Strukturni dijagrami zgrada koje koriste konstrukcije dugog raspona. Istorijat i izgledi za razvoj dugotrajnih konstrukcija. Specijalisti za nadzor inženjeringa i izgradnje

Po funkcionalnoj namjeni Zgrade dugog raspona mogu se podijeliti na:

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

2) objekti posebne namene (hangari, garaže);

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

Noseće konstrukcije prema projektnom dijagramu dijele se na:

blok,

lučni,

strukturni,

kupola,

visi,

Mrežaste školjke.

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

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

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

1.1 Konstrukcije greda

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

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

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

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

Slika 1 - Sheme konstrukcijskih rešetki

Presjek rešetki:

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

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

A) normalan raspored

zid

b) složen raspored - sa rogovima:

PF

Koriste se sheme oblaganja greda:

Za bilo koju vrstu potporne konstrukcije- zidovi od cigle ili betona, stupovi (metalni ili armiranobetonski);

Kada potporne konstrukcije ne mogu apsorbirati sile potiska;

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

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

Proračun rešetki se vrši metodama konstrukcijske mehanike (slično proračunu rešetki industrijske zgrade).

1.2 Strukture okvira

Okvirne konstrukcije za krovove zgrada koriste se za raspone

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

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

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

Konstrukcije okvira su efikasne kada je linearna krutost stupova bliska linearnoj krutosti poprečnih šipki, što omogućava preraspodjelu sila od vertikalnih opterećenja i značajno 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 izgradnju snažnih temelja i osjetljivi su na promjene temperature.

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

Poprečni presjeci okvira su slični gredama.

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

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

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

1.3 Lučne konstrukcije

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

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

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

Visina presjeka luka:

Puni zid 1/50 ÷ 1/80 L,

Rešetka 1/30 ÷ 1/60 L.

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

b - peti točak, c - balansir:

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

Rice. 5- Šarke i lukovi za ključeve

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

Nakon određivanja M, N, Q, presjeci lučnih šipki se biraju na isti način kao i presjeci rešetkastih rešetki:

1.4. Prostorne strukture obloga zgrada dugog raspona

Kod grednih, okvirnih i lučnih krovnih sistema koji se sastoje od pojedinačnih nosivih elemenata, opterećenje se prenosi samo u jednom smjeru - duž nosivog elementa. U ovim sistemima premaza, nosivi elementi su međusobno povezani lakim vezama, koje nemaju za cilj preraspodjelu opterećenja između nosivih elemenata, već samo osiguravaju njihovu prostornu stabilnost, tj. uz njihovu pomoć osigurava se pokrivenost tvrdog 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 od ravnog.

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

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

Jednoslojne strukture sa zakrivljenim površinskim sistemom nazivaju se jednostruke mreže.

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

1.5 Prostorni mrežasti sistemi ravnih obloga

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

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

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

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

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

Prednosti konstrukcija:

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

Hstrukture=1/12 - 1/20 L

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

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

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

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

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

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

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

Kuglični umetak (a);

Na vijcima (b);

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

Zavareni sklop spljoštenih krajeva šipki (e).

Rice. 7 - Interfejs čvorovi za konstrukcijske šipke

Strukturne strukture su stalno statički neodređeni sistemi. Tačna kalkulacija složeni su i izvršavaju se na računaru.

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

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

1.6 Premazi ljuske

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

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

a) pravolinijska generatrisa konture

b) na krajnjim dijafragmama

c) na krajnjim dijafragmama sa srednjim osloncima

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

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

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

Dvostruka mreža - za velike raspone B>30m.

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

Dijamantska mreža (a);

Rombična mreža sa uzdužnim rebrima (b);

Rombična mreža sa poprečnim rebrima (c);

Rombična mreža sa poprečnim i uzdužnim rebrima (d).

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

Rice. 9 - Mrežasti sistem jednostrukih mrežastih školjki

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Najbolja raspodjela sila u ljusci je na B=L.

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

Kao iu strukturama, najsloženiji je spoj šipki.

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

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

1.7 Obloge kupole

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

Rice. 10- Šeme kupole

Rebraste kupole

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

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

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

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

Između rebara se na određenom nagibu postavljaju prstenaste grede na koje se naslanja krovna ploča. Naramenice, pored svoje osnovne namjene, pružaju opću stabilnost gornjeg pojasa rebara van ravni, smanjujući njihovu konstrukcijsku dužinu.

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

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

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

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

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

Kupole s rebrastim prstenom

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

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

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

Mrežaste kupole

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

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

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

Mrežaste kupole se izračunavaju na računaru pomoću posebno razvijenih programa.

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

Radijalne kupole

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

1.8 Viseće obloge

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

Ovi elementi u potpunosti koriste čelike visoke čvrstoće, jer je njihova nosivost određena čvrstoćom, a ne stabilnošću.

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

Teško- napravljen od zakrivljenih I-greda.

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

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

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

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

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

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

Vrste visećih shema

1. Sistemi sa jednim remenom sa fleksibilnim kablovima

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

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

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

Rice. jedanaest- Jednostruke obloge sa fleksibilnim kablovima

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

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

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

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

gdje je V reakcija zraka.

2. Sistemi sa jednim remenom sa krutim kablovima

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

3 - aluminijumska membrana, t = 1,5 mm

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

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

Kod ravnomjernog opterećenja, potisak u nosaču kabela određuje se formulom

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

gdje je ∆f=f–fo,

f - otklon pod opterećenjem,

fo – početni progib;

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

Moment savijanja u sredini kabla nalazi se po formuli

M= q I 2 /8–Hf.

3. Viseće obloge sa jednim remenom, zategnute upotrebom poprečne grede ili farme

Rice. 13

Stabilizacija ovakvih sistema kabel-greda postiže se ili povećanjem mase poprečnih i savojno krutih elemenata, ili prednaprezanjem zavjesnih žica koje povezuju poprečne grede ili rešetke s temeljima ili osloncima. Na ovaj način se zatežu laki krovni pokrivači.

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

4. Sistemi sa dva pojasa

Rice. 14

Premazi ovog tipa imaju dva kablovska sistema:

- Nosioci- sa nagibom nadole;

- Stabiliziranje- sa nagibom prema gore.

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

U ovoj vrsti premaza mogu se koristiti lagani krovovi.

5. Zategnute mreže u obliku sedla

Rice. 15

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

Mreža za pokrivanje: Noseće (uzdužne) sajle su zakrivljene prema dolje, stabilizirajuće (poprečne) sajle su zakrivljene prema gore.

Ovaj oblik premaza omogućava da se mreža prethodno napreže. Površina premaza je lagana i izrađena od različitih materijala: od čeličnog lima do filma i tende.

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

6. Metalne ljuske membrane

Rice. 16

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

Proračun takvih sistema se vrši na računaru.

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

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

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

Odjeljak 2. Strukture listova

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

Ovi dizajni uključuju:

Rezervoari za skladištenje naftnih derivata, vode i drugih tečnosti.

Rezervoari za gas za skladištenje i distribuciju gasova.

Bunkeri i silosi za skladištenje i rukovanje rasutim materijalima.

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

Specijalni dizajni za metaluršku, hemijsku i druge industrije:

Kućišta visoke peći

Grejači vazduha

Sakupljači prašine - perači, kućišta za elektrofiltere i vrećaste filtere

Dimne cijevi

Pune zidne kule

Rashladni tornjevi itd.

Takve limene konstrukcije zauzimaju 30% svih metalnih konstrukcija.

Radni uslovi za limene konstrukcije dosta raznoliko:

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

Može izdržati statička i dinamička opterećenja;

Rad pod niskim, srednjim i visokim pritiskom;

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

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

Konstrukcije od lima uvijek kombinuju funkcije nosivosti i zatvaranja.

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

Većina pločastih struktura su tankozidne rotacijske školjke.

Školjke se izračunavaju korištenjem metoda teorije elastičnosti i teorije ljuske.

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

1.1 Rezervoari

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

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

Mogu biti konstantnog i promjenjivog volumena.

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

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

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

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

Rezervoari visokog pritiska (do 30 kPa) koriste se za dugotrajno skladištenje naftnih derivata čiji promet ne prelazi 10 - 12 puta godišnje.

Sferični rezervoari- za skladištenje velikih količina tečnih gasova.

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

Vertikalni rezervoari

Rice. 17

Bitni elementi:

Zid (tijelo);

Krov (pokrive).

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

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

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

gdje je V zapremina rezervoara,

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

tst. - debljina zida kućišta.

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

U ovom slučaju

gdje je ∆= tday. + tpriv. poklopac,

n - faktor preopterećenja,

γ f. - specifična težina tečnosti.

Dno rezervoara

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

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

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

Zidna konstrukcija:

Rice. 19

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

Uobičajena metoda za izradu rezervoara je valjanje.

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

Krovne konstrukcije dugog raspona za civilne i industrijske zgrade

Sankt Peterburg

kupola za pokrivanje zgrade

Uvod

Istorijska referenca

Klasifikacija

Planarne strukture dugog raspona premaza

Prostorne strukture dugog raspona premaza

1 Folds

3 školjke

Viseće (sa kablovima) konstrukcije

1 Viseći poklopci

4 Kombinovani sistemi

Transformabilne i pneumatske obloge

1 Transformabilne obloge

Korištene knjige

Uvod

Prilikom projektovanja i izgradnje objekata sa zatvorenim prostorima javlja se kompleks složenih arhitektonskih i inženjerskih problema. Za stvaranje udobne uslove u sali, zadovoljavajući zahteve tehnologije, akustike, izolujući je od ostalih prostorija i okoline, dizajn obloge sale postaje od odlučujućeg značaja. Poznavanje matematičkih zakona formiranja oblika omogućilo je izradu složenih geometrijskih konstrukcija (parabole, hiperbole, itd.), koristeći princip proizvoljnog plana.

U savremenoj arhitekturi, formiranje plana je rezultat razvoja dva trenda: slobodnog plana, koji vodi do sistema strukturnih okvira, i slobodnog plana, koji zahteva strukturalni sistem koji omogućava organizaciju celokupnog volumena zgrade, i ne samo strukturu planiranja.

Dvorana je glavno kompoziciono jezgro većine javne zgrade. Najčešće konfiguracije plana su pravokutni, kružni, kvadratni, elipsoidni i potkovičasti planovi, rjeđe trapezni. Prilikom odabira dizajna obloga hodnika ključna je potreba da se dvorana poveže s vanjskim svijetom kroz otvorene ostakljene površine ili, obrnuto, da se potpuno izolira.

Prostor, oslobođen oslonaca i prekriven dugotrajnom konstrukcijom, 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. Na primjer, kamena kupola Panteona u Rimu (1125) imala je prečnik od oko 44 m, kupola džamije Aja Sofija u Istanbulu (537) - 32 m, kupola Firentinske katedrale (1436) - 42 m. , kupola Gornjeg vijeća u Kremlju (1787) - 22,5 m.

Tehnologija gradnje tog vremena nije dozvoljavala izgradnju lakih konstrukcija u kamenu. Stoga su kamene konstrukcije dugog raspona bile vrlo masivne, a same konstrukcije podizane su više desetljeća.

Drvene građevinske konstrukcije bile su jeftinije i lakše za izgradnju od kamenih, a omogućavale su i pokrivanje velikih raspona. Primjer su drvene krovne konstrukcije bivše zgrade Manježa u Moskvi (1812), raspona od 30 m.

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

U drugoj polovini 19. veka. Metalne konstrukcije velikog raspona se široko koriste.

Krajem 18. vijeka. pojavio novi materijal za zgrade dugog raspona - armirani beton. Unapređenje armiranobetonskih konstrukcija u 20. veku. dovelo je do pojave prostornih struktura tankih zidova: školjki, nabora, kupola. Pojavila se teorija proračuna i projektovanja tankozidnih premaza u kojoj su učestvovali i domaći naučnici.

U drugoj polovini 20. veka. Ovjesne obloge, kao i pneumatski i štapni sistemi, imaju široku primjenu.

Upotreba konstrukcija dugog raspona omogućava maksimalno korištenje nosivosti materijala i na taj način dobivanje laganih i ekonomičnih premaza. Smanjenje težine 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 zainteresovani za nove oblike konstrukcija, koje imaju posebno veliki učinak u premazima.

2. Klasifikacija

Koloničke konstrukcije velikog raspona mogu se podijeliti prema njihovom statičkom radu u dvije glavne grupe kolovoznih sistema dugog raspona:

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

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

Greda, okvir i lučni, ravni sistemi dugotrajnih obloga obično se projektuju bez uzimanja u obzir zajedničkog rada svih nosivih elemenata, budući da su pojedinačni ravni diskovi međusobno povezani relativno slabim vezama koje nisu u stanju da značajno raspodeljuju. opterećenja. Ova okolnost prirodno dovodi do povećanja mase struktura.

Za preraspodjelu opterećenja i smanjenje mase prostornih konstrukcija potrebne su veze.

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

drveni

metal

·armiranog betona

Ø Drvo ima dobra svojstva nosivosti ( otpornost na dizajn bor za sabijanje i savijanje 130-150 kg/m 2) i male zapreminske mase (za vazdušno sušeni bor 500 kg/m3 ).

Postoji mišljenje da su drvene konstrukcije kratkotrajne. Doista, ako se o njima loše brine, drvene konstrukcije mogu vrlo brzo propasti zbog oštećenja drveta od strane raznih gljiva i insekata. Osnovno pravilo za očuvanje drvenih konstrukcija je stvaranje uslova 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 korišćenjem savremenih metoda, uključujući visokofrekventne struje itd.

Poboljšanje biološke otpornosti drveta lako se postiže dugo razvijenim i savladanim metodama impregniranja raznim efikasnim antisepticima.

Još češće se primjedbe na korištenje drva javljaju iz razloga zaštite od požara.

Međutim, poštivanje osnovnih pravila zaštite od požara i nadzor konstrukcija, kao i upotreba usporivača požara koji povećavaju otpornost drveta na vatru, mogu značajno povećati protupožarna svojstva drva.

Kao primjer trajnosti drvenih konstrukcija može se navesti već spomenuti Manjež u Moskvi, star više od 180 godina, toranj u Admiralitetu u Lenjingradu visine oko 72 m, izgrađen 1738. godine, karaula u Jakutsk, izgrađen 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 čelične, imaju široku primjenu.

Njihove prednosti: visoka čvrstoća, relativno mala težina. Nedostatak čeličnih konstrukcija je podložnost koroziji i niska otpornost na vatru (gubitak nosivosti pri visokim temperaturama). Postoji mnogo sredstava za borbu protiv korozije čeličnih konstrukcija: farbanje, premazivanje polimernim filmovima itd. U svrhu zaštite od požara, kritične čelične konstrukcije se mogu betonirati ili se na površinu čeličnih konstrukcija mogu raspršiti betonske mješavine otporne na toplinu (vermikulit itd.).

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

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

3. Planarne strukture dugog raspona premaza

U javnim zgradama masovne gradnje za pokrivanje unutrašnjih prostora koriste se pretežno tradicionalne ravne konstrukcije: palube, 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, zbog svojih niskih estetskih kvaliteta, pokrivena skupim spuštenim stropom. To stvara višak prostora i volumena u zgradi u području krovne konstrukcije, koji se u rijetkim slučajevima koriste za tehnološku opremu. U eksterijeru zgrade, takve konstrukcije su, zbog svoje neekspresivnosti, obično skrivene iza visokih parapetnih zidova.

Grede se izrađuju od čeličnih profila, armiranog betona (montažne i monolitne), drvene (lepljene ili prikovane).

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

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

Armiranobetonske grede imaju veliki moment savijanja i veliku vlastitu težinu, ali su jednostavne za proizvodnju. Mogu se izraditi monolitne, montažne 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 T-grede, I-grede ili kutijastog ( Slika 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 pokrivača su 80,4 × 93,6 m.

Glavne grede I-presjeka nalaze se na svakih 10,4 m.

Duž glavnih greda položene su aluminijumske grede.

Rice. 1 (nastavak)

d - dijagrami objedinjenih horizontalnih rešetki

sa paralelnim pojasevima. Razvio TsNIIEP spektakularno i

sportski objekti;

d - dijagrami zabatnih čeličnih rešetki: poligonalne i trokutaste

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

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

Rice. 2. Armirano betonske grede i rešetke

a - armiranobetonska jednostepena greda sa paralelnim tetivama

T-presjek;

b - armirano-betonska zabatna greda I-presjeka;

c - horizontalna armiranobetonska greda sa paralelnim tetivama

I-presjek;

g - kompozitna armiranobetonska horizontalna greda sa paralelnim i

T-presjek pojasevi;

d - armiranobetonska horizontalna greda kutijastog presjeka

Rice. 2 (nastavak)

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

dva polupoprečna greda s prethodno napregnutom donjom tetivom;

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

z - gimnazija srednje škole u Springfildu (SAD)

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

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

Drvene grede dijele se na zakucane i lijepljene grede dužine do 30-20 m. Nosne grede (sl. 3, a) imaju zid ušiven na eksere od dva sloja dasaka, nagnut u različitim smjerovima pod uglom od 45°. Gornje i donje tetive formiraju uzdužne i poprečne grede ušivene s obje strane okomitih zidova. Visina greda za ekser je 1/6-1/8 raspona grede. Umjesto zida od dasaka, možete koristiti zid od višeslojne šperploče.

Ljepljene grede, za razliku od greda za nokte, imaju visoku čvrstoću i povećanu otpornost na vatru čak i bez posebne impregnacije. Poprečni presjek lameliranih drvenih greda može biti pravokutni, I-greda ili kutijast. Izrađuju se od letvica ili ploča sa ljepilom, položenih ravno ili na rubu.

Visina takvih greda je 1/10-1/12 raspona. Prema obrisu gornje i donje tetive, lamelirane grede mogu biti s horizontalnim tetivama, jednostruke ili dvokose, zakrivljene (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 svoje rešetkaste strukture. Sa spuštenim stropom stvara se prolazno potkrovlje, omogućavajući prolaz komunalnim uređajima ili slobodan prolaz kroz potkrovlje. Nosači se izrađuju, po pravilu, od čeličnih profila, a prostorni trokutasti rešetki se izrađuju od čelične cijevi.

Kongresna i sportska dvorana u Essenu ima veličinu pokrivača od 80,4 × 72 m (sl. 1, g). Poklopac se oslanja na četiri rešetkasta stuba koja se sastoje od četiri kraka. Jedan od regala je čvrsto pričvršćen za temelj, dva stalka imaju valjkaste ležajeve, četvrti stalak je napravljen ljuljajućim 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, odnosno 2,40 i 2,54 m na osloncima. Tetivi glavnih rešetki imaju kutijasti presjek širine veće od 600 mm, podupirači su kompozitni, I-presjeka. Dvokonzole, zavarene sekundarne rešetke raspona 80,4 m oslanjaju se na glavne rešetke sa nagibom od 12 m. Gornja tetiva ovih rešetki ima poprečni presjek u obliku T-grede, donja - u oblik I-grede sa širokim prirubnicama. Kako bi se osigurale slobodne vertikalne deformacije na udaljenosti od 11 m od rubova krova, prolazne šarke se ugrađuju kako u ogradnu konstrukciju pokrivača, tako i u rešetke i u spušteni strop. Krajevi 11 m dugih rešetki oslanjaju se na lagane ljuljačke stupove koji se nalaze na tribinama. Horizontalne spone za bočni vjetar nalaze se između glavnih i krajnjih sporednih rešetki, kao i duž uzdužnih zidova na udaljenosti od 3,5 m od ruba obloge. Grede i plašt su izrađeni od I-greda. Objekat je obložen pločama od komprimirane slame debljine 48 mm, na koje je položen hidroizolacijski tepih od četiri sloja vrućeg bitumena na stakloplastici.

Nosači mogu imati različite obrise i gornjih i donjih tetiva. Najčešći nosači su trouglasti i poligonalni, kao i horizontalni sa paralelnim pojasevima (sl. 1, d, e, g).

Armirano betonske rešetke se proizvode: pune - dužine do 30 m; kompozit - sa armaturom za prednaprezanje, dužine veće od 30 m. Odnos visine rešetke i raspona je 1/6-1/9.

Donji pojas je obično horizontalan, gornji može imati horizontalni, trouglasti, segmentni ili poligonalni obris. Najrasprostranjenije su armiranobetonske poligonalne (zabatne) rešetke, prikazane na sl. 2, f. Maksimalna dužina projektovanih armiranobetonskih rešetki je oko 100 m na nagibu od 12 m.

Nedostatak armiranobetonskih rešetki je njihova velika konstrukcijska visina. Da bi se smanjila vlastita težina rešetki, potrebno je koristiti beton visoke čvrstoće i uvesti lagane pokrivne ploče od efikasnih materijala.

Drvene rešetke - mogu se predstaviti u obliku drvenih ili visećih rogova. Drvene rešetke koriste se za raspone veće od 18 m i podliježu preventivnim mjerama zaštite od požara. Gornja (stisnuta) tetiva i podupirači drvenih rešetki izrađeni su od četvrtastih ili pravokutnih greda sa stranom jednakom 1/50-1/80 raspona, donja (rastegnuta) tetiva i ovjesi su izrađeni i od greda i od čeličnih niti sa navojima na krajevima za njihovo zatezanje pomoću matica sa podloškama.

Stabilnost drvenih rešetki osiguravaju drveni nosači i spone postavljene uz rubove i na sredini rešetke okomito na njihovu ravninu, kao i krovne ploče koje formiraju HDD obloge. U domaćoj građevinskoj praksi koriste se rešetke raspona od 15, 18, 21 i 24 m, čiji je gornji pojas izrađen od kontinuiranog paketa ploča širine 170 mm pomoću ljepila FR-12. Nosači su izrađeni od šipki iste širine, donji pojas je izrađen od valjanih kutova, a ovjes je od okruglog čelika (slika 3, c).

Metalno-drvene rešetke - razvili su TsNIIEP obrazovne zgrade, TsNIIEP zabavne zgrade i sportski objekti i TsNIISK Gosstroy SSSR-a 1973. Ove rešetke se postavljaju na razmacima od 3 i 6 m i mogu se koristiti za krovove u dvije verzije:

a) sa toplim spuštenim plafonom koji se može iskoristiti i hladnim krovne ploče;

b) bez spuštenog plafona i toplih krovnih ploča.

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

Okvirne konstrukcije se izvode sa krutim ugrađivanjem nosača u temelj, ako ne postoji opasnost od neravnomjernog slijeganja temelja. Posebna osjetljivost okvirnih i lučnih konstrukcija na neravnomjerno slijeganje dovodi do potrebe za preklopnim okvirima (dvokrakim i trokrakim). Šeme lukova na sl. 4, a, b, c, d.

S obzirom da ramovi nemaju dovoljnu krutost u svojoj ravni, pri izradi obloge potrebno je osigurati uzdužnu krutost cijele obloge ugradnjom pokrivnih elemenata ili ugradnjom dijafragmskih okvira normalno na ravan, odnosno karika za ukrućenje.

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

Metalni okviri mogu biti izrađeni od masivnih ili rešetkastih profila. Rešetkasti presjek je tipičan za okvire s velikim rasponima, jer je ekonomičniji zbog male vlastite težine i sposobnosti da podjednako dobro izdrži i tlačne i vlačne sile. Visina poprečnog presjeka 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 i čvrstih i rešetkastih metalnih okvira, koriste se konzole za istovar, ponekad opremljene posebnim tipovima (slika 4, d).

Okviri: a - bez šarki; b - dvokrilni; c - trokraki; g - dvokrilni;

d - bez šarki; e - dva šarka; g - trokraki; i - dvokrilni sa konzolama za istovar; k - dvokrilni sa zatezanjem koje apsorbira potisak; h - visina okvira; I - strela za podizanje luka; l - raspon; r1 i r2 - radijusi zakrivljenosti donjeg i gornjeg ruba luka; 0,01 i 02 centri zakrivljenosti; - šarke; s - zatezanje; 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 ili rjeđe trostruki.

Za raspone okvira do 30-40 m izrađuju se od punog I-presjeka sa ukrućenjima; za velike raspone - rešetkaste. Visina prečke punog poprečnog presjeka iznosi oko 1/20-1/25 raspona okvira, poprečnog presjeka rešetke 1/12-1/15 raspona. Okviri mogu biti jednoraspojni ili višeraspojni, monolitni ili montažni. U montažnom rješenju preporučljivo je spojiti pojedinačne elemente okvira na mjestima s minimalnim momentima savijanja. Na sl. 5, 2, i, j, i sl. e 6, c daju primjere iz prakse građenja zgrada pomoću armiranobetonskih okvira.

Drveni okviri kao drvene grede od zakucanih ili lepljenih elemenata za raspone do 24 m. Poželjno je da budu trokraki 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 gradnje zgrada sa drvenim okvirima prikazani su na sl. 5, l, m, sl. 7.

Rice. 7 Okvir skladišne ​​zgrade sa drvenim okvirima od lijepljene šperploče

Lukovi, kao i okviri, su ravne odstojne strukture. Osetljiviji su na neravnomerne padavine čak i od okvira i izrađuju se kao bez šarki, dvokraki ili trokraki (sl. 4, e, f, g, i, j).Stabilnost premaza obezbeđena je 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 savijanje, postavljaju se vješalice.

a - drveni luk sa tri šarke od poligonalnih rešetki;

b - rešetkasti drveni luk

Metalni lukovi se izrađuju od masivnih i rešetkastih profila. Visina prečke punog presjeka lukova koristi se u granicama 1/50-1/80, raspona rešetke 1/30-1/60. Omjer dizalice prema rasponu za sve lukove je u rasponu od 1/2-1/4 za paraboličnu krivinu i 1/4-1/8 za kružnu krivinu. Na sl. 8, a, sl. 9, sl. 1, sl. 10, a, b, c, prikazani su primjeri iz građevinske prakse.

Armiranobetonski lukovi, kao i metalni lukovi, mogu imati čvrsti ili rešetkasti poprečni presjek prečke.

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

Montažni lukovi velikih raspona izrađuju se u kompozitnom obliku, od dva poluluka, betoniraju se na sl. e u horizontalnom položaju, a zatim se podižu u projektni položaj (primjer na sl. 9, 2, a, b, c).

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

a - luk sa zatezanjem na stubovima; b - podupiranje luka na okvirima; ili podupirači; c - podupiranje luka na temeljima

4. Prostorne strukture dugog raspona premaza

Konstruktivni sistemi velikog raspona iz različitih epoha dijele niz značajnih karakteristika, što ih omogućava smatrati tehničkim napretkom u građevinarstvu. S njima je vezan san graditelja i arhitekata, da osvoje prostor, pokriju što veću površinu. Ono što spaja povijesne i moderne krivolinijske strukture je potraga za odgovarajućim oblikom, želja da se njihova težina minimizira, traženje optimalni uslovi raspodjelu opterećenja, što dovodi do otkrivanja novih materijala i potencijalnih mogućnosti.

Prostorne konstrukcije dugog raspona pokrivanja uključuju ravne presavijene obloge, svodove, školjke, kupole, poprečne rebraste obloge, šipke, pneumatske i nadstrešne konstrukcije.

Ravne presavijene obloge, školjke, poprečno-rebraste obloge i šipke izrađuju se od krutih materijala (armirani beton, metalni profili, drvo itd.) Zbog zajedničkog rada konstrukcija, prostorne krute obloge imaju malu masu, što smanjuje troškove za pokrivnu konstrukciju i za postavljanje nosača i temelja.

Viseće (sa kablovima), pneumatske i tende obloge izrađuju se od nečvrstih materijala (metalni kablovi, metalne pirinčane membrane, membrane od sintetičkih filmova i tkanina). One, u mnogo većoj mjeri od prostornih krutih konstrukcija, osiguravaju smanjenje zapreminske mase konstrukcija i omogućavaju brzu izgradnju konstrukcija.

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

Naravno, nemoguće je dati preporuke o korištenju određenih struktura premaza za svaki konkretan slučaj. Premaz kao složena podsistemska formacija nalazi se u strukturi konstrukcije u bliskoj vezi sa svim ostalim njenim elementima, sa spoljašnjim i unutrašnjim uticajima sredine, sa ekonomskim, tehničkim, umetničkim i estetsko-stilskim uslovima njenog formiranja. Ali određeno iskustvo u korištenju prostornih struktura i rezultati koje je ono dalo može pomoći u razumijevanju mjesta određene konstruktivne i tehnološke organizacije javnih zgrada. Konstruktivni sistemi prostornog tipa koji su već poznati u svjetskoj građevinskoj praksi omogućavaju pokrivanje zgrada i objekata gotovo bilo koje planske konfiguracije.

1 Folds

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

Nabori su pilasti, trapezoidni, od istog tipa trouglastih ravnina, šatorasti (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 proširiti izvan vanjskih oslonaca, formirajući konzolne prevjese. Debljina elementa ravnog pregiba uzima se oko 1/200 raspona, visina elementa je najmanje 1/10, a širina ivice najmanje 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 za fabričku prefabrikaciju;

ušteda visine prostorije itd.

Zanimljiv primjer Primena ravne presavijene konstrukcije 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. Poklopac se oslanja na dva uzdužna reda oslonaca koji čine srednji hodnik i ima konzolne nastavke sa obje strane nosača, dužine 5,8 m. Pokrivač je kombinacija nabora usmjerenih u suprotnim smjerovima. Debljina nabora je 9,5 cm.

1972. godine, prilikom rekonstrukcije Kurske železničke stanice u Moskvi, korišćena je trapezoidno presavijena konstrukcija, koja je omogućila da se pokrije čekaonica od 33 × 200 m (sl. 11, f).

Najdrevniji i najrasprostranjeniji sistem krivolinijskog pokrivanja je svodna obloga. Svod je konstruktivni sistem na osnovu kojeg je nastao niz arhitektonskih oblika prošlosti (do XX veka) koji je omogućio rešavanje problema pokrivanja različitih sala različite funkcionalne namene.

Cilindrični i zatvoreni svodovi su najjednostavniji oblici svoda, ali je prostor koji čine ove obloge zatvoren, a forma je lišena plastičnosti. Uvođenjem oplate u dizajn nosača ovih svodova postiže se vizualni osjećaj lakoće. Unutrašnja površina svodova, u pravilu, bila je ukrašena bogatom dekoracijom ili imitirana lažnom konstrukcijom drvenog spuštenog stropa.

Poprečni svod se formira odsijecanjem od presjeka dva bačvasta svoda. Blokirali su ih ogromne dvorane kupatila i bazilike. Križni svod je bio široko korišten u gotičkoj arhitekturi.

Križni svod je jedan od uobičajenih oblika pokrivanja u ruskoj kamenoj arhitekturi.

Različite vrste svodova kao što su svodovi jedra, svodovi s kupolom i nadstrešnice su bili široko korišteni.

3 školjke

Tankozidne školjke su jedna od vrsta prostornih konstrukcija i koriste se u izgradnji zgrada i objekata velikih površina (hangari, stadioni, pijace itd.). Tankozidna školjka je zakrivljena površina, koja uz minimalnu debljinu i, shodno tome, minimalnu masu i potrošnju materijala, ima vrlo visoku nosivost, jer zahvaljujući svom zakrivljenom obliku djeluje kao prostorna nosiva konstrukcija.

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

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

Čak i vrlo složene strukture mogu se podijeliti na niz sličnih elemenata. U tvornicama građevinskih dijelova stvaraju se zasebne tehnološke linije za izradu pojedinačnih konstrukcijskih elemenata. Razvijene metode ugradnje omogućavaju postavljanje školjki i kupola uz pomoć inventarskih potpornih tornjeva ili bez pomoćnih skela, što značajno skraćuje vrijeme izgradnje obloga i smanjuje troškove. instalacioni radovi.

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

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

U konvencionalnim nosivim sistemima, o kojima smo ranije govorili, otpor na pojavu sila koncentriran je kontinuirano duž cijele njihove zakrivljene površine, tj. budući da je to karakteristično za prostorne nosive sisteme.

Prva armirano-betonska kupola izgrađena je 1925. godine u Jeni. Prečnik mu je bio 40m, što je jednako prečniku kupole sv. Petar je u Rimu. Ispostavilo se da je masa ove školjke 30 puta manja od kupole sv. Petra. Ovo je prvi primjer koji je pokazao obećavajuće mogućnosti novog principa dizajna.

Pojava armiranog betona, stvaranje novih metoda proračuna, mjerenje i ispitivanje konstrukcija pomoću modela, zajedno sa statičkim i ekonomskim prednostima njihove upotrebe, doprinijeli su brzom širenju školjki po svijetu.

Školjke imaju niz drugih prednosti:

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

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

nemaju premca u raznolikosti i originalnosti oblika u istoriji arhitekture;

naposljetku, u odnosu na dosadašnje nadsvođene i kupolaste konstrukcije, višestruko su ih nadmašile po obrađenim rasponima.

Ako je konstrukcija školjki u armiranom betonu postala prilično razvijena, onda u metalu i drvu ove konstrukcije još uvijek imaju ograničenu upotrebu, jer još nisu pronađeni dovoljno jednostavni strukturni oblici školjki karakteristični za metal i drvo.

Školjke u metalu mogu biti izrađene od potpunog metala, pri čemu školjka istovremeno obavlja funkcije nosive i ogradne konstrukcije u jednom, dva ili više slojeva. Uz odgovarajući razvoj, konstrukcija školjki se može svesti na industrijsku montažu veliki paneli.

Jednoslojne metalne školjke izrađuju se od čelika ili aluminijuma riže.a. Da bi se povećala krutost školjki, uvode se poprečna rebra. Čestim rasporedom poprečnih rebara povezanih jedno s drugim duž gornjeg i donjeg pojasa, može se dobiti dvoslojna školjka.

Školjke dolaze u jednostrukoj i dvostrukoj zakrivljenosti.

Školjke jednostruke zakrivljenosti uključuju školjke sa cilindričnim ili konusna površina(Sl. 12, a, b).

Rice. 12. Najčešći oblici školjki

a - cilindar: 1 - krug, parabola, sinusoida, elipsa (vodilice); 2 - prava linija (generativna); b - konus: 1 - bilo koja kriva; 2 - prava linija (generativna); d - prijenosna površina: 1 - parabola (vodičica); 2 - elipsa, krug (generativni); c - površina rotacije (kupola): 1-rotacija; 2 - krug, elipsa, parabola (generativna); Površina rotacije ili prijenosa (sferna školjka): 1, 2 - krug, parabola (generatori ili vodilice); 3 - krug, parabola (generativna); 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 su kružnog, eliptičnog ili paraboličnog oblika 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 je raspon duž uzdužne ose ne veći od jedne i pol valne dužine (raspon u poprečnom smjeru), i duge, kod kojih je raspon duž uzdužna osa je više od jedne i po talasne dužine (slika 13, a, c, d).

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

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 nije manji od 1/10.

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

Preporučljivo je koristiti dugačke cilindrične školjke za pokrivanje velikih prostorija pravokutnog plana. Duge školjke se obično postavljaju paralelno sa kratkom stranom preklopljenog pravokutnog prostora kako bi se smanjio raspon školjki duž uzdužne ose (slika 13, e). Razvoj dugih cilindričnih školjki prati liniju traženja što ravnijeg luka sa malom podiznom granom, što dovodi do lakših uslova za izvođenje građevinskih radova, smanjenja zapremine objekta i poboljšanja uslova rada.

Posebno korisno, u tom smislu konstruktivni rad, konstrukcija uzastopnog reda ravnih cilindričnih školjki, budući da u ovom slučaju sile savijanja koje djeluju u horizontalnom smjeru apsorbiraju susjedne školjke (osim najudaljenijih).

Navedimo primjere upotrebe dugih cilindričnih školjki u građevinarstvu.

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

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

c - hangar aerodroma u Karačiju (Pakistan, 1944). Prevlaku čine dugačke cilindrične školjke dužine 39,6 m, širine 10,67 m i debljine 62,5 mm. Granate se oslanjaju na 58 m dugu gredu, koja 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 vrata hangara. Dužina granata je 55 m. Dubina hangara je 32,5 m. Grede koje apsorbuju potisak imaju presjek u obliku kutije.

Pokrivanje sportske dvorane u Madridu (1935) projektirali su arhitekta Zuazo i inženjer Torroja. Obloga 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 35 m, raspon 32,6 m, debljina 8,5 cm (sl. 14, b).

Aerodromski hangar u Karačiju, izgrađen 1944. godine, predstavljen je granatama dužine 29,6 m, širine 10,67 m i debljine 6,25 cm. Granate se oslanjaju na nosač raspona 58 m, koji predstavlja nadvratnik iznad kapije hangara ( Slika 14, V).

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

Takve školjke se često koriste u industrijskoj gradnji, ali se koriste i u javnim zgradama. Kaliningradgrazhdanproekt je razvio dugačke cilindrične školjke raspona od 18 × 24 m širine 3 m. Izrađuju se odmah za raspon zajedno sa izolacijom - lesonit pločama. Povrh gotovog elementa u fabrici se nanosi sloj hidroizolacije.

Duge cilindrične školjke izrađuju se od armiranog betona, armiranog cementa, čelika i legure aluminijuma.

Tako je za pokrivanje moskovske željezničke stanice u Sankt Peterburgu korištena cilindrična školjka od rižinog aluminija. Dužina temperaturnog bloka je 48 m, širina 9 m. Obloga je okačena na armiranobetonske nosače postavljene na međukolosijeku.

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

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

Nadaleko su poznate kratke cilindrične školjke za zgrade sa rešetkom od stupova 24 × 12 m i 18 × 12 m. Sastoje se od dijafragmskih rešetki, rebrastih panela 3 × 12 m i bočnim elementima (sl. 15, a-d).

Konstrukcije za navedene raspone priznate su kao standardne.

Upotreba kratkih cilindričnih školjki ne zahtijeva korištenje spuštenog stropa.

Konusne školjke se obično koriste za pokrivanje trapeznih zgrada ili prostorija. Karakteristike dizajna ovih školjki su iste kao i dugačke cilindrične školjke (slika 12, a). Primjer zanimljive upotrebe ove forme je pokrivanje restorana na obali jezera u Džordžiji (SAD), napravljeno u obliku niza armiranobetonskih kupa u obliku pečuraka prečnika 9,14 m. stabljike gljiva služe za odvod kišnice s površine pokrivača. Trokuti koji su formirani rubovima tri gljive u dodiru bili su prekriveni armirano-betonskim pločama s okruglim otvorima za krovne prozore u obliku plastičnih kupola.

Rice. 15 Primjeri upotrebe 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 ovakvih školjki postignuto je konstruiranjem rebara. Smanjenje napora postignuto je prelaskom na valovite i presavijene profile same školjke. To je omogućilo povećanje krutosti školjki i smanjenje potrošnje materijala.

Takvi dizajni omogućuju da se naglasi kontrast između ravnine ogradnog zida, koja može biti neovisna o nosivim nosačima, i obloge koja se oslanja na njega. To omogućava izradu velikih konzolnih prepusta u ovim konstrukcijama za postavljanje nosača 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 pronađu 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 primijenjeni za pokrivanje širokog spektra objekata.

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

Prijelaz sa školjki jednostruke zakrivljenosti na ljuske dvostruke zakrivljenosti nova faza u razvoju školjki, jer je učinak sila savijanja u njima minimiziran.

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 s naboranim i ravnim konturama.

Njihovi nedostaci su: naduvan volumen objekta koji se pokriva, velika krovna površina i ne uvijek povoljne akustičke karakteristike. U premazu je moguće koristiti svjetleće lanterne uglavnom u sredini.

Takve školjke se mogu izraditi u monolitnom i montažnom monolitnom armiranom betonu.

Rasponi ovih objekata variraju između 24-30 m. Stabilnost školjke je obezbeđena sistemom prednapregnutih greda za ukrućenje sa mrežom od 12 × 12 m Kontura školjke počiva na prednapregnutom pojasu.

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

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

Kupola je površina rotacije. Sile u njemu djeluju u meridijanskim i širinskim smjerovima. Kompresijski naponi nastaju duž meridijana. Duž geografskih širina, počevši od vrha, također nastaju tlačne sile koje se postupno pretvaraju u vlačne sile, koje dostižu svoj maksimum na donjem rubu kupole. Školjke kupole mogu se oslanjati na zatezni potporni prsten, 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 namjenu. 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 sfernih i sfernih oblika, graditelji prelaze na šiljaste sa složenim paraboličnim oblicima.

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

Pokriva palatu sportova u Rimu (1960.), izgrađenu po projektu profesora P.L. Nervi za Olimpijske igre je sferna kupola od prefabrikovanih armiranih 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 završetka monolitnih konstrukcija i ugradnje prefabrikovanih segmenata, kupola je počela da funkcioniše kao jedinstvena celina. Zgrada je izgrađena za 2,5 mjeseca.

Krov s kupolom koncertne dvorane u Matsuyami (Japan), koji su 1954. projektirali arhitekta Kenzo Tange i inženjer Zibon, je segment lopte prečnika 50 m, podiznog nosača od 6,7 m (Sl. 17, b) . U pokrivaču se nalaze 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, podiznu granu 13,6 m. Debljina školjke je 8 cm (1/685 raspona). Leži na prstenu poprečnog presjeka 50 × 80 cm (Slika 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 počiva 80 montažnih armiranobetonskih polulukova I-presjeka, oslonjenih na tri reda prstenastih školjki (slika 17, d).

Kupola stadiona u Portu (Portugal), izgrađena 1981. godine, ima prečnik od 92 m.

Poklopac je napravljen od 32 meridijalno postavljena 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 15 m. Oklop kupole je betonski sa plutenim punilom na armirano-betonskom okviru.

Na vrhu kupole nalazi se svjetlosni fenjer (sl. 17, d).

Na sl. 18 prikazani su primjeri kupolastih školjki izrađenih od metala. Iskustvo izgradnje 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 (Sl. 18) korišteni su sektorski elementi omotača od aluminijskih legura koji radijalno klize duž površine kupole.

Kod drvenih kupola (sl. 19, a, b, c) nosive konstrukcije se pile ili lijepe drveni elementi. U modernim ravnim kupolama glavni elementi okvira rade u kompresiji, zbog čega je posebno preporučljiva upotreba drveta.

Od srednjeg vijeka drvo se koristi kao konstrukcijski materijal u izgradnji kupola. Mnoge drvene kupole koje datiraju iz srednjeg vijeka preživjele su do danas u zemljama zapadna evropa. Često predstavljaju potkrovlje iznad glavne kupole 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 visine 21,31 m, podignuta je 1834. godine i postoji do danas. Od drvenih kupola tog vremena, ova kupola je bila najveća na svijetu. Ima tipičnu drvenu strukturu koja se sastoji od 32 meridionalna rebra povezana sa nekoliko greda prstenastih veza.

Rice. 18 Primjeri kupolastih školjki izrađenih od metala

Godine 1920-30 U našoj zemlji podignuto je nekoliko drvenih kupola značajnih dimenzija. Drvene kupole tankih zidova prekrivale su rezervoare za gas prečnika 32 m u hemijskim tvornicama Bereznikovsky i Bobrikovsky. U Saratovu, Ivanovu i Bakuu cirkusi prečnika 46, 50 i 67 m bili su prekriveni drvenim kupolama koje su imale rebrasti dizajn, gdje su rebra bila rešetkasti luk (sl. 19, b).

Moderna tehnologija lijepljenja drva trajnim vodootpornim sintetičkim ljepilima i bogato iskustvo u proizvodnji lameliranog drveta, te njegovoj primjeni u građevinarstvu, omogućili su uvođenje drveta kao novog visokokvalitetnog materijala u dugorasponske konstrukcije. Drvene konstrukcije su jake, izdržljive, vatrootporne i ekonomične.

Slika 19. Primjeri upotrebe školjki drvenih kupola

Kupole od lameliranog drveta koriste se za pokrivanje izložbenih i koncertnih dvorana, cirkusa, stadiona, planetarija i drugih javnih objekata. Arhitektonske i strukturne vrste kupola od lameliranog drveta su veoma raznolike. Najčešće korištene kupole su rebraste kupole, kupole sa trouglastom mrežom i mrežaste kupole sa kristalnom rešetkom, koje je razvio profesor M.S. Tupoljev.

Veliki broj kupola od lameliranog drveta izgrađen je u SAD-u i Engleskoj.

U državi Montana (SAD) 1956. godine podignuta je drvena kupola prečnika 91,5 m sa visinom 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, formiranoj rebrima i nosačima, dijagonalno su poprečno razvučene čelične vezice. Kupola je postavljena uparenim polulukovima zajedno sa gredicama i vezicama. 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).

Kupole u obliku talasa koriste se za raspone veće od 50 m. Površina kupole dobija talasast oblik kako bi se obezbedila veća krutost i stabilnost (Sl. 20, a, b).

Pokrivanje natkrivene pijace u Royenu (Francuska), izgrađeno prema projektu arhitekata Simona i Morisea, inženjera Sargeta 1955. godine, je valovita sferna školjka od 13 radijalno raspoređenih paraboloida u obliku sinusa (sl. 20, a). Prečnik kupole je 50 m, visina 10,15 m, širina talasa 6 m, debljina 10,5 cm. Donje ivice talasa se oslanjaju direktno na temelj.

Pokrivač cirkusa u Bukureštu (1960), koji je projektovao Project Bucharest Institute, je kupola u obliku talasa 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 armiranobetonskim pojasom koji apsorbuje sile potiska 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 da se nalaze u dvije međusobno okomite ravni (slika 12, f).

Prenosne školjke (slika 12, d) rade u poprečnom i uzdužnom pravcu kao lukovi.

Snažne spone obješene ispod uzdužnih rebara apsorbiraju potisak u smjeru leta. U poprečnom smjeru, potisak iz školjke u vanjskim rasponima apsorbiraju dijafragme za ukrućenje i bočni elementi, a u srednjim rasponima potisak apsorbiraju susjedne školjke. Često se pretpostavlja da su presjeci prijenosnih školjki duž cijele dužine luka, osim potpornih zona, kružni (sl. 16, b).

Primjer školjke s površinom za prijenos je poklopac tvornice gume u Brynmawru (Južni Vels, Engleska), izgrađen 1947. (Sl. 21, b). Premaz se sastoji od 9 pravougaonih eliptičnih školjki dimenzija 19 ×26 m. Debljina školjki je 7,5 cm. Krutost školjki je osigurana bočnim dijafragmama.

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

Koristeći ovaj sistem, u Lenjingradu je izgrađen pokrivač preko garaže za automobile raspona od 96 m, koji se sastoji od 12 svodova, svaki širok 12 m.

Kuglaste školjke jedara nastaju kada je sferna površina ograničena vertikalnim ravninama izgrađenim na stranama kvadrata. Dijafragme krutosti su u ovom slučaju 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). Ovo rješenje koristi 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 izloženi. Prilikom ugradnje zavaruju se pomoću nadzemnih šipki. Šipke sa spiralnim ojačanjem postavljenim na njih postavljaju se u šavove između ploča u području kutnih spojeva. Nakon toga, šavovi su zapečaćeni.

Kuglasti pokrivač zgrade Novosibirskog tržnog centra ima dimenzije u planu od 102 × 102 m, uspon konturnih lukova je jednak 1/10 raspona. Generatorska kriva ljuske ima isti porast.

Ukupni uspon školjke je 20,4 m. Površina školjke je izrezana uzimajući u obzir uzorak prijenosa. U uglovima se pokrivne ploče postavljaju dijagonalno kako bi se u uzdužnim (dijagonalnim) spojevima postavila napregnuta armatura.

Noseći dijelovi ugaonih dijelova premaza, koji doživljavaju najveće naprezanje, izrađeni su od monolitnog armiranog betona.

Pokrivače sale za sastanke sa 1200 mjesta na Massachusetts Institute of Technology u Bostonu (SAD) dizajnirao je arhitekta Ero Saariner. To je sferna školjka prečnika 52 m i u tlocrtu ima oblik trougla.

Sferni omotač premaza je 1/8 sferne površine. Duž konture, školjka se oslanja na tri zakrivljena nosiva 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 tržnog centra u Canoeu (Havajska ostrva, SAD) izrađen je u obliku sferne školjke glatke površine 39,01 × 39,01 m. Školjka nema krutu dijafragmu i oslonjena je svojim uglovima na 4 uporišta. 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 apsorbira potisak 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, uniseksualne hiperboloide okretanja i hiperboličke paraboloide (sl. 12, f, g, h).

Kada se formira konoid, generatriksa počiva na krivulji i pravoj liniji (slika 12, g). Rezultat je površina sa suprotnim smjerom od jedne zakrivljenosti. Konoid se uglavnom koristi za krovove sa šupama i omogućava dobijanje mnogo različitih oblika. Smjer konoidne krive može biti parabola ili kružna kriva. Konoidna školjka u premazu za sjenilo omogućava prirodno osvjetljenje i ventilaciju prostorija (sl. 16, d, e).

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

Raspon takvih školjki kreće se od 18 do 60 m. Vlačna naprezanja koja nastaju u konoidnoj ljusci prenose se na krute dijafragme. Opterećenje konoidne školjke nose 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. Tržnica je pokrivena 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 objekta su prekrivene cilindričnim školjkama u vidu konzola dužine 7 m, koje drže sajle oslonjene na lukove (sl. 22, a).

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

Primjer upotrebe ove školjke su tribine trkaće staze Zarzuela u Madridu (Sl. 22, b) i pijace u Co (Francuska) (Slika 22, c).

Formiranje površine hiperboličnog paraboloida (hypara) određeno je sistemima neparalelnih i neukrštajućih pravih linija (slika 12, h), koje se nazivaju vodilice. Svaka tačka hiperboličkog paraboloida je tačka preseka dveju generatrisa koje čine površinu.

Rice. 22 Primjeri upotrebe konoidnih ljuski i hiperboloida okretanja

Kod ravnomjerno raspoređenog opterećenja, naprezanja u svim točkama na površini hypara imaju konstantna vrijednost. To se objašnjava činjenicom da su vlačne i tlačne sile iste za svaku tačku. Zbog toga hyparas imaju veću otpornost na ispupčenje. Kada se školjka savija pod opterećenjem, vlačni napon u smjeru normalnom na ovaj pritisak automatski raste. To omogućava proizvodnju školjki male debljine, često bez ivica.

Prve statičke studije o hiparima objavio je 1935. godine Francuz Lafaille, ali praktična upotreba Pronašli su ih u radovima tek nakon Drugog svjetskog rata. Boroni u Italiji, Ruban u Čehoslovačkoj, Candela u Meksiku, Salvadori u SAD, Sarge u Francuskoj. Operativne i ekonomske prednosti hyparsa i neograničene estetske mogućnosti stvaraju ogroman prostor za njihovu upotrebu.

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

Rice. 23 Primjeri upotrebe hypars-a u građevinarstvu

Pokrivanje dvorane gradskog pozorišta u Šizuski (Japan) arhitekta Kenzo Tange, inženjer Šošikatsu Pauobi (Sl. 23, a). Sala ima 2.500 mesta za gledaoce. Zgrada je kvadratne osnove, sa stranicom od 54 m. Oklop ima oblik hyparuma, čija je površina ojačana rebrima za ukrućenje koji se nalaze paralelno sa stranicama kvadrata na svakih 2,4 m. obloga se prenosi na dva armirano-betonska nosača međusobno povezana ispod poda hale armirano-betonskim trakama. Dodatni oslonci za okvirne grede su tanki zakretni 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. U ovim strukturama korištene su kombinacije nekoliko hiperboličkih paraboloida (sl. 23, b, c)

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

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

6 Obloge poprečnih rebara i poprečnih šipki

Poprečni rebrasti krov je sistem greda ili rešetki sa paralelnim tetivama koje se ukrštaju u dva, a ponekad i u tri smjera. Ovi premazi su po svojim performansama slični performansama 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, veoma je povoljno koristiti konzole sa dometom do 1/5-1/4 raspona. Racionalno podupiranje poprečnih obloga, koristeći prostornu prirodu njihovog rada, omogućava optimizaciju njihove upotrebe i izradu obloga različitih veličina i nosača od iste vrste montažnih elemenata tvorničke proizvodnje.

Kod poprečno-rebrastih obloga razmak između rebara je od 1,5 m do 6 m. Rebraste obloge mogu biti čelične, armiranobetonske ili drvene.

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

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

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

Rice. 24 Poprečno-rebraste obloge od metala

Visina hale do vrha konstrukcije je 34 m. Poprečne konstrukcije su izrađene od čeličnih rešetki sa paralelnim tetivama sa dijagonalnom visinom rešetke 9,1 m. Cijela konstrukcija počiva na 24 oslonca (po 6 nosača sa svake strane). kvadrat).

U izložbenom paviljonu u Sokolniki (Moskva), izgrađenom 1960. godine prema projektu Mosproekt, postavljen je unakrsni sistem za oblaganje dimenzija 46 × 46 m aluminijumskih rešetki oslonjenih na 8 stubova Nagib rešetki je 6 m, visina 2,4 m Krov je od aluminijumskih panela dužine 6 m (Sl. 24, b)

Institut VNIIZhelezobeton zajedno sa TsNIIEPzhilishchi razvio je originalni dizajn poprečnog dijagonalnog pokrivača dimenzija 64 ×64 m, od montažnih armirano-betonskih elemenata. Poklopac počiva na 24 stupca koji se nalaze na stranicama kvadrata od 48 × 48 m, a sastoji se od raspona i konzolnog dijela sa projekcijom od 8 m. Razmak između stubova je 8 m.

Ovaj dizajn našao je svoju primenu u izgradnji Kuće nameštaja na Lomonosovskom prospektu u Moskvi (autori A. Obrazcov, M. Kontridze, V. Antonov i dr.) Celokupna obloga je napravljena od 112 montažnih čvrstih armirano-betonskih elemenata I. -presek dužine 11,32 m i 32 slična elementa 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 daljnji razvoj planarnih rešetkastih struktura. Princip jezgrene prostorne strukture poznat je čovječanstvu od davnina, koristio se u mongolskim jurtama i u kolibama stanovnika. tropska Afrika, i u okvirnim zgradama srednjeg vijeka, iu našem vremenu - u konstrukcijama bicikla, aviona, dizalice itd.

Šipkaste prostorne strukture postale su široko rasprostranjene u mnogim zemljama širom svijeta. to se objašnjava jednostavnošću njihove proizvodnje, jednostavnošću ugradnje i što je najvažnije - mogućnošću industrijska proizvodnja. Bez obzira na oblik jezgrene prostorne strukture, u njoj se uvijek mogu razlikovati tri tipa elemenata: čvorovi, klipnjače i zone. povezani jedan s drugim određenim redoslijedom, ovi elementi formiraju ravne prostorne sisteme.

Prostorni sistemi štapnih konstrukcija uključuju:

Jezgrene konstrukcijske ploče (Sl. 26);

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

Jezgrene prostorne strukture mogu biti jednozonske, dvozonske ili višezonske. na primjer, konstrukcijske ploče se izrađuju s dvije tetive, a mrežaste kupole i cilindrične ljuske za normalne raspone izrađuju se sa pojedinačnim tetivima.

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 pružiti krutost sistemu štapova, na primjer, tetraedar, oktaedar i ikosaedar su krute zone. Problem stabilnosti jednoslojnih mrežastih školjki povezan je s mogućnošću takozvanog „škljocanja“ istih kao tankoslojnih školjki (Sl. 26).

Rice. 26 Metalne šipke

Ugao ? može biti znatno manje od sto stepeni. Samo klikanje ne dovodi do kolapsa cijele mrežaste strukture, u tom slučaju struktura dobiva drugačiju stabilnu ravnotežnu strukturu.

Veze čvorova koje se koriste u strukturama 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 u konstrukcijskim pločama, kao općenito u sistemima s više traka, kruto povezivanje šipki u čvorovima nije potrebno. dizajn čvornog spoja ovisi o prostornom rasporedu šipki i mogućnostima proizvođača.

Najčešći sistemi za spajanje šipki koji se koriste u svjetskoj praksi su sljedeći:

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

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

Klipnjače zavarivanjem pomoću prstenastih ili sfernih dijelova (Sl. 28, b);

Klipnjače sa savijenim umetcima na vijcima itd. (Sl. 28, d); jezgrene (konstrukcijske) ploče imaju sljedeće osnovne geometrijske uzorke:

Dvostruka trakasta struktura sa dvije porodice šipki za kaiš;

Dvostruka trakasta struktura sa tri porodice šipki za kaiš;

Dvostruka trakasta struktura sa četiri porodice šipki za kaiš.

Prva struktura je najjednostavnija i najčešće korištena struktura danas. Odlikuje se jednostavnošću čvornih veza (ne više od devet šipki se susreće u jednom čvoru) i pogodan je za pokrivanje prostorija 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 izrađena od šipki iste dužine, ova dužina je 1,35 ... 1,7 m. Ćelije konstruktivne ploče sa takve dimenzije mogu se pokriti konvencionalnim krovnim elementima (hladnim ili izoliranim) bez dodatnih greda ili obloga. sa značajnim rasponima ploče, potrebno je ugraditi grede 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 konstrukciji 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 cilindrična mrežasta školjka se lako može dobiti s rombičnim mrežastim oblikom. 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 štapnim strukturama

Mrežaste kupole, koje imaju površinu dvostruke zakrivljenosti, obično su izrađene od šipki različitih dužina. njihov oblik je veoma raznolik (sl. 27, a). Geodetske kupole, čiji je tvorac inženjer Futtler (SAD), predstavljaju konstrukciju u kojoj je površina kupole podijeljena na jednakostranične sferne trokute, formirane ili od šipki različitih dužina ili od panela različitih veličina. Mrežaste konusne školjke po dizajnu su slične mrežastim kupolama, ali su inferiorne u krutosti. Njihove prednosti su površina koja se može uvlačiti, što olakšava rezanje krovnih elemenata. Geometrijska struktura mrežastih konusnih školjki može se izgraditi na oblicima pravilnih poligona, sa tri, četiri ili pet jednakostraničnih trouglova koji se sastaju 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 slici f 27, b, c, e. Krovni pokrivači u prostornim šipkastim konstrukcijama, kao što su strukturne ploče, malo se razlikuju od onih koji se obično koriste za čelične konstrukcije. Prevlake mrežastih školjki jednostruke i dvostruke zakrivljenosti rješavaju se različito. Kada se koriste lagani termoizolacioni materijali, ovi premazi u pravilu ne ispunjavaju toplinske zahtjeve (hladno zimi, vruće ljeti). Kao toplinsku izolaciju možemo preporučiti optimalan materijal - polistirensku pjenu.

Može biti monolitna (metoda izlivanja) ili 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 vatru i ne zahtijeva cementnu košuljicu. Koriste se i drugi polukruti i meki sintetički izolacijski materijali.

Najperspektivnijim u ovom trenutku treba smatrati upotrebu krovova u boji mastike, jer istovremeno rješavaju problem hidroizolacije i izgleda konstrukcija, što je posebno važno za premaze dvostruke zakrivljenosti. U našoj zemlji, mastiks „krovnik“ koristi se, što omogućava dobijanje različitih nijansi boja krova (razvijen istraživački projekat polimer krovišta). U konstrukcijama gdje se krovna površina ne vidi, mogu se koristiti tepih od filca ili sintetičke folije i tkanine. Dobri rezultati se postižu korištenjem krovnih paketa od valovitog aluminijskog lima sa utisnutom krutom sintetičkom izolacijom.

Pokrivanje krova metalnim pirinčanim materijalima nije ekonomski izvodljivo. Odvodnjavanje sa krovne površine odlučuje se u svakom slučaju pojedinačno.

5. Viseće (sa kablovima) konstrukcije

Godine 1834. izumljeno je žičano uže - novi strukturni element koji je našao vrlo široku primjenu u građevinarstvu zbog svojih izvanrednih svojstava - visoke čvrstoće, male težine, fleksibilnosti, izdržljivosti. U građevinarstvu su žičana užad prvo korištena kao nosive konstrukcije visećih mostova, a zatim su se raširena u visećim oblogama dugog raspona.

Razvoj modernih konstrukcija sa kablovima započeo je krajem 19. stoljeća. Tokom izgradnje 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 kabela u napetosti.

1 Viseći poklopci

Viseće obloge koriste se na zgradama gotovo bilo koje konfiguracije. Arhitektonski izgled objekata sa visećim krovovima je raznolik. Za viseće obloge 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 za proračun visećih sistema i konstrukcija pomoću računara.

Trenutno postoje obloge raspona od oko 500 m. Kod visećih obloga na nosive elemente (kabove) troši se cca 5-6 kg čelika na 1 m. 2pokriveno područje. Konstrukcije sa kablovima imaju visok stepen spremnosti, a njihova montaža je jednostavna.

Stabilnost visećih obloga je obezbeđena stabilizacijom (prednaprezanjem) savitljivih kablova (kablova). Stabilizacija kablova se može postići opterećenjem u jednokaišnim sistemima, stvaranjem dvokaišnih sistema (kablovske rešetke) i samozatezanjem kablova u poprečnim sistemima (kablovska mreža). 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 nosiva struktura obloge koja se sastoji od paralelnih elemenata (kablova) koji čine konkavnu površinu.

Za stabilizaciju kablova ovog sistema koriste se montažne armirano-betonske ploče. U slučaju ugradnje kablova u strukturu premaza, dobija se viseća školjka. Veličina vlačnih sila u kablovima zavisi od njihovog progiba u sredini raspona. optimalna vrijednost progiba je 1/15-1/20 raspona. Kablovske obloge sa paralelnim pojedinačnim kablovima koriste se za pravougaone zgrade. Postavljanjem tačaka vešanja kablova na konturu nosača na različitim nivoima ili dajući im različito savijanje, moguće je napraviti premaz sa zakrivljenošću u uzdužnom pravcu, koji će omogućiti spoljnu drenažu iz premaza. Sistem sa kablovima sa dva remena ili nosač kablova, sastoji se od nosećeg i stabilizacionog kabla sa zakrivljenošću drugačiji znak. Premazi na njima mogu imati malu masu (40-60 kg/m 2). Noseće i stabilizirajuće sajle su međusobno povezane okruglim šipkama ili nosačima kablova. Prednost dvokaišnih užeta sa dijagonalnim sponama je što su veoma pouzdani pod dinamičkim uticajima i imaju malu deformaciju. Optimalna količina progiba (podizanja) snopova nosača kablova 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 jednokrivnih krovova sa kablovima. Kabelske obloge dvostruke zakrivljenosti mogu se predstaviti sistemom jednostrukih kablova i sistema sa dvostrukim remenom, kao i unakrsnim sistemima (kablovska mreža). Pokrivanje sistemima pojedinačnih kablova najčešće se izvodi u prostorijama kružnog plana i radijalnog postavljanja kablova. Kablovi su jednim krajem pričvršćeni za sabijeni noseći prsten, a drugim za rastegnuti središnji prsten (sl. 30, sl. 1, b). Moguća je mogućnost ugradnje u centar nosača. Dvokasni sistemi su prihvaćeni slično kao i podovi sa jednom zakrivljenošću.

Rice. 31 Primjeri užadnih obloga jednostruke zakrivljenosti

U oblogama kružnog plana moguće su sljedeće opcije relativne pozicije nosećih i stabilizirajućih sajli: kablovi se razilaze ili konvergiraju od središnjeg prstena do nosećeg, kablovi se međusobno sijeku, razilazeći se u sredini i na perimetar pokrivača (sl. 30). Unakrsni 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 kablovskih obloga. za poprečne sisteme sa užetom, optimalna vrijednost za podizanje nosača stabilizacijskih sajli je 1/12-1/15 raspona, a progib nosećih sajli 1/25-1/75 raspona. Izgradnja takvih obloga je radno intenzivna. Prvi ga je upotrijebio Matthew Nowitzky 1950. godine (Sjeverna Karolina). Poprečni sistem omogućava upotrebu laganih krovnih pokrivača u obliku montažnih ploča od lakog betona ili armiranog cementa.

Na sl. Na slikama 31 i 32 prikazani su primjeri krovova sa kablovima jednostruke i dvostruke zakrivljenosti. Oblik obloge od užadi i obris tlocrta konstrukcije koja se pokriva određuju geometriju noseće konture obloge, 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, nosači, podupirači, nosači kablova i temelji. noseće konstrukcije moraju osigurati postavljanje sidrenih pričvrsnih spojeva kablova (kablova), prenošenje reakcija od sila u kablovima na osnovu konstrukcije i stvaranje krute noseće konture obloge radi ograničavanja deformacija kablovskog sistema.

U oblogama pravokutnog ili kvadratnog tlocrta, kablovi (kablovske rešetke) se obično nalaze paralelno jedan s drugim. Prijenos potiska može se izvršiti na nekoliko načina:

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

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

Prenošenje potiska kroz užad je najekonomičniji način apsorpcije potiska; Tipke se mogu pričvrstiti na samostalne stupove i sidrene temelje ili kombinirati s više stjenica po stupu ili jednim sidrenim uređajem (Sl. 33, a).

U kružnim oblogama, kablovi ili nosači kablova su raspoređeni radijalno. Kada ravnomjerno raspoređeno opterećenje djeluje na premaz, sile u svim kabelima su jednake, a vanjski potporni prsten je ravnomjerno komprimiran. U tom slučaju nema potrebe za postavljanjem sidrenih temelja. Kada je opterećenje neravnomjerno, mogu se pojaviti momenti savijanja u potpornom prstenu, što se mora uzeti u obzir i izbjeći preveliki momenti.

Za kružne obloge koriste se tri glavne opcije potpornih konstrukcija:

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

Sa prenosom sila u kablovima na nagnuti spoljni prsten (Sl. 33, d);

S prijenosom potiska na nagnute konturne lukove koji se odmaraju

na određeni broj nosača koji apsorbuju vertikalne sile od premaza (Sl. 33, f, g).

Kako bi apsorbirali sile u lukovima, njihove pete počivaju na masivnim temeljima ili su vezane vezicama. Teorija proračuna kablovskih rešetki sada je prilično u potpunosti razvijena, postoje radne formule i kompjuterski programi.

2 Viseće konstrukcije sa kablovima

Za razliku od ostalih vrsta spuštenih obloga, kod spuštenih obloga nosivi kablovi se nalaze iznad krovne površine.

Nosivi sistem visećih obloga sastoji se od kablova sa vertikalnim ili kosim ovjesima, koji nose ili svjetlosne zrake ili direktno pokrivne ploče.

Kablovi su fiksirani na nosače pričvršćene u uzdužnom i poprečnom smjeru.

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

U visećim konstrukcijama od užadi, nosivi stupovi mogu biti postavljeni u jednom, dva ili više redova u uzdužnom ili poprečnom smjeru (sl. 34).

Prilikom ugradnje visećih konstrukcija od kablova, umjesto tiplova, možete koristiti konzolne nastavke obloga koje balansiraju napetost u sajli.

Nekoliko primjera iz praktične konstrukcije.

Viseći krov sa prozirnim plastičnim krovom je prvi put izgrađen 1949. godine iznad autobuske stanice u Milanu (Italija). Kosa obloga je okačena sistemom kablova sa kosih potpornih stubova. Ravnoteža se postiže posebnim tipkama pričvršćenim za rubove obloge.

Suspendirani pokrivač nad Olimpijskim stadionom u Squawleyju (SAD). Stadion prima 8.000 gledalaca. Njegove dimenzije u planu 94,82 × 70,80 m viseća obloga se sastoji od osam pari kosih kutijastih greda promjenjivog poprečnog presjeka, oslonjenih na sajle. Kablovi su oslonjeni na 2 reda regala postavljenih u razmaku od 10,11 m. Uz grede su položene grede, a duž njih su postavljene ploče kutijastog presjeka dužine 3,8 m. Noseće sajle - kablovi su prečnika 57 mm. Prilikom projektovanja visećih konstrukcija, značajna pitanja su zaštita suspenzija od korozije na otvorenom i rešavanje čvorova za prolaz suspenzija 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 Poklopci sa krutim kablovima i membranama

Kruti kabel je niz šipkistih elemenata izrađenih od metalnog profila, zglobno spojenih jedni s drugima i formirajući slobodno opušteni navoj kada su krajnje točke pričvršćene za nosače. Spajanje krutih kablova jedni na druge i na noseće konstrukcije ne zahtijeva korištenje složenih sidrenih uređaja i visokokvalificiranog rada.

Glavna prednost ovog premaza bila je njegova visoka otpornost na usisavanje vjetra i treperenje (savojno-torzione vibracije) bez ugradnje posebnih vjetarskih veza i prednaprezanja. To je postignuto upotrebom krutih kablova i povećanjem konstantnog opterećenja premaza.

Viseće školjke napravljene od različitih pirinčanih materijala (čelik, legure aluminijuma, sintetičke tkanine, itd.) obično se nazivaju membranama. Membrane mogu biti proizvedene u fabrici i dostavljene na gradilište u rolne. Jedan strukturni element kombinuje funkcije nosivosti i zatvaranja.

Učinkovitost membranskih obloga se povećava ako se umjesto teških krovova i posebnih utega koristi prednapon za povećanje njihove krutosti. Pretpostavlja se da nagib membranskih obloga 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. 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 dugog raspona, postoje zgrade u kojima je preporučljivo koristiti kombinaciju jednostavnog konstrukcijskog elementa (na primjer, grede, lukovi, ploče) sa zategnutim kablom. Neke ploče kombinovanog dizajna poznate su odavno. To su rešetkaste konstrukcije u kojima pojas-greda radi u kompresiji, a metalna šipka ili kabel percipira vlačne sile. U složenijim projektima postalo je moguće pojednostaviti dizajn dijagrama i na taj način dobiti ekonomski efekat u poređenju sa tradicionalnim konstrukcijama dugog raspona. U izgradnji Palate sportskih igara Zenit u Lenjingradu korišćena je lučna rešetka za kablove. Objekat je pravougaone osnove, dimenzija 72 × 126 m Noseći okvir ove hale je projektovan u obliku deset poprečnih okvira sa nagibom od 12 m i dva krajnja zida od polu-brvna. svaki od okvira izrađen je u obliku bloka od dva nagnuta stuba-nosača u obliku slova V, četiri stupa i dva lučno-kabelska nosača. Širina svakog bloka je 6 m. Armirano-betonski stupovi-podpornici su stegnuti u podnožju i zglobno su uz lučno-kablovsku rešetku. Stubovi na vrhu i na dnu su zglobni. balansiranje sila potiska se odvija uglavnom u samom premazu. Ovaj sistem ima prednost u odnosu na čisto kablovske konstrukcije, koje na pravougaonom planu zahtijevaju ugradnju tipki, podupirača ili drugih posebnih uređaja. Prednaprezanje kablova će omogućiti značajno smanjenje momenata u luku koji nastaju pod određenim vrstama opterećenja.

Poprečni presjek čeličnog luka je I-greda, visine 900 mm. Pokrovi su napravljeni od užadi zatvorenog tipa sa ankerima.

Za pokrivanje devet sekcija tlocrtnih dimenzija 12 korišćena je armirano-betonska ploča ojačana rešetkama. × 12 m robna kuća u Kijevu. Gornju tetivu svake ćelije sistema čini devet ploča veličine 4×4 m. Donja tetiva je izrađena od ukrštenih armaturnih šipki. Ove šipke su pričvršćene šarkama na dijagonalna rebra ugaonih ploča, što omogućava da se sile sistema zaključaju unutar njih, prenoseći samo vertikalno opterećenje na stub.

5 Konstruktivni elementi i detalji obloga sa kablovima

Žičana užad (užad). Glavni konstruktivni materijal kablovskih obloga je od hladno vučene čelične žice prečnika 0,5-6 mm, vlačne čvrstoće do 220 kg/mm. 2. Postoji nekoliko vrsta kablova:

Spiralni kablovi (sl. 35, 1, a), koji se sastoje od centralne žice na kojoj je nekoliko redova okruglih žica spiralno namotano 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 jednosmerno ili poprečno (žice mogu imati spiralno uvijanje ) u ovom slučaju kabl će se zvati spiralno upredeni ;

Zatvoreni ili poluzatvoreni kablovi (Sl. 35, Sl. 1, c, d), koji se sastoje od jezgra (na primjer, u obliku spiralnog kabela), oko kojeg su namotani nizovi oblikovanih žica, osiguravajući njihovo čvrsto prianjanje (kod poluzatvorenog rješenja, kabel ima jednoredni namotaj od okruglih i oblikovanih 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;

Plosnati trakasti kablovi (Sl. 35, Sl. 1, e), koji se sastoje od niza upredenih kablova (obično četvorožičnih) sa naizmeničnim desnim ili levim uvijanjem, međusobno povezani jednostrukim ili dvostrukim šavom žicom ili tankim žičanim nitima, zahtevaju pouzdane zaštita od korozije. Mogući su sledeći načini zaštite kablova od korozije: galvanizacija, premazi boja ili maziva, pokrivanje plastičnom ljuskom, pokrivanje ljuskom od rižinog čelika sa ubrizgavanjem bitumena ili cementnog maltera u školjku, betonski premaz.

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. Da bi se osigurao ravnomjeran prijenos sile u spoju, naprstak se ubacuje u petlju. Po dužini, kablovi su takođe spojeni opletom, osim za zatvorene spojeve. Umjesto pletenja, 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 odmotava u pramenove, koji se navojnim navojem polažu oko šipke, a zatim se utisnu u lakometalnu spojnicu (sl. 35, sl. 2, c);

Pričvršćivanje pomoću stezaljki (Sl. 35, Sl. 2, e, j), koje se ne preporučuju za zategnute kablove, jer vremenom slabe;

Pričvršćivanje kablova sa metalnom ispunom (sl. 35, sl. 2, f, g), kada se kraj kabla odmota, očisti, odmasti i stavi u konusnu unutrašnju šupljinu specijalnog vrha spojnice, a zatim spojnicu puni se rastopljenim olovom ili olovo-cink legurom (moguće je betonsko punjenje);

Klinasti pričvršćivači kablova, rijetko korišteni u građevinarstvu;

Zatezne kopče (Sl. 35, Sl. 2, d), služe za podešavanje dužine kablova tokom instalacije i njihovo prethodno zatezanje. Sidrene jedinice služe da apsorbuju sile u kablovima i prenose ih na noseće konstrukcije. u prednapregnutim oblogama kablova koriste se i za prednapinjanje kablova. Na sl.e 35, sl. 2, i prikazuje sidrenje radijalnog sajla kružnog omotača sa nosačem kablova u komprimirani potporni prsten. Kako bi se osiguralo slobodno kretanje kabela pri promjeni kuta nagiba, u noseći prsten i susjedni omotač ugrađuju se konusne čahure punjene bitumenom. kruti potporni prsten i fleksibilna školjka odvojeni su dilatacijskim spojem.

Premazi i krovovi, u zavisnosti od tipa kablovskog sistema, koriste tešku ili laganu strukturu premaza.

Teške obloge su od armiranog betona. njihova težina dostiže 170-200 kg/m 2, za montažne obloge koriste se ravne ili rebraste ploče pravokutnog ili trapeznog oblika. montažne ploče su obično obješene između kablova, a šavovi između ploča su fugirani.

Laki premazi težine 40-60 kg/m 2obično se izrađuju od čeličnih ili aluminijskih profiliranih limova velikih dimenzija, koji istovremeno služe kao nosivi elementi ograde i krova ako nedostaje toplinska izolacija ili je pričvršćena odozdo. Prilikom postavljanja toplinske izolacije na panele potrebno je postaviti dodatni krovni pokrivač. Preporučljivo je napraviti lagane premaze od lakih metalnih ploča sa izolacijom postavljenom unutar panela.

6. Transformabilne i pneumatske obloge

1 Transformabilne obloge

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 višestruki. To uključuje: brzu zastarjelost funkcija konstrukcija, pojavu novih laganih i izdržljivih građevinskih materijala, sklonost da se ljudi zbliže s okolinom, taktično ugrađivanje objekata u krajolik i konačno, sve veći broj zgrada. za privremene svrhe ili za neredovni boravak ljudi u njima.

Da bi se stvorile lagane montažne konstrukcije, bilo je potrebno prije svega napustiti ogradne konstrukcije od armiranog betona, armiranog cementa, čelika, drveta i prijeći na lagane platnene i filmske obloge koje štite prostor od vremenskih faktora (kiša, snijeg , sunce i vjetar), ali gotovo ne rješavaju udobno psihološke probleme: pouzdanost zaštite od vremenskih nepogoda, izdržljivost, termoizolacijska funkcija itd. Noseće funkcije transformabilnih konstrukcija izvode se različitim tehnikama. Shodno tome, mogu se podijeliti u tri glavne grupe: toplinske obloge, pneumatske konstrukcije i transformabilni kruti sistemi.

2 Šator i pneumatske konstrukcije

Pneumatske konstrukcije šatora su u suštini membranske obloge, ali funkcije zatvaranja obavljaju tkanine i filmski materijali, funkcije nosivosti su dopunjene sistemima kablova i jarbola, odnosno krutim okvirnim konstrukcijama. U pneumatskim konstrukcijama, funkciju nosivosti obavlja zrak ili drugi laki plin. pneumatske konstrukcije i konstrukcije tendi pripadaju klasi mekih školjki i mogu im se dati bilo koji oblik. Njihova posebnost je sposobnost opažanja samo vlačnih sila. Za jačanje mekih ljuski koriste se čelične sajle koje su izrađene od čelika otpornog na koroziju ili običnog čelika s polimernim premazom. Kablovi napravljeni od sintetičkih i prirodnih vlakana su vrlo obećavajući.

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

Izotropne školjke (od metalne riže i folije, od filmske i rižine plastike ili gume, od neorijentiranih vlaknastih materijala);

Anizotropne školjke (od tkanina i ojačanih filmova, od žičane i kablovske mreže sa ćelijama ispunjenim filmom ili tkaninom).

Prema svom dizajnu, meke školjke imaju sljedeće varijante:

Pneumatske konstrukcije su mekane zatvorene školjke stabilizirane viškom tlaka zraka (one se, pak, dijele na pneumatski okvir, pneumatsku ploču i konstrukcije na zraku);

Obloge za tende kod kojih je stabilnost oblika osigurana odgovarajućim izborom zakrivljenosti površine (nema nosećih kablova);

Šatori sa kablovima su predstavljeni u obliku mekih školjki jednostruke i dvostruke zakrivljenosti, ojačanih po cijeloj površini i po rubovima sistemom kablova (kablovskih kablova) koji rade u sprezi sa šatorskom školjkom;

Kablovske obloge imaju glavnu noseću konstrukciju u vidu sistema kablova (kablova) sa pirinčanim, platnenim ili filmskim punilom za ćelije kablovske mreže, koji apsorbuje samo lokalne sile i prvenstveno obavlja funkciju ograde.

Pneumatske konstrukcije su se pojavile 1946. godine. Pneumatske konstrukcije su mekane školjke čiji se prednapon postiže zrakom koji se u njih upumpava. 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. Nepravilno projektovane pneumatske konstrukcije će otkriti grešku arhitekte stvaranjem pukotina i nabora koji narušavaju oblik, odnosno gubitkom stabilnosti.

Stoga je pri stvaranju oblika pneumatskih konstrukcija vrlo važno ostati unutar određenih granica, izvan kojih sama priroda mekih školjki, napregnutih unutrašnjim tlakom zraka, ne dozvoljava.

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

Pneumatske konstrukcije se dijele na zračne, vazdušno noseće i kombinirane. Zračne pneumatske konstrukcije su sistemi u kojima se stvara višak vazdušnog pritiska u hiljaditim delovima atmosfere. Taj pritisak ljudi praktički ne osjećaju i održava se pomoću niskotlačnih ventilatora ili puhala. 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 je osigurana nepropusnošću materijala ljuske i čvrstom vezom s podlogom. Ulazna vazdušna komora ima dvoja vrata koja se naizmenično otvaraju, što smanjuje potrošnju vazduha 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 više struktura kapitala, kontinuirano betonska podloga, na koji je fiksirana školjka. Opcije za pričvršćivanje školjke na bazu su različite.

Najjednostavniji oblik vazdušnih konstrukcija je sferna kupola, u kojoj je napon od unutrašnjeg pritiska vazduha isti u svim tačkama. Cilindrične školjke sa sfernim krajevima i toroidne školjke postale su široko rasprostranjene. Oblici vazdušnih čaura određuju se njihovim planom. Dimenzije konstrukcija koje nose zrak su ograničene čvrstoćom materijala.

Da bi se ojačali, koristi se sistem istovara užadi ili mreža, kao i unutrašnje zavojne žice. Konstrukcije za nošenje zraka uključuju one pneumatske konstrukcije u kojima se stvara višak tlaka zraka u zatvorenim šupljinama nosivih elemenata pneumatskih okvira. pneumatski okviri mogu biti predstavljeni u obliku lukova ili okvira koji se sastoje od zakrivljenih ili ravnih elemenata.

Konstrukcije čiji su okviri lukovi ili okviri prekriveni su tendom ili povezani umetcima za tende. ako je potrebno, konstrukcija se stabilizira pomoću kablova ili užadi. niska nosivost pneumatskog okvira ponekad dovodi do potrebe da se pneumatski lukovi postave blizu jedan drugom. Istovremeno, konstrukcija dobija novi kvalitet, koji se može smatrati posebnom vrstom vazdušnih konstrukcija - pneumatskim panelnim konstrukcijama. Njihova prednost je kombinacija nosivih i ogradnih funkcija, visokih toplinskih performansi, povećana stabilnost. Drugi tip je pneumatska obloga sočiva koju čine dvije školjke, a zrak se pod pritiskom dovodi u prostor između njih. Nemoguće je ne reći o armiranobetonskim školjkama postavljenim pomoću pneumatskih školjki. sveže za ovo betonska smjesa položen na armaturni okvir koji se nalazi na tlu duž pneumatskog omotača. Beton se prekriva slojem filma, a u pneumatsku školjku položenu na tlu dovodi se zrak i ona se zajedno sa betonom podiže u projektni položaj, gdje beton dobiva čvrstoću. Na taj način se mogu formirati kupolaste zgrade, plitke školjke ravnih kontura i drugi oblici obloga.

Transformabilni kruti sistemi. Prilikom projektiranja javnih zgrada ponekad je potrebno predvidjeti produžetak pokrivača i njegovo zatvaranje u slučaju lošeg vremena. Prva takva konstrukcija bila je krovna kupola nad stadionom u Pittsburghu (SAD). zakrilci kupole, klizeći duž vodilica, pomicani su pomoću elektromotora pomoću dva zaklopca, čvrsto pričvršćena u armiranobetonski prsten i konzolno nadvijen nad stadionom koristeći poseban trokutast oblik. Moskovski arhitektonski institut razvio je nekoliko opcija za transformabilne obloge, posebno preklopnu poprečnu oblogu s planom veličine 12 × 12 m i visine 0,6 m od pravokutnih čeličnih cijevi. Preklopna poprečna konstrukcija sastoji se od međusobno okomitih ravnih rešetkastih rešetki. Nosači jednog smjera su krutog tipa od kraja do kraja, a rešetke drugog smjera sastoje se od karika smještenih u prostoru između krutih rešetki.

U institutu se razvijaju i klizne rešetkaste prostorne pokrivne strukture. Veličina poklopca 15 × Visina 15 m 2 m izvedena u obliku dvije ploče oslonjene na uglove. Klizna rešetka je napravljena u obliku sistema zatezanja, koji se sastoji od parova ugaonih profilnih šipki koje se ukrštaju, zglobno spojenih na mjestima presjeka dijelova čvora, zglobno povezujući krajeve podupirača. Kada se sklopi za transport, konstrukcija ima dimenzije 1,4 × 1,4 × 2,9 m i masom od 2,0 tone. Štaviše, njegova zapremina je 80 puta manja od projektne.

Elementi pneumatskih konstrukcija. Konstrukcije sa zračnom potporom uključuju kao neophodne konstruktivne elemente: samu školjku, sidrene uređaje za pričvršćivanje konstrukcije na tlo, pričvršćivanje same školjke na podlogu, ulazne izlazne kapije, sisteme za održavanje viška vazdušnog pritiska, ventilacione sisteme, rasvjetu itd.

Školjke mogu imati različite oblike. Pojedinačne trake školjke su prošivene ili zalijepljene. ako je potrebno imati odvojive veze, koristite patent zatvarače, vezivanje itd. 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 strukture. Školjka se pričvršćuje za podnožje konstrukcije ili pomoću steznih dijelova ili sidrenih petlji, ili balastnih vreća i kablova. kruti nosač je pouzdaniji, ali manje ekonomičan.

Praksa korištenja pneumatskih konstrukcija na zraku. Ideju o korištenju "vazdušnih cilindara" za pokrivanje prostorija iznio je W. Lanchester još 1917. godine. Pneumatske konstrukcije su prvi put korišćene 1945. godine od strane kompanije Bearder (SAD) za pokrivanje širokog spektra objekata (izložbene hale, radionice, žitnice, skladišta, bazeni, staklenici, itd.). Najveće poluloptaste školjke ove kompanije imale su prečnik od 50-60 m. Prve pneumatske konstrukcije odlikovale su se oblicima koji nisu diktirani zahtevima arhitektonske ekspresivnosti, već razmatranjem lakoće rezanja ploča. U vremenu od postavljanja prve pneumatske kupole, pneumatske konstrukcije su se brzo i široko proširile po svim zemljama svijeta sa razvijenom industrijom hemije polimera.

Međutim, kreativna mašta arhitekata koji su se okrenuli pneumatskim konstrukcijama tražila je nove forme. 1960. putujuća izložba smještena pod pneumatskom školjkom obišla je brojne prijestolnice Južne Amerike. Projektovao ju je arhitekta Viktor Landi, koga još treba smatrati pionirom pneumatske arhitekture, jer je nastojao da formu uskladi ne samo sa funkcijom konstrukcije, već i sa opštim arhitektonskim konceptom. 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 zbog toga što je obloga formirana od 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 pucanja školjke. zračni jaz između školjki je dobra izolacija od solarnog pregrijavanja, što je omogućilo napuštanje rashladnih jedinica. Na krajevima školjke postavljeni su kruti okviri u koje su ugrađena rotirajuća vrata za ulazak posjetitelja. Uz dijafragme su ulazne nadstrešnice u obliku jakih svodova za nošenje zraka. Ovi trezori služe za postavljanje dvije privremene fleksibilne dijafragme koje formiraju zračnu komoru kada se u paviljon unose glomazni eksponati i oprema.

Oblik strukture i upotreba školjki od tkanine pružaju dobro akustični uslovi. Ukupna težina konstrukcije, uključujući sve metalni dijelovi(vrata, duvaljke, pričvršćivači itd.) je 28 tona. tokom transporta zgrada zauzima zapreminu od 875 m 3i stane u jedan željeznički vagon. Izgradnja objekta zahtijeva 3-4 radna dana sa 12 radnika.Sva montaža se izvodi na tlu bez upotrebe kranske opreme. Školjka se puni zrakom za 30 minuta i dizajnirana je da izdrži opterećenja vjetrom do 113 km/h. Autor projekta paviljona je arhitekta V. Landi.

Svemirska radio komunikacijska stanica u Raistingu (Njemačka), izgrađena prema projektu inženjera W. Baird (SAD) 1964. godine, ima mekanu školjku prečnika 48 m, izrađenu od dvoslojne Dacron tkanine presvučene Hypalon. 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 stupca (Sl. 36). Izložbeni paviljon Fuji na Svjetskoj izložbi u Osaki (1970.) projektirao je arhitekta Murata i primjer je građevinskog rješenja korištenjem progresivnih tehničkih rješenja. Oblogu paviljona čini 16 zračnih crijeva-lukova prečnika 4 m i dužine 72 m svaki, međusobno povezanih preko 5,0 m. Njihova vanjska površina je obložena neoprenskom gumom. Prekomjerni pritisak u lučnim rukavima je 0,08-0,25 atm. Između svaka dva luka polažu se po dvije zategnute čelične sajle za stabilizaciju cijele konstrukcije (Sl. 37).

Arhitekta V. 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 od folija jarkih boja imale su fantastično elegantan izgled.

Pokrivač letnjeg pozorišta u Bostonu (SAD), koji je izradio inžinjer W. Brand 1959. godine, je kružna školjka u obliku diska prečnika 43,5 m i visine u sredini 6 m. Kabl je ugrađen u rub ljuske, koji je na određenim mjestima pričvršćen za noseći 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. Pokrivač se uklanja za zimu.

Paviljon na poljoprivrednoj izložbi u Lozani (Švajcarska). Autor projekta je F. Otto (Štutgart), kompanija "Stromeyer" (Nemačka). Poklopac u obliku „jedara“ hiperboličnog paraboličnog oblika je školjka od ojačane polivinilhloridne folije, ojačana sistemom preseka prednapregnutih kablova, koji su pričvršćeni za sidra i čelične jarbole visine 16,5 m. Raspon je 25 m. (Sl. 38, a). Otvorena publika na poljoprivrednoj izložbi u Markkleebergu (DDR). Autori: udruženje "Devag", Bauer (Leipzig), Rühle (Dresden). Preklopljena obloga u obliku sistema prednapregnutih žičanih užadi prečnika 8, 10 i 15 mm sa plaštom razvučenom između njih. Poklopac je okačen na 16 fleksibilnih čeličnih stupova i pričvršćen žicom na 16 anker vijaka. Obloga je projektovana kao konstrukcija sa kablovima za pritisak vetra i nagib od 60 kg/m 2(Sl. 38) Istorija vekovnog razvoja svetske građevinske umetnosti svedoči o velikoj ulozi koju su imale prostorne strukture u javnim zgradama. U mnogim izvanrednim arhitektonskim djelima prostorne strukture su sastavni dio, organski se uklapajući u jedinstvenu cjelinu. Napori naučnika, projektanata i graditelja treba da budu usmereni na stvaranje objekata koji bi otvorili široke mogućnosti za raznovrsnu funkcionalnu organizaciju zgrada, na unapređenje projektantskih rešenja ne samo sa inženjerske strane, već i sa stanovišta poboljšanja njihovog arhitektonskog i umjetničkih kvaliteta. Cijeli problem mora biti riješen sveobuhvatno, počevši od proučavanja fizičkih i mehaničkih svojstava novih materijala pa do pitanja sastava interijera. To će omogućiti arhitektima i inženjerima da pristupe rješavanju glavnog zadatka - masovnoj izgradnji funkcionalno i strukturno opravdanih, ekonomičnih i arhitektonski izražajnih javnih zgrada i objekata različite namjene, dostojnih modernog doba.

Korištene knjige

1.Zgrade sa dugotrajnim konstrukcijama - A.V. Demina

.Krovne konstrukcije dugog raspona za javne i industrijske zgrade - Zverev A.N.

Internet resursi:

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

Tutoring

Trebate pomoć u proučavanju teme?

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

BILJEŠKE S PREDAVANJA

Makeevka 2011

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I NAUKE, OMLADINE I SPORTA UKRAJINE

DONBASKA NACIONALNA AKADEMIJA GRAĐEVINARSTVA I ARHITEKTURE

Katedra za "Ekonomiju preduzeća"

Izradio: dr.sc., vanredni profesor. Zakharchenko D.A.

BILJEŠKE S PREDAVANJA

na predmetu "Osnovi građevinske industrije"

za studente specijalnosti 6.030504 “Ekonomija preduzeća”

Šifra br. _______

Odobreno na sastanku odjela

"Ekonomija preduzeća"

PROTOKOL br. __ od _______2011

Makeevka 2011

TEMA 4. ZGRADE I KONSTRUKCIJE DUGOGA PROSTORA

Građevine dugog raspona uključuju one koje imaju raspone veće od 40-80 m. Relativno nedavno, takve konstrukcije su se smatrale jedinstvenim i građene su izuzetno rijetko; trenutno, brz razvoj nauke i tehnologije, kao i velika potreba za takvim građevinama u industriji i sferi razonode i zabave, predodredili su intenzivnu izgradnju ovakvih objekata u mnogim zemljama.

Od posebnog interesa su prostorne konstrukcije koje se ne sastoje od zasebnih, nezavisnih nosivih elemenata koji međusobno prenose opterećenje, već predstavljaju jedinstven složen sistem radnih delova konstrukcije.

Ova prostorna priroda objekata, široko uvedena u građevinarstvo širom svijeta, simbol je građevinske tehnologije 20. stoljeća. I premda su neke vrste prostornih konstrukcija - kupole, krstovi i svodovi - poznate od davnina, one ne zadovoljavaju savremene građevinske zahtjeve ni po korištenju materijala, ni po dizajnerskim rješenjima, jer iako su pokrivale značajne raspone, bile su i izuzetno teška i masivna.

Ono što je atraktivno kod prostornih dizajna je njihova sposobnost da optimalno zadovolje funkcionalne i estetske zahtjeve arhitekture. Skala preklapanja raspona, mogućnost implementacije fleksibilnog planiranja, raznovrsnost geometrijskih oblika, materijala, arhitektonska ekspresivnost - ovo nije potpuna lista karakteristika ovih građevina.

Kombinacija funkcionalnog, tehničkog i umjetničko-estetičkog pruža prostornim strukturama široku perspektivu, a da ne spominjemo činjenicu da njihova upotreba omogućava ogromne uštede u građevinskom materijalu – smanjenje potrošnje materijala zgrada i objekata za 20-30%.

Planarne konstrukcije dugog raspona uključuju grede, okvire, rešetke i lukove. Planarne konstrukcije rade autonomno pod opterećenjem, svaka u svojoj ravni. Nosivi element Planarne konstrukcije koje pokrivaju neko područje zgrade (ploča, greda, rešetka) rade samostalno i ne sudjeluju u radu elemenata na koje se nalaze. To uzrokuje manju prostornu krutost i nosivost ravnih elemenata u odnosu na prostorne, kao i njihovu veću potrošnju resursa, prvenstveno povećanu potrošnju materijala.

Rice. 4.1. Projektna rješenja za konstrukcije dugog raspona

A - ravni dizajni; b - prostorne strukture; c - viseće konstrukcije; g - pneumatske konstrukcije; 1- farme; 2 - okviri; 3-4 zglobna luka; 5- cilindrične školjke; 6- školjke dvostruke zakrivljenosti; 7- kupole; 8- konstrukcije; 9- kablovske konstrukcije; 10-membranske strukture; 11- konstrukcije tende; 12- pneumatske potporne konstrukcije; 13- pneumatske okvirne konstrukcije;

Okviri čvrste konstrukcije postavljaju se pomoću dvije samohodne dizalice. Prvo se na temelj postavljaju nosači okvira s dijelom prečke, koji se oslanjaju na privremeni oslonac, a zatim se montira srednji dio prečke. Dijelovi prečke spajaju se na privremene nosače zavarivanjem ili jakim zavarivanjem. Nakon ugradnje prvog okvira, konstrukcija se učvršćuje pomoću žica.

U nekim slučajevima, preporučljivo je instalirati konstrukcije okvira kliznom metodom. Ova metoda se koristi ako se okvirne konstrukcije ne mogu odmah ugraditi u projektnu poziciju (unutra su u toku radovi ili su već podignute konstrukcije koje ne dozvoljavaju postavljanje dizalica).

Blok se montira na kraju zgrade u posebnom provodniku od 2-3 ili 4 rešetke. Sastavljeni i učvršćeni blok se podiže duž šinskih kolosijeka u projektni položaj. Instalirajte pomoću dizalica ili lakih dizalica.

Lučne konstrukcije su 2 tipa: u obliku luka sa 2 šarke sa zatezanjem i luka sa 3 šarke. Prilikom ugradnje lučnih konstrukcija s nosivim dijelom u obliku luka s dvostrukim šarkama, izvodi se slično kao i ugradnja okvirnih konstrukcija pomoću samohodnih dizalica. Glavni zahtjev je visoka tačnost ugradnje, koja garantuje poravnanje pete (nosne) šarke sa osloncem.

Ugradnja lukova sa tri šarke razlikuje se po nekim karakteristikama koje se odnose na prisustvo gornje šarke. Potonji se sastavlja pomoću privremenog montažnog nosača postavljenog u sredini raspona. Instalacija se vrši metodom vertikalnog podizanja, kliznim ili okretnim metodama.

Rice. 4.3. Instalacija okvira

a - montaža u potpunosti pomoću dvije dizalice; b - ugradnja okvira u dijelove pomoću privremenih nosača; c - ugradnja okvira metodom rotacije; 1-instalacijska dizalica; 2-okvir sklop; 3-dijelni okvir; 4-privremeni nosači; 5 vitla; Grane sa 6 nosača.

Svaki poluluk je zakačen u centar gravitacije i postavljen tako da se petna šarka postavi na oslonac, a drugi kraj na privremeni oslonac. Isto je i sa drugom polu-lukom. Rotacija u petnoj šarki se postiže poravnavanjem osi otvora za zaključavanje gornje šarke.

U prostornim strukturama svi elementi su međusobno povezani i učestvuju u radu. To dovodi do značajnog smanjenja potrošnje metala po jedinici površine. Međutim, donedavno takvi prostorni sistemi (kupolasti, kablovski, konstrukcijski, školjke) nisu bili razvijeni zbog velike složenosti izrade i ugradnje.

Rice. 4.4. Montaža kupole pomoću privremenog središnjeg nosača

A - kupolasti sistem rezanja; B - ugradnja kupole; 1-privremeni oslonac sa žicama; 2-radijalni paneli; 3-potporni prsten;

Kupolasti sistemi se montiraju od pojedinačnih šipki ili pojedinačnih ploča. Ovisno o projektnom rješenju, ugradnja kupolastih konstrukcija može se izvesti pomoću privremenog stacionarnog nosača, na šarke ili u cijelosti.

Kuglaste kupole se postavljaju u prstenaste slojeve pomoću metode vješanja. Svaki takav sloj, nakon kompletne montaže, ima statističku stabilnost i nosivost i služi kao osnova za gornji sloj. Montažne kupole se mogu montirati pomoću provodnih uređaja i privremenih spojnica - cirkuska kupola u Kijevu, ili se kupola u potpunosti montira na tlu, a zatim podiže do projektnog horizonta dizalicom, pneumatskim transportom ili liftom. Koristi se metoda uzgoja odozdo.

Viseće konstrukcije počele su da se koriste od 2. polovine 19. veka. A jedan od prvih primjera je pokrivanje paviljona Sveruskog sajma u Nižnjem Novgorodu, završeno 1896. godine. izvanredni sovjetski inženjer Šuhov.

Iskustvo upotrebe ovakvih sistema pokazalo je njihovu progresivnost, jer omogućavaju maksimalnu upotrebu čelika visoke čvrstoće i lakih ogradnih konstrukcija od plastike i aluminijskih legura, što omogućava izradu pokrova velikih raspona.

Rice. 4.5. Montaža visećih konstrukcija

1-toranjski kran; 2-traverse; 3-kabelski polupoprečni nosač; 4-centralni bubanj; 5-temporalna podrška; 6-montažni polu-trus; 7 - potporni prsten.

Nedavno su viseće konstrukcije okvira postale široko rasprostranjene. Posebnost konstrukcije visećih konstrukcija je u tome što se prvo postavljaju nosivi nosači na koje se postavlja kontura nosača, koja apsorbira napetost iz žice kabela. Nakon što su potpuno postavljeni, premaz se opterećuje privremenim opterećenjem uzimajući u obzir puno projektno opterećenje. Ova metoda prednaprezanja sprečava pojavu pukotina u ljusci nakon njenog punog opterećenja tokom rada.

Vrsta visećih konstrukcija sa kablovima su membranske obloge. Membranska obloga je viseći sistem u obliku tanke limene konstrukcije nategnute preko armiranobetonske potporne konture. Jedan kraj rolne je fiksiran na konturu oslonca, a rolna se odmotava cijelom dužinom pomoću posebne traverze dizalicom, vuče se vitlom i pričvršćuje na suprotni dio konture potpore.

Nedostatak membranskih premaza je potreba za zavarivanjem tankih limova po dužini i montažnih elemenata zajedno s preklopom od 50 mm. Istovremeno, gotovo je nemoguće dobiti šav jednake čvrstoće s osnovnim metalom zavarivanjem, pa se debljina lima umjetno povećava. Ovaj problem je u određenoj mjeri riješen sistemom prepletenih traka napravljenih od aluminijskih legura.

Prve dugačke cilindrične školjke prvi put su korištene 1928. u Harkovu tokom izgradnje pošte.

Duge cilindrične školjke se isporučuju u potpunosti završene ili uvećane na licu mjesta. Težina montažnih elemenata 3x12 je oko 4 tone. Prije dizanja, dvije ploče se uvećavaju u pokretnoj šabloni zajedno sa zatezanjem u jedan element. Prilikom proširenja, ugrađeni dijelovi se zavaruju na spoju, zatezanje se zateže i šavovi se brtve.

Nakon ugradnje 8 proširenih dijelova koji čine raspon od 24 m, oni se poravnavaju tako da se rupe poklapaju, zatim se zavare svi ugrađeni dijelovi i izlazi uzdužne armature, armatura se zategne i spojevi betoniraju. Nakon stvrdnjavanja betona, školjka se okreće i skela se preuređuje.

U građevinskoj praksi prostorne, poprečne, rebraste i šipke konstrukcije obično se kombinuju pod nazivom konstruktivne konstrukcije.

Unakrsni sistemi strukturnih premaza različitih oblika sa pravougaonim i dijagonalnim rešetkama relativno su nedavno od druge polovine 20. stoljeća rasprostranjeni u zemljama poput SAD-a, Njemačke, Kanade, Engleske i bivšeg SSSR-a.

Neko vrijeme konstrukcijske konstrukcije nisu bile široko razvijene zbog visokog radnog intenziteta proizvodnje i posebnosti ugradnje konstrukcije. Poboljšanje dizajna, posebno uz korištenje računara, omogućilo je da se osigura prelazak na njihovu linijsku proizvodnju, smanji složenost njihovih proračuna, poveća njegova točnost, a time i pouzdanost.

Sl.4.6. Pokrivanje zgrade od ploča velikih dimenzija

1-ploča dimenzija 3x24m; 2-protuavionska lampa; 3-rafter rešetka; 4- kolona.

Sistemi poprečnih šipki su zasnovani na nosećem geometrijskom obliku. Posebnost različitih tipova konstrukcijskih konstrukcija je prostorni spoj šipki, koji u velikoj mjeri određuje složenost izrade i montaže ovih konstrukcija.

Konstrukcijske konstrukcije imaju niz prednosti u odnosu na tradicionalna planarna rješenja u obliku okvira i grednih konstrukcija:

• sklopive su i mogu se koristiti više puta;
• mogu se proizvoditi na automatiziranim proizvodnim linijama, što je olakšano visokom tipizacijom i unificiranjem strukturnih elemenata (često je potrebna jedna vrsta šipki i jedna vrsta sklopa);
• montaža ne zahtijeva visoke kvalifikacije;
• Imaju kompaktno pakovanje i pogodni su za transport.

Uz navedene prednosti, strukturne konstrukcije imaju i niz nedostataka:

• montaža velikih razmjera zahtijeva korištenje značajne količine ručnog rada;
• ograničena nosivost određenih vrsta konstrukcija;
• niska fabrička spremnost konstrukcija primljenih za ugradnju.

Pneumatske konstrukcije se koriste za privremeno sklonište ili za upotrebu u neke pomoćne svrhe, na primjer, kao potporne konstrukcije za izgradnju školjki i drugih prostornih konstrukcija.

Pneumatske obloge mogu biti 2 vrste - vazdušne i vazdušne. U prvom slučaju, blagi višak pritiska meke ljuske konstrukcije osigurava da se dobije potreban oblik. I ovaj oblik će se održavati sve dok se održava dovod zraka i potreban višak tlaka.

U drugom slučaju, nosiva konstrukcija je izrađena od cijevi ispunjenih zrakom od elastičnog materijala, tvoreći svojevrsni okvir konstrukcije. Ponekad se nazivaju i visokotlačne pneumatske strukture jer je tlak zraka u cijevima mnogo veći od onog ispod vazdušnog potpornog filma.

Izgradnja zračnih konstrukcija počinje pripremom mjesta na koje se postavlja beton ili asfalt. Duž konture konstrukcije postavlja se temelj s uređajima za sidrenje i zbijanje. Pod uticajem vazdušnog pritiska, školjka se ispravlja i poprima projektovani oblik.

Vazdušne ili pneumatske konstrukcije okvira grade se slično kao i one sa zračnom potporom, s jedinom razlikom što se zrak iz kompresora dovodi preko gumenih cijevi i preko posebnih ventila upumpava u zatvorene kanale okvira takozvane konstrukcije. Zbog visokog pritiska u komorama, okvir zauzima projektovani položaj (najčešće u obliku lukova) i podiže ogradnu tkaninu iza sebe.

Arhitektonski izgled zgrade dugog raspona umnogome je određena njihovom ulogom u kompoziciji fragmenta okolnog urbanog razvoja, funkcionalnim karakteristikama zgrada i primijenjenim premaznim strukturama.

Javne funkcije zgrada dvoranskog tipa zahtevaju izdvajanje značajnih slobodnih prostora ispred njih za različite namene za: kretanje velikih tokova gledalaca pre ili posle početka predstava (ispred zabavnih ili demonstracionih sportskih objekata); postavljanje otvorenog dijela izložbe (ispred izložbenih paviljona): sezonska trgovina (ispred natkrivenih pijaca) itd. Ispred bilo kojeg od ovih objekata predviđeni su i prostori za parkiranje individualnih automobila. Dakle, bez obzira na namjenu objekta, njegovo postavljanje u zgradu omogućava holistički sagledavanje volumena konstrukcije sa udaljenih gledišta. Ova okolnost određuje opće kompozicione zahtjeve za arhitekturu zgrada: integritet i monumentalnost njihovog izgleda i pretežno veliku skalu glavnih podjela volumena.

Ova karakteristika urbanističkog plana javnih zgrada halanskog tipa često se uzima u obzir u kompoziciji njihovog izgleda. Pomoćne i uslužne prostorije, koje se mogu nalaziti u zasebnim volumenima povezanim s glavnim (kao, na primjer, u Palati sportova Yubileiny u Sankt Peterburgu), uglavnom nisu blokirane, već se uklapaju u glavni volumen zgrade. zgrada. U tu svrhu, pomoćni i uslužni prostori sportskih objekata nalaze se u donjim spratovima ili u prostoru ispod tribina, u zgradama natkrivenih pijaca i izložbenih paviljona - u prizemlju i suterenu itd.

Tipični primjeri implementacije ovakvog principa prostornog planiranja rasporeda zgrada su takvi naizgled različiti objekti kao što su univerzalna olimpijska dvorana „Prijateljstvo” u Lužnjikiju u Moskvi i zgrada Sportskog centra prefekture Takamatsu u Niigati (Japan).

Dvorana Druzhba ima glavni izložbeni prostor kapaciteta 1,5-4 hiljade gledalaca (ako se transformiše) sa arenom od 42X42 m, dizajniranom za 12 sportova sa optimalnom vidljivošću svih takmičenja (maksimalna udaljenost 68 m). Hala je prekrivena ravnom sfernom školjkom oslonjenom na 28 kosih nosača od montažnih monolitnih presavijenih školjki dvostruke zakrivljenosti. Kosi raspored nosača omogućio je povećanje gabarita prvog sprata i na taj način smještaj četiri dvorane za trening i četiri sportska terena, upisana u jedan centralno simetričan volumen sa naglašenim tektonskim arhitektonskim oblikom ( ).

Oba primjera pokazuju utjecaj konstruktivnog oblika kolnika na arhitektonski oblik. I to nije slučajno, jer struktura premaza čini od 60 do 100% vanjske ograde zgrada.

Od funkcionalnih parametara, na izbor oblika premaza najviše utiču usvojeni plan, kapacitet, priroda postavljanja sedišta za gledaoce (u sportskim i zabavnim zgradama) i veličina raspona premaza ( ). U svjetskoj praksi se za izložbene, multifunkcionalne dvorane i sportske dvorane koristi ograničen broj planskih oblika: pravougaonik, trapez, oval, krug, poligon.

Međutim, oblik plana hodnika i veličina njegovih raspona ne određuju jednoznačno oblik obloge. Na njen izbor u velikoj meri utiče ne samo plan, već i oblik objekta određen funkcionalnim karakteristikama. Kao što je poznato, u demonstracionim sportskim salama kapacitet i lokacija tribina određuju asimetričnu ili centralno simetričnu kompoziciju objekta, sa kojom se mora uskladiti izbor oblika obloge. Viseći krovovi dobro se usklađuju sa asimetričnim oblikom objekta, a i zasvođeni i viseći krovovi dobro se usklađuju sa ososimetričnim oblikom. Za građevine centrične tlocrtno, primjenjive su centrične krovne konstrukcije ( , ).

Konačan izbor oblika premaza, pored funkcionalnih, određen je i konstruktivnim, tehnološkim, tehničkim, ekonomskim, arhitektonskim i umjetničkim zahtjevima. Prema potonjem, dizajn je jedinstven zgrada dugog raspona treba da doprinese stvaranju izražajne tektonske, individualne, velike arhitektonske forme. Uvođenje prostornih visećih konstrukcija i krutih ljuštura pružilo je neviđene i multivarijantne arhitektonske mogućnosti. Kombinovanje Razne vrste, broj, dimenzije elementarnih školjki, arhitekta uz pomoć projektanta može postići potrebnu veliku podjelu forme i individualizirati njen izgled, te originalno postaviti gornje svjetlosne otvore u oblogu.

Tako, na primjer, samo da se pokrije prostorija koja je trokutastog tlocrta, može se koristiti ravna školjka na konveksnoj konturi, kombinirana obloga od četiri trokutaste u tlocrtu ljuske pozitivne zakrivljenosti, tri negativne i jedne pozitivne zakrivljenosti, itd. Dizajniran i izražajan u arhitektonskom obliku je pokrivanje trouglaste izložbene zgrade u Parizu sa kombinovanom školjkom u vidu svoda spojenog iz tri tacne u rasponu od 206 m. talasi sa rigidnim dijafragmama. Upotreba valovite forme omogućila je rješavanje ne samo čisto konstruktivnog problema (postizanje stabilnosti tanke ljuske), već je osigurala i razmjer kompozicije ove jedinstvene građevine, te zatvoren sistem svodova, tradicionalni za kamen. arhitekture, dobila individualnu i oštro modernu tektonsku interpretaciju. Jednako individualna i moderna bila je kompoziciona interpretacija armirano-betonskog križnog svoda koji pokriva kvadratni plan zgrade zatvorenog olimpijskog klizališta u Grenoblu.

Naravno, najmoderniji karakter arhitekture dugotrajnih obloga sa armiranobetonskim krutim školjkama daju im inherentne kombinacije geometrijskih oblika u obliku valovitih kupola i svodova, elementarnih ili kombiniranih fragmenata školjki s površinama negativne zakrivljenosti. , ili kombinacije školjki proizvoljnog geometrijskog oblika.

Arhitektonske i kompozicione mogućnosti visećih krovnih sistema direktno su povezane sa njihovim konstruktivnim oblikom, mogućnostima njegove individualizacije i tektonske identifikacije u volumetrijskom obliku objekta. U tom smislu, najveći potencijal pružaju viseće šatorske obloge, obloge na prostornoj konturi, kao i razne opcije kombinovani sistemi za vješanje. Ekstremna raznolikost vanjskog izgleda zgrada, koja se osigurava upotrebom visećih obloga na zatvorenoj prostornoj konturi, može se vidjeti upoređujući olimpijska mjesta u Moskvi kao što su zatvorena biciklistička staza i sportska dvorana u Izmailovu. Nažalost, upotreba niza tehnički najefikasnijih visećih konstrukcija, na primjer, jedno- ili dvopojasnih sistema s horizontalnom prstenastom konturom nosača preko okruglih ili eliptičnih zgrada, malo doprinosi individualnosti vanjskog izgleda zgrade. Nosiva konstrukcija sa malim progibom nije vidljiva u vanjskom obliku objekta, au unutrašnjosti je najčešće skrivena spuštenim stropovima ili rasvjetnim instalacijama. Zgrade sa premazima ovog tipa obično imaju kompoziciju u obliku okruglog periptera, čiji je antablatura prsten noseće konture, a stubovi su stubovi koji ga podupiru (Jubilejska palata sportova i Olimpijska dvorana u Sankt Peterburgu , Olimpijska palata sportova na aveniji Mira u Moskvi, itd.).

Uz nosive konstrukcije obloga, značajnu ulogu u sastavu unutrašnjih javnih zgrada imaju vanjski, najčešće nenosivi zidovi. Figurativni izraz njihove nenosive funkcije može biti njihova izvedba uz neznatno odstupanje od vertikale, dajući objektu karakterističnu siluetu (sužavajuća ili šireći se prema dolje).

Značajan dio površine vanjskih zidova holanskih zgrada zauzimaju prozirne vitražne konstrukcije. Njihova kompoziciona svojstva i podjele se obogaćuju kada se u dizajnu kombiniraju dva ili tri prozirna materijala, na primjer profilno i limeno staklo.

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

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

Istorija konstrukcija dugog raspona

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

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

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

18.-19. stoljeće karakterizirao je 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 čeličnih konstrukcija dugog raspona, koje su imale široku primjenu u ruskoj i svjetskoj arhitekturi.

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

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

Konstrukcije dugog raspona u modernom svijetu

Kao što pokazuje istorija, logika razvoja dugotrajnih konstruktivnih sistema bila je usmerena na poboljšanje kvaliteta i pouzdanosti gradnje, kao i arhitektonske vrednosti objekta. Upotreba ove vrste konstrukcije omogućila je maksimalno iskorištavanje punog potencijala nosivosti materijala, stvarajući tako lagane, pouzdane i ekonomične podove. Sve je to posebno važno za modernog arhitektu, kada je smanjenje težine konstrukcija i konstrukcija došlo do izražaja u modernoj gradnji.

Ali šta su strukture dugog raspona? Ovdje se mišljenja stručnjaka razlikuju. Jedinstvena definicija br. Prema jednoj verziji, radi se o bilo kojoj građevini dužine raspona većoj od 36 m, a prema drugoj, građevine sa nepodržanim pokrivačem dužine više od 60 m, iako su već klasifikovane kao jedinstvene. Potonji također uključuju zgrade raspona više od sto metara.

Ali u svakom slučaju, bez obzira na definiciju, moderna arhitektura jasno pokazuje da su zgrade dugog raspona složeni objekti. A to znači visok nivo odgovornosti za arhitektu, potrebu da se poduzmu dodatne sigurnosne mjere u svakoj fazi - arhitektonsko projektovanje, izgradnja, rad.

Važna tačka je izbor građevinski materijal- 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 gradnje. Razmotrimo glavne materijale koji se koriste u modernoj konstrukciji dugog raspona.

Izgledi za dugotrajnu gradnju

Uzimajući u obzir istoriju svjetske arhitekture i neizbježnu želju čovjeka da osvoji prostor i stvori savršene arhitektonske forme, možemo sa sigurnošću predvidjeti stalni porast pažnje na konstrukcije dugog raspona. Što se tiče materijala, pored savremenih visokotehnoloških rešenja, sve veća pažnja će biti posvećena i FCC-u, koji predstavlja jedinstvenu sintezu tradicionalnog materijala i moderne visoke tehnologije.

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

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