstrukcija.

Prostorne strukture omogućavaju stvaranje širokog spektra oblika zgrada i građevina. Međutim, izgradnja prostornih objekata zahtijeva složeniju organizaciju građevinske proizvodnje i visok kvalitet svih građevinskih radova.

Naravno, preporuke o korištenju određenih dizajna premaza za svaki konkretan slučaj ne može se dati. Poklopac je kao složena podsistemska formacija u strukturi strukture u bliskoj vezi sa svim ostalim njenim elementima, sa spoljašnjim i unutrašnjim uticajima sredine, sa ekonomskim, tehničkim, umetničkim i estetsko-stilskim uslovima za njeno formiranje. Ali određeno iskustvo u korištenju prostornih struktura i rezultati koje je dao mogu pomoći u razumijevanju mjesta jedne ili druge konstruktivne i tehnološke organizacije javnih zgrada. Već poznati u svjetskoj građevinskoj praksi, sistemi konstrukcija prostornog tipa omogućavaju blokiranje zgrada i objekata gotovo bilo koje konfiguracije plana.

1 Nabori

Preklop je prostorna obloga koju čine ravni elementi koji se međusobno sijeku. Nabori se sastoje od niza elemenata koji se ponavljaju određenim redoslijedom, oslonjenih duž ivica i u rasponu na dijafragme za ukrućenje.

Nabori su pilasti, trapezni, od istog tipa trouglastih ravni, kukasti (četvorougaoni i poliedarski) i drugi (sl. 11, a, b, c, d).

Preklopljene strukture koje se koriste u cilindričnim školjkama i kupolama razmatrane su u relevantnim odjeljcima.

Nabori se mogu osloboditi izvan krajnjih oslonaca, formirajući konzolne prevjese. Pretpostavlja se da je debljina ravnog elementa nabora oko 1/200 raspona, visina elementa nije manja od 1/10, a širina ivice nije manja od 1/5 raspona . Nabori obično pokrivaju raspone do 50-60 m, a šatore do 24 m.

Preklopljene konstrukcije imaju niz pozitivnih kvaliteta:

jednostavnost oblika i, shodno tome, lakoća njihove izrade;

velike mogućnosti montažne proizvodnje;

ušteda prostora itd.

Zanimljiv primjer upotrebe ravnog presavijenog pilastog profila je premaz laboratorije Instituta za beton u Detroitu (SAD) veličine 29,1 × 11,4 ( Slika 11, e) projekat arhitekata Yamasakija i Leinwebera, inženjera Ammana i Whitneya. Kolnik se oslanja na dva uzdužna reda nosača koji čine srednji hodnik i ima konzolne nastavke sa obje strane nosača u dužini od 5,8 m. Kolovoz je kombinacija nabora usmjerenih u suprotnim smjerovima. Debljina nabora je 9,5 cm.

Godine 1972. u Moskvi, tokom rekonstrukcije Kurske željezničke stanice, korištena je trapezoidna presavijena konstrukcija, koja je omogućila da se pokrije čekaonica veličine 33 × 200 m (sl. 11, f).

Najstariji i najrasprostranjeniji sistem krivolinijskih krovova je svodni krov. Luk je konstruktivni sistem na osnovu kojeg je nastao niz arhitektonskih oblika prošlosti (do 20. stoljeća) koji je omogućio rješavanje problema pokrivanja različitih sala različite funkcionalne namjene.

Cilindrični i zatvoreni svodovi su najjednostavniji oblici svoda, ali je prostor koji čine ove obloge zatvoren, a forma je lišena plastičnosti. Uvođenjem oplate u konstrukciju kašika ovih lukova postiže se vizuelni osećaj lakoće. Unutrašnja površina lukovi su, u pravilu, bili ukrašeni bogatim dekorom ili imitirani lažnim dizajnom drvenog spuštenog stropa.

Poprečni svod formiran je usjekom iz sjecišta dva cilindrična svoda. Blokirali su ih ogromne dvorane termi i bosiljka. Great Application križni svod pronađen u gotičkoj arhitekturi.

Križni svod je jedan od najčešćih oblika krovišta u ruskoj kamenoj arhitekturi.

Takve vrste svodova kao što su jedreni svod, svod-kupola, nadstrešnica bile su široko korištene.

3 školjke

Tankozidne školjke su jedna od vrsta prostornih konstrukcija i koriste se u izgradnji zgrada i objekata sa velikim prostorima (hangari, stadioni, pijace itd.). Tankozidna školjka je zakrivljena površina, koja uz minimalnu debljinu i, shodno tome, minimalnu masu i utrošak materijala, ima vrlo visoku nosivost, jer zbog svog krivolinijskog oblika djeluje kao prostorno opterećenje. noseća konstrukcija.

Jednostavan eksperiment s rižinim papirom pokazuje da vrlo tanka zakrivljena ploča, zbog svog krivolinijskog oblika, dobiva veću otpornost na vanjske sile od iste ravne ploče.

Čvrste školjke mogu se postaviti preko zgrada bilo koje konfiguracije u planu: pravokutne, kvadratne, okrugle, ovalne itd.

Čak i konstrukcije koje su vrlo složene konfiguracije mogu se podijeliti na više elemenata istog tipa. Zasebne proizvodne linije stvaraju se u fabrikama građevinskih delova za izradu pojedinačnih konstruktivnih elemenata. Razvijene metode ugradnje omogućavaju izgradnju školjki i kupola uz pomoć inventarskih potpornih tornjeva ili uopće bez pomoćnih skela, što značajno skraćuje vrijeme izgradnje premaza i smanjuje troškove montažnih radova.

Prema projektnim shemama, krute školjke se dijele na: školjke pozitivne i negativne zakrivljenosti, kišobranske školjke, svodove i kupole.

Školjke su izrađene od armiranog betona, armiranog cementa, metala, drveta, plastike i drugih materijala koji dobro podnose tlačne sile.

U konvencionalnim sistemima ležaja, koje smo ranije razmatrali, otpor na pojavu sila koncentriran je kontinuirano na cijeloj njihovoj krivolinijskoj površini, tj. budući da je to karakteristično za prostorne sisteme nosača.

Prva armiranobetonska kupola sagrađena je 1925. godine u Jeni. Prečnik mu je bio 40m, što je jednako prečniku kupole sv. Petra u Rimu. Ispostavilo se da je masa ove školjke 30 puta manja od kupole katedrale sv. Peter. Ovo je prvi primjer koji je pokazao obećavajuće mogućnosti novog konstruktivnog principa.

Pojava armiranog betona, stvaranje novih metoda proračuna, mjerenje i ispitivanje konstrukcija pomoću modela, uz statičke i ekonomske prednosti njihove upotrebe, doprinijelo je brzom širenju školjki po svijetu.

Školjke imaju niz drugih prednosti:

u premazu istovremeno obavljaju dvije funkcije: noseću konstrukciju i krov;

otporni su na vatru, što ih u mnogim slučajevima stavlja u bolji položaj čak i pod jednakim ekonomskim uslovima;

bez premca su po raznolikosti i originalnosti oblika u istoriji arhitekture;

konačno, u odnosu na dosadašnje nadsvođene i kupolaste konstrukcije, višestruko su ih nadmašile po mjerilu pokrivenih raspona.

Ako je konstrukcija školjki u armiranom betonu dobila prilično širok razvoj, tada su u metalu i drvu ove konstrukcije još uvijek ograničene upotrebe, jer još nisu pronađene sasvim jednostavne svojstvene metalu i drvu, konstruktivne formeškoljke.

Školjke u metalu mogu biti potpuno metalne, pri čemu školjka istovremeno obavlja funkcije noseće i ogradne konstrukcije u jednom, dva ili više slojeva. Uz odgovarajući dizajn, konstrukcija školjki se može svesti na industrijsku montažu. veliki paneli.

Jednoslojne metalne školjke izrađuju se od čelika ili aluminijuma sl.a. Da bi se povećala krutost školjki, uvode se poprečna rebra. Čestim rasporedom poprečnih rebara međusobno povezanih duž gornje i donje tetive, može se dobiti dvoslojna školjka.

Školjke su jednostruke i dvostruke zakrivljenosti.

Školjke jednostruke zakrivljenosti uključuju školjke s cilindričnom ili konusnom površinom (slika 12, a, b).

Rice. 12. Najčešći oblici školjki

a - cilindar: 1 - krug, parabola, sinusoida, elipsa (vodilice); 2 - prava (generirajuća); b - konus: 1 - bilo koja kriva; 2 - prava (generirajuća); d - prijenosna površina: 1 - parabola (vodičica); 2 - elipsa, krug (generirajući); c - površina okretanja (kupola): 1-rotacija; 2 - krug, elipsa, parabola (generacija); Površina rotacije ili prijenosa (sferna školjka): 1, 2 - krug, parabola (generatori ili vodilice); 3 - krug, parabola (generirajuća); 4 - osa rotacije d - formiranje školjki dvostruke zakrivljenosti u jednom smjeru: hiperbolički paraboloid: AB-SD, AC-VD - prave linije (vodilice); 1 - parabola (vodič).

Cilindrične školjke imaju kružni, eliptični ili parabolični obris i poduprte su krajnjim dijafragmama za ukrućenje, koje mogu biti izrađene u obliku zidova, rešetki, lukova ili okvira. Ovisno o dužini školjki, dijele se na kratke, u kojima raspon duž uzdužne ose nije veći od jedne i pol valne dužine (raspon u poprečnom smjeru), i na duge, u kojima je raspon duž uzdužna os je više od jednog i po talasa (sl. 13, a, c, e).

Duž uzdužnih rubova dugih cilindričnih školjki predviđeni su bočni elementi (rebra za ukrućenje) u koje je postavljena uzdužna armatura koja omogućava da školjka radi po uzdužnom rasponu kao greda. Osim toga, bočni elementi percipiraju potisak od rada školjki u poprečnom smjeru i stoga moraju imati dovoljnu krutost u horizontalnom smjeru (sl. 13, a, e).

Talasna dužina dugačkog cilindričnog omotača obično ne prelazi 12 m. Omjer podizne grane i valne dužine uzima se da iznosi najmanje 1/7 raspona, a omjer podizne grane i dužine raspona je ne manje od 1/10.

Montažne dugačke cilindrične školjke obično se dijele na cilindrične dijelove, bočne elemente i dijafragmu za ukrućenje, čija je armatura zavarena zajedno tijekom ugradnje i monolitna (slika 13, e).

Preporučljivo je koristiti dugačke cilindrične školjke za pokrivanje velikih prostorija s pravokutnim obrisom u planu. Duge školjke se obično postavljaju paralelno sa kratkom stranom preklopljenog pravokutnog prostora kako bi se smanjio raspon školjki duž uzdužne ose (slika 13, f). Razvoj dugih cilindričnih školjki ide linijom traženja najravnijeg mogućeg luka sa malom podiznom granom, što dovodi do lakših uslova izgradnje, smanjenja zapremine zgrade i poboljšanja uslova rada.

Posebno je povoljan, u smislu konstruktivnog rada, raspored uzastopnog niza ravnih cilindričnih školjki, jer se u tom slučaju sile savijanja koje djeluju u horizontalnom smjeru poništavaju susjednim školjkama (osim ekstremnih).

Navedimo primjere upotrebe dugih cilindričnih školjki u građevinarstvu.

Viševalna duga cilindrična školjka napravljena je u garaži u Bournemouthu (Engleska).

Dimenzije školjke 4 5×90 m, debljine 6,3 cm, projekat je izveo inženjer Morgan (Sl. 14, a).

c - hangar aerodroma u Karačiju (Pakistan, 1944). Poklopac čine dugačke cilindrične školjke dužine 39,6 m, širine 10,67 m i debljine 62,5 mm. Granate se oslanjaju na nosač dužine 58 m, koji je nadvratnik iznad kapije hangara; g - hangar Ministarstva vazduhoplovstva u Akademiji nauka! lip (1959). Za pokrivanje hangara korištene su tri cilindrične školjke, smještene paralelno sa otvorom kapije hangara. Dužina granata je 55 m. Dubina hangara je 32,5 m.

Pokrivanje sportske dvorane u Madridu (1935) projektirali su arhitekta Zuazo i inženjer Torroja. Poklopac je kombinacija dvije dugačke cilindrične školjke koje se oslanjaju na krajnje zidove i ne zahtijevaju oslonac na uzdužnim zidovima, koji su iz tog razloga izrađeni od laganih materijala. Dužina školjke je 35 m, raspon 32,6 m, a debljina 8,5 cm (Sl. 14, b).

Hangar aerodroma u Karačiju, izgrađen 1944. godine, predstavljen je granatama čija je dužina 29,6 m, širina 10,67 m, a debljina 6,25 cm., V).

Upotreba dugih cilindričnih školjki praktički je ograničena na raspone do 50 m, jer je iznad ove granice visina bočnih elemenata (rand greda) pretjerano velika.

Takve školjke se često koriste u industrijskoj gradnji, ali se koriste u javnim zgradama. Kaliningradgrazhdanproekt je razvio dugačke cilindrične školjke raspona od 18 × 24 m, širine 3 m. Izrađuju se odmah za raspon, zajedno sa grijačem - pločom od vlakana. Odozgo se na gotovi element u fabrici nanosi sloj hidroizolacije.

Duge cilindrične školjke izrađuju se od armiranog betona, armiranog cementa, čelika i legura aluminija.

Tako je za pokrivanje Moskovske stanice u Sankt Peterburgu korištena cilindrična školjka od rižinog aluminija. Dužina temperaturnog bloka je 48 m, širina 9 m.

Kratke cilindrične školjke, u poređenju sa dugim školjkama, imaju veću veličinu talasa i podiznu granu. Zakrivljenost kratkih cilindričnih školjki odgovara smjeru najvećeg raspona prostorije koja se preklapa. Ove školjke rade kao trezori.

Oblik krive može se predstaviti lukom kruga ili parabolom. Zbog opasnosti od izvijanja u kratkim školjkama, u većini slučajeva se uvode poprečna ukrućenja. Osim bočnih elemenata, takve školjke moraju imati zatezanja za apsorpciju horizontalnih poprečnih sila (sl. 13, c, e).

Nadaleko poznate kratke cilindrične školjke za zgrade sa mrežom stubova 24 × 12 m i 18 × 12 m. Sastoje se od dijafragmskih rešetki, rebrastih panela 3 × 12 m i ugrađeni elementi (Sl. 15, a-d).

Konstrukcije za ove raspone priznate su kao standardne.

Upotreba kratkih cilindričnih školjki ne zahtijeva korištenje spuštenog stropa.

Konusne školjke se obično koriste za pokrivanje zgrada ili prostorija trapezoidne osnove. Dizajnerske karakteristike ovih školjki su iste kao kod dugih cilindričnih školjki (Sl. 12, a). Primjer zanimljive upotrebe ove forme je krov restorana na jezeru u Džordžiji (SAD), napravljen u obliku niza armiranobetonskih pečuraka prečnika 9,14 m. Za odvod vode služe šuplje noge pečuraka. kišnica sa površine premaza. Trokuti formirani rubovima tri susjedne gljive prekriveni su armirano-betonskim pločama s okruglim rupama za svjetleće lampione u obliku plastičnih kupola.

Rice. 15 Primjeri primjene kratkih cilindričnih školjki izrađenih od armiranog betona

U valovitim i presavijenim školjkama s velikim rasponima nastaju značajni momenti savijanja zbog privremenih opterećenja vjetrom, snijegom, promjenama temperature itd.

Potrebno ojačanje takvih školjki postignuto je rasporedom rebara. Smanjenje snaga postignuto je prelaskom na valovite i presavijene profile same školjke. To je omogućilo povećanje krutosti školjki i smanjenje potrošnje materijala.

Takve konstrukcije omogućavaju da se naglasi kontrast između ravnine ogradnog zida, koja može biti neovisna o nosivim nosačima, i premaza koji se oslanja na njega. To omogućava u ovim konstrukcijama da se naprave veliki konzolni prepusti za podupirače itd. (Kursky železnička stanica u Moskvi).

Nabori i valovi su zanimljiv oblik ploča za stropove, a ponekad i za zidove u interijerima.

Valovita školjka, kada joj se pronađe mjerilo, zakrivljenost i oblik, na osnovu zahtjeva arhitektonske estetike, može biti prilično izražajna. Ova vrsta konstrukcije je dizajnirana za raspone veće od 100 m, koji su korišteni za pokrivanje širokog spektra objekata.

Poliedarski presavijeni svodovi su primjer povećanja krutosti cilindrične ljuske davanjem poliedarskog oblika.

Prijelaz sa školjki jednostruke zakrivljenosti na školjke dvostruke zakrivljenosti označava novu fazu u razvoju školjki, budući da je učinak sila savijanja u njima sveden na minimum.

Takve školjke se koriste u zgradama s različitim planovima: kvadratnim, trokutastim, pravokutnim itd.

Raznolikost takvih školjki na okruglom ili ovalnom planu je kupola.

Školjke dvostruke zakrivljenosti mogu se izraditi i sa spljoštenim i spljoštenim konturama.

Njihovi nedostaci su: precijenjena zapremina zgrade koju treba pokriti, velika krovna površina i ne uvijek povoljne akustičke karakteristike. U premazu je moguće koristiti svjetleće lampione uglavnom u sredini.

Takve se školjke mogu izraditi u monolitnim i montažno-monolitnim verzijama od armiranog betona.

Rasponi ovih objekata variraju u rasponu od 24-30 m. Stabilnost ljuske obezbeđuje sistem prednapregnutih greda za ukrućenje sa × 12 m. Kontura školjke leži na prednapregnutom pojasu.

U nekim slučajevima je preporučljivo prekriti hodnike šatorskim školjkama u obliku krnje piramide, izrađene od armiranog betona. Mogu se naslanjati duž konture, na dvije strane ili uglove.

Najčešći tipovi školjki dvostruke zakrivljenosti u građevinskoj praksi prikazani su na sl. 12, f, f, h.

Kupola je površina revolucije. Napori u njemu djeluju u meridionalnom i geografskom smjeru. Kompresijski naponi nastaju duž meridijana. U geografskim širinama, počevši od vrha, također nastaju tlačne sile, koje se postupno pretvaraju u vlačne, koje dostižu svoj maksimum na donjem rubu kupole. Školjke kupole mogu se osloniti na potporni prsten koji radi u zatezanju, na stupove - kroz sistem dijafragmi ili ukrućenja, ako školjka ima kvadratni ili poliedarski oblik u tlocrtu.

Kupola je nastala u zemljama Istoka i imala je, prije svega, utilitarnu svrhu. U nedostatku drveta, kupole od gline i cigle služile su kao pokrivači za stanove. Ali postepeno, zahvaljujući svojim izuzetnim estetskim i tektonskim kvalitetama, kupola je dobila samostalan semantički sadržaj kao arhitektonski oblik. Razvoj oblika kupole povezan je sa stalnom promjenom prirode njene geometrije. Od sfernog i sfernog oblika, graditelji prelaze na šiljasti sa složenim paraboličnim obrisima.

Kupole su sferne i višestruke, rebraste, glatke, valovite, valovite (sl. 16, a). Razmotrimo najtipičnije primjere školjki kupole.

Pokrivanje Palate sporta u Rimu (1960), izgrađeno po projektu profesora P.L. živci za olimpijske igre, je sferna kupola od prefabrikovanih armirano-cementnih elemenata širine od 1,67 do 0,34 m, složenog prostornog oblika (Sl. 17, a). 114 segmenata kupole počiva na 38 kosih nosača (3 segmenta po 1 osloncu). Nakon što su monolitne konstrukcije završene i montažni segmenti su monolitni, kupola je počela raditi kao cjelina. Zgrada je izgrađena za 2,5 mjeseca.

Pokrivanje kupole koncertne dvorane u Matsuyami (Japan), izrađeno 1954. godine prema projektu arhitekte Kenzo Tangea i inženjera Tsibona, predstavlja segment kugle prečnika 50 m, podiznog kraka od 6,7 m (sl. 17, b). Poklopac ima 123 okrugle rupe prečnika 60 cm za nadzemno osvetljenje sale.

Debljina ljuske u sredini je 12 cm, na nosačima je 72 cm. Zadebljani dio školjke zamjenjuje noseći prsten.

Kupola nad gledalištem pozorišta u Novosibirsku (1932) ima prečnik 55,5 m, podizna grana je 13,6 m. Debljina školjke je 8 cm (1/685 raspona). Leži na prstenu poprečnog presjeka 50 × 80 cm (sl. 17, c).

Kupola izložbenog paviljona u Beogradu (Jugoslavija) izgrađena je 1957. Prečnik kupole je 97,5 m sa podiznom granom 12-84 m. Kupola je konstrukcija koja se sastoji od monolitnog centralnog dela prečnika 27 m. m i prstenasti, šuplji, trapezoidni presjek armiranobetonske grede, na koji je oslonjeno 80 montažnih armiranobetonskih polulukova I-presjeka, neučvršćenih sa tri reda prstenastih školjki (sl. 17, d).

Pokrov kupole stadiona u Portu (Portugal), izgrađen 1981. godine, ima prečnik od 92 m.

Poklopac je napravljen od 32 meridijanska rebra koja se oslanjaju na trouglaste okvire i 8 armirano-betonskih prstenova. Prečnik kupole u zoni njenog oslonca na trouglastim okvirima je 72 m, visina kupole je 15 m. Oklop kupole je betonski na plutovoj ispuni na armirano-betonskom okviru.

Na vrhu kupole ugrađen je svjetlosni fenjer (sl. 17, e).

Na sl. Na slici 18 prikazani su primjeri metalnih kupola. Iskustvo u izgradnji ovakvih objekata pokazalo je da nisu bez nedostataka. Dakle, glavni je veliki građevinski obim zgrada i pretjerano velika masa građevinskih konstrukcija.

Posljednjih godina pojavile su se prve kupolaste zgrade sa pomičnim krovovima.

Na primjer, za stadion u Pittsburghu (slika 18) korišteni su sektorski elementi školjke od aluminijskih legura koji radijalno klize po površini kupole.

U drvenim kupolama (sl. 19, a, b, c) noseće konstrukcije se pile ili lijepe drveni elementi. U modernim kosim kupolama glavni elementi okvira rade u kompresiji, zbog čega je upotreba drveta posebno preporučljiva.

Od srednjeg vijeka drvo se koristi u izgradnji kupole kao konstrukcijski materijal. Mnoge drvene kupole koje datiraju iz srednjeg vijeka preživjele su do danas u zemljama zapadna evropa. Često predstavljaju tavanski pokrivač nad glavnom kupolom od opeke. Ove kupole su imale moćan sistem krutih veza. Među takvim kupolama je, na primjer, glavna kupola Trojice crkve u Lenjingradu. Kupola prečnika 25 m i podiznog kraka od 21,31 m podignuta je 1834. godine i još postoji. Od drvenih kupola tog vremena, ova kupola je bila najveća na svijetu. Ima tipičnu blok strukturu, koja se sastoji od 32 meridionalna rebra povezana sa nekoliko prstenova prstenastih veza.

Rice. 18 Primjeri kupola izrađenih od metala

U 1920-30-im godinama. kod nas je podignuto nekoliko drvenih kupola znatnih dimenzija. Drvene kupole tankih zidova pokrivale su rezervoare za gas prečnika 32 m u hemijskim postrojenjima Berezniki i Bobrikov. U Saratovu, Ivanovu i Bakuu cirkusi promjera 46, 50 i 67 m bili su prekriveni drvenim kupolama koje su imale rebrastu strukturu, gdje su rebra bila rešetkasti lukovi (sl. 19, b).

Moderna tehnika lijepljenja drveta trajnim vodootpornim sintetičkim ljepilima i bogato iskustvo u proizvodnji ljepljenog drveta, te njegova upotreba u građevinarstvu, omogućili su uvođenje drveta kao novog visokokvalitetnog materijala u konstrukcije velikih raspona. Drvene konstrukcije su jake, izdržljive, otporne na vatru i ekonomične.

Slika 19. Primjeri upotrebe drvenih kupola od školjki

Kupole od lameliranog drveta koriste se za pokrivanje izložbenih i koncertnih dvorana, cirkusa, stadiona, planetarija i drugih javnih zgrada. Arhitektonske i konstruktivne vrste kupola od lijepljenog drveta vrlo su raznolike. Najčešće se koriste rebraste kupole, trouglaste mrežaste kupole i mrežaste kupole sa kristalnom rešetkom, koje je razvio profesor M.S. Tupoljev.

U SAD-u i Engleskoj izgrađeno je više kupola od lijepljenog drveta.

U državi Montana (SAD), 1956. godine podignuta je drvena kupola prečnika 91,5 m sa šinom od 15,29 m iznad zgrade sportskog centra za 15 hiljada gledalaca (Sl. 19, c). Noseći okvir kupole sastoji se od 36 meridionalnih rebara poprečnog presjeka 17,5 × 50 cm Rebra se oslanjaju na donji noseći prsten od valjanih profila i na komprimirani gornji metalni prsten. Kupola je postavljena na armirano-betonske stupove visine 12 m. U svakoj ćeliji koju čine rebra i nosači dijagonalno su poprečno razvučeni čelični niti. Ugradnja kupole izvedena je uparenim polulukovima zajedno s nosačima i nitima. Svaki poluluk dužine 45 m sastavljen je na tlu iz tri dijela.

Preklopljene kupole se montiraju od armirano-cementnih prostornih ljuski raspoređenih u jedan ili dva nivoa, ili se izrađuju monolitno (sl. 19, a).

Valovite kupole se koriste za raspone veće od 50 m. Talasti oblik površine kupole dat je kako bi se osigurala veća krutost i stabilnost (sl. 20, a, b).

Natkrivenu pijacu u Royenu (Francuska) izgrađenu prema projektu arhitekata Simona i Morisea, inženjera Sargera 1955. godine, pokriva valovita sferna školjka od 13 radijalno raspoređenih paraboloida u obliku sinusa (sl. 20, a). Prečnik kupole - 50 m, visina 10,15 m, širina talasa 6 m, debljina 10,5 cm Donji rubovi talasa direktno se oslanjaju na temelj.

Poklopac cirkusa u Bukureštu (1960), koji je projektovao institut "Projekt-Bukurešt", je talasasta kupola prečnika 60,6 m, koja se sastoji od 16 paraboličnih talasnih segmenata (Sl. 20, b). Debljina ljuske je 7 cm na vrhu, 12 cm na nosačima. Kupola se oslanja na 16 stubova, međusobno povezanih poligonalnim prednapregnutim armirano-betonskim pojasom, koji percipira sile širenja u kupoli.

Školjke s prijenosnom površinom koriste se za pokrivanje pravokutnih ili poligonalnih prostorija. Takve školjke se oslanjaju na dijafragme sa svih strana poligona. Površina prijenosne školjke nastaje translacijskim kretanjem jedne krivulje duž druge, s tim da su obje krive zakrivljene prema gore i nalaze se u dvije međusobno okomite ravni (slika 12, f).

Prenosne školjke (sl. 12, e) rade u poprečnom i uzdužnom pravcu kao svodovi.

Snažni pufovi, obješeni ispod uzdužnih rebara, opažaju potisak u smjeru raspona. U poprečnom smjeru, potisak školjke u vanjskim rasponima percipira se dijafragmama za ukrućenje i bočnim elementima, a u srednjim rasponima potisak se gasi susjednim školjkama. Poprečni presjeci prijenosnih školjki duž cijele dužine luka, izuzev potpornih zona, češće se uzimaju kao kružni (sl. 16, b).

Primjer ljuske s površinom za prijenos je premaz tvornice gume u Brinmoreu (Južni Wales, Engleska), izgrađen 1947. (Sl. 21, b). Poklopac se sastoji od 9 pravougaonih eliptičnih školjki veličine 19 × 26 m. Debljina školjki je 7,5 cm.. Krutost školjki osiguravaju bočne dijafragme.

U zonama oslonca, školjka može završiti konoidnim elementima koji osiguravaju prijelaz iz kružnog poprečnog presjeka srednje zone u pravokutni duž potporne linije.

Prema ovom sistemu, u Lenjingradu je izgrađena obloga preko garaže za automobile raspona od 96 m, koja se sastoji od 12 svodova, svaki širok 12 m.

Kuglaste školjke jedara nastaju ako je sferna površina ograničena okomitim ravninama izgrađenim na stranicama kvadrata. Dijafragme krutosti u ovom slučaju su iste za sve četiri strane (sl. 12, c, e, sl. 16).

Prefabricirane rebraste sferne školjke veličine 36 × 36 m se koristi u izgradnji mnogih industrijskih objekata (Sl. 21, e). U ovom rješenju koriste se ploče četiri standardne veličine: u srednjem dijelu kvadrat 3 × 3 m, a prema periferiji - rombične školjke, veličine približno kvadrata. Ove ploče imaju dijagonalna radna rebra i mala zadebljanja duž konture.

Krajevi armature dijagonalnih rebara su goli. Prilikom ugradnje zavaruju se pomoću nadzemnih šipki. Šipke sa zavojnim ojačanjem postavljenim na njih polažu se u šavove između ploča u području kutnih spojeva. Nakon toga, šavovi su monolitni.

Sferni pokrivač zgrade Novosibirskog tržnog centra ima dimenzije u smislu 102 × 102 m, uspon konturnih lukova je jednak 1/10 raspona. Generator ljuske ima isti porast.

Ukupni uspon školjke je 20,4 m. Rezanje površine školjke se vrši uzimajući u obzir shemu prijenosa. Na ugaonim presjecima ploče za oblaganje su raspoređene dijagonalno kako bi se primila napregnuta armatura u uzdužnim (dijagonalnim) spojevima.

Noseći dijelovi ugaonih dijelova premaza, koji doživljavaju najveća naprezanja, izrađeni su od monolitnog armiranog betona.

Pod u dvorani sa 1200 mjesta na Massachusetts Institute of Technology u Bostonu (SAD) dizajnirao je arhitekta Ero Saariner. To je sferna školjka prečnika 52 m i trouglastog oblika u tlocrtu.

Sferni omotač premaza je 1/8 sferne površine. Duž konture, školjka se oslanja na tri krivolinijska noseća pojasa, koji prenose sile na oslonce smještene u tri točke (Sl. 21, d). Debljina ljuske od 9 do 61 cm.

Ovako velika debljina ljuske na nosačima objašnjava se značajnim momentima savijanja koji nastaju u ljusci zbog velikih izreza, što ukazuje na neuspješno projektno rješenje.

Pokrivač trgovačkog centra u Canoeu (Havaji, SAD) izrađen je u obliku sferne školjke sa glatka površina veličina 39.01 × 39,01 m. Oklop nema krutu dijafragmu i oslonjen je na 4 uporišta na svojim uglovima. Debljina ljuske 76-254 mm. (Sl. 21, a).

Poklopac (Španija) natkrivene pijace u Algecirosu, izgrađene 1935. godine prema projektu inženjera Torroje i arhitekte Arcasa, je osmougaona sferna školjka prečnika 47,6 m.

Osam oslonaca na kojima leži školjka međusobno su povezani poligonalnim pojasom koji prima potisak od školjke (sl. 21, c).

5 Školjke sa suprotnim smjerom zakrivljenosti

Školjke sa suprotnim smjerovima jedne i druge zakrivljenosti formiraju se pomicanjem prave linije (generatora) duž dvije vodeće krive. To uključuje konoide, jednospolne hiperboloide okretanja i hiperboličke paraboloide (sl. 12, f, g, h).

Kada se formira konoid, generirajuća linija počiva na krivulji i na pravoj liniji (slika 12, g). Rezultat je površina sa suprotnim smjerom od jedne zakrivljenosti. Konoid se uglavnom koristi za krovove i omogućava dobijanje mnogo različitih oblika. Vodeća kriva konoida može biti parabola ili kružna kriva. Konoidna školjka u premazu šupe omogućava da se obezbedi dnevno svjetlo i ventilaciju prostorija (Sl. 16, d, e).

Nosivi elementi konoidnih školjki mogu biti lukovi, grede i druge konstrukcije.

Raspon takvih školjki je od 18 do 60 m. Vlačna naprezanja koja nastaju u konoidnoj ljusci prenose se na krute dijafragme. Opterećenje konoidne školjke preuzimaju četiri oslonca, obično smještena na četiri kutne točke školjke.

Primjer je zgrada za prijem i skladištenje natkrivene pijace u Toulouseu (Francuska), izgrađena prema projektu inženjera Prata. Tržište je pokriveno konstrukcijom koja se sastoji od paraboličkih armiranobetonskih lučnih rešetki raspona 20 m, sa podiznom granom od 10 m i konoidnim školjkama debljine 70 mm, razmak između lukova je 7 m. Utovarne platforme smještene uzdužno bočne strane zgrade su prekrivene cilindričnim školjkama u obliku konzola dužine 7 m, koje se drže uz pomoć tipki oslonjenih na lukove (sl. 22, a).

Generator jednospolnog hiperboloida okretanja obavija se oko ose sa kojom se ukršta u kosom položaju (slika 12, h). Kada se ova prava linija pomjeri, pojavljuju se dva sistema generatora koji se takoreći ukrštaju na površini ljuske.

Primjer upotrebe ove školjke su štandovi hipodroma Zarzuela u Madridu (sl. 22, b) i pijaca u Co (Francuska) (slika 22, c).

Formiranje površine hiperboličnog paraboloida (hypar) određeno je sistemima neparalelnih i neukrštajućih linija (slika 12, h), koje se nazivaju vodilice. Svaka tačka hiperboličkog paraboloida je tačka preseka dva generatora koji čine površinu.

Rice. 22 Primjeri primjene konoidnih ljuski i hiperboloida okretanja

Kod ravnomjerno raspoređenog opterećenja, naprezanja u svim točkama giparske površine imaju konstantnu vrijednost. To je zato što su vlačne i tlačne sile iste za svaku tačku. Zbog toga su hyparas otpornije na izvijanje. Kada se ljuska teži savijanju pod djelovanjem opterećenja, vlačni napon u smjeru normalnom na ovaj pritisak automatski raste. To omogućava proizvodnju školjki male debljine, često bez prirubnica.

Prve statičke studije o hiparima objavio je 1935. godine Francuz Lafay, ali su praktičnu primjenu u radovima našle tek nakon Drugog svjetskog rata. Boroni u Italiji, Rubana u Čehoslovačkoj, Candela u Meksiku, Salvadori u SAD, Sarge u Francuskoj. Operativne i ekonomske prednosti gipara i neograničene estetske mogućnosti stvaraju ogroman prostor za njihovu primjenu.

Na sl. 16f, g, h i prikazane su moguće kombinacije površina ravnih gipara.

Rice. 23 Primjeri upotrebe gipara u građevinarstvu

Poklopac dvorane gradskog pozorišta u Šizuski (Japan) arhitekta Kenzo Tange, inženjer Šošikatsu Pauobi (Sl. 23, a). Dvorana ima 2.500 mjesta za gledaoce. Zgrada je kvadratne osnove, sa stranicom od 54 m. Ljuska ima oblik gipara, čija je površina ojačana ukrućenjima koja se nalaze paralelno sa stranicama kvadrata na svakih 2,4 m. Celokupno opterećenje od premaza se prenosi na dva armirano-betonska nosača međusobno povezana ispod poda hale armirano-betonskim trakama. Dodatni oslonci za krajnje grede školjke su tanki ljuljajući stupovi duž fasada zgrade. Širina rand grede je 2,4 m, debljina 60 cm, debljina školjke 7,5 cm.

Kapelicu i restoran u parku u Mexico Cityju dizajnirao je inženjer Felix Candela. Ove strukture su koristile kombinacije nekoliko hiperboličkih paraboloida (sl. 23, b, c)

Noćni klub u Acapulcu (Meksiko) također je dizajnirao F. Candela. U ovom radu korišteno je 6 gipara.

Svjetska građevinska praksa bogata je primjerima različitih oblika gipara u građevinarstvu.

6 Poprečno-rebraste i poprečne prevlake

Poprečno rebraste obloge su sistem greda ili rešetki s paralelnim tetivama koje se križaju u dva ili ponekad tri smjera. Ovi premazi u svom radu približavaju se radu čvrste ploče. Stvaranjem poprečnog sistema postaje moguće smanjiti visinu rešetki ili greda na 1/6-1/24 raspona. Treba napomenuti da su poprečni sistemi efikasni samo za pravougaone prostorije sa odnosom širine i visine od 1:1 do 1,25:1. Daljnjim povećanjem ovog omjera, konstrukcija gubi svoje prednosti, pretvarajući se u konvencionalni sistem greda. U unakrsnim sistemima, vrlo je povoljno koristiti konzole sa dosegom do 1/5-1/4 raspona. Racionalno podupiranje poprečnih obloga, koristeći prostornu prirodu njihovog rada, omogućava optimizaciju njihove upotrebe i izradu obloga različitih dimenzija i nosača od montažnih montažnih elemenata istog tipa.

Kod poprečno-rebrastih kolovoza koristi se razmak između rebara od 1,5 m do 6 m. Rebrasti kolnici mogu biti od čelika, armiranog betona ili drveta.

Poprečno rebraste obloge od armiranog betona u obliku kesona racionalno se koriste s rasponima do 36 m. Za velike raspone treba prijeći na korištenje čeličnih ili armiranobetonskih rešetki.

Drvene poprečne obloge do veličine 24 × 24 m izrađeni su od šperploče i šipki na ljepilu i ekserima.

Primjer upotrebe poprečnih rešetki može biti dizajn skupštinske sale u Čikagu, koji je 1954. godine završio arhitekt Van Der Rohe (SAD). Dimenzije pokrića hale 219.5 × 219,5 m (sl. 24, a).

Rice. 24 Poprečno-rebraste prevlake od metala

Visina hale do vrha objekata je 34 m. Poprečne konstrukcije su izrađene od čeličnih rešetki sa paralelnim pojasevima sa dijagonalnom rešetkom visine 9,1 m. Cijela konstrukcija počiva na 24 oslonca (po 6 nosača sa svake strane kvadrata ).

U izložbenom paviljonu u Sokolniki (Moskva) izgrađenom 1960. godine prema projektu Mosproekta korišćen je sistem poprečnog pokrivača veličine 46 ×46 m aluminijumskih rešetki oslonjenih na 8 stubova.Razmak među rešetkama je 6 m, visina 2,4 m. Krov je od aluminijumskih panela dužine 6 m (Sl. 24, b)

Institut VNIIZhelezobeton zajedno sa TsNIIEPzhilishcha razvio je originalni dizajn poprečnog dijagonalnog kolnika veličine 64 ×64 m, od prefabrikovanih betonskih elemenata. Poklopac počiva na 24 stuba koji se nalaze na stranama kvadrata 48 ×48 m, a sastoji se od raspona i konzolnog dijela sa pomakom od 8 m. Nagib stubova je 8 m.

Ovaj dizajn je pronašao svoju primenu u izgradnji Kuće nameštaja na Lomonosovskom prospektu u Moskvi (autori A. Obrazcov, M. Kontridze, V. Antonov i drugi) elementi dužine 5,66 m (Sl. 25). Zaštitni element premaza je lagani montažni izolirani štit, na koji je položen višeslojni hidroizolacijski tepih.

Šipkaste prostorne strukture od metala su dalji razvoj planarnih rešetkastih struktura. Princip prostorne strukture u obliku šipke poznat je čovječanstvu od davnina; koristi se u mongolskim jurtama i u kolibama stanovnika tropske Afrike, te u okvirnim zgradama srednjeg vijeka, au naše vrijeme - u konstrukcijama bicikla, aviona, dizalice itd.

Šipkaste prostorne strukture se široko koriste u mnogim zemljama svijeta. to je zbog jednostavnosti njihove proizvodnje, lakoće ugradnje i što je najvažnije - mogućnosti industrijske proizvodnje. Bez obzira na oblik prostorne strukture štapa, u njoj se uvijek mogu razlikovati tri vrste elemenata: čvorovi, klipnjače i zone. međusobno povezani određenim redom, ovi elementi formiraju ravne prostorne sisteme.

Prostorni sistemi barskih konstrukcija uključuju:

Štapne strukturne ploče (Sl. 26);

Mrežaste školjke (cilindrične i konične školjke, prijenosne školjke i kupole) (Sl. 27).

Štapne prostorne strukture mogu biti jednozonske, dvozonske i višezonske. na primjer, konstrukcijske ploče se izrađuju u dva nivoa, a mrežaste kupole i cilindrične školjke u normalnim rasponima su jednoslojne.

Čvorovi i klipnjače čine prostor između njih (zonu). zone mogu biti u obliku tetraedra, heksaedra (kocke), oktaedra, dodekaedra itd. oblik zone može ili ne mora osigurati krutost sistema štapova, na primjer, tetraedar, oktaedar i ikosaedar su krute zone. Problem stabilnosti jednoslojnih mrežastih školjki povezan je s mogućnošću njihovog takozvanog „škljocanja“ poput ljuski tankih stijenki (Sl. 26).

Rice. 26 Metalne šipke

Ugao ? može biti znatno ispod 100 stepeni. Samo pucanje ne dovodi do kolapsa cijele mrežaste strukture, u tom slučaju struktura dobiva drugu stabilnu ravnotežnu strukturu.

Čvorne veze koje se koriste u konstrukcijama od šipki zavise od dizajna sistema šipki. Dakle, u jednoslojnim mrežastim školjkama treba koristiti čvorne veze sa krutim stezanjem šipki u smjeru normalnom na površinu kako bi se izbjeglo "pucanje" čvorova, a kod konstrukcijskih ploča, kao i kod višekamenskih općenito, kruta veza šipki u čvorovima nije potrebna. dizajn čvornog spoja ovisi o prostornom rasporedu šipki i mogućnostima proizvođača.

Najčešći sistemi štapnih veza koji se koriste u svjetskoj praksi su sljedeći:

Sistem "meko" (navojni spoj pomoću oblikovanog elementa - kugle) postao je široko rasprostranjen zbog lakoće proizvodnje i ugradnje (slika 28, c);

Sistem "svemirske palube" piramidalnih, prefabrikovanih elemenata, koji su spojeni vijcima u ravni gornje tetive, a povezani stezama u ravni donje tetive (sl. 28, a);

Spajanje šipki za zavarivanje pomoću prstenastih ili kugličnih spojnica (Sl. 28, b);

Spajanje šipki uz pomoć savijenih umetki na vijcima itd. (Sl. 28, d); jezgrene (strukturalne) ploče imaju sljedeće osnovne geometrijske sheme:

Dvopojasna konstrukcija sa dvije porodice pojasnih šipki;

Dvopojasna konstrukcija sa tri porodice pojasnih šipki;

Dvopojasna konstrukcija sa četiri porodice pojasnih šipki.

Prva konstrukcija je trenutno najjednostavnija i najčešće korištena konstrukcija. Odlikuje se jednostavnošću čvornih veza (ne više od devet šipki konvergira u jednom čvoru), pogodan je za stropove prostorija koje su pravokutnog plana. Pretpostavlja se da je konstrukcijska visina konstrukcijske ploče 1/20 ... 1/25 raspona. sa normalnim rasponima do 24 m visina ploče je 0,96 ... 1,2 m. ako je konstrukcija napravljena od šipki iste dužine, ova dužina je 1,35 ... 1,7 m. Ćelije konstruktivne ploče sa takvim dimenzije se mogu pokriti običnim krovnim elementima (hladnim ili izolovanim) bez dodatnih traka ili sanduka. sa značajnim rasponima ploče potrebno je ugraditi staze ispod krova, jer će sa rasponom od 48 m visina ploče biti oko 1,9 m, a dužina šipki oko 2,7 m. upotreba konstrukcijskih ploča u građevinarstvu prikazana je na sl. 29. Mrežaste cilindrične školjke izrađene su u obliku štapnih mreža sa identičnim ćelijama (sl. 27). Najjednostavnija mrežasta cilindrična školjka formira se savijanjem ravne trokutaste mreže. ali se cilindrična mrežasta školjka može lako dobiti sa rombičnim oblikom mreže. Kod ovih školjki čvorovi se nalaze na površini različitih radijusa, što, poput dvostruke zakrivljenosti, povećava nosivost ljuske. Ovaj efekat se može postići i u trouglastoj mreži.

Rice. 28 Neke vrste čvornih veza u šipkastim konstrukcijama

Mrežaste kupole, koje imaju površinu dvostruke zakrivljenosti, u pravilu su izrađene od šipki različitih dužina. njihov oblik je veoma raznolik (sl. 27, a). Geodetske kupole, koje je kreirao inženjer Futtler (SAD), su struktura u kojoj je površina kupole podijeljena na jednakostranične sferne trokute formirane ili šipkama različitih dužina ili panelima različitih veličina. Mrežaste konusne školjke su po dizajnu slične mrežastim kupolama, ali im ustupaju u krutosti. Njihova prednost je razvojna površina koja olakšava rezanje krovnih elemenata. Geometrijska struktura mrežastih konusnih ljuski može se graditi na oblicima pravilnih poligona, dok se tri, četiri ili pet jednakostraničnih trokuta mogu konvergirati na vrhu konusa. Svi štapovi sistema imaju istu dužinu, ali se uglovi u susednim horizontalnim tetivama školjke menjaju. Drugi oblici mrežastih školjki prikazani su na sl. e 27, b, c, e. Krovovi u prostornim šipkastim konstrukcijama, kao što su strukturne ploče, malo se razlikuju od onih koji se obično koriste za čelične konstrukcije. obloge mrežastih ljuski jednostruke i dvostruke zakrivljenosti rješavaju se različito. Kada se koriste laki toplotnoizolacioni materijali, ovi premazi u pravilu ne ispunjavaju termičke zahtjeve (hladno zimi, vruće ljeti). kao toplotnu izolaciju možemo preporučiti optimalan materijal - pjenu poris.irolbeton.

Može biti monolitna (naliven način pokrivanja) i montažna, može se postavljati direktno u kalupe u kojima se izrađuju armiranobetonski montažni krovni elementi itd. ovaj materijal je lagan (gustina 200 kg/m 3), otporan na plamen i ne zahtijeva cementnu košuljicu. Koriste se i druge polukrute i meke sintetičke izolacije.

Najperspektivnijim u ovom trenutku treba smatrati upotrebu krovova u boji mastiksa, jer istovremeno rješavaju probleme hidroizolacije i izgleda konstrukcija, što je posebno važno za premaze dvostruke zakrivljenosti u našoj zemlji, koristi se krovna mastika koja čini moguće je dobiti različite nijanse boja krova (razvijen Istraživački institut za polimerne krovove). U konstrukcijama gdje se krovna površina ne vidi, može se koristiti tepih od filca ili sintetičke folije i tkanine. Dobri rezultati se postižu upotrebom krovnih paketa od valovitog aluminijumskog lima sa utisnutom tvrdom sintetičkom izolacijom.

Krov od metalnih pirinčanih materijala nije ekonomski izvodljiv. Odvodnjavanje sa krovne površine odlučuje se u svakom slučaju pojedinačno.

5. Viseće (sa kablovima) konstrukcije

Godine 1834. izumljeno je žičano uže - novi konstruktivni element koji je našao vrlo široku primjenu u građevinarstvu, zahvaljujući predivna svojstva- visoka čvrstoća, mala težina, fleksibilnost, izdržljivost. U građevinarstvu su žičana užad prvo korištena kao nosive konstrukcije za viseće mostove, a zatim su se raširila u visećim kolovozima velikih raspona.

godine započeo je razvoj modernih konstrukcija sa kablovima kasno XIX V. Na izgradnji izložbe u Nižnjem Novgorodu 1896. godine, ruski inženjer V.G. Šuhov je prvi koristio prostorno radnu metalnu konstrukciju, gdje je rad krutih elemenata pri savijanju zamijenjen radom fleksibilnih tipova u napetosti.

1 Viseći poklopci

Viseće obloge se koriste na zgradama gotovo svih konfiguracijskih planova. Arhitektonski izgled objekata sa visećim krovovima je raznolik. Za vješanje premaza koriste se žice, vlakna, šipke od čelika, stakla, plastike i drveta. Od početka veka u našoj zemlji izgrađeno je više od 120 objekata sa visećim krovovima. Domaća nauka je stvorila teoriju proračuna visećih sistema i konstrukcija pomoću računara.

Trenutno postoje premazi raspona od oko 500 m. U visećim premazima se troši oko 5-6 kg čelika na 1 m. 2pokriveno područje. Konstrukcije sa kablovima imaju visok stepen spremnosti, a njihova montaža je jednostavna.

Stabilnost visećih krovova osigurana je stabilizirajućim (prednapinjućim) savitljivim kablovima (kablovi). Stabilizacija kablova se može postići opterećenjem u sistemima sa jednim remenom, stvaranjem sistema sa dvostrukim remenom (kablovski nosači) i samozatezanjem kablova u poprečnim sistemima (kabelske mreže). U zavisnosti od načina stabilizacije pojedinih kablova mogu se izraditi različite ploče visećih konstrukcija (sl. 30, 1).

Viseće obloge jednostruke zakrivljenosti su sistemi jednostrukih kablova i dvokaišnih kablovskih sistema. Sistem pojedinačnih kablova (sl. 30, 1, a) je noseća konstrukcija premaza, koja se sastoji od paralelnih elemenata (kablova) koji čine konkavnu površinu.

Za stabilizaciju kablova ovog sistema koriste se montažne betonske ploče. U slučaju monolitnih kablova u konstrukciji obloge, dobija se viseći omotač. Veličina vlačnih sila u kablovima zavisi od njihovog progiba u sredini raspona. optimalna vrijednost progib je 1/15-1/20 raspona. Kablovski krovovi sa paralelnim jednostrukim kablovima koriste se za objekte pravougaone osnove. Postavljanjem tačaka kačenja kablova na konturu nosača na različitim nivoima ili davanjem drugačijeg savijanja, moguće je napraviti premaz sa zakrivljenjem u uzdužnom pravcu, što će omogućiti spoljnu drenažu iz obloge. Dvokasni sistem sa užadima, ili nosač kablova, sastoji se od nosača i stabilizacionog kabla koji ima zakrivljenost različitog predznaka. Premazi na njima mogu imati malu masu (40-60 kg/m 2). Noseći i stabilizirajući kabeli su međusobno povezani šipkama kružnog poprečnog presjeka ili užetama. Prednost dvoslojnih kablovskih sistema sa dijagonalnim sponama je u tome što su vrlo pouzdani pod dinamičkim utjecajima i imaju nisku deformabilnost. Optimalna vrijednost progiba (podiza) pojaseva užeta za gornji pojas je 1/17-1/20, za donji pojas 1/20-1/25 raspona (sl. 30, sl. 1, c). Na sl. Na slici 31 prikazani su primjeri jednokrilnih krovova s ​​kablovima. Kabelske obloge dvostruke zakrivljenosti mogu se predstaviti sistemom jednostrukih kablova i sistema sa dva remena, kao i poprečnim sistemima (kablovske mreže). Premazivanje sistemima pojedinačnih kablova najčešće se izvodi u prostorijama kružnog plana i radijalnog postavljanja kablova. Poklopci su jednim krajem pričvršćeni za sabijeni potporni prsten, a drugim krajem za rastegnuti središnji prsten (sl. 30, sl. 1, b). Mogućnost ugradnje u centar nosača. Sistemi sa dva remena su prihvaćeni slično kao i preklapanja sa jednom krivinom.

Rice. 31 Primjeri jednokrilnih krovova sa kablovima

Kod krovova okruglog plana moguće su sljedeće varijante međusobnog rasporeda nosećih i stabilizirajućih sajli: sajle se razilaze ili konvergiraju od centralni prsten do nosača, kablovi se međusobno sijeku, razilazeći se u sredini i na obodu premaza (Sl. 30). Poprečni sistem (kablovske mreže) čine dvije porodice paralelnih kablova koji se ukrštaju (noseći i stabilizirajući). Površina premaza u ovom slučaju ima oblik sedla (sl. 30, sl. 1, d). Sila prednaprezanja u stabilizirajućim kablovima prenosi se na noseće sajle u obliku koncentrisanih sila koje se primjenjuju na čvorovima raskrsnice. upotreba poprečnih sistema omogućava dobijanje različitih oblika krovova sa kablovima. za poprečne sisteme sa užetom, optimalna vrijednost podizne grane stabilizacijskih sajli je 1/12-1/15 raspona, a progib nosećih sajli 1/25-1/75 raspona. izgradnja takvih premaza je naporna. Prvi ga je upotrijebio Matthew Nowicki 1950. godine (Sjeverna Karolina). Poprečni sistem omogućava upotrebu lakog krovišta u obliku montažnih ploča od lakog betona ili armiranog cementa.

Na sl. Na slikama 31 i 32 prikazani su primjeri krovova s ​​kablovima jednostruke i dvostruke zakrivljenosti. Oblik krova sa kablovima i obris plana konstrukcije koja se pokriva određuju geometriju potporne konture krova, a samim tim i oblik nosećih (nosećih) konstrukcija. Ove konstrukcije su ravni ili prostorni okviri (čelični ili armiranobetonski) sa regalima konstantne ili promjenjive visine. elementi noseće konstrukcije su prečke, stupovi, podupirači, nosači kablova i temelji. noseće konstrukcije treba da obezbede postavljanje sidrenih pričvršćenja kablova (kablova), prenos reakcija sa sila u kablovima na podnožje konstrukcije i stvaranje krute potporne konture prevlake radi ograničavanja deformacija sistema kablova. .

Kod krovova pravokutnog ili kvadratnog plana, kablovi (kablovske rešetke) su obično paralelni jedan s drugim. Prenos potiska se može izvršiti na nekoliko načina:

Kroz krute grede smještene u ravnoj oblogi na krajnjim dijafragmama (puni zidovi ili podupirači); srednji regali percipiraju samo dio vertikalnih komponenti sila u kablovima (Sl. 33, c);

Prenos potiska na okvire koji se nalaze u ravnini sajli, sa prenošenjem sile potiska direktno na krute okvire ili podupirače, koji se sastoje od rastegnutih ili stisnutih šipki (podpornjaci, podupirači). Velike vlačne sile koje nastaju u podupiračima okvirnih kontrafora uočavaju se uz pomoć posebnih sidrenih uređaja u tlu u obliku masivnih temelja ili konusnih (šupljih ili čvrstih) armiranobetonskih ankera (sl. 33, b);

Prijenos potiska kroz kabelske spone je najekonomičniji način percepcije potiska; Tipke se mogu pričvrstiti na samostalne stupove i sidrene temelje ili kombinirati sa više stjenica po jednom stupu ili jednom sidrenom uređaju (Sl. 33, a).

U kružnim oblogama, kablovi ili nosači kablova su raspoređeni radijalno. Pod djelovanjem ravnomjerno raspoređenog opterećenja na premazu, sile u svim kablovima su iste, a vanjski potporni prsten je ravnomjerno sabijen. U ovom slučaju nema potrebe za sidrenim temeljima. Kod neravnomjernog opterećenja mogu se pojaviti momenti savijanja u potpornom prstenu, što se mora uzeti u obzir i izbjeći prevelike momente.

Za kružne premaze koriste se tri glavne opcije potpornih konstrukcija:

Sa prijenosom potiska na horizontalni vanjski potporni prsten (sl. 33, d);

Sa prenosom sila u sajli na kosi spoljni prsten (Sl. 33, e);

Sa prijenosom potiska na kosim konturnim lukovima, na osnovu

na nekoliko nosača koji percipiraju vertikalne sile od premaza (Sl. 33, f, g).

Da bi uočili napore u lukovima, njihove pete počivaju na masivnim temeljima ili su vezane pufovima. Teorija proračuna rešetki za užad je sada prilično u potpunosti razvijena, postoje radne formule i kompjuterski programi.

2 Viseće konstrukcije sa kablovima

Za razliku od drugih vrsta visećih krovova, kod visećih krovova nosivi kablovi se nalaze iznad krovne površine.

Nosivi sistem visećih kolovoza sastoji se od kablova sa vertikalnim ili kosim ovjesima, koji nose ili svjetlosne grede ili direktno kolovozne ploče.

Poklopci su pričvršćeni na nosače, pričvršćeni u uzdužnom i poprečnom smjeru.

Spušteni stropovi mogu imati bilo koji geometrijski oblik i izrađeni su od bilo kojeg materijala.

U visećim konstrukcijama od kablova, nosivi stubovi mogu biti raspoređeni u jednom, dva ili više redova u uzdužnom ili poprečnom pravcu (Sl. 34).

Prilikom ugradnje visećih konstrukcija od kablova, umjesto žičanih žica, mogu se koristiti konzolni nastavci premaza kako bi se izbalansirala napetost u stjecima.

Neki primjeri iz praktične konstrukcije.

Viseća obloga sa prozirnim plastičnim krovom izgrađena je prvi put 1949. godine iznad autobuske stanice u Milanu (Italija). Kosi krov je okačen kablovskim sistemom sa kosih nosećih stubova. Ravnoteža se postiže posebnim nosačima pričvršćenim na rubove poklopca.

Suspendirani pokrivač nad Olimpijskim stadionom u Squaw Valleyju (SAD). Stadion ima kapacitet od 8.000 gledalaca. Njegove dimenzije u planu 94,82 × 70,80 m visećeg poklopca sastoji se od osam pari kosih kutijastih greda promjenjivog presjeka, oslonjenih na tipke. Momci se naslanjaju na 2 reda regala postavljenih na svakih 10,11 m. Uz grede su položene staze, a duž njih su položene kutijaste ploče dužine 3,8 m. Nosivi tipovi - kablovi imaju prečnik 57 mm. Prilikom projektovanja visećih konstrukcija, suštinska pitanja su zaštita suspenzija od korozije na otvorenom i rešenje čvorova za prolaz vešanja kroz krov. Da biste to učinili, preporučljivo je koristiti pocinčana užad zatvorenog profila ili profilnog čelika, dostupna za periodične preglede i farbanje kako bi se izbjegla korozija.

3 Čvrsti ulošci i membrane

Kruti tip je niz elemenata šipke izrađenih od metalnog profila, međusobno spojenih i koji formiraju slobodno opuštenu nit prilikom pričvršćivanja krajnjih točaka na nosače. Spajanje krutih kablova između sebe i sa nosećim konstrukcijama ne zahteva upotrebu složenih uređaja za sidrenje i visokokvalifikovanu radnu snagu.

Glavna prednost ovog premaza bila je njegova visoka otpornost na usisavanje vjetra i flutter (savojno-torzione vibracije) bez ugradnje specijalnih vjetrobrana i prednaprezanja. To je postignuto upotrebom krutih omotača i povećanjem konstantnog opterećenja kolnika.

Viseće školjke napravljene od različitih pirinčanih materijala (čelik, legure aluminijuma, sintetičke tkanine, itd.) obično se nazivaju membranama. Membrane se mogu izraditi u fabrici i umotane dostaviti na gradilište. Funkcije ležaja i zatvaranja spojene su u jednom strukturnom elementu.

Učinkovitost membranskih premaza se povećava ako se umjesto teških krovova i posebne težine koristi prednapinjanje za povećanje njihove krutosti. Pretpostavlja se da progib membranskih premaza iznosi 1/15-1/25 raspona.

Duž konture, membrana je obješena na čelični ili armiranobetonski potporni prsten.

Membrana se koristi za bilo koji geometrijski oblik plana. Za membrane na pravokutnom planu koristi se cilindrična površina premaza, na okruglom planu - sferna ili konusna (raspon je ograničen na 60 m).

4 Kombinovani sistemi

Prilikom projektiranja konstrukcija velikih raspona, postoje zgrade u kojima je preporučljivo koristiti kombinaciju jednostavnog konstrukcijskog elementa (na primjer, grede, lukovi, ploče) s rastegnutim kabelom. Neke ploče kombinovanog dizajna poznate su već dugo vremena. To su rešetkaste konstrukcije u kojima pojas-greda radi u kompresiji, a metalna šipka ili kabel percipira vlačne sile. U složenijim konstrukcijama postalo je moguće pojednostaviti strukturnu shemu i time postići ekonomski učinak u odnosu na tradicionalne konstrukcije velikog raspona. Lučna rešetka je korištena u izgradnji Zenitske sportske palate u Lenjingradu. Zgrada je pravougaone osnove dimenzija 72 × 126 m. Noseći okvir ove hale je projektovan u obliku deset poprečnih okvira sa korakom od 12 m i dva krajnja zida od polu-brvna. svaki od okvira izrađen je u obliku bloka od dva koso postavljena stuba u obliku slova V, četiri stupa nosača i dvije lučne rešetke. širina svakog bloka je 6 m. U đonu su ukliješteni armirano-betonski stubovi i stožerno prislonjeni na lučnu rešetku. Guy stupovi su zglobni na vrhu i na dnu. Balansiranje sila potiska događa se uglavnom u samom premazu. Ovo ovaj sistem povoljno se uspoređuje s čisto kablovskim konstrukcijama, koje na pravokutnom planu zahtijevaju ugradnju tipki, podupirača ili drugih posebnih uređaja. Prednaprezanje tipki će omogućiti značajno smanjenje momenata u luku koji nastaju pod određenim vrstama opterećenja.

Presjek čeličnog luka je I-greda, visine 900 mm. Omotači su izrađeni od užadi zatvorenog tipa sa livenim ankerima.

armirano betonska ploča, ojačan sprengelima, služi za pokrivanje devet sekcija tlocrtnih dimenzija 12 × 12 m robna kuća u Kijevu. Gornji pojas svake ćelije sistema sastavljen je od devet ploča veličine 4×4 m. donji pojas je izrađen od poprečnih armaturnih šipki. Ove šipke su zglobno pričvršćene na dijagonalna rebra ugaonih ploča, što omogućava zatvaranje sila sistema unutar njega, prenoseći samo vertikalno opterećenje na stup.

5 Konstruktivni elementi i detalji krovova sa kablovima

Žičana užad (užad). glavni konstrukcijski materijal krovova sa kablovima - izrađeni su od hladno vučene čelične žice prečnika 0,5-6 mm, sa vlačnom čvrstoćom do 220 kg/mm 2. Postoji nekoliko vrsta kablova:

Spiralni kablovi (sl. 35, 1, a), koji se sastoje od centralne žice, na koju je spiralno namotano nekoliko redova okruglih žica uzastopno u lijevom i desnom smjeru;

Višežilni kablovi (Sl. 35, Sl. 1, b), koji se sastoje od jezgra (konoplje ili žičana vrpca), na koje su žičani pramenovi namotani jednostranim ili poprečnim uvijanjem (žici mogu imati spiralno uvijanje) , u ovom slučaju kabel će se zvati spiralni nit ;

Zatvoreni ili poluzatvoreni kablovi (Sl. 35, Sl. 1, c, d), koji se sastoje od jezgra (na primjer, u obliku spiralnog kabla), oko kojeg su namotani nizovi žica figuranog presjeka, osiguravajući njihovo čvrsto prianjanje (kod poluzatvorenog rješenja, kabel ima jedan red namotaja okruglih i figuriranih žica);

Kablovi (snopovi) paralelnih žica (Sl. 35, Sl. 1, e), pravokutnog ili poligonalnog poprečnog presjeka i međusobno povezani na određenim udaljenostima ili zatvoreni u zajednički omotač;

Kablovi sa ravnim trakama (Sl. 35, Sl. 1, e), koji se sastoje od više upredenih kablova (obično četiri žice) sa naizmeničnim desnim ili levim uvijanjem, međusobno povezani jednostrukim ili dvostrukim šavom žicom ili tankim žičanim nitima, zahtevaju pouzdanu zaštitu protiv korozije. moguće su sledeće metode antikorozivne zaštite kablova: pocinkovanje, premazi boja ili maziva, plastične obloge, obloge od rižinog čelika sa ubrizgavanjem bitumena ili cementnog maltera u plašt, betoniranje.

Krajevi kablova moraju biti izvedeni tako da čvrstoća kraja ne bude manja od čvrstoće kabla i prenosa sila sa kabla na druge konstrukcijske elemente. Tradicionalni tip krajnjeg pričvršćivanja kablova je omča sa pletenicom (sl. 35, sl. 2, a), kada se kraj kabla razmotava u pramenove koji su utkani u kabl. kako bi se osigurao ravnomjeran prijenos sile u spoju, naprstak se ubacuje u petlju. po dužini, kablovi su također spojeni pletenicom, osim za zatvorene spojeve. Umjesto pletenice za pričvršćivanje i spajanje kablova, često se koriste stezaljke:

Utiskivanje oba kraka kabla sa kopčom za pričvršćivanje u ovalnu spojnicu od lakog metala, čije unutrašnje dimenzije odgovaraju prečniku kabla (Sl. 35, Sl. 2, b);

Vijčani spojevi, kada se kraj kabla razvuče u pramenove, koji se navojem zavrtnja polažu oko šipke, a zatim utisnu u laku metalnu čahuru (Sl. 35, Sl. 2, c);

Pričvršćivanje pomoću stezaljki (Sl. 35, Sl. 2, e, j), ne preporučuje se za napregnute kablove sa kablovskim oblogama, jer vremenom slabe;

Pričvršćivanje kablova metalnim izlivom (Sl. 35, Sl. 2, e, g), kada se kraj kabla odmota, očisti, odmasti i stavi u konusnu unutrašnju šupljinu posebne vršne spojnice, a zatim spojnicu izlivena rastopljenim olovom ili legurom olova i cinka (moguće je izlijevanje betona);

Klinasti kablovi koji se rijetko koriste u građevinarstvu;

Zatezači (Sl. 35, Sl. 2, d), služe za podešavanje dužine kablova tokom ugradnje i njihovog prednaprezanja. Sidreni čvorovi služe da apsorbuju sile u kablovima i prenesu ih na noseće konstrukcije. u prednapregnutim krovovima sa kablovima, koriste se i za prednaprezanje kablova. Na sl.e 35, sl. 2 i prikazuje sidrenje radijalnog sajla kružnog krova sa kablovima u komprimirani potporni prsten. kako bi se osiguralo slobodno kretanje kabela pri promjeni kuta nagiba, konusne čahure punjene bitumenom postavljaju se u potporni prsten i omotač koji se nalazi uz njega. kruti potporni prsten i fleksibilna školjka odvojeni dilatacija.

Premazi i krovovi, u zavisnosti od tipa kablovskog sistema, koriste se teške ili lagana konstrukcija premazi.

Teški premazi su izrađeni od armiranog betona. njihova težina dostiže 170-200 kg/m 2, sa montažnim premazima, koriste se ravne ili rebraste ploče pravokutnog ili trapeznog oblika. montažne ploče su obično obješene između kablova, a šavovi između ploča su monolitni.

Laki premazi težine 40-60 kg/m 2obično se izrađuju od čeličnih ili aluminijumskih profilisanih rebara velikih dimenzija, koji služe i kao nosivi elementi ograde i krova, ako nema toplotne izolacije ili su pričvršćeni odozdo. pri postavljanju termoizolacije na vrh riže potrebno je dodatno pokrivanje krova. lake obloge treba napraviti od lakih metalnih panela sa izolacijom unutar panela.

6. Transformabilni i pneumatski poklopci

1 Transformabilni premazi

Transformabilni premazi su premazi koji se mogu lako montirati, transportovati na novu lokaciju, pa čak i potpuno zamijeniti novim dizajnerskim rješenjem.

Razlozi za razvoj ovakvih struktura u arhitekturi modernih javnih zgrada su različiti. To uključuje: brzu zastarjelost funkcija konstrukcija, pojavu novih laganih i izdržljivih građevinskih materijala, sklonost ljudi da se približavaju okolini, taktično ugrađivanje objekata u krajolik i konačno sve veći broj objekata za privremenu namjenu. ili neredovnog boravka ljudi u njima.

Da bi se stvorile lagane sklopive konstrukcije, bilo je potrebno prije svega napustiti ogradne konstrukcije od armiranog betona, armiranog betona, čelika, drveta i prijeći na lake tkanine i filmske premaze koje omogućavaju zaštitu prostora od vremenskih faktora (kiša , snijeg, sunce i vjetar), ali gotovo ne rješavaju ugodne psihološke probleme: pouzdanost zaštite od vremenskih nepogoda, izdržljivost, toplinsko-izolacijska funkcija i druge funkcije nosivosti transformabilnih konstrukcija izvode se različitim metodama. U skladu s tim, mogu se podijeliti u tri glavne grupe: termički premazi, pneumatske konstrukcije i transformabilni kruti sistemi.

2 Tende i pneumatske konstrukcije

Pneumatske konstrukcije šatora su u suštini membranski premazi, ali funkcije zatvaranja obavljaju materijali od tkanine i filma, noseće funkcije dopunjuju sistemi kablova i jarbola, odnosno krute konstrukcije okvira. U pneumatskim konstrukcijama, funkciju nosača obavlja zrak ili drugi laki plin. pneumatske i šatorske konstrukcije pripadaju klasi mekih školjki i mogu im se dati bilo koji oblik. njihova karakteristika je sposobnost opažanja samo vlačnih sila. Za ojačanje mekih školjki koriste se čelični sajli koji su izrađeni od čelika otpornih na koroziju ili običnog čelika s polimernim premazom. Kablovi od sintetičkih i prirodnih vlakana su vrlo obećavajući.

Ovisno o korištenim materijalima, mekane školjke se mogu podijeliti u dvije glavne vrste:

Izotropne ljuske (od metalne riže i folije, od filmske i rižine plastike ili gume, od neorijentirane vlaknasti materijali);

Anizotropne školjke (od tkanina i ojačanih filmova, od žičanih i kablovskih mreža sa ćelijama ispunjenim filmom ili tkaninom).

Po dizajnu, meke školjke imaju sljedeće varijante:

Pneumatske konstrukcije - mekane zatvorene školjke stabilizirane prekomjernim tlakom zraka (one se, pak, dijele na pneumoramske, pneumopanelne i zračne konstrukcije);

Obloge za tende, kod kojih je stabilnost oblika osigurana odgovarajućim izborom zakrivljenosti površine (bez nosivih kablova);

Kablovske tende su predstavljene u obliku mekih školjki jednostruke i dvostruke zakrivljenosti, ojačane po cijeloj površini i po rubovima sistemom kablova (kablova), koji rade zajedno sa školjkom šatora;

Poklopci kablova imaju glavnu noseću konstrukciju u vidu sistema kablova (kablova) sa pirinčanim, platnenim ili filmskim punilom ćelija kablovske mreže, koji percipira samo lokalne sile i obavlja uglavnom funkcije ograde.

Pneumatske konstrukcije pojavile su se 1946. Pneumatske konstrukcije se nazivaju mekane školjke čije se prednaprezanje postiže ubrizgavanjem zraka u njih. Materijali od kojih su napravljeni su nepropusne tkanine i ojačane folije. Imaju visoku vlačnu čvrstoću, ali nisu u stanju da izdrže bilo kakvu vrstu naprezanja. Najpotpunije korištenje strukturnih svojstava materijala dovodi do stvaranja različitih oblika, ali svaki od oblika mora biti podvrgnut određenim zakonima. Pogrešno projektovane pneumatske konstrukcije će otkriti grešku arhitekte stvaranjem pukotina i nabora koji narušavaju oblik, ili gubitkom stabilnosti.

Stoga je pri stvaranju oblika pneumatskih konstrukcija vrlo važno ostati unutar određenih granica, preko kojih sama priroda mekih školjki, napregnutih unutarnjim tlakom zraka, ne dopušta da se pređe.

IN različite zemlje, pa tako i u našoj zemlji, podignuto je na desetine pneumatskih konstrukcija različite namjene. U industriji se koriste za razne vrste skladišta, u poljoprivredi grade stočarske farme, u građevinarstvu se koriste za privremene prostore: izložbene hale, trgovačko-zabavne, sportske objekte.

Pneumatske konstrukcije se dijele na zračne, vazdušno noseće i kombinirane. Pneumatske konstrukcije na zraku su sistemi u kojima se stvara višak tlaka zraka u hiljaditim dijelovima atmosfere. Takav pritisak osoba praktički ne osjeća i održava se uz pomoć ventilatora ili puhala niskog pritiska. Zgrada sa zračnom potporom sastoji se od sljedećih konstruktivnih elemenata: fleksibilne tkanine ili plastične školjke, sidrenih uređaja za dovod zraka i održavanje konstantne razlike tlaka. Nepropusnost konstrukcije osigurava nepropusnost materijala ljuske i čvrsto spajanje s bazom. Ulazna brava ima dvoja vrata koja se naizmjenično otvaraju, što smanjuje potrošnju zraka tokom rada školjke. Osnova vazdušne potporne konstrukcije je konturna cijev od mekog materijala, napunjena vodom ili pijeskom, koja se nalazi direktno na nivelisanom području. U kapitalnijim konstrukcijama izrađuje se čvrsta betonska podloga na koju je ojačana školjka. Postoje različite opcije za pričvršćivanje školjke na bazu.

Najjednostavniji oblik vazdušnih konstrukcija je sferna kupola, u kojoj su naprezanja od unutrašnjeg pritiska vazduha ista u svim tačkama. Cilindrične školjke sa sfernim krajevima i toroidne školjke se široko koriste. Oblici čaura sa vazdušnom potporom određeni su njihovim planom. Dimenzije zračnih konstrukcija ograničene su čvrstoćom materijala.

Za njihovo ojačanje koristi se sistem istovara užadi ili mreža, kao i unutrašnji nosači. Konstrukcije za nošenje zraka uključuju takve pneumatske konstrukcije u kojima se stvara višak tlaka zraka u zatvorenim šupljinama potpornih elemenata pneumoramova. pneumoramovi mogu biti predstavljeni u obliku lukova ili okvira, koji se sastoje od zakrivljenih ili pravolinijskih elemenata.

Konstrukcije, čiji su okviri lukovi ili okviri, prekriveni su tendom ili povezani umetcima za tende. ako je potrebno, konstrukcija se stabilizira kablovima ili užadima. niska nosivost pneumookvira ponekad dovodi do potrebe da se pneumoarhovi postavljaju blizu jedan drugom. ujedno, konstrukcija dobiva novi kvalitet, koji se može smatrati posebnom vrstom konstrukcija na zraku - pneumpanel. Njihova prednost je kombinacija nosivih i ogradnih funkcija, visokih toplinskih performansi, povećane stabilnosti. Druga vrsta je pneumolens premaz formiran od dvije ljuske, a zrak se dovodi pod pritiskom u prostor između njih. Nemoguće je ne reći o armiranobetonskim školjkama podignutim uz pomoć pneumatskih školjki. Da biste to učinili, svježa betonska smjesa se postavlja na armaturni kavez koji se nalazi na tlu duž filma pneumo-ljuske. Beton je prekriven slojem filma, a vazduh se dovodi do pneumo-ljuske, položene na tlo, i ona se zajedno sa betonom podiže u projektni položaj, gde beton dobija čvrstoću. tako je moguće formirati kupolaste građevine, plitke školjke ravne konture i druge oblike pokrivača.

Transformabilni kruti sistemi. pri projektovanju javnih zgrada ponekad je potrebno predvidjeti klizanje poklopca i zatvaranje u slučaju lošeg vremena. Prva takva konstrukcija bila je krovna kupola nad stadionom u Pittsburghu (SAD). krila kupole, klizeći duž vodilica, pomiču se uz pomoć elektromotora za dva krila čvrsto pričvršćena u armiranobetonski prsten i konzolno nadvijen nad stadionom koristeći poseban trokutast oblik. Moskovski arhitektonski institut razvio je nekoliko varijanti transformabilnih krovova, posebno sklopivi poprečni krov s planom veličine 12 × 12 m i visine 0,6 m od čeličnih cijevi pravokutnog profila. Preklopna poprečna konstrukcija sastoji se od međusobno okomitih ravnih rešetkastih rešetki. Nosači u jednom smjeru su krutog tipa od kraja do kraja, a rešetke drugog smjera sastoje se od karika smještenih u procjepu između krutih rešetki.

U Institutu se razvijaju i klizne rešetkaste prostorne strukture premaza. Premaz u veličinama 15 × Visina 15 m 2 m izvedena kao dvije ploče oslonjene na uglovima. Klizna rešetka je izrađena u obliku upornog sistema koji se sastoji od parno ukrštanih šipki ugaonog profila, zglobno povezanih na mjestima presjeka čvornih dijelova, zglobno povezujući krajeve potkova. Kada se sklopi za transport, dizajn je 1,4 × 1,4 × 2,9 m i masom od 2,0 tone. Istovremeno, njegova zapremina je 80 puta manja od projektne.

Elementi pneumatskih konstrukcija. Konstrukcije sa zračnom potporom uključuju kao neophodne konstrukcijske elemente: samu školjku, sidrene uređaje za pričvršćivanje konstrukcije na tlo, pričvršćivanje same školjke na podlogu, ulazne izlazne brave, sisteme za održavanje viška tlaka zraka, ventilacijske sisteme, rasvjetu itd.

Školjke mogu imati različite oblike. Pojedinačne trake kućišta su zašivene ili zalijepljene zajedno. ako je potrebno imati odvojive veze, koriste se patentni zatvarači, pertle i sl. Sidreni uređaji koji se koriste za osiguravanje ravnoteže sistema mogu biti u obliku balastnih utega (montažni i monolitni betonski elementi, balastne vreće i kontejneri, crijeva za vodu i sl.), ankera (vijčana sidra prečnika 100-350 mm, ekspanziona i preklopna sidra, sidreni piloti i ploče) ili stacionarne konstrukcije konstrukcije. Školjka se pričvršćuje na podnožje konstrukcije ili pomoću steznih dijelova ili sidrenih petlji, ili balastnih vreća i kablova. kruti nosač je sigurniji, ali manje ekonomičan.

Praksa korištenja pneumatskih konstrukcija na zraku. Ideju o korištenju "zračnih balona" za pokrivanje prostorija iznio je još 1917. W. Lanchester. Po prvi put pneumatske konstrukcije je 1945. godine koristila kompanija Barder (SAD) za pokrivanje širokog spektra objekata (izložbe, radionice, žitnice, skladišta, bazeni, staklenici, itd.). Najveće poluloptaste školjke ove kompanije imale su prečnik od 50-60 m. Prve pneumatske konstrukcije razlikovale su se po oblicima koji nisu bili diktirani zahtevima arhitektonske ekspresivnosti, već razmatranjem jednostavnosti rezanja panela. U vremenu koje je prošlo od postavljanja prve pneumatske kupole, pneumatske konstrukcije su se brzo i široko proširile u svim zemljama svijeta sa razvijenom industrijom hemije polimera.

Međutim, kreativna mašta arhitekata koji su se okrenuli pneumatskim konstrukcijama tražila je nove forme. 1960. godine, putujuća izložba, smještena pod pneumatskom školjkom, obišla je brojne prijestolnice Južne Amerike. Projektovao ju je arhitekta Viktor Lundi, koji se i danas treba smatrati pionirom pneumatske arhitekture, jer je nastojao da formu uskladi ne samo sa funkcijom zgrade, već i sa opštim arhitektonskim projektom. I zaista, zgrada je imala zanimljiv spektakularan oblik i privlačila je pažnju posetilaca (sl. 36). Dužina objekta 92 m, maksimalna širina 38 m, visina 16,3 m ukupna pokrivena površina 2500 m2 .

Ova struktura je zanimljiva i po tome što premaz čine dvije platnene školjke. Da bi se održali na stalnoj udaljenosti jedan od drugog, korištena je gradacija unutrašnjeg pritiska. svaka od školjki ima nezavisne izvore ubrizgavanja. prostor između vanjske i unutrašnje ljuske podijeljen je u osam odjeljaka kako bi se osigurala nosivost školjke u slučaju lokalnog proboja školjke. vazdušni sloj između školjki je dobra izolacija od solarnog pregrijavanja, što je omogućilo napuštanje rashladnih instalacija. Na krajevima školjke postavljeni su kruti okviri u koje su ugrađena rotirajuća vrata za ulazak posjetitelja. Ulazne nadstrešnice u obliku jakih svodova za nošenje zraka graniče sa dijafragmama. Ovi lukovi služe za postavljanje dvije privremene fleksibilne dijafragme koje čine prolaz kada se u paviljon unose glomazni eksponati i oprema.

Oblik zgrade i upotreba platnenih školjki omogućavaju dobre performanse u zatvorenim dvoranama. akustični uslovi. Ukupna težina konstrukcije, uključujući sve metalne dijelove (vrata, duvaljke, armature, itd.) je 28 tona. tokom transporta, objekat zauzima zapreminu od 875 m 3i stane u jedan vagon. Izgradnja objekta zahteva 3-4 radna dana sa 12 zaposlenih.Sva montaža se izvodi na tlu bez upotrebe kranske opreme. Školjka se puni zrakom za 30 minuta i dizajnirana je da izdrži opterećenja vjetra do 113 km/h. autor projekta paviljona je arhitekta V. Landi.

Svemirska radio komunikacijska stanica u Raistingu (Njemačka), izgrađena prema projektu inžinjera u. Baird (SAD) 1964. godine, ima mekanu školjku prečnika 48 m, izrađenu od dvoslojne dakronske tkanine presvučene hypalonom. Ploče od tkanine u slojevima se nalaze pod uglom od 45 stepeni jedna prema drugoj,

Ovo daje ljusci određenu krutost na smicanje. Unutrašnji pritisak u ljusci može biti u rasponu od 37-150 mm vodenog stuba (Sl. 36). Fuji paviljon na Svjetskoj izložbi u Osaki (1970.) dizajnirao je arhitekta Murata i primjer je građevinskog rješenja korištenjem progresivnog tehnička rješenja. Oblogu paviljona čini 16 zračnih rukava-lukova prečnika 4 m i dužine 72 m svaki, međusobno povezanih preko 5,0 m. Njihova vanjska površina je prekrivena neoprenskom gumom. Prekomjerni pritisak u rukavima-lukovima - 0,08-0,25 atm. između svaka dva luka položene su po dvije zategnute čelične sajle za stabilizaciju cijele konstrukcije (Sl. 37).

Arhitekta W. Lundy i inženjer Baird dizajnirali su nekoliko pneumatskih kupola za Svjetski sajam u New Yorku 1964. za smještaj restorana. kupole su bile raspoređene u obliku piramide ili sfera. školjke filmova jarkih boja imale su fantastično elegantan izgled.

Poklopac letnjeg pozorišta u Bostonu (SAD), koji je izradio inžinjer W. Brand 1959. godine, je školjka u obliku diska, okruglog oblika, prečnika 43,5 m i visine 6 m u sredini, prsten od čeličnih profila. višak unutrašnjeg vazdušnog pritiska u ljusci održavaju dva neprekidno delujuća puhala i iznosi 25 mm vodenog stuba. težina strukture ljuske 1,22 kg/m 2. poklopac se skida za zimu.

Paviljon na poljoprivrednoj izložbi u Lozani (Švajcarska). Dizajnirao F. Otto (Stuttgart), Stromeyer (Njemačka). Poklopac u obliku "jedara" hiperboličnog paraboličnog oblika je školjka od ojačane PVC folije ojačane sistemom preseka prednapregnutih kablova koji su pričvršćeni za ankere i čelične jarbole visine 16,5 m, raspon 25 m (Sl. 38, a). Otvorena publika na poljoprivrednoj izložbi u Markkleebergeu (DDR). Autori: Udruženje "Devag", Bauer (Leipzig), Rühle (Drezden). Presavijeni premaz u obliku sistema prednapregnutih žičanih užadi promjera 8, 10 i 15 mm, između njih je razvučen omotač. Obloga je okačena na 16 fleksibilnih čeličnih stupova i pričvršćena stezama na 16 anker vijaka. Obloga je projektovana kao konstrukcija sa kablovima za pritisak vetra i nagib od 60 kg/m 2(Sl. 38) istorija viševekovnog razvoja svetske građevinske umetnosti svedoči o velikoj ulozi koju su imale prostorne strukture u javnim zgradama. u mnogim istaknutim arhitektonskim djelima prostorne strukture su sastavni dio, organski se uklapajući u jedinstvenu cjelinu. Napori naučnika, dizajnera i graditelja trebali bi biti usmjereni na stvaranje takvih objekata koji bi otvorili široke mogućnosti za različite funkcionalna organizacija zgradama, poboljšati projektna rješenja ne samo sa inženjerske strane, već i sa stanovišta poboljšanja njihovih arhitektonskih i umjetničkih kvaliteta. Cijeli problem treba rješavati sveobuhvatno, počevši od proučavanja fizičko-mehaničkih svojstava novih materijala pa do pitanja sastava interijera. To će omogućiti arhitektima i inženjerima da pristupe rješavanju glavnog zadatka - masovnoj izgradnji funkcionalno i konstruktivno opravdanih, ekonomičnih i arhitektonski izražajnih javnih zgrada i objekata različitih namjena, dostojnih modernog doba.

Korištene knjige

1.Zgrade sa konstrukcijama velikog raspona - A.V. Demina

.Konstrukcije velikog raspona za pokrivanje javnih i industrijskih zgrada - Zverev A.N.

Internet resursi:

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

Tutoring

Trebate pomoć u učenju teme?

Naši stručnjaci će savjetovati ili pružiti usluge podučavanja o temama koje vas zanimaju.
Pošaljite prijavu naznačivši temu upravo sada kako biste saznali o mogućnosti dobivanja konsultacija.