Von funktionaler Zweck Langspannige Gebäude können unterteilt werden in:

1) öffentliche Gebäude (Theater, Ausstellungspavillons, Kinos, Konzert- und Sporthallen, Hallenstadien, Märkte, Bahnhöfe);

2) Sondergebäude (Hangars, Garagen);

3) Industriegebäude (Luftfahrt-, Schiffbau- und Maschinenbauanlagen, Laborgebäude verschiedener Branchen).

Tragende Konstruktionen gemäß Konstruktionsdiagramm sind geteilt in:

Block,

Gewölbt,

Strukturell,

Kuppel,

Hängend,

Mesh-Schalen.

Die Wahl des einen oder anderen Schemas der tragenden Strukturen eines Gebäudes hängt von einer Reihe von Faktoren ab: der Spannweite des Gebäudes, der architektonischen und planerischen Lösung und der Form des Gebäudes, dem Vorhandensein und der Art des schwebenden Transports sowie den Anforderungen an die Steifigkeit der Beschichtung, Art des Daches, Belüftung und Beleuchtung, Basis für Fundamente usw. .

Bauwerke mit großen Spannweiten sind Objekte individueller Konstruktion; ihre architektonischen und strukturellen Lösungen sind sehr individuell, was die Möglichkeiten der Typisierung und Vereinheitlichung ihrer Bauwerke einschränkt.

Die Tragwerke solcher Gebäude werden hauptsächlich durch ihr Eigengewicht und atmosphärische Einflüsse belastet.

1.1 Balkenkonstruktionen

Balken-Weitspanndachkonstruktionen bestehen aus tragenden Hauptquerkonstruktionen in Form von Flach- oder Raumfachwerken (Fachwerkspannweite von 40 bis 100 m) und Zwischenkonstruktionen in Form von Ankern, Pfetten und Dacheindeckungen.

Laut Umriss des Hofes gibt es solche: mit parallelen Bändern, trapezförmig, vieleckig, dreieckig, segmental (siehe Diagramme in Abb. 1).

Fachwerkhöhe hf=1/8 ÷ 1/14L; Steigung i=1/ 2 ÷ 1/15.

Dreiecksbinder hf= 1/12 ÷ 1/20L; Neigung der Riemen i=1/5 ÷ 1/7.

Abb. 1 – Schemata von Baufachwerken

Fachwerkquerschnitte:

Bei L > 36m wird einer der Träger des Balkenbinders beweglich eingebaut.

Abdeckungslayout- Vertikale und horizontale Verbindungen entlang der Beschichtung werden ähnlich wie bei Industriegebäuden mit Dachstühlen gelöst.

A) normales Layout

Wand

b) komplizierter Aufbau – mit Sparrenbindern:

PF

Strahlbeschichtungsschemata werden verwendet:

Für alle Arten von Tragkonstruktionen – Ziegel- oder Betonwände, Säulen (Metall oder Stahlbeton);

Wenn Stützkonstruktionen Schubkräfte nicht aufnehmen können;

Beim Bau von Gebäuden auf Setzungs- oder Karstböden und untergrabenen Flächen.

Es ist zu beachten, dass Balkendachsysteme schwerer sind als Rahmen- und Bogendachsysteme, aber einfach herzustellen und zu installieren sind.

Die Berechnung von Fachwerken erfolgt mit den Methoden der Strukturmechanik (ähnlich der Berechnung von Fachwerken). Industriegebäude).

1.2 Rahmenkonstruktionen

Für Spannweiten werden Rahmenkonstruktionen für Gebäudedächer verwendet

L=40 - 150m, bei einer Spannweite L > 150m werden sie unwirtschaftlich.

Vorteile von Rahmenkonstruktionen Im Vergleich zu Balken bedeutet dies weniger Gewicht, höhere Steifigkeit und geringere Höhe der Querträger.

Mängel- große Stützenbreite, Empfindlichkeit gegenüber ungleichmäßigen Setzungen der Stützen und Änderungen in T o.

Rahmenkonstruktionen sind wirksam, wenn die lineare Steifigkeit der Säulen nahe an der linearen Steifigkeit der Querträger liegt, was eine Umverteilung der Kräfte aus vertikalen Lasten und eine deutliche Gewichtsreduzierung der Querträger ermöglicht.

Bei der Abdeckung großer Spannweiten werden in der Regel Doppelgelenk- und Scharnierrahmen unterschiedlichster Form verwendet (siehe Abb. 2).

Reis. 2 - Schemata von Durchgangsrahmen

Scharnierlose Rahmen sind steifer und sparsamer im Materialverbrauch, erfordern jedoch den Bau leistungsfähiger Fundamente und reagieren empfindlich auf Temperaturschwankungen.

Bei großen Spannweiten und Belastungen werden die Rahmentraversen als schwere Fachwerkträger ausgeführt, bei relativ kleinen Spannweiten (40-50 m) haben sie die gleichen Querschnitte und Bauteile wie leichte Fachwerkträger.

Die Querschnitte der Rahmen ähneln Balkenbindern.

Rahmen- und Deckellayout aus Rahmenkonstruktionen ähnelt der Lösung von Rahmen von Industriegebäuden und Balkenverkleidungen.

Statische Berechnungen von Rahmenkonstruktionen werden mit strukturmechanischen Methoden und speziell entwickelten Computerprogrammen durchgeführt.

Schwere Durchgangsrahmen werden unter Berücksichtigung der Verformung aller Gitterstäbe als Gittersysteme konzipiert.

1.3 Gewölbte Strukturen

Gewölbte Dachkonstruktionen für weitgespannte Gebäude erweisen sich hinsichtlich des Materialverbrauchs als kostengünstiger als Balken- und Rahmensysteme. Allerdings entsteht in ihnen eine erhebliche Schubkraft, die über die Fundamente auf den Boden übertragen wird oder durch eine Straffung aufgefangen (d. h. die Schubkraft innerhalb des Systems gelöscht) wird.

Die Muster und Umrisse von Bögen sind sehr vielfältig: zweigelenkig, dreigelenkig, gelenklos (siehe Abb. 3).

Die günstigste Höhe der Bögen: f=1/4 ÷ 1/6 Spanne L.

Höhe des Bogenabschnitts:

Massive Wand 1/50 ÷ 1/80 L,

Gitter 1/30 ÷ 1/60 L.

Abb.4- Schemata der Stützscharniere von Bögen und Rahmen (a - gefliest,

b – Sattelkupplung, c – Balancer:

1 - Platte, 2 - Achse, 3 - Balancer).

Reis. 5- Wichtige Scharniere und Bögen

(a – Fliese; b – ausbalanciert; c – Blech; d – verschraubt)

Nach der Bestimmung von M, N, Q werden die Abschnitte der Bogenstäbe auf die gleiche Weise ausgewählt wie die Abschnitte der Stoppelbinder:

1.4 Raumstrukturen von Eindeckungen weitgespannter Gebäude

Bei Balken-, Rahmen- und Bogendachsystemen, die aus einzelnen tragenden Elementen bestehen, wird die Last nur in eine Richtung übertragen – entlang des tragenden Elements. Bei diesen Beschichtungssystemen werden die tragenden Elemente durch leichte Verbindungen miteinander verbunden, die nicht dazu dienen, Lasten zwischen den tragenden Elementen umzuverteilen, sondern lediglich deren räumliche Stabilität sicherzustellen, d.h. Mit ihrer Hilfe wird dafür gesorgt Festplatte Beläge.

In räumlichen Systemen werden Verbindungen gestärkt und an der Verteilung von Lasten und deren Übertragung auf Stützen beteiligt. Die auf die Raumstruktur wirkende Last wird in zwei Richtungen übertragen. Dieses Design ist normalerweise leichter als ein flaches.

Raumstrukturen können flach (Platten) und gebogen (Schalen) sein.

Um die erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten, müssen flache Raumsysteme (ausgenommen hängende) doppelt gegurtet werden, sodass entlang der Oberfläche ein Maschensystem entsteht. Doppelgürtelstrukturen bestehen aus zwei parallelen Maschenflächen, die durch starre Verbindungen miteinander verbunden sind.

Einschichtige Strukturen mit einem gekrümmten Oberflächensystem werden als Single-Mesh bezeichnet.

In solchen Konstruktionen wird das Prinzip der Materialkonzentration durch das Prinzip mehrfach verknüpfter Systeme ersetzt. Die Herstellung und Installation solcher Strukturen ist sehr arbeitsintensiv und erfordert spezielle Herstellungs- und Installationstechniken, was einer der Gründe für ihre begrenzte Verwendung ist.

1.5 Raumrastersysteme flächiger Beläge

Im Bauwesen werden Netzsysteme mit regelmäßiger Struktur, die sogenannten Baukonstruktionen oder einfach Strukturen, die in Form von flächigen Abdeckungen von weitläufigen öffentlichen und industriellen Gebäuden eingesetzt werden.

Flache Tragwerke sind Tragwerke, die aus verschiedenen Querträgersystemen gebildet werden (siehe Abb. 6):

1) Tragwerke aus in drei Richtungen verlaufenden Querträgern. Daher sind sie am steifsten, aber schwieriger herzustellen. Dabei handelt es sich um Strukturen mit Gürtelmaschen aus ungleichseitigen Dreiecken.

2) Strukturen, die aus in zwei Richtungen verlaufenden Fachwerken bestehen. Dabei handelt es sich um Strukturen mit Gürtelnetzen aus quadratischen Zellen.

3) Konstruktionen aus Fachwerkträgern, ebenfalls in zwei Richtungen verlaufend, jedoch in den Eckbereichen durch Diagonalen verstärkt. Deshalb sind sie härter.

Vorteile von Strukturen:

Höhere räumliche Steifigkeit: Große Spannweiten können mit unterschiedlichen Stützkonturen oder Stützenrastern abgedeckt werden; ausdrucksstark werden architektonische Lösungen auf der Höhe der Struktur.

HStrukturen=1/12 - 1/20 L

Wiederholbarkeit der Stangen – aus Standardstangen und Stangen desselben Typs ist es möglich, Abdeckungen mit unterschiedlichen Spannweiten und Grundrisskonfigurationen (rechteckig, quadratisch, dreieckig und gebogen) zu montieren.

Ermöglicht das Anbringen eines hängenden Transportmittels und das Ändern der Bewegungsrichtung bei Bedarf.

Strukturelle Dachsysteme können entweder ein- oder mehrfeldrig sein und sowohl von Wänden als auch von Säulen getragen werden.

Der Einbau von Kragüberständen hinter der Stützenlinie reduziert das berechnete Spannweitenbiegemoment und erleichtert den Aufbau der Beschichtung erheblich.

Reis. 6- Diagramme von strukturellen Abdeckgittern (a – mit Gürtelmaschen aus gleichseitigen dreieckigen Zellen; b – mit Gürtelmaschen aus quadratischen Zellen; c – das gleiche, verstärkt mit Diagonalen in bedingten Zonen: 1 – Obergurte,

2 - Untergurte, 3 - Schrägstreben, 4 - Oberdiagonalen, 5 - Unterdiagonalen, 6 - Stützkontur).

Nachteile von Strukturen- erhöhte Komplexität der Herstellung und Installation. Räumliche Verbindungen von Stäben (siehe Abb. 7) sind die komplexesten Elemente in Bauwerken:

Kugeleinsatz (a);

An Schrauben (b);

Ein zylindrischer Kern mit Schlitzen, festgezogen mit einer Schraube und Unterlegscheiben (c, d);

Geschweißte Verbindung abgeflachter Stangenenden (e).

Reis. 7 – Schnittstellenknoten für Strukturstäbe

Tragwerke sind immer wieder statisch unbestimmte Systeme. Ihre genaue Berechnung ist aufwendig und erfolgt am Computer.

In einem vereinfachten Ansatz werden Tragwerke mit strukturmechanischen Methoden berechnet – als isotrope Platten oder als Systeme von Querfachwerken ohne Berücksichtigung von Drehmomenten.

Die Beträge der Momente und Querkräfte werden anhand der Plattenberechnungstabellen ermittelt: M-Platten; Qplates – fahren Sie dann mit der Berechnung der Stäbe fort.

1.6 Schalenbeschichtungen

Für Gebäudehüllen werden einmaschige, zweimaschige Zylinderschalen und Doppelkrümmungsschalen verwendet.

Zylindrische Schalen (siehe Abb. 8) werden in Form von Bögen mit Unterstützung hergestellt:

a) geradlinige Erzeugende der Kontur

b) an den Endmembranen

c) auf Endmembranen mit Zwischenstützen

Abb.8- Schemata zur Unterstützung zylindrischer Schalen (1 - Schale;

2 - Endmembran; 3 - Verbindungen; 4 - Spalten).

Bei Spannweiten B von maximal 30 m kommen einmaschige Schalen zum Einsatz.

Doppelmasche – für große Spannweiten B>30m.

Auf der zylindrischen Oberfläche befinden sich Stäbe, die Maschen verschiedener Systeme bilden (siehe Abb. 9):

Diamantnetz (a);

Rhombisches Netz mit Längsrippen (b);

Rhombisches Netz mit Querrippen (c);

Rhombisches Netz mit Quer- und Längsrippen (d).

Das einfachste Netz eines Rautenmusters, das aus leichten Standardstäben (∟, ○, □) von Walzprofilen gewonnen wird. Dieses Schema sorgt jedoch nicht für die erforderliche Steifigkeit in Längsrichtung bei der Lastübertragung auf die Längswände.

Reis. 9 - Mesh-System aus einzelnen Mesh-Schalen

Die Steifigkeit der Struktur nimmt bei Vorhandensein von Längsstäben erheblich zu (Diagramm „b“) – die Struktur kann als Schale mit der Spannweite L funktionieren. In diesem Fall können die Stützen Endwände oder vier Säulen mit Endmembranen sein.

Am steifsten und vorteilhaftesten sind die Maschen (Muster „c“), die sowohl Längs- als auch Querrippen (Stäbe) haben und deren Maschengitter in einem Winkel von 45° ausgerichtet ist.

Die Berechnung von Schalen erfolgt mit Methoden der Elastizitätstheorie und Methoden der Schalentheorie. Schalen ohne Querrippen berechnet als momentlose Falten (Ellers-Methode). Wenn Querrippen vorhanden sind, um die Steifigkeit der Kontur sicherzustellen - gemäß der Momententheorie von Wlassow (es kommt darauf an, Gleichungen mit acht Termen zu lösen).

Bei der Berechnung durch Netzschalen werden Durchgangsflächen von Strukturen durch massive Platten gleicher Dicke ersetzt, wenn unter Scherung, axialer Spannung und Druck gearbeitet wird.

Genauere Berechnungen von Netzschalen werden am Computer mit speziell entwickelten Programmen durchgeführt.

Doppelte Mesh-Schalen Wird bei der Abdeckung von Spannweiten mit einer Breite von mehr als B>30 m verwendet.

Ihre Strukturdiagramme ähneln denen von zweimaschigen Flachplattenkonstruktionen. Wie bei Bauwerken bestehen sie aus Querträgersystemen, die entlang der Ober- und Untergurte durch spezielle Verbindungen – ein Gitter – verbunden sind. Gleichzeitig kommt aber bei Schalen die Hauptrolle bei der Wahrnehmung von Kräften den gekrümmten Netzebenen zu; das sie verbindende Gitter ist weniger an der Kraftübertragung beteiligt, verleiht der Struktur aber eine größere Steifigkeit.

Im Vergleich zu Einzelnetzschalen weisen Doppelnetzschalen eine höhere Steifigkeit und Tragfähigkeit auf. Sie können Gebäudespannweiten von 30 bis 700 m abdecken.

Sie haben die Form einer Zylinderfläche, die von Längswänden oder Metallsäulen getragen wird. An den Enden der Schale ruhen sie auf starren Membranen (Wände, Fachwerke, Bögen mit Zuganker etc.).

Die beste Kräfteverteilung in der Schale liegt bei B=L.

Der Abstand zwischen den Netzflächen beträgt h=1/20÷1/100R bei f/B=1/6÷1/10.

Wie bei Konstruktionen ist die Verbindung der Stäbe die komplexeste.

Die Berechnung von Zweinetzschalen erfolgt am Computer mit speziell entwickelten Programmen.

Für eine näherungsweise Berechnung der Schale ist es erforderlich, das Stabsystem auf eine äquivalente feste Schale zu reduzieren und den Schubmodul der Mittelschicht zu ermitteln, der in seiner Steifigkeit dem Verbindungsgitter entspricht.

1.7 Kuppelabdeckungen

Es gibt vier Arten von Kuppelstrukturen (siehe Abb. 6): gerippt (a), gerippt-ringförmig (b), Netz (c), radial gebündelt (d).

Reis. 10- Kuppelpläne

Gerippte Kuppeln

Die Strukturen von Rippenkuppeln bestehen aus einzelnen flachen oder räumlichen Rippen in Form von Balken, Fachwerken oder Halbbögen, die in radialer Richtung angeordnet und durch Träger miteinander verbunden sind.

Die oberen Rippengürtel bilden die Oberfläche der Kuppel (meist kugelförmig). Das Dach wird entlang der Pfetten verlegt.

Um die Rippen wieder zu verbinden, wird am Scheitelpunkt ein starrer Ring installiert, der eine Kompression bewirkt. Die Rippen können klappbar oder starr am Zentralring befestigt sein. Ein Paar Kuppelrippen, die in derselben diametralen Ebene liegen und durch einen zentralen Ring unterbrochen werden, wird als eine einzelne, beispielsweise gewölbte Struktur (zweigelenkig, dreigelenkig oder scharnierlos) betrachtet.

Rippenkuppeln sind Abstandhaltersysteme. Die Ausdehnung wird durch Wände oder einen speziellen Abstandsring in Kreis- oder Polyederform mit starren oder gelenkigen Verbindungen in den Ecken wahrgenommen.

Zwischen den Rippen werden mit einer bestimmten Steigung Ringpfetten verlegt, auf denen die Dacheindeckung. Schultergurte sorgen zusätzlich zu ihrem Hauptzweck für die allgemeine Stabilität des oberen Rippengürtels außerhalb der Ebene und reduzieren so ihre Konstruktionslänge.

Um die Gesamtsteifigkeit der Kuppel in der Pfettenebene zu gewährleisten, sind in einem bestimmten Abstand Schrägverbindungen zwischen den Rippen sowie Vertikalverbindungen zur Entkopplung des Innengürtels des Bogens angeordnet – zwischen den Vertikalverbindungen sind Abstandshalter angeordnet.

Bemessungslasten- Eigengewicht der Struktur, Gewicht der Ausrüstung und atmosphärische Einflüsse.

Die Gestaltungselemente der Kuppelabdeckung sind: Rippen, Stütz- und Mittelringe, Pfetten, Schräg- und Vertikalverbindungen.

Wenn die Ausdehnung der Kuppel durch einen Distanzring wahrgenommen wird, kann der Ring bei der Berechnung des Bogens durch einen bedingten Spannring ersetzt werden, der sich in der Ebene jedes Halbbogenpaares befindet (einen flachen Bogen bilden).

Bei der Berechnung des Stützrings kann bei häufiger Anordnung der Bögen (Rippen) der Kuppel die Wirkung ihrer Stöße durch eine äquivalente gleichmäßig verteilte Last ersetzt werden:

Gerippte Ringkuppeln

Bei ihnen bilden Schultergurte mit Rippen ein starres Raumsystem. In diesem Fall arbeiten die Ringträger nicht nur beim Biegen durch die Belastung der Beschichtung, sondern auch durch die Reaktionen der Zwischenrippen und nehmen Zug- oder Druckringkräfte wahr, die durch Stöße am Stützpunkt des mehrfeldrigen Halbbalkens entstehen. Bögen.

Das Gewicht der Rippen (Bögen) einer solchen Kuppel wird durch die Einbeziehung von Ringträgern als Zwischenstützringe reduziert. Die ringförmigen Rippen in einer solchen Kuppel funktionieren auf die gleiche Weise wie Spenderkreis in einer gerippten Kuppel und bei der Berechnung von Bögen können sie durch bedingte Puffs ersetzt werden.

Bei symmetrischer Belastung kann die Berechnung der Kuppel durch eine Unterteilung in Flachbögen mit Ankern in Höhe der Ringrippen (Pfetten) erfolgen.

Mesh-Kuppeln

Wenn Sie die Konnektivität des Systems in einer gerippten oder gerippten Ringkuppel erhöhen, können Sie Netzkuppeln mit gelenkigen Verbindungen der Stäbe an den Knoten erhalten.

Bei Gitterkuppeln befinden sich zwischen den Rippen (Bögen) und Ringen (Ringpfetten) Streben, dank derer die Kräfte über die Kuppeloberfläche verteilt werden. In diesem Fall wirken die Stäbe hauptsächlich nur auf Axialkräfte, was das Gewicht der Rippen (Bögen) und Ringe reduziert.

Die Stäbe der Gitterkuppeln bestehen aus geschlossenen Profilen (runder, quadratischer oder rechteckiger Querschnitt). Verbindungen von Stäben wie in Strukturen oder Netzschalen.

Netzkuppeln werden mit speziell entwickelten Programmen am Computer berechnet.

Sie werden näherungsweise nach der momentlosen Schalentheorie berechnet – als kontinuierliche rotationssymmetrische Schale unter Verwendung von Formeln aus den entsprechenden theoretischen Nachschlagewerken.

Radialstrahlkuppeln

Es handelt sich um gerippte Kuppeln, die aus segmentierten, radial angeordneten Halbbindern bestehen. In der Mitte sind segmentierte Halbbinder an einem starren Ring (Gitter oder Vollwand mit versteifenden Membranen) befestigt.

1.8 Hängende Beläge

Hängende Beschichtungen sind solche, bei denen die Haupttragelemente unter Spannung arbeiten.

Bei diesen Elementen kommen ausschließlich hochfeste Stähle zum Einsatz, da ihre Tragfähigkeit eher von der Festigkeit als von der Stabilität bestimmt wird.

Tragende gespannte Stäbe – Seile – können flexibel oder starr ausgeführt werden.

Hart- hergestellt aus gebogenen I-Trägern.

Flexibel- hergestellt aus Stahlseilen (Kabeln), verdrillt aus hochfestem Draht mit R = 120 kN/cm2 ÷ 240 kN/cm2.

Hängende Dachkonstruktionen sind eine der vielversprechendsten Konstruktionsformen für den Einsatz hochfester Materialien. Die Strukturelemente von Hängedächern sind leicht zu transportieren und relativ einfach zu installieren. Die Konstruktion von abgehängten Abdeckungen weist jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten auf, deren erfolgreiche technische Lösung die Wirksamkeit der gesamten Abdeckung bestimmt:

Erster Nachteil- Hängende Abdeckungen sind Dehnungssysteme und zur Aufnahme der Schubkraft ist eine Stützkonstruktion erforderlich, deren Kosten einen erheblichen Teil der Kosten der gesamten Abdeckung ausmachen können. Eine Reduzierung der Kosten für Stützkonstruktionen kann durch eine Steigerung der Effizienz ihrer Arbeit erreicht werden – durch die Schaffung von Abdeckungen mit runden, ovalen und anderen nicht geradlinigen Grundrissformen;

zweiter Nachteil- erhöhte Verformbarkeit von Aufhängesystemen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Elastizitätsmodul von verdrillten Kabeln geringer ist als der von Walzstahl (Etrosa = 1,5 ÷ 1,8 × 10 5 MPa; E-Walzstäbe = 2,06 × 10 5 MPa) und die Fläche elastische Arbeit hochfester Stahl ist deutlich höher als der von gewöhnlichem Stahl. Somit ist die relative Verformung des Kabels im elastischen Arbeitsstadium, ε = G/E, um ein Vielfaches größer als bei Elementen aus gewöhnlichem Stahl.

Bei den meisten abgehängten Abdecksystemen handelt es sich um Sofortversteifungssysteme, d. h. Systeme, die nur unter Gleichgewichtslasten elastisch arbeiten, und unter Einwirkung ungleichmäßiger Lasten in ihnen treten neben elastischen Verformungen auch kinematische Verschiebungen des Systems auf, die zu einer Veränderung der Integrität des geometrischen Beschichtungssystems führen.

Um kinematische Bewegungen zu reduzieren, werden hängende Beschichtungssysteme häufig mit speziellen Stabilisierungsvorrichtungen ausgestattet und vorgespannt.

Arten von Hängesystemen

1. Einbandsysteme mit flexiblen Kabeln

Solche Beschichtungssysteme sind im Grundriss rechteckig oder gekrümmt, beispielsweise rund, ausgebildet (siehe Abb. 11).

Es handelt sich um vorgespannte Stahlbetonschalen, die auf Zug arbeiten. Die darin gespannte Bewehrung ist ein System aus flexiblen Kabeln, auf die beim Einbau vorgefertigte Stahlbetonplatten gelegt werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein zusätzliches Gewicht auf die Kabel gelegt, das nach dem Verlegen aller Stahlbetonplatten und dem Abdichten der Nähte entfernt wird. Die Seile komprimieren die Stahlbetonplatten und die resultierende Stahlbetonschale erhält eine Vordruckspannung, die es ihr ermöglicht, Zugspannungen von äußeren Lasten aufzunehmen und die Gesamtstabilität des Bauwerks sicherzustellen. Die Tragfähigkeit der Beschichtung wird durch die Spannung der Seile gewährleistet.

Bei rechteckigen Dächern wird die Zugkraft der Seile durch eine im Boden befestigte Tragkonstruktion aus Abspannseilen und Ankern aufgenommen.

Reis. elf- Einzelbandabdeckungen mit flexiblen Kabeln

(a – rechteckig im Grundriss; b – rund im Grundriss)

Bei Abdeckungen mit rundem (ovalem) Grundriss wird der Schub auf den äußeren, auf den Säulen liegenden komprimierten Ring und den inneren (gestreckten) Metallring übertragen.

Der Durchhang der Kabel solcher Ummantelungen beträgt üblicherweise f=1/10÷1/20 L. Solche Ummantelungen sind flach.

Der Querschnitt der Dachkabel wird bestimmt durch Installationslast. In diesem Fall funktionieren die Kabel wie einzelne Threads, und der Schub in ihnen kann ohne Berücksichtigung ihrer Verformungen H=M/f bestimmt werden, wobei M das Balkenmoment aus der Bemessungslast und f der Durchhang des Gewindes ist.

wobei V die Strahlreaktion ist.

2. Eingurtsysteme mit starren Kabeln

Reis. 12- 1 - biegesteife Längsrippen; 2 - Querrippen;

3 - Aluminiummembran, t = 1,5 mm

Bei solchen Abdeckungen wirken gebogene starre Kabel, die am Traggurt befestigt sind, unter Einwirkung einer Zugbelastung mit Biegung. Darüber hinaus ist der Anteil der Biegung an den Spannungen unter Einwirkung einer gleichmäßigen Belastung gering. Unter Einwirkung einer ungleichmäßigen Belastung beginnen starre Kabel, einer lokalen Biegung stark zu widerstehen, was die Verformbarkeit der gesamten Beschichtung erheblich verringert.

Der Durchhang der Kabel solcher Abdeckungen beträgt in der Regel 1/20 ÷ 1/30 L. Die Verwendung starrer Fäden ist jedoch nur bei kleinen Spannweiten möglich, weil Mit zunehmender Spannweite wird die Montage deutlich komplizierter und ihr Gewicht steigt. Mit solchen starren Kabeln kann ein Leichtdach verlegt werden, eine Vorspannung ist nicht erforderlich (ihre Rolle spielt die Biegesteifigkeit des Kabels).

Bei gleichmäßiger Belastung wird die Schubkraft im Schrägseil durch die Formel bestimmt

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

wobei ∆f=f–fо,

f - Durchbiegung unter Last,

fo – anfänglicher Durchhang;

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

Das Biegemoment in der Mitte des Kabels ergibt sich aus der Formel

M= q I 2 /8–Hf.

3. Eingurtige abgehängte Dächer, gespannt mit Querträgern oder Fachwerken

Reis. 13

Die Stabilisierung solcher Seil-Träger-Systeme wird entweder durch eine erhöhte Masse an quer- und biegesteifen Elementen oder durch Vorspannung von Abspannseilen erreicht, die Querträger oder Fachwerke mit Fundamenten oder Stützen verbinden. Leichte Dacheindeckungen werden auf diese Weise gespannt.

Durch die Biegesteifigkeit der Querträger bzw. Fachwerke erhält die Beschichtung eine räumliche Steifigkeit, die sich insbesondere dann zeigt, wenn die Spannkonstruktion lokal belastet wird.

4. Zwei-Band-Systeme

Reis. 14

Beschichtungen dieser Art haben zwei Kabelsysteme:

- Träger- eine Abwärtsbeuge haben;

- Stabilisierend- eine Aufwärtskurve haben.

Dadurch wird ein solches System sofort steif und kann Lasten aufnehmen, die in zwei verschiedene Richtungen wirken. Durch die vertikale Belastung entsteht das Stützgewinde Dehnung, und für das Stabilisierende - Kompression. Durch den Windsog entstehen in den Kabeln Kräfte mit umgekehrtem Vorzeichen.

Bei dieser Art der Beschichtung können Leichtdächer zum Einsatz kommen.

5. Sattelförmig gespannte Maschen

Reis. 15

Beschichtungen dieser Art werden für dauerhafte Gebäude und temporäre Bauten eingesetzt.

Abdecknetz: Die tragenden (Längs-)Seile sind nach unten gebogen, die stabilisierenden (Quer-)Seile sind nach oben gebogen.

Diese Form der Beschichtung ermöglicht eine Vorspannung des Gewebes. Die Beschichtungsoberfläche ist leicht und besteht aus verschiedenen Materialien: vom Stahlblech über die Folie bis zur Markise.

Der Rasterabstand beträgt etwa einen Meter. Eine genaue Berechnung der Maschen solcher Beschichtungen ist nur am Computer möglich.

6. Membranen mit Metallhülle

Reis. 16

Die Grundrissform ist eine Ellipse oder ein Kreis, und die Form der Schalen ist sehr unterschiedlich: zylindrisch, konisch, schalenförmig, sattelförmig und zeltförmig. Die meisten von ihnen arbeiten nach einem räumlichen Schema, was sie sehr wirtschaftlich macht und den Einsatz von Blechen mit einer Dicke von 2 – 5 mm ermöglicht.

Die Berechnung solcher Systeme erfolgt am Computer.

Hauptsächlich Vorteil Bei solchen Beschichtungssystemen handelt es sich um eine Kombination aus tragender und umschließender Funktion.

Die Dämmung und Abdichtung erfolgt ohne Verwendung von Dachplatten auf der Tragschale.

Rohbauplatten werden im Herstellerwerk produziert und in Rollenform zur Montage geliefert, aus denen auf der Baustelle ohne Einsatz von Gerüsten der gesamte Rohbau zusammengesetzt wird.

Abschnitt 2. Blattstrukturen

Blattstrukturen bestehen hauptsächlich aus Bleche und für die Lagerung und den Transport von Flüssigkeiten, Gasen und Schüttgütern bestimmt.

Zu diesen Designs gehören:

Tanks zur Lagerung von Erdölprodukten, Wasser und anderen Flüssigkeiten.

Gastanks zur Lagerung und Verteilung von Gasen.

Bunker und Silos zur Lagerung und Handhabung von Schüttgütern.

Rohrleitungen mit großem Durchmesser zum Transport von Flüssigkeiten, Gasen und zerkleinerten oder verflüssigten Feststoffen.

Sonderanfertigungen für metallurgische, chemische und andere Industrien:

Hochofenverkleidungen

Lufterhitzer

Staubsammler – Wäscher, Gehäuse für Elektrofilter und Beutelfilter

Rauchrohre

Massive Mauertürme

Kühltürme usw.

Solche Blechkonstruktionen machen 30 % aller Metallkonstruktionen aus.

Betriebsbedingungen für Blechkonstruktionen Recht unterschiedlich:

Sie können oberirdisch, oberirdisch, halb vergraben, unter der Erde oder unter Wasser sein;

Hält statischen und dynamischen Belastungen stand;

Arbeiten Sie unter niedriger, mittlerer und niedriger Temperatur hoher Druck;

Unter dem Einfluss niedriger und hoher Temperaturen, neutraler und aggressiver Umgebungen.

Sie zeichnen sich durch einen zweistufigen Spannungszustand aus und sind an Stellen, an denen sie mit dem Boden und den Versteifungen gekoppelt sind, an Stellen, an denen Schalen unterschiedlicher Krümmung gekoppelt sind (d. h. an der Grenze von Änderungen des Krümmungsradius), lokal Hochspannung, die schnell schwächer werden, wenn sie sich von diesen Bereichen entfernen – dies ist das sogenannte Randeffektphänomen.

Plattenkonstruktionen vereinen stets tragende und umschließende Funktionen.

Schweißverbindungen von Elementen von Blechkonstruktionen werden durchgehend, überlappend und durchgehend ausgeführt. Die Verbindungen werden durch automatisches und halbautomatisches Lichtbogenschweißen hergestellt.

Die meisten Blattstrukturen sind dünnwandige Rotationsschalen.

Die Berechnung von Schalen erfolgt mit den Methoden der Elastizitätstheorie und der Schalentheorie.

Plattenstrukturen sind auf Stärke, Stabilität und Ausdauer ausgelegt.

1.1 Stauseen

Je nach Lage im Raum und geometrischer Form werden sie in zylindrisch (vertikal und horizontal), kugelförmig und tropfenförmig unterteilt.

Aufgrund ihrer Lage relativ zur Planungsebene der Erde werden sie unterschieden: oberirdisch (auf Stützen), oberirdisch, halb vergraben, unterirdisch und unter Wasser.

Sie können konstante und variable Volumina haben.

Die Auswahl des Tanktyps richtet sich nach den Eigenschaften der gelagerten Flüssigkeit, der Betriebsart und den klimatischen Eigenschaften des Baugebiets.

Am weitesten verbreitet erhielt vertikale und horizontale zylindrische Tanks als am einfachsten herzustellen und zu installieren.

Vertikale Tanks mit festem Dach sind Niederdruckbehälter, in denen Erdölprodukte mit geringem Umschlag (10 – 12 Mal pro Jahr) gelagert werden. Sie erzeugen in der Dampf-Luft-Zone einen Überdruck von bis zu 2 kPa und beim Entleeren ein Vakuum (bis zu 0,25 kPa).

Vertikale Tanks mit Schwimmdach und Ponton Wird zur Lagerung von Erdölprodukten mit hohem Umschlag verwendet. In ihnen herrscht praktisch kein Überdruck und Vakuum.

Hochdrucktanks (bis zu 30 kPa) werden für die Langzeitlagerung von Erdölprodukten verwendet, wobei ihr Umschlag nicht mehr als 10 – 12 Mal im Jahr erfolgt.

Kugelförmige Tanks- zur Lagerung großer Mengen verflüssigter Gase.

Tropfenförmige Tanks- zur Lagerung von Benzin mit hohem Dampfdruck.

Vertikale Tanks

Reis. 17

Wesentliche Elemente:

Wand (Körper);

Dach (Bedeckungen).

Alle Strukturelemente bestehen aus Stahlblech. Sie sind einfach herzustellen und zu installieren und hinsichtlich des Stahlverbrauchs recht sparsam.

Es wurden die optimalen Abmessungen eines vertikalen zylindrischen Tanks mit konstantem Volumen ermittelt, bei denen der Metallverbrauch am geringsten ist. Somit hat ein Tank mit einer Wand konstanter Dicke eine Mindestmasse, wenn

[(mdn + mpok) / mst] = 2, und der Wert der optimalen Tankhöhe wird durch die Formel bestimmt

wobei V das Volumen des Tanks ist,

∆= t Tag+t add. Abdeckung - die Summe der reduzierten Dicke des Bodens und der Beschichtung,

tst. - Dicke der Gehäusewand.

Bei großvolumigen Tanks variiert die Wandstärke in der Höhe. Die Masse eines solchen Tanks ist minimal, wenn die Gesamtmasse von Boden und Deckel gleich der Masse der Wand ist, d. h. mday + mcover = mst.

In diesem Fall

wobei ∆= tday. + tpriv. Abdeckung,

n - Überlastfaktor,

γ f. - spezifisches Gewicht Flüssigkeiten.

Tankboden

Da der Tankboden vollflächig auf einem sandigen Untergrund aufliegt, erfährt er geringe Belastungen durch den Flüssigkeitsdruck. Daher wird die Dicke des Bodenblechs nicht berechnet, sondern strukturell berücksichtigt, wobei die einfache Installation und die Korrosionsbeständigkeit berücksichtigt werden.

Bei V≤1000m und D<15м → tдн = 4мм; при V>1000m und D=18-25m → tdn = 5mm; bei D > 25m → tdn = 6mm. Reis. 18

Die Bleche der Bodenplatten werden entlang der Längskanten überlappend mit einer Überlappung von 30 - 60 mm am Tag miteinander verbunden. = 4 - 5 mm, und wenn tday = 6 mm - werden sie durchgehend durchgeführt. Die äußeren Bleche – „Ränder“ – sind 1-2 mm dicker als die Bleche im mittleren Teil des Bodens. Alles wird vom Hersteller in Rollen geliefert (Q ≤ 60t).

Wandaufbau:

Reis. 19

Die Tankwand besteht aus einer Reihe von Bändern, deren Höhe der Breite des Blechs entspricht. Die Bänder sind durchgehend miteinander verbunden oder überlappend teleskopartig oder stufenweise. Die Stoßverbindung erfolgt hauptsächlich im Werk des Herstellers (seltener während der Installation), während die Überlappungsverbindung sowohl im Werk als auch während der Installation durchgeführt wird.

Eine gängige Methode zum Bau von Panzern ist das Rollen.

Festigkeitsberechnung- Die Gehäusewand ist ein tragendes Element und wird nach der Grenzzustandsmethode gemäß den Anforderungen von SNiP 11-23-81 berechnet

Planare Strukturen

A

VORTRAG 7. STRUKTURSYSTEME UND STRUKTURELEMENTE VON INDUSTRIEGEBÄUDEN

Rahmen von Industriegebäuden

Stahlrahmen einstöckiger Gebäude

Der Stahlrahmen einstöckiger Gebäude besteht aus den gleichen Elementen wie Stahlbeton (Abb.)

Reis. Stahlrahmenbau

Stahlsäulen bestehen aus zwei Hauptteilen: dem Stab (Zweig) und der Basis (Schuh) (Abb. 73).

Reis. 73. Stahlsäulen.

A– konstanter Querschnitt mit Konsole; B– separater Typ.

1 – Kranteil der Säule; 2 – Suprasäule, 3 – zusätzliche Höhe der Suprasäule; 4 – Zeltzweig; 5 – Kranzweig; 6 – Schuh; 7 – Kranbalken; 8 – Kranschiene; 9 – Abdeckgerüst.

Schuhe dienen dazu, die Last von der Säule auf das Fundament zu übertragen. Füße und untere Teile der Stützen, die mit dem Boden in Berührung kommen, werden betoniert, um Korrosion zu verhindern. Zur Stützung der Wände werden zwischen den Fundamenten der Außenstützen vorgefertigte Fundamentbalken aus Stahlbeton eingebaut.

Stahlkranträger können massiv oder gitterförmig sein. Am weitesten verbreitet sind massive Kranträger mit I-Profil: asymmetrisch mit einem Stützenabstand von 6 Metern oder symmetrisch mit einem Stützenabstand von 12 Metern.

Die wichtigsten tragenden Strukturen von Dächern in Gebäuden mit Stahlrahmen sind Dachstühle (Abb. 74).

Reis. 74. Stahlbinder:

A– mit parallelen Riemen; B- Dasselbe; V– dreieckig; G– polygonal;

d – Polygonales Fachwerkdesign.

Im Umriss können sie parallele, dreieckige oder vieleckige Bänder haben.

Traversen mit Parallelgurten werden in Gebäuden mit verwendet Flachdächer, und auch als Sparren.

Dreiecksbinder werden in Gebäuden mit Dächern verwendet, die große Neigungen erfordern, beispielsweise aus Asbestzementplatten.

Die Steifigkeit des Stahlrahmens und seine Aufnahme von Windlasten und Trägheitseinflüssen durch Kräne wird durch die Anordnung der Verbindungen gewährleistet. Zwischen den Säulen in Längsreihen sind vertikale Verbindungen angebracht – Kreuz- oder Portalverbindungen. Horizontale Queranker werden in den Ebenen der Ober- und Untergurte angebracht, vertikale - entlang der Achsen der Stützpfosten und in einer oder mehreren Ebenen in der Mitte der Spannweite.

Dehnungsfugen

Bei Rahmenbauten unterteilen Dehnungsfugen den Gebäuderahmen und alle darauf ruhenden Bauwerke in einzelne Abschnitte. Es gibt Quer- und Längsnähte.

Querdehnungsfugen werden auf paarigen Stützen installiert, die die durch die Fuge geschnittenen Strukturen benachbarter Gebäudeabschnitte tragen. Wenn das Flöz auch sedimentär ist, wird es auch in die Fundamente von Säulenpaaren eingebaut.

IN einstöckige Gebäude Die Achse der Querdehnungsfuge ist mit der Querausrichtungsachse der Reihe ausgerichtet. Auch Dehnungsfugen in den Böden von mehrstöckigen Gebäuden werden gelöst.

Längsdehnungsfugen werden bei Gebäuden mit Stahlbetonskelett an zwei Längsreihen von Stützen und bei Gebäuden mit Stahlskelett an einer Stützenreihe angebracht.

Wände von Industriegebäuden

Bei Gebäuden ohne Rahmen oder mit unvollständigem Rahmen sind die Außenwände tragend und bestehen aus Ziegeln, großen Blöcken oder anderen Steinen. Bei Gebäuden mit Vollrahmen bestehen die Wände aus den gleichen Materialien, selbsttragend auf Fundamentbalken oder Paneelen – selbsttragend oder klappbar. Außenwände befinden sich mit draußen Stützen, die Innenwände von Gebäuden ruhen auf Fundamentbalken oder Streifenfundamenten.

In Rahmengebäuden mit erheblicher Länge und Höhe der Wände werden zur Gewährleistung der Stabilität zwischen den Elementen des Hauptrahmens zusätzliche Gestelle, manchmal Querstangen, eingeführt, die einen sogenannten Hilfsrahmen bilden Fachwerk.

Zur Außenentwässerung von Beschichtungen werden die Längswände von Industriegebäuden mit Gesimsen und die Stirnwände mit Brüstungswänden ausgeführt. Bei der Innenentwässerung werden entlang des gesamten Gebäudeumfangs Brüstungen errichtet.

Wände aus großen Paneelen

Stahlbeton-Rippenplatten sind für unbeheizte Gebäude und Gebäude mit großen industriellen Wärmefreisetzungen bestimmt. Wandstärke 30 Millimeter.

Paneele für beheizte Gebäude werden aus isoliertem Stahlbeton oder leichtem Porenbeton hergestellt. Stahlbeton-Isolierplatten haben eine Dicke von 280 und 300 Millimetern.

Die Paneele werden in einfache (für leere Wände), Sturzpaneele (für den Einbau über und unter Fensteröffnungen) und Brüstungspaneele unterteilt.

In Abb. In Abb. 79 zeigt ein Fragment einer Wand eines Rahmenpaneelgebäudes mit Streifenverglasung.

Reis. 79. Fragment einer Wand aus großen Platten

Die Füllung von Fensteröffnungen in Plattenbauten erfolgt überwiegend in Form von Bandverglasungen. Die Höhe der Öffnungen wird mit einem Vielfachen von 1,2 Metern angenommen, die Breite entspricht der Neigung der Wandstützen.

Für einzelne Fensteröffnungen geringerer Breite werden Wandpaneele mit den Maßen 0,75, 1,5, 3,0 Meter entsprechend den Maßen der Standardrahmen verwendet.

Fenster, Türen, Tore, Laternen

Laternen

Zur Beleuchtung von fensterfernen Arbeitsplätzen und zur Belüftung (Lüftung) von Räumlichkeiten werden in Industriegebäuden Laternen installiert.

Laternen gibt es in Licht-, Belüftungs- und Mischform:

Leuchten mit massiv verglasten Rahmen, die ausschließlich der Beleuchtung von Räumen dienen;

Lichtbelüftung mit zu öffnenden Glastüren, dient der Beleuchtung und Belüftung von Räumen;

Belüftung ohne Verglasung, dient nur der Belüftung.

Laternen können verschiedene Profile mit vertikaler, geneigter oder horizontaler Verglasung haben.

Das Profil der Laternen ist rechteckig mit vertikaler Verglasung, trapezförmig und dreieckig mit geneigter Verglasung, gezackt mit einseitiger vertikaler Verglasung. Im Industriebau werden meist rechteckige Laternen verwendet. (Abb. 83).

Reis. 83. Grundschemata von Licht- und Lichtbelüftungslaternen:

A– rechteckig; B– trapezförmig; V– gezahnt; G– dreieckig.

Aufgrund ihrer Lage relativ zur Gebäudeachse werden Laternen in Längs- und Querlaternen unterschieden. Am weitesten verbreitet sind Längslichter.

Der Wasserabfluss von Laternen kann außen oder innen erfolgen. Extern wird für Laternen mit einer Breite von 6 Metern verwendet oder wenn im Gebäude kein internes Entwässerungssystem vorhanden ist.

Das Design der Laternen ist gerahmt und besteht aus einer Reihe von Querrahmen, die auf den Obergurten von Fachwerken oder Dachbalken ruhen, und einem System von Längsverstrebungen. Die Designdiagramme der Lampen und ihre Parameter sind vereinheitlicht. Bei Spannweiten von 12, 15 und 18 Metern werden Laternen mit einer Breite von 6 Metern verwendet, bei Spannweiten von 24, 30 und 36 Metern werden Laternen mit einer Breite von 12 Metern verwendet. Der Laternenzaun besteht aus einer Deck-, Seiten- und Stirnwand.

Laternenabdeckungen bestehen aus Stahl mit einer Länge von 6000 Millimetern und einer Höhe von 1250, 1500 und 1750 Millimetern. Die Einfassungen sind mit verstärktem Glas oder Fensterglas verglast.

Als Belüftung bezeichnet man einen natürlichen, kontrollierten und regulierten Luftaustausch.

Die Wirkung der Belüftung basiert auf:

Über den thermischen Druck, der durch den Temperaturunterschied zwischen Innen- und Außenluft entsteht;

Am Höhenunterschied (Unterschied zwischen den Mittelpunkten der Auslass- und Zufuhröffnungen);

Durch die Wirkung des Windes, der um das Gebäude weht, kommt es auf der Leeseite zu einer Luftverdünnung (Abb. 84).

Reis. 84. Gebäudebelüftungssysteme:

A– die Wirkung der Belüftung bei Windstille; B- Das Gleiche gilt für die Einwirkung des Windes.

Der Nachteil von Lichtbelüftungslaternen besteht darin, dass die Abdeckungen auf der Luvseite geschlossen werden müssen, da der Wind verunreinigte Luft zurück in den Arbeitsbereich blasen kann.

Türen und Tore

Türen von Industriegebäuden unterscheiden sich im Design nicht von Paneeltüren von Zivilgebäuden.

Für den Zugang zum Gebäude sind Tore vorgesehen Fahrzeug und der Durchgang großer Menschenmassen.

Die Abmessungen des Tors richten sich nach den Abmessungen der zu transportierenden Ausrüstung. Sie müssen die Abmessungen des beladenen Rollmaterials in der Breite um 0,5–1,0 Meter und in der Höhe um 0,2–0,5 Meter überschreiten.

Je nach Öffnungsart können die Tore Schwingtore, Schiebetore, Hebetore, Vorhangtore usw. sein.

Flügeltore bestehen aus zwei Paneelen, die mittels Schlaufen im Torrahmen aufgehängt sind (Abb. 81). Der Rahmen kann aus Holz, Stahl oder Stahlbeton sein.

Reis. 81. Flügeltore:

1 – Pfeiler des Stahlbetonrahmens, der die Öffnung umrahmt; 2 – Querlatte.

Wenn kein Platz zum Öffnen der Türen vorhanden ist, werden die Tore als Schiebetore ausgeführt. Schiebetore Es gibt Einfeld und Doppelfeld. Ihre Türblätter haben ein ähnliches Design wie Pendeltüren, sind jedoch im oberen Teil mit Stahlrollen ausgestattet, die sich beim Öffnen und Schließen des Tores entlang einer Schiene bewegen, die an der Querstange des Stahlbetonrahmens befestigt ist.

Die Flügel des Hubtors bestehen aus Ganzmetall, sind an Seilen aufgehängt und bewegen sich entlang vertikaler Führungen.

Das Paneel der Vorhangtüren besteht aus horizontalen Elementen, die einen Stahlvorhang bilden, der beim Anheben auf eine rotierende Trommel geschraubt wird, die sich horizontal über der Oberseite der Öffnung befindet.

Beschichtungen

In einstöckigen Industriegebäuden werden die Abdeckungen ohne Dachboden hergestellt, bestehend aus den Haupttragelementen der Abdeckung und der Umzäunung.

In unbeheizten Gebäuden und Gebäuden mit übermäßiger industrieller Wärmeentwicklung werden die umschließenden Strukturen der Beschichtungen ungedämmt, in beheizten Gebäuden isoliert ausgeführt.

Die Kaltdachkonstruktion besteht aus einem Sockel (Bodenbelag) und einem Dach. Die isolierte Beschichtung umfasst eine Dampfsperre und Isolierung.

Bodenbelagselemente werden in kleine (1,5 – 3,0 Meter lange) und große (6 und 12 Meter lange) Elemente unterteilt.

Bei Umzäunungen aus kleinformatigen Elementen müssen Pfetten verwendet werden, die entlang von Balken oder Dachbindern entlang des Gebäudes angebracht werden.

Großformatige Bodenbeläge werden entlang der Haupttragelemente verlegt und die Beläge werden in diesem Fall als nicht lauffähig bezeichnet.

Bodenbeläge

Nicht laufend verstärkter Beton Die Decks bestehen aus vorgespanntem Stahlbeton Rippenplatten 1,5 und 3,0 Meter breit und eine Länge, die der Neigung von Balken oder Fachwerken entspricht.

Bei ungedämmten Eindeckungen wird auf die Platten ein Zementestrich gelegt, auf den die Rolldacheindeckung geklebt wird.

Bei isolierten Beschichtungen werden Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit als Isolierung verwendet und eine zusätzliche Dampfsperre eingebaut. Besonders bei Belägen über Räumen ist eine Dampfsperre erforderlich hohe Luftfeuchtigkeit Luft.

Kleine Platten können aus Stahlbeton, Stahlzement oder verstärktem Leicht- und Porenbeton bestehen.

Rolldächer bestehen aus Dacheindeckungsmaterial. Die oberste Schicht des Rolldaches wird montiert Schutzschicht Kies eingebettet in Bitumenmastix.

Bodenbelag aus belaubt Materialien.

Einer dieser Bodenbeläge ist ein Profilboden aus verzinktem Stahl, der auf Pfetten (mit einem Abstand von 6 Metern) oder entlang von Gitterpfetten (mit einem Abstand von 12 Metern) verlegt wird.

Schräge Kaltbeläge werden oft aus gewellten Asbestzementplatten mit einem verstärkten Profil von 8 Millimetern Dicke hergestellt.

Darüber hinaus werden Wellplatten aus Glasfaser und anderen Kunststoffen verwendet.

Entwässerung von Beschichtungen

Entwässerung verlängert die Lebensdauer eines Gebäudes und schützt es vor vorzeitiger Alterung und Zerstörung.

Die Entwässerung von Beschichtungen von Industriegebäuden kann außen und innen erfolgen.

Bei einstöckigen Gebäuden erfolgt die Außenentwässerung unorganisiert, bei mehrstöckigen Gebäuden unter Verwendung von Abflussrohren.

Das interne Entwässerungssystem besteht aus Wassereinlasstrichtern und einem Netzwerk von Rohren im Inneren des Gebäudes, in die das Wasser abfließt Regenwasserkanal(Abb. 82).

Reis. 82. Interne Entwässerung:

A– Wassereinlauftrichter; B– Gusseisenpfanne;

1 – Trichterkörper; 2 – Abdeckung; 3 – Rohr; 4 – Rohrmanschette; 5 – Gusseisenpfanne; 6 – Loch für das Rohr; 7 – mit Bitumen imprägniertes Sackleinen; 8 – Rolldach; 9 – Füllung mit geschmolzenem Bitumen; 10 - Stahlbetonplatte Beläge.

Interne Entwässerung ist angeordnet:

In mehrschiffigen Gebäuden mit Satteldächern;

Bei Gebäuden mit großen Höhen oder erheblichen Höhenunterschieden einzelner Spannweiten;

in Gebäuden mit großer industrieller Wärmeabgabe, wodurch Schnee an der Oberfläche schmilzt.

Böden

Böden in Industriegebäuden werden unter Berücksichtigung der Art der Produktionseinwirkungen auf sie und der an sie gestellten betrieblichen Anforderungen ausgewählt.

Solche Anforderungen können sein: Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Wasser- und Gasundurchlässigkeit, Dielektrizität, Funkenfreiheit bei Stößen, erhöhte mechanische Festigkeit und andere.

Manchmal ist es unmöglich, Böden auszuwählen, die alle erforderlichen Anforderungen erfüllen. In solchen Fällen ist es notwendig, im selben Raum unterschiedliche Bodenbeläge zu verwenden.

Der Bodenaufbau besteht aus einem Belag (Belag) und einer darunter liegenden Schicht (Vorbereitung). Darüber hinaus kann der Bodenaufbau Zwischenschichten enthalten für verschiedene Zwecke. Die darunter liegende Schicht nimmt die durch die Beschichtung auf den Boden übertragene Last auf und verteilt sie auf den Untergrund.

Die darunter liegenden Schichten sind starr (Beton, Stahlbeton, Asphaltbeton) und nicht starr (Sand, Kies, Schotter).

Bei der Verlegung von Fußböden auf Zwischenböden dienen Bodenplatten als Unterlage, wobei die darunter liegende Schicht entweder ganz fehlt oder ihre Rolle durch wärme- und schalldämmende Schichten übernommen wird.

Erdgeschosse werden in Lagerhallen und Heißbetrieben eingesetzt, wo sie durch herabfallende schwere Gegenstände Stößen ausgesetzt sein oder mit heißen Teilen in Kontakt kommen können.

Steinböden Wird in Lagerhallen eingesetzt, in denen erhebliche Stoßbelastungen möglich sind, oder in Bereichen, die von Kettenfahrzeugen abgedeckt werden. Diese Böden sind langlebig, aber kalt und hart. Solche Böden werden meist mit Pflastersteinen belegt (Abb. 85).

Reis. 85. Steinböden:

A– Kopfsteinpflaster; B– aus großen Pflastersteinen; V– aus kleinen Pflastersteinen;

1 – Kopfsteinpflaster; 2 – Sand; 3 – Pflastersteine; 4 - Bitumenmastix; 5 – Beton.

Beton- und Zementböden Wird in Räumen verwendet, in denen der Boden ständiger Feuchtigkeit oder Belastung ausgesetzt sein kann Mineralöle(Abb. 86).

Reis. 86. Beton- und Zementböden:

1 – Beton- oder Zementkleidung; 2 – darunter liegende Betonschicht.

Asphalt- und Asphaltbetonböden haben ausreichende Festigkeit, Wasserbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Elastizität und sind leicht zu reparieren (Abb. 87). Zu den Nachteilen von Asphaltböden gehört, dass sie bei steigenden Temperaturen erweichen können und daher nicht für heiße Werkstätten geeignet sind. Unter dem Einfluss längerer punktueller Belastung bilden sich darin Dellen.

Reis. 87. Asphalt- und Asphaltbetonböden:

1 – Asphalt- oder Asphaltbetonbekleidung; 2 – darunter liegende Betonschicht.

ZU Keramikböden Dazu zählen Klinker-, Ziegel- und Fliesenböden (Abb. 88). Solche Böden widerstehen der Einwirkung gut hohe Temperatur, beständig gegen Säuren, Laugen und Mineralöle. Sie werden in Räumen eingesetzt, die eine hohe Sauberkeit erfordern und in denen keine Stoßbelastungen auftreten.

Reis. 88. Keramikfliesenböden:

1 – Keramikfliesen; 2 – Zementmörtel; 3 – Beton.

Metallböden Wird nur in bestimmten Bereichen verwendet, in denen der Boden von heißen Gegenständen berührt wird und gleichzeitig eine ebene, harte Oberfläche benötigt wird, sowie in Werkstätten mit starken Stoßbelastungen (Abb. 89).

Reis. 89. Metallböden:

1 – Gusseisenfliesen; 2 – Sand; 3 – Bodenbasis.

Fußböden können auch in Industriegebäuden eingesetzt werden Bretter und von Synthetische Materialien. Solche Böden werden in Labors, Technikgebäuden und Verwaltungsgebäuden eingesetzt.

Bei Böden mit einer starren Unterschicht werden zur Vermeidung von Rissen Dehnungsfugen eingebaut. Sie sind entlang der Linien angeordnet Dehnungsfugen Gebäuden und an Orten, an denen verschiedene Bodenarten aufeinandertreffen.

Zur Verlegung von Versorgungsleitungen werden Kanäle in die Böden eingebaut.

Der Anschluss von Böden an Wände, Stützen und Maschinenfundamente erfolgt fugenfrei zur freien Setzung.

In Nassräumen erhalten die Böden zur Ableitung von Flüssigkeiten ein Relief mit Gefällen zu Wassereinlässen aus Gusseisen oder Beton, sogenannten Leitern. Die Abflüsse sind an die Kanalisation angeschlossen. Entlang der Wände und Säulen müssen Sockelleisten und Leisten angebracht werden.

Treppe

Treppen von Industriegebäuden werden in folgende Typen unterteilt:

- Basic, benutzt in mehrstöckige Gebäude zur ständigen Kommunikation zwischen den Etagen und zur Evakuierung;

- offiziell, führt zu Arbeitsstätten und Zwischengeschossen;

- Feuerlöscher, vorgeschrieben für Gebäudehöhen über 10 Meter und für Feuerwehrangehörige zum Besteigen des Daches vorgesehen (Abb. 90).

Reis. 90. Feuerleiter

- Notfall extern, eingerichtet für die Evakuierung von Personen, wenn nicht genügend Haupttreppen vorhanden sind (Abb. 91);

Reis. 91. Notleiter

Feuerbarrieren

Zur Festlegung der Anforderungen dient die Klassifizierung von Gebäuden und Räumlichkeiten nach Explosions- und Brandgefahr Brandschutz zielt darauf ab, die Möglichkeit eines Brandes zu verhindern und sicherzustellen Brandschutz Personen und Sachwerte im Brandfall. Je nach Explosions- und Brandgefahr werden Räumlichkeiten in die Kategorien A, B, B1-B4, D und D und Gebäude in die Kategorien A, B, C, D und D eingeteilt.

Die Kategorien von Räumlichkeiten und Gebäuden werden auf der Grundlage der Art der in den Räumlichkeiten befindlichen brennbaren Stoffe und Materialien, ihrer Menge und feuergefährlichen Eigenschaften sowie auf der Grundlage der raumplanerischen Lösungen der Räumlichkeiten und der Merkmale der durchgeführten technologischen Prozesse bestimmt in ihnen.

Um im Brandfall eine Ausbreitung des Feuers im gesamten Gebäude zu verhindern, werden Brandschutzwände installiert. Feuerfeste Böden dienen als horizontale Barrieren in mehrstöckigen Gebäuden. Vertikale Barrieren sind Brandwände (Firewalls).

Firewall soll die Ausbreitung eines Brandes von einem Raum oder Gebäude auf einen angrenzenden Raum oder Gebäude verhindern. Firewalls bestehen aus feuerfesten Materialien – Stein, Beton oder Stahlbeton – und müssen eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens vier Stunden aufweisen. Firewalls müssen auf Fundamenten stehen. Brandmauern müssen die gesamte Höhe des Gebäudes abdecken und brennbare und nicht brennbare Abdeckungen, Decken, Laternen und andere Konstruktionen trennen. Sie müssen über brennbare Dächer mindestens 60 Zentimeter und über nicht brennbare Dächer mindestens 30 Zentimeter hinausragen. Türen, Tore, Fenster, Schachtabdeckungen und andere Füllungen von Öffnungen in Brandschotts müssen feuerfest sein und eine Feuerwiderstandsdauer von mindestens 1,5 Stunden aufweisen. Firewalls sind auf Stabilität bei einseitigem Einsturz von Böden, Belägen und anderen Bauwerken im Brandfall ausgelegt (Abb. 92).

Reis. 92. Firewalls:

A– in einem Gebäude mit feuerfesten Außenwänden; B– in einem Gebäude mit brennbaren oder nicht brennbaren Außenwänden; 1 – Firewall-Kamm; 2 – Firewall beenden.

Kontrollfragen

1. Benennen Sie die Entwurfsdiagramme von Industriegebäuden.

2. Nennen Sie die wichtigsten Rahmentypen für Industriegebäude.

3. Welche Arten von Wänden gibt es in Industriegebäuden?

VORTRAG 8. STRUKTURSYSTEME UND STRUKTURELEMENTE VON LANDWIRTSCHAFTLICHEN GEBÄUDEN UND STRUKTUREN

Gewächshäuser und Gewächshäuser

Gewächshäuser und Gewächshäuser sind verglaste Bauwerke, in denen künstlich die notwendigen Klima- und Bodenbedingungen geschaffen werden, um das Wachstum zu ermöglichen frühes Gemüse, Setzlinge und Blumen.

Gewächshausgebäude bestehen hauptsächlich aus vorgefertigten glasierten Stahlbetonplatten, die durch Schweißen eingebetteter Teile miteinander verbunden werden.

Die Gewächshauskonstruktion besteht aus vorgefertigten Stahlbetonrahmen, die über die gesamte Länge des Gewächshauses in den Boden eingebaut werden, und aus vorgefertigten Stahlbetonrahmen (Längsbett des Gewächshauses), die auf den Rahmenkonsolen aufliegen. Abnehmbare verglaste Gewächshausrahmen bestehen aus Holz (Abb. 94).

Reis. 94. Gewächshaus aus vorgefertigten Stahlbetonelementen:

1 – Stahlbetonrahmen; 2 – Nordblock aus Stahlbeton; 3 – das gleiche, südlich;

4 – Sand; 5 – Nährstoffschicht des Bodens; 6 – Heizungsrohre in einer Sandschicht;

7 – verglaster Holzrahmen.

LISTE DER VERWENDETEN REFERENZEN

1. Maklakova T. G., Nanasova S. M. Konstruktionen ziviler Gebäude: Lehrbuch. – M.: ASV-Verlag, 2010. – 296 S.

2. Budasov B.V., Georgievsky O. V., Kaminsky V. P. Konstruktionszeichnung. Lehrbuch für Universitäten / Allgemein. Hrsg. O. V. Georgievsky. – M.: Stroyizdat, 2002. – 456 S.

3. Lomakin V. A. Grundlagen des Bauwesens. – M.: Higher School, 1976. – 285 S.

4. Krasensky V.E., Fedorovsky L.E. Zivile, industrielle und landwirtschaftliche Gebäude. – M.: Stroyizdat, 1972, – 367 S.

5. Koroev Yu. I Zeichnen für Bauherren: Lehrbuch. für Prof. Lehrbuch Betriebe. – 6. Aufl., gelöscht. – M.: Höher. Schule, Hrsg. Zentrum „Akademie“, 2000 – 256 S.

6. Tschitscherin I. I. Bauarbeiten: ein Lehrbuch für Anfänger. Prof. Ausbildung. – 6. Aufl., gelöscht. – M.: Verlagszentrum „Akademie“, 2008. – 416 S.

VORTRAG 6. KONSTRUKTIONEN VON LANGSPANNIGEN GEBÄUDEN MIT RÄUMLICHEN ÜBERDACHUNGEN

Abhängig von der konstruktiven Gestaltung und dem statischen Betrieb können tragende Strukturen von Beschichtungen in flächige (in der gleichen Ebene wirkende) und räumliche Strukturen unterteilt werden.

Planare Strukturen

Zu dieser Gruppe tragender Strukturen gehören Balken, Fachwerke, Rahmen und Bögen. Sie können aus vorgefertigtem und monolithischem Stahlbeton sowie aus Metall oder Holz bestehen.

Balken und Fachwerke bilden zusammen mit Stützen ein System von Querrahmen, deren Längsverbindung durch Deckplatten und Windverbände erfolgt.

Neben vorgefertigten Rahmen werden in einer Reihe einzigartiger Gebäude mit erhöhten Belastungen und großen Spannweiten monolithische Stahlbeton- oder Metallrahmen verwendet (Abb. 48).

Reis. 48. Weitspannige Tragwerke:

A- monolithischer Stahlbetonrahmen, Doppelscharnier.

Um Spannweiten über 40 Meter abzudecken, empfiehlt sich der Einsatz von Bogenkonstruktionen. Bögen können strukturell in zweigelenkige (mit Scharnieren an den Stützen), dreigelenkige (mit Scharnieren an den Stützen und in der Mitte der Spannweite) und scharnierlose Bögen unterteilt werden.

Der Bogen arbeitet hauptsächlich auf Druck und überträgt nicht nur die vertikale Last, sondern auch den horizontalen Druck (Schub) auf die Stützen.

Im Vergleich zu Balken, Fachwerken und Rahmen haben Bögen ein geringeres Gewicht und sind sparsamer im Materialverbrauch. Bögen werden in Bauwerken in Kombination mit Gewölben und Schalen verwendet.

Bundesamt für Bildung

Staatliche Erdöltechnische Universität Ufa

Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen

I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova

Konstruktionstechnologie

Beschichtungsstrukturen

weitgespannte Gebäude

(Lernprogramm)

Genehmigt durch die Entscheidung des Akademischen Rates der USPTU as

Schulungshandbuch (Protokoll vom _________Nr. _______)

Rezensenten:

____________________________________________________________________________________________________________________

Fedortsev I.V., Sultanova E.A.

Technologie zur Errichtung von Dachkonstruktionen für Gebäude mit großer Spannweite: Lehrbuch / I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova. – Ufa: Verlag der USNTU, 2008. – S. ______

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1.

Das Lehrbuch „Technik für den Bau von Überdachungskonstruktionen für weitgespannte Gebäude“ wurde als zentraler pädagogischer und methodischer Leitfaden für Studierende der Fachrichtung „Industrie- und Bauingenieurwesen“ im Studium der Fachrichtung „Technik für den Bau von Gebäuden und Bauwerken“ entwickelt “ (TVZS).

Enthält systematisiertes Material bestehender Erfahrungen beim Bau von weitgespannten Bauwerken wie: Balken, Rahmen, Bögen, Schrägseilen, Membranen, Strukturplatten, Kuppeln, Markisen usw. Die Organisation und Technologie der Installationsprozesse während des Baus dieser Bauwerke Gebäude und Bauwerke werden in Form klarer technologischer Vorschriften für die in einer bestimmten technologischen Reihenfolge durchgeführten Arbeiten mit ausreichender „Detailliertheit“ der Installationsprozesse in Form von „ technologische Karten„und Arbeitsmechanisierungspläne. Letztere können als grundlegende Empfehlungen für die Entwicklung der organisatorischen und technischen Dokumentation bei der Gestaltung eines Arbeitsvorhabens für bestimmte Objekte herangezogen werden.

Von besonderem Interesse sind die im „Handbuch“ dargestellten Erfahrungen bei der Installation der gewölbten Abdeckung des Eispalastes in der Stadt Ufa, deren Bauweise erstmals in der Praxis des Baus solch großspanniger Gebäude umgesetzt wurde durch die Bau- und Installationsabteilungen von Baschkortostan gemäß dem Projekt und durch die Kräfte von Vostokneftezavodmontazh OJSC. Das Handbuch enthält Schlussfolgerungen und Kontrollfragen für jede Art von Konstruktion, die es dem Benutzer ermöglichen, die Aufnahme des darin präsentierten Materials unabhängig zu beurteilen.

Gedacht für Studierende der Baufachrichtungen der USPTU beim Studium der Kurse TVZS, TVBzd und TSMR, Studierende der IPK USPTU und Bauorganisationen und -abteilungen, die auf die eine oder andere Weise mit dem Bau von Gebäuden und Bauwerken mit großer Spannweite zu tun haben.

I.V. Fedortsev, E.A. Sultanova

ISBN – 5 – 9492 – 055 – 1 UDC 697.3

EINFÜHRUNG

Als weitgespannte Gebäude gelten solche, bei denen der Abstand zwischen den Stützen der tragenden Dachkonstruktionen mehr als 40 m beträgt.

Systeme mit großen Spannweiten werden am häufigsten als einfeldrige Systeme konzipiert, was sich aus der wichtigsten Grundanforderung ergibt – dem Fehlen von Zwischenstützen.

Im Industriebau sind dies in der Regel Montagehallen von Schiffbau-, Flugzeug- und Maschinenbaubetrieben. Im zivilen Bereich – Ausstellungshallen, Pavillons, Konzertsäle und Sportanlagen. Erfahrungen bei der Planung und dem Bau von weitgespannten Gehwegen zeigen, dass die schwierigste Aufgabe bei deren Bau die Installation der Gehwegkonstruktionen ist.

Tragwerke zur Abdeckung großer Spannweiten werden statisch in Balken-, Rahmen-, Bogen-, Tragwerks-, Kuppel-, Falt-, Hänge-, Kombi- und Gitterkonstruktionen unterteilt. Alle bestehen hauptsächlich aus Stahl und Aluminium, Stahlbeton, Holz, Kunststoffen und luftdichten Stoffen. Die Leistungsfähigkeit und der Einsatzbereich von Raumtragwerken werden durch deren konstruktive Gestaltung und Spannweite bestimmt.

Bei der Wahl des Gebäude- und Bautyps ist die Bauweise ein wichtiger, oft entscheidender Faktor. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass bestehende Mechanisierungsmittel und herkömmliche Installationsmethoden nicht immer für weitgespannte Strukturen geeignet sind. Daher übersteigen die Kosten für den Bau solcher Gebäude die Kosten für den Bau herkömmlicher Standardstrukturen erheblich. Theorie und Praxis des Baus weitgespannter Bauwerke im In- und Ausland haben gezeigt, dass die größte Reserve zur Steigerung der Effizienz solcher Bauwerke unter modernen Bedingungen in der Verbesserung der organisatorischen und technologischen Aspekte des Baus, der Herstellbarkeit der Anlagen sowie architektonischer und struktureller Lösungen liegt. Unter der Herstellbarkeit einer Anlage wird eine Eigenschaft einer Konstruktion verstanden, die ihre Übereinstimmung mit den Anforderungen der Anlagentechnik bestimmt und es ermöglicht, deren Herstellung, Transport und Montage auf einfachste Weise mit geringstem Arbeits-, Zeit- und Produktionsaufwand unter Einhaltung der Anforderungen durchzuführen mit Sicherheits- und Produktqualitätsanforderungen. Ein Beispiel für eine solch umfassende ingenieurwissenschaftliche organisatorische und technologische Lösung für die Errichtung eines weitgespannten Gebäudes im „Handbuch“ sind die Erfahrungen beim Bau einer Jubiläumsanlage in Baschkortostan – dem Eispalast Ufa Arena. Die Einzigartigkeit der Installation des gewölbten Daches des Bauwerks liegt in der ursprünglichen Organisation der von Vostokneftezavodmontazh OJSC vorgeschlagenen Montage- und Installationsprozesse, die nicht wie üblich am Boden, sondern an Entwurfsmarkierungen (20 m) mit anschließender Montage durchgeführt werden „Schieben“ eines vollständig vergrößerten Blocks mit einem Gewicht von mehr als 500 Tonnen mithilfe eines Systems hydraulischer Heber. Diese zuerst von OJSC VNZM entwickelte Installationsmethode stellte den „optimalen“ Zeitrahmen für den Bau der Jubiläumsanlage sicher und ermöglichte vor allem die Verwendung der schweren Ausrüstung des Auftragnehmers Baumaschinen Führen Sie die Montage und Installation von massiven Konstruktionen direkt in der Entwurfsposition durch. Der Einsatz einer Alternative, in diesem Fall als Option der traditionellen Methode des „Schiebens“, würde den Einsatz leistungsstärkerer Installationskräne (SKG-160) erfordern, was unter den Bedingungen der bestehenden Infrastruktur der Stadt praktisch unmöglich war Mikrobezirk, in dem der Eispalast gebaut wurde.

Nachfolgend werden die Eigenschaften von weitgespannten Tragwerken als Gesamtheit ihrer Entwurfsparameter, Herstellungsmaterialien und Gesamtabmessungen für die folgenden Tragwerkstypen betrachtet:

Strahl;

Gewölbt;

Bauplatten;

Schrägseilsysteme;

Membranbeschichtungen;

Zeltkonstruktionen;

Zeltabdeckungen.

1 Klassifizierung weitgespannter Bauwerke

Die Klassifizierung von weitgespannten Bauwerken nach Arten von Tragwerksplänen zur Abdeckung von Gebäuden und Bauwerken ist in der Tabelle angegeben. 1, mit grundlegenden Informationen, die ihren Anwendungsbereich und den von diesen Systemen abgedeckten Bereich charakterisieren. Eine kurze Zusammenfassung jeder Art von weitgespannten Konstruktionen, differenziert nach der Spannweite, ermöglicht es uns, ihre inhärenten Vor- und Nachteile zu systematisieren und letztendlich die mögliche „Bewertung“ einer bestimmten Dachlösung für das zu entwerfende Gebäude zu bestimmen.

Balkenabdeckungen- bestehen aus räumlichen Hauptquerträgern und flachen Zwischenträgern von Strukturen - Pfetten. Sie zeichnen sich durch die Abwesenheit von Schubkräften aus der Beschichtungsstruktur aus, was die Art der Arbeit der tragenden Elemente des Rahmens und der Fundamente erheblich „vereinfacht“. Der Hauptnachteil ist der hohe Stahlverbrauch und die erhebliche Bauhöhe der Spannkonstruktionen selbst. Daher können sie in Spannweiten von bis zu verwendet werden 100 m und vor allem in Branchen, die durch den Einsatz schwerer Laufkräne gekennzeichnet sind.

Rahmenverkleidungen Im Vergleich zu Balken zeichnen sie sich durch geringere Masse, höhere Steifigkeit und geringere Bauhöhe aus. Einsetzbar in Gebäuden mit einer Spannweite von bis zu 120 M.

Gewölbte Abdeckungen Nach dem statischen Schema sind sie in 2-fach, 3-fach und scharnierlos unterteilt. Sie haben weniger Gewicht als Balken- und Rahmenmodelle, aber mehr

Möglichkeit der Nutzung räumlicher Strukturen

Tabelle 1

schwierig herzustellen und zu installieren. Die qualitativen Eigenschaften von Bögen hängen hauptsächlich von ihrer Höhe und ihrem Umriss ab. Die optimale Höhe des Bogens beträgt 1/4 ... 1/6 Spannweite. Der beste Umriss ergibt sich, wenn die geometrische Achse mit der Druckkurve übereinstimmt.

Die Abschnitte der Bögen sind gitterförmig oder massiv mit einer Höhe von 1/30 ... 1/60 bzw. 1/50 ... 1/80 der Spannweite ausgeführt. Gewölbte Abdeckungen werden für Spannweiten bis zu verwendet 200 M.

Räumliche Abdeckung dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen aller tragenden Elemente nicht in der gleichen Ebene liegen. Sie sind unterteilt in: Kuppeln und Schalen, charakterisiert als dreidimensionale tragende Strukturen, die sich durch räumliche Wirkung auszeichnen und aus einfach oder doppelt gekrümmten Flächen bestehen. Unter der Schale versteht man eine Struktur, deren Form eine gekrümmte Fläche mit einer im Vergleich zur Fläche selbst relativ geringen Dicke darstellt. Der wesentliche Unterschied zwischen Schalen und Gewölben besteht darin, dass in ihnen sowohl Zug- als auch Druckkräfte auftreten.

Gerippte Kuppeln bestehen aus einem System flacher Fachwerke, die unten und oben durch Stützringe verbunden sind. Die Obergurte der Fachwerke bilden eine Rotationsfläche (kugelförmig, parabelförmig). Bei einer solchen Kuppel handelt es sich um ein Abstandssystem, bei dem der untere Ring auf Zug und der obere Ring auf Druck beansprucht wird.

Gerippte Ringkuppeln bestehen aus gerippten Halbbögen, die auf dem unteren Ring ruhen. Die Höhenrippen sind durch horizontale Ringträger verbunden. Entlang der tragenden Rippen können krummlinige Platten aus Leichtbeton oder Stahlbelag verlegt werden. Der Stützring besteht in der Regel aus Stahlbeton und ist vorgespannt.

Gerippte Ringkuppeln mit Gitterverbindungen bestehen hauptsächlich aus Metallkonstruktionen. Die Einführung diagonaler Verbindungen in das System der Rippenringelemente ermöglicht eine rationellere Verteilung der Druck-Zug- und Biegekräfte, was einen geringen Metallverbrauch und die Kosten für die Kuppelabdeckung selbst gewährleistet.

Strukturbeschichtungen Wird zur Abdeckung großer Spannweiten für industrielle und zivile Zwecke verwendet. Dabei handelt es sich um räumliche Kernsysteme, die sich dadurch auszeichnen, dass es bei ihrer Entstehung möglich wird, sich immer wieder wiederholende Elemente zu verwenden. Die am weitesten verbreiteten Strukturen sind die folgenden Typen: TsNIISK, „Kislovodsk“, „Berlin“, „MARCHI“ usw.

Hängende Abdeckungen(Jungs Und Membranen) – Haupttragelemente sind flexible Stahlseile oder dünnwandige Blechkonstruktionen, die orthogonal auf die Tragkonturen gespannt sind.

Kabel und Membranen unterscheiden sich erheblich von herkömmlichen Strukturen. Zu ihren Vorteilen gehören: Gestreckte Elemente werden über die gesamte Querschnittsfläche effektiv genutzt; Die tragende Struktur hat ein geringes Gewicht. Der Bau dieser Strukturen erfordert keine Installation von Gerüsten und Hängegerüsten. Je größer die Spannweite des Gebäudes, desto wirtschaftlicher ist die Beschichtungskonstruktion. Allerdings haben sie auch ihre eigenen Nachteile:

Erhöhte Verformbarkeit der Beschichtung. Um die Steifigkeit der Beschichtung zu gewährleisten, müssen zusätzliche konstruktive Lösungen durch die Einführung von Stabilisierungselementen getroffen werden;

Die Notwendigkeit, eine spezielle Stützstruktur in Form einer Stützkontur anzuordnen, um den „Schub“ von den Kabeln oder der Membran aufzunehmen, was die Kosten der Beschichtung erhöht.

Zu den Gebäuden mit großer Spannweite gehören Theater, Konzert- und Konzerthallen Fitnessstudios, Ausstellungspavillons, Garagen, Hangars, Flugzeug- und Werften und andere Gebäude mit Spannweiten der Haupttragwerke von 50 m oder mehr. In der Regel sind solche Gebäude einfeldrig ausgeführt. Sie sind mit Balkensystemen (hauptsächlich Fachwerken), Rahmen, Bögen, Schrägseil- (hängenden), kombinierten und anderen Strukturen bedeckt.

In den Fachwerkstäben großer Spannweiten treten erhebliche Kräfte auf, daher werden anstelle der herkömmlichen Profile aus zwei Winkeln doppelwandige Verbundprofile verwendet. Die Höhe der Fachwerke wird innerhalb der l/s-Vis-Spannweite angegeben und beträgt mehr als 3,8 m. Transportieren Sie Fachwerke dieser Höhe um Eisenbahn Das geht nicht, sie werden auf der Baustelle zusammengebaut.-

Die Rahmen werden in Gebäudeabdeckungen mit Spannweiten von 60–120 m verwendet. Durch die starre Verbindung der Querstange mit den Gestellen sind die Biegemomente in der Spannweite geringer als bei einer Balkenkonstruktion: Dies ermöglicht nicht nur eine Reduzierung der Querstange -Querschnittsfläche der Gurte, aber auch die Höhe des Querriegels und damit die Höhe des Gebäudes. Es kommen sowohl scharnierlose als auch doppelscharnierte Rahmen zum Einsatz. Die Modelle mit Scharnier sind leichter als die Modelle mit Doppelscharnier, erfordern jedoch Fundamente große Größen und sie reagieren empfindlicher auf Temperaturänderungen und unterstützen Niederschläge. Der Einsatz in Bodensenkungen wird nicht empfohlen. Doppelwandige Abschnitte aus Fachwerkgurten

Bögen werden zur Abdeckung von weitgespannten Gebäuden mit Spannweiten bis zu 200 m verwendet. Sie sind rentabler als Balken- und Rahmensysteme. Bögen sind: massiv und durchgehend; ohne Scharnier, mit zwei Scharnieren und mit drei Scharnieren. Gelenkbögen sind bei gleicher Belastung leichter als Doppelgelenkbögen, allerdings sind für sie wie für scharnierlose Rahmen massive Fundamente erforderlich, und das sind sie auch. Sie reagieren empfindlicher auf Temperaturänderungen und Setzungen von Stützen.

Am häufigsten werden Doppelgelenkbögen mit einem Hubausleger gleich Vs-Ve verwendet. Spanne. Mit zunehmendem Hubausleger nimmt die Längskraft im Bogen ab und das Biegemoment zu;

Die Querschnitte der Bogenstäbe können einwandig oder doppelwandig sein

Die Stabilität der Haupttragwerke (Fachwerke, Rahmen, Bögen) wird durch horizontale und vertikale Verbindungen gewährleistet. Zunächst müssen Verbindungen installiert werden, die die komprimierten Gurte von Durchgangsbauwerken sichern

Rahmen und Bögen sind statisch unbestimmte Systeme. Scharnierrahmen und Bögen sind dreimal statisch unbestimmt, Doppelrahmenrahmen sind einmal statisch unbestimmt. Normalerweise wird eine Schubkraft als zusätzliche Unbekannte betrachtet – eine Kraft, deren ungefährer Wert für Durchgangsrahmen und Bögen anhand der im Konstrukteurshandbuch angegebenen Formeln ermittelt werden kann.

Sie ermitteln in Kenntnis der Schubkraft die Biegemomente M, Längskräfte N und Querkräfte Q im Rahmen bzw. Bogen wie bei einem statisch bestimmten Bauwerk und daraus die Kräfte in den Stäben.

Die Kräfte in den Stäben von Durchgangsrahmen und Bögen können auch durch die Erstellung von Kraftdiagrammen ermittelt werden. Basierend auf den erhaltenen Kräften werden die Abschnitte der Stäbe ausgewählt und die Knoten und Verbindungen auf die gleiche Weise berechnet wie bei Fachwerken.

Das Eigengewicht der tragenden Konstruktionen und das Gewicht des Daches in< большепролетных сооружениях является основной нагрузкой, существенно влияющей на расход металла на покрытие, поэтому при выборе их конструктивной фор-» мы следует отдавать предпочтение более leichte Designs. Insbesondere durch die Verwendung von Aluminium und anderen Dacheindeckungsplatten sollten Sie darauf achten, das Eigengewicht des Daches zu reduzieren einfach effektiv Isolierung.

Unter Hänge- und Schrägseilbeschichtungen versteht man solche, bei denen flexible Fäden, hauptsächlich Seile, als Tragkonstruktion verwendet werden.

Die Haupttragkonstruktionen des Aufhängesystems – die Seile – arbeiten nur auf Zug und nutzen somit die Tragfähigkeit des Materials voll aus

und es wird möglich, Stahl höchster Festigkeit zu verwenden.

Ihr Transport und ihre Installation werden erheblich vereinfacht, was die Baukosten senkt. Dies ist ein sehr wichtiger Vorteil von Aufhängesystemen im Vergleich zu Traversen, Rahmen und Bögen. Hängende Konstruktionen haben jedoch auch gravierende Nachteile: Sie weisen eine erhöhte Verformbarkeit auf und erfordern spezielle Stützen zur Schubaufnahme.

Um die Verformbarkeit von Schrägseilen zu verringern, werden verschiedene Methoden zu deren Stabilisierung eingesetzt. Beispielsweise wird bei Doppelgurt-Schrägseilsystemen die Steifigkeit der Seile durch die Konstruktion sogenannter Stabilisierungsseile erhöht, die über Aufhänger und Abstandshalter oder ein Gitter aus flexiblen vorgespannten Elementen mit den tragenden Seilen verbunden sind.

Der Schub hängt vom Verhältnis /// ab. Bei ///>Y ist die Zunahme des Fadendurchhangs mit zunehmender Belastung unbedeutend und kann vernachlässigt werden. In diesem Fall kann der Schub durch die Formel bestimmt werden. Der Querschnitt des Kabels wird anhand der Kraft T ausgewählt.

Für Schrägseile werden Stahlseile, Bündel und Litzen aus hochfestem Draht sowie warmgewalzter Rundstahl verwendet erhöhte Kraft Und dünne Laken.

Bei kombinierten Systemen werden konzentrierte Kräfte über ein starres Element auf einen flexiblen Faden übertragen, wodurch deren Verformbarkeit deutlich reduziert werden kann.

Für weitgespannte Gebäude, insbesondere für Hangars, wird ein freitragendes kombiniertes System verwendet, bestehend aus einem starren Element und Aufhängungen. Das Fachwerk dient als starres Element, das die konzentrierten Kräfte zwischen den Aufhängungen umverteilt. Letztere dienen als Zwischenträger für das Fachwerk und es arbeitet als durchgehender Träger auf elastisch nachgebenden Stützen. .

Der Vorteil des freitragenden Kombisystems besteht darin, dass das starre Element (Fachwerk) am zweiten Ende keine starre Abstützung benötigt. Dadurch können problemlos großformatige Torstrukturen für Hangars erstellt werden.

Auch weitgespannte Gebäude können mit Raumsystemen in Form von Gewölben, Falten und Kuppeln überdacht werden.

Weitgespannte Bauwerke spielen in der Weltarchitektur eine bedeutende Rolle. Und dies wurde bereits in der Antike festgelegt, als diese besondere Richtung der architektonischen Gestaltung tatsächlich entstand.

Die Idee und Umsetzung langfristiger Projekte ist untrennbar mit dem Hauptwunsch nicht nur des Bauherrn und Architekten, sondern der gesamten Menschheit verbunden – dem Wunsch, den Weltraum zu erobern. Deshalb ab 125 n. Chr. h., als das erste in der Geschichte bekannte Bauwerk mit großer Spannweite, das Pantheon von Rom (Basisdurchmesser - 43 m), erschien und mit den Kreationen moderner Architekten endete, weitgespannte Bauwerke sind besonders beliebt.

Geschichte weitgespannter Bauwerke

Wie oben erwähnt, war das erste das Pantheon in Rom, das 125 n. Chr. erbaut wurde. e. Später entstanden weitere majestätische Gebäude mit weitgespannten Kuppelelementen. Ein markantes Beispiel ist die Kirche Hagia Sophia, die 537 n. Chr. in Konstantinopel erbaut wurde. e. Der Durchmesser der Kuppel beträgt 32 Meter und verleiht dem gesamten Bauwerk nicht nur Majestät, sondern auch erstaunliche Schönheit, die bis heute sowohl von Touristen als auch von Architekten bewundert wird.

Damals und später war es unmöglich, leichte Bauwerke aus Stein zu bauen. Daher zeichneten sich Kuppelbauten durch große Massivität aus und ihre Errichtung erforderte einen erheblichen Zeitaufwand – bis zu hundert Jahre oder mehr.

Später wurden sie zum Anordnen von Böden großer Spannweiten verwendet Holzkonstruktionen. Hier leuchtendes Beispiel ist eine Errungenschaft der Innenarchitektur – die ehemalige Manege in Moskau wurde 1812 erbaut und hatte in ihrem Entwurf Holzspannweiten 30 m lang.

Das 18.-19. Jahrhundert ist durch die Entwicklung der Eisenmetallurgie gekennzeichnet, die Neues und Neues hervorbrachte langlebige Materialien für den Bau - Stahl und Gusseisen. Dies markierte in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts das Aufkommen von Langstreckenflugzeugen. Stahlgerüst, die in der russischen und weltweiten Architektur breite Anwendung gefunden haben.

Der nächste Baustoff, der die Möglichkeiten der Architekten deutlich erweiterte, waren Stahlbetonkonstruktionen. Dank der Entstehung und Verbesserung von Stahlbetonkonstruktionen wurde die Weltarchitektur des 20. Jahrhunderts durch dünnwandige Raumstrukturen ergänzt. Gleichzeitig begannen in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts hängende Abdeckungen, Stangen- und pneumatische Systeme weit verbreitet zu sein.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts erschien dort Laminat. Die Entwicklung dieser Technologie hat es ermöglicht, Holzkonstruktionen mit großer Spannweite „wieder zum Leben zu erwecken“, besondere Indikatoren für Leichtigkeit und Schwerelosigkeit zu erreichen und den Weltraum zu erobern, ohne Kompromisse bei Festigkeit und Zuverlässigkeit einzugehen.

Weitspannige Bauwerke in der modernen Welt

Wie die Geschichte zeigt, ist die Logik der Entwicklung von Langstreckenflugzeugen Strukturelle Systeme Ziel war es, die Qualität und Zuverlässigkeit des Baus sowie den architektonischen Wert des Gebäudes zu verbessern. Durch die Verwendung dieser Art von Struktur konnte das Potenzial der Tragfähigkeitseigenschaften des Materials voll ausgeschöpft werden, wodurch leichte, zuverlässige und wirtschaftliche Böden geschaffen wurden. All dies ist besonders wichtig für einen modernen Architekten, wenn der moderne Konstruktion Die Reduzierung der Masse von Bauwerken und Bauwerken wurde gefördert.

Aber was sind weitgespannte Strukturen? Hier gehen die Expertenmeinungen auseinander. Einzeldefinition Nein. Einer Version zufolge handelt es sich dabei um jedes Bauwerk mit einer Spannweite von mehr als 36 m. Einer anderen zufolge handelt es sich um Bauwerke mit einer freitragenden Überdeckung von mehr als 60 m Länge, obwohl sie bereits als einzigartig eingestuft werden. Zu letzteren zählen auch Gebäude mit einer Spannweite von mehr als hundert Metern.

Aber auf jeden Fall, unabhängig von der Definition, moderne Architektur Es ist klar, dass weitgespannte Strukturen komplexe Objekte sind. Und das bedeutet hohes Niveau Verantwortung des Architekten, die Notwendigkeit, in jeder Phase - Architekturentwurf, Bau, Betrieb - zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen.

Ein wichtiger Punkt ist die Wahl des Baumaterials – Holz, Stahlbeton oder Stahl. Neben diesen traditionellen Materialien kommen auch spezielle Stoffe, Kabel und Kohlefaser zum Einsatz. Die Wahl des Materials richtet sich nach den Aufgaben des Architekten und den Besonderheiten der Konstruktion. Betrachten wir die wichtigsten Materialien, die im modernen Weitspannbau verwendet werden.

Perspektiven für den Weitspannbau

In Anbetracht der Geschichte der Weltarchitektur und des unvermeidlichen Wunsches des Menschen, den Raum zu erobern und Perfektion zu schaffen architektonische Formen, können wir sicher vorhersagen, dass die Aufmerksamkeit für Strukturen mit großer Spannweite stetig zunehmen wird. Bei den Materialien wird neben modernen High-Tech-Lösungen auch FCC, eine einzigartige Synthese aus traditionellem Material und moderner High-Tech, zunehmend berücksichtigt.

Was Russland betrifft, so wird angesichts des Tempos der wirtschaftlichen Entwicklung und des ungedeckten Bedarfs an Einrichtungen für verschiedene Zwecke, einschließlich Handels- und Sportinfrastruktur, das Bauvolumen von Gebäuden und Bauwerken mit großer Spannweite ständig zunehmen. Dabei werden einzigartige Designlösungen, Materialqualität und der Einsatz innovativer Technologien eine immer wichtigere Rolle spielen.

Aber vergessen wir nicht die wirtschaftliche Komponente. Dies steht und bleibt im Vordergrund, und dadurch wird die Wirksamkeit einer bestimmten Material-, Technologie- und Designlösung berücksichtigt. Und in diesem Zusammenhang möchte ich noch einmal an die Konstruktion aus Schichtholz erinnern. Nach Ansicht vieler Experten liegt in ihnen die Zukunft des Weitspannbaus.