VORLESUNGSNOTIZEN

Makeevka 2011

MINISTERIUM FÜR BILDUNG UND WISSENSCHAFT, JUGEND UND SPORT DER UKRAINE

DONBASS NATIONALE AKADEMIE FÜR BAU UND ARCHITEKTUR

Abteilung „Unternehmensökonomie“

Entwickelt von: Ph.D., außerordentlicher Professor. Sachartschenko D.A.

VORLESUNGSNOTIZEN

im Kurs „Grundlagen der Baubranche“

für Studierende der Fachrichtung 6.030504 „Unternehmensökonomie“

Code-Nr. _______

Genehmigt bei einer Abteilungssitzung

„Unternehmensökonomie“

PROTOKOLL Nr. __ vom _______2011

Makeevka 2011

THEMA 4. LANGSPANNIGE GEBÄUDE UND STRUKTUREN

Zu den weitgespannten Bauwerken zählen solche mit Spannweiten von mehr als 40–80 m. Solche Bauwerke galten noch vor relativ kurzer Zeit als einzigartig und wurden äußerst selten gebaut; derzeit ist die rasante Entwicklung von Wissenschaft und Technik sowie der große Bedarf an solchen Bauwerken zu beobachten in der Industrie und im Freizeit- und Unterhaltungsbereich haben in vielen Ländern einen intensiven Bau solcher Bauwerke vorgegeben.

Von besonderem Interesse sind räumliche Strukturen, die nicht aus separaten, unabhängigen, die Lasten gegenseitig übertragenden Elementen bestehen, sondern ein einziges darstellen Komplexes System funktionierende Teile der Struktur.

Dieser räumliche Charakter von Bauwerken, der weltweit weit verbreitet im Bauwesen Anwendung findet, ist ein Symbol der Bautechnologie des 20. Jahrhunderts. Und obwohl einige Arten von Raumkonstruktionen – Kuppeln, Kreuze und Gewölbe – schon seit der Antike bekannt sind, entsprechen sie weder hinsichtlich des Materialeinsatzes noch der gestalterischen Lösungen den modernen Bauanforderungen, da sie zwar erhebliche Spannweiten überdeckten, es aber auch waren extrem schwer und massiv.

Das Reizvolle an Raumgestaltungen ist ihre Fähigkeit, den funktionalen und ästhetischen Anforderungen der Architektur optimal gerecht zu werden. Das Ausmaß der überlappenden Spannweiten, die Fähigkeit zur flexiblen Planung, die Vielfalt an geometrischen Formen, Materialien, architektonischer Ausdruckskraft – all das ist weit entfernt volle Liste Merkmale dieser Strukturen.

Die Kombination aus funktionaler, technischer und künstlerisch-ästhetischer Funktion verleiht räumlichen Strukturen eine breite Perspektive, ganz zu schweigen davon, dass durch deren Verwendung enorme Baumaterialeinsparungen möglich sind – eine Reduzierung des Materialverbrauchs von Gebäuden und Bauwerken um 20–30 %.

Planare Strukturen mit großer Spannweite umfassen Balken, Rahmen, Fachwerke und Bögen. Planare Strukturen arbeiten unter Last autonom, jede in ihrer eigenen Ebene. Das tragende Element von Flächenkonstruktionen, die einen Teil des Gebäudes abdecken (Platte, Balken, Fachwerk), arbeitet unabhängig und beteiligt sich nicht an der Arbeit der Elemente, an die es angrenzt. Dies führt zu einer geringeren räumlichen Steifigkeit und Tragfähigkeit flächiger Elemente im Vergleich zu räumlichen sowie zu einem höheren Ressourcenverbrauch, vor allem einem erhöhten Materialverbrauch.

Reis. 4.1. Designlösungen für weitgespannte Tragwerke

A - flache Designs; b – räumliche Strukturen; c - hängende Strukturen; g - pneumatische Strukturen; 1- Bauernhöfe; 2 - Rahmen; 3-4 Gelenkbögen; 5- zylindrische Schalen; 6- Schalen mit doppelter Krümmung; 7-Kuppeln; 8- Strukturen; 9- Schrägseilkonstruktionen; 10-Membran-Strukturen; 11- Markisenkonstruktionen; 12- pneumatische Stützstrukturen; 13- pneumatische Rahmenkonstruktionen;

Rahmenmontage kontinuierliche Konstruktion hergestellt von zwei selbstfahrenden Schwenkkranen. Zuerst werden Rahmengestelle mit einem Teil der Querstange auf dem Fundament installiert, auf einer provisorischen Stütze ruhend, und dann wird der Mittelteil der Querstange montiert. Die Teile der Querstange werden auf provisorischen Stützen durch Schweißen oder starkes Schweißen verbunden. Nach der Installation des ersten Rahmens wird die Struktur mit Abspanndrähten abgestützt.

In manchen Fällen empfiehlt es sich, Rahmenkonstruktionen im Schiebeverfahren zu montieren. Diese Methode wird verwendet, wenn Rahmenkonstruktionen nicht sofort in der vorgesehenen Position installiert werden können (im Innenbereich werden Arbeiten durchgeführt oder es wurden bereits Konstruktionen errichtet, die den Einsatz von Kränen nicht zulassen).

Der Block wird am Ende des Gebäudes in einem speziellen Leiter aus 2-3 oder 4 Fachwerken montiert. Der montierte und gesicherte Block wird entlang der Schienen in die vorgesehene Position gehoben. Die Installation erfolgt mit Wagenhebern oder leichten Kränen.

Es gibt zwei Arten von Bogenkonstruktionen: in Form eines 2-Scharnier-Bogens mit Spannvorrichtung und eines 3-Scharnier-Bogens. Bei der Montage von Bogenkonstruktionen mit einem tragenden Teil in Form eines Doppelgelenkbogens erfolgt die Montage ähnlich wie bei der Montage von Rahmenkonstruktionen mit selbstfahrenden Schwenkkranen. Die Hauptanforderung ist eine hohe Montagegenauigkeit, die die Ausrichtung des fünften (Stütz-)Scharniers mit der Stütze gewährleistet.

Die Installation von Bögen mit drei Scharnieren unterscheidet sich in einigen Merkmalen, die mit dem Vorhandensein eines oberen Scharniers zusammenhängen. Letzterer wird mithilfe einer temporären Montagehalterung montiert, die in der Mitte der Spannweite installiert wird. Die Montage erfolgt im vertikalen Hebeverfahren, Schiebe- oder Drehverfahren.

Reis. 4.3. Rahmenmontage

a - Installation vollständig durch zwei Kräne; b - Installation von Rahmen in Teilen unter Verwendung temporärer Stützen; c - Installation von Rahmen im Rotationsverfahren; 1-Montagekran; 2-Rahmen-Montage; 3-teiliger Rahmen; 4 temporäre Stützen; 5 Winden; 6-fach Ausleger.

Jeder Halbbogen wird am Schwerpunkt befestigt und so installiert, dass das Fersenscharnier auf einer Stütze und das zweite Ende auf einer provisorischen Stütze platziert wird. Das Gleiche gilt für den anderen Halbbogen. Die Drehung im Fersenscharnier wird durch die Ausrichtung der Achsen der Verriegelungslöcher des oberen Scharniers erreicht.

In räumlichen Strukturen sind alle Elemente miteinander verbunden und an der Arbeit beteiligt. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des Metallverbrauchs pro Flächeneinheit. Allerdings wurden solche räumlichen Systeme (Kuppel, Schrägseil, Struktur, Schalen) aufgrund der hohen Komplexität der Herstellung und Installation bis vor Kurzem nicht entwickelt.

Reis. 4.4. Montage der Kuppel mithilfe einer temporären Mittelstütze

A - Kuppelschneidsystem; B – Installation der Kuppel; 1-temporäre Stütze mit Abspannseilen; 2-radiale Paneele; 3-Stützring;

Kuppelsysteme werden aus einzelnen Stangen oder einzelnen Platten montiert. Abhängig von der Entwurfslösung kann die Installation von Kuppelkonstruktionen mit einer temporären stationären Stütze, mit Scharnieren oder als Ganzes erfolgen.

Kugelkuppeln werden in Ringreihen im Hängeverfahren errichtet. Jede dieser Ebenen weist nach vollständiger Montage statistische Stabilität auf und Tragfähigkeit und dient als Basis für die darüber liegende Ebene. Vorgefertigte Kuppeln können mithilfe von Leitervorrichtungen und temporären Befestigungen montiert werden – eine Zirkuskuppel in Kiew, oder die Kuppel wird vollständig am Boden montiert und dann mit einem Kran, einem pneumatischen Transportmittel oder einem Aufzug an den Konstruktionshorizont gehoben. Dabei kommt die Methode des Wachstums von unten zum Einsatz.

Ab der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden Hängekonstruktionen eingesetzt. Und eines der ersten Beispiele ist die 1896 fertiggestellte Abdeckung des Pavillons der Allrussischen Nischni-Nowgorod-Messe. der herausragende sowjetische Ingenieur Schuchow.

Die Erfahrung mit der Verwendung solcher Systeme hat ihre Fortschrittlichkeit bewiesen, da sie die maximale Nutzung hochfester Stähle und leichter Umschließungsstrukturen aus Kunststoffen und Kunststoffen ermöglichen Aluminiumlegierungen, was es ermöglicht, Abdeckungen mit erheblichen Spannweiten zu erstellen.

Reis. 4.5. Installation von Hängekonstruktionen

1-Turmkran; 2-traversiert; 3-Kabel-Halbfachwerk; 4-Zentraltrommel; 5-zeitliche Unterstützung; 6-montiertes Halbfachwerk; 7 - Stützring.

In letzter Zeit sind hängende Rahmenkonstruktionen weit verbreitet. Die Besonderheit beim Bau von Hängekonstruktionen besteht darin, dass zunächst tragende Stützen errichtet werden, auf die eine Stützkontur gelegt wird, die die Spannung der Seilstränge aufnimmt. Nachdem sie vollständig ausgelegt sind, wird die Beschichtung mit einer vorübergehenden Belastung unter Berücksichtigung der Gesamtlast belastet Bemessungslast. Diese Art der Vorspannung verhindert das Auftreten von Rissen in der Schale nach voller Belastung im Betrieb.

Eine Art abgehängter Schrägseilkonstruktionen sind Membranabdeckungen. Bei der Membranabdeckung handelt es sich um ein Hängesystem in Form einer dünnen Blechkonstruktion, die über eine Tragkontur aus Stahlbeton gespannt ist. Ein Ende der Rolle wird an der Stützkontur befestigt, die Rolle wird über eine spezielle Traverse mit einem Kran auf die gesamte Länge abgewickelt, mit Winden gezogen und am gegenüberliegenden Abschnitt der Stützkontur befestigt.

Der Nachteil von Membranbeschichtungen besteht darin, dass dünne Bleche entlang der Länge und Montageelemente mit einer Überlappung von 50 mm zusammengeschweißt werden müssen. Gleichzeitig ist es nahezu unmöglich, durch Schweißen eine Naht gleicher Festigkeit mit dem Grundmetall zu erzielen, sodass die Blechdicke künstlich erhöht wird. Dieses Problem wird teilweise durch ein System ineinandergreifender Bänder aus Aluminiumlegierungen gelöst.

Die ersten langen zylindrischen Geschosse wurden erstmals 1928 verwendet. in Charkow während des Baus eines Postamtes.

Lange zylindrische Schalen werden vor Ort vollständig fertiggestellt oder vergrößert geliefert. Das Gewicht von 3x12 Montageelementen beträgt ca. 4 Tonnen. Vor dem Anheben werden zwei Platten in einer mobilen Vorrichtung vergrößert und zu einem Element zusammengezogen. Beim Vergrößern werden die eingebetteten Teile an der Verbindungsstelle verschweißt, die Verschraubung angezogen und die Nähte abgedichtet.

Nach dem Einbau von 8 vergrößerten Abschnitten mit einer Spannweite von 24 m werden diese so ausgerichtet, dass die Löcher übereinstimmen. Anschließend werden alle eingebetteten Teile und Auslässe der Längsbewehrung verschweißt, die Bewehrung gespannt und die Verbindungen betoniert. Nach dem Aushärten des Betons wird der Rohbau umgedreht und das Gerüst neu angeordnet.

Unter der Bezeichnung Tragwerk werden in der Baupraxis meist Raum-, Kreuz-, Rippen- und Stabtragwerke zusammengefasst.

Querstrukturelle Systeme verschiedene Formen Beschichtungen mit rechteckigen und diagonalen Gittern haben sich seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts in Ländern wie den USA, Deutschland, Kanada, England und der ehemaligen UdSSR erst vor relativ kurzer Zeit verbreitet.

Aufgrund der hohen Arbeitsintensität bei der Herstellung und der Besonderheiten bei der Installation der Struktur wurden Strukturstrukturen einige Zeit lang nicht weit verbreitet. Die Verbesserung des Designs, insbesondere durch den Einsatz von Computern, ermöglichte es, den Übergang zur Inline-Produktion sicherzustellen, die Komplexität ihrer Berechnungen zu reduzieren, ihre Genauigkeit und damit Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Abb.4.6. Verkleidung eines Gebäudes mit großformatigen Platten

1-Platte mit den Maßen 3x24m; 2-Flugabwehrlampe; 3-Sparren-Fachwerk; 4-spaltig.

Auf der Stütze basieren Querbalkensysteme Geometrische Figur. Besonderheit verschiedener Arten von Strukturstrukturen - die räumliche Verbindung der Stäbe, die maßgeblich die Komplexität der Herstellung und Montage dieser Strukturen bestimmt.

Strukturelle Strukturen haben im Vergleich zu herkömmlichen flächigen Lösungen in Form von Rahmen und Balkenkonstruktionen eine Reihe von Vorteilen:

• sind zusammenklappbar und können mehrfach verwendet werden;
• können auf automatisierten Produktionslinien hergestellt werden, was durch eine hohe Typisierung und Vereinheitlichung der Strukturelemente erleichtert wird (häufig sind ein Stangentyp und ein Montagetyp erforderlich);
• die Montage erfordert keine hohen Qualifikationen;
• Sie haben eine kompakte Verpackung und sind bequem zu transportieren.

Neben den genannten Vorteilen haben strukturelle Strukturen auch eine Reihe von Nachteilen:

• Die Montage in großem Maßstab erfordert den Einsatz erheblicher Handarbeit.
• begrenzte Tragfähigkeit bestimmter Bauwerkstypen;
• niedrig Werksbereitschaft Strukturen, die zur Installation eintreffen.

Pneumatische Bauwerke werden als Notunterkünfte oder für bestimmte Hilfszwecke verwendet, beispielsweise als Stützkonstruktionen für den Bau von Granaten und anderen Raumkonstruktionen.

Es gibt zwei Arten von pneumatischen Abdeckungen: luftunterstützend und luftführend. Im ersten Fall sorgt ein leichter Überdruck der Weichschale der Struktur dafür, dass die gewünschte Form entsteht. Und diese Form bleibt erhalten, solange die Luftzufuhr und der nötige Überdruck aufrechterhalten werden.

Im zweiten Fall besteht die tragende Struktur aus luftgefüllten Rohren aus elastischem Material, die eine Art Rahmen der Struktur bilden. Sie werden manchmal als pneumatische Hochdruckkonstruktionen bezeichnet, da der Luftdruck in den Rohren viel höher ist als der unter der Luftstützfolie.

Der Bau von Lufttragwerken beginnt mit der Vorbereitung der Baustelle, auf der Beton oder Asphalt verlegt wird. Entlang der Kontur des Bauwerks wird ein Fundament mit Verankerungs- und Verdichtungsvorrichtungen installiert. Unter dem Einfluss des Luftdrucks richtet sich die Schale auf und nimmt die gewünschte Form an.

Luftführende oder pneumatische Rahmenkonstruktionen sind ähnlich aufgebaut wie luftunterstützte, mit dem einzigen Unterschied, dass die Luft vom Kompressor über Gummirohre zugeführt und über spezielle Ventile in die geschlossenen Kanäle des sogenannten Strukturrahmens gepumpt wird. Dank an Bluthochdruck In den Kammern nimmt der Rahmen die Designposition ein (meistens in Form von Bögen) und hebt den umschließenden Stoff dahinter an.

Weitspannbeläge sind flächig, räumlich und pneumatisch. Diese Beschichtungen werden in öffentlichen und industriellen Gebäuden eingesetzt.

Flache Strukturen bestehen aus Balken, Fachwerken, Rahmen und Bögen, die aus Schichtholz, Walzstahl, monolithischem und vorgefertigtem Stahlbeton bestehen.

Stahlbetonträger werden zur Überbrückung von Spannweiten bis zu 24 m verwendet. Träger werden in T- und U-förmigen Abschnitten verwendet.

Fachwerke und Rahmen (aufklappbar und klappbar) aus Holz, Stahl und Stahlbeton decken Spannweiten bis zu 60 m ab.

Scharnierlose Rahmen werden fest im Fundament verankert. Sie reagieren sehr empfindlich auf ungleichmäßige Niederschläge. Daher werden sie auf starken und homogenen Böden eingesetzt. Scharnierrahmen sind weniger empfindlich gegenüber unebenen Bodensetzungen. Es gibt Rahmen mit einem, zwei und drei Scharnieren. Eingelenkig – das Scharnier befindet sich in der Mitte der Spannweite. Doppelscharnier – Scharniere in den Stützen.

Bögen - effiziente Designs zur Abdeckung großer Spannweiten, denn ihre Umrisse können der Druckkurve angenähert und so das Material optimal ausgenutzt werden. Bei gewölbten Bauwerken entstehen horizontale Kräfte (Schubkräfte), die mit zunehmendem Radius des Bogenumrisses abnehmen. Gleichzeitig erhöht sich der Hubausleger des Bogens und damit das Bauvolumen des Gebäudes. Dies führt zu einer Erhöhung der Heizkosten und der Tarifkosten. Bögen sind in der Eindeckung von Sportgebäuden mit großer Spannweite weit verbreitet.

Raumgebilde – Kreuzverkleidungen, Kuppeln, Muscheln, Hängeverkleidungen.

Querbeläge können gefaltet oder netzförmig sein.

Zur Abdeckung großer Spannweiten werden gefaltete Beschichtungen aus Stahlbeton (bis 50 m) und Stahlzement (bis 60 m) verwendet. Sie werden durch flache, sich über die Spannweite kreuzende Elemente gebildet. Falten sind: rechteckig und zylindrisch; Sägezahn; in Form dreieckiger Ebenen; prismatischer Typ; Trapezprofil usw.

Netzabdeckungen aus Stahlbeton sind für Spannweiten bis 50 m und aus Stahlelementen bis 100 m ausgelegt. In diesen Abdeckungen kreuzen sich Stahlbeton- und Stahldreiecke. Die Elemente wirken in zwei Richtungen, daher ist ihre Höhe geringer als die von Balken – dadurch verringert sich das Gebäudevolumen.

Kreuzkonstruktionen und Systeme mit flachen Fachwerken und Rahmen werden zum Innenraum hin geöffnet. Oftmals werden abgehängte Decken hergestellt, die bis zur Unterseite der Fachwerkträger verstärkt werden.

Die Kuppel ist das älteste Bauwerk. Es wurde verwendet, weil Es ist möglich, solche Formen zu wählen, dass keine Zugkräfte in den Elementen des Bogens auftreten. In Hallen, in denen es wünschenswert ist, einen großen Luftraum zu schaffen (Märkte, Fitnessstudios) und in denen keine hohen laufenden Heizkosten anfallen, kommen sie zum Einsatz verschiedene Arten Kuppelkonstruktionen aus monolithischem oder vorgefertigtem Stahlbeton, Kuppelmembranen aus 3 mm dickem Stahlblech mit untergeklebter Isolierung. Temporäre Ausstellungshallen bestehen aus geklebten Kunststoffkonstruktionen.

Abgehängte Abdeckungen decken Spannweiten von bis zu 100 m ab. Die Hauptelemente dieser Abdeckungen arbeiten auf Zug und übertragen Lasten von der Abdeckung auf die Anker. Sie haben krummlinige Umrisse und sind flexible oder starre Fäden, Membranen oder hängende Träger. Von Design-Merkmale Es gibt hängende Beläge: Einzelgürtel; Zweigürtel; Hyparas (hyperbolische Paraboloide) und Schrägseilparaboloide.

Bei abgehängten Abdeckungen sind die tragenden Elemente Stahlseile. Sie werden durch eine Stützkonstruktion gespannt und mit Abspanndrähten verstärkt. Die Vorteile von Hängekonstruktionen sind Metalleinsparungen und eine effizientere Nutzung tragender Elemente im Vergleich zu Balken- und Rahmenkonstruktionen, denn Die Kabel arbeiten unter Spannung. Nachteile: Hängende Dächer haben eine geringe Steifigkeit, daher wird die Dacheindeckung oft verformt; Es ist schwierig, den Abtransport der Luftfeuchtigkeit sicherzustellen.

Einzelriemenbeläge werden häufiger verwendet als andere, weil Sie sind technologisch fortschrittlich in der Herstellung und einfach zu installieren. Sie können der Struktur verschiedene Formen verleihen. Einzelgurtabdeckungen bestehen aus einem System radialer oder sich kreuzender Streben, die horizontale Kräfte auf starre Rahmen, Regalrahmen oder Zugträger mit geschlossener Schleife übertragen. An den Abspannseilen werden Platten aufgehängt und unter dieser Belastung dehnen sich die Abspannseile. Zu diesem Zeitpunkt werden die Nähte zwischen den Platten verkittet und die Verbindungen verschweißt. Durch die elastischen Verformungen der Fäden werden die Platten komprimiert und die Struktur beginnt als monolithische Hülle zu wirken. Bei zylindrischen Belägen entsteht eine leichte Krümmung des Belages in Richtung senkrecht zu den Gewindeachsen. Dies geschieht, um Regenwasser abzuleiten. Aus parabolischen Systemen in Form einer umgekehrten Kuppel fließt Wasser in die Mitte der Beschichtung und wird dort abgeführt interner Abfluss. Rund um die Halle sind Steigleitungen installiert, horizontale Verteilerleitungen sind in der abgehängten Decke versteckt. Der einfachste Weg, Wasser abzuleiten, sind Zeltabdeckungen.

Bei Doppelgurtbespannungen werden zwei konkave Gurte verwendet, die durch gespannte Fäden verbunden sind. Am gebräuchlichsten sind vom Design her kreisförmige Modelle. Die Fäden entlang des Umfangs sind am Außenring und in der Mitte am Innenring befestigt. Abhängig von der Körpergröße Zentralring Das System kann konkav oder konvex gestaltet werden. Das konvexe System ermöglicht es Ihnen, den mittleren Teil der Abdeckung anzuheben und so das Wasser zu den Außenwänden abzuleiten, ohne auf eine horizontale Verlegung der Dachrinnen zurückgreifen zu müssen und ein gefaltetes Abdeckungssystem zu verwenden.

Hyparas (hyperbolische Paraboloide) sind sattelförmige hängende Hüllen. Sie werden durch zwei Arten von Filamenten zu Gittermembranen geformt. Einige Fäden sind tragend, andere spannen. Entlang des Umfangs sind die Fäden in einer geschlossenen Schleife eingebettet. Entlang der Fäden werden Platten oder Scheiben gelegt. Sie werden monolithisch hergestellt, indem sie zunächst mit Ballast beladen oder die Tragseile mit Wagenhebern gespannt werden. Danach erhalten die Spannfäden die größte Spannung und die Verbindungsstellen der Platten senkrecht zu diesen Fäden öffnen sich. Sie werden mit expandierendem Zementmörtel abgedichtet. Dadurch wird die Struktur in eine starre Hülle umgewandelt. Hyparas bedecken Strukturen mit kreisförmigem Grundriss.

Schrägseilabdeckungen bestehen aus gespannten Elementen – Seilen; Strukturen, die unter Druck arbeiten – Streben und Biegung – Balken, Fachwerke, Platten und Schalen. Diese Beschichtungen können nicht nur räumlich, sondern auch flächig gestaltet sein. Sie verwenden gerade Stangen – Kabel. Daher sind Schrägseilkonstruktionen steifer und die kinematischen Bewegungen ihrer Elemente sind geringer als bei anderen abgehängten Abdeckungen.

Schalen – einfache und doppelte Krümmung. Einfache Krümmung - zylindrisch oder konische Flächen. Doppelte Krümmung – hergestellt in Form einer Kuppel oder eines Ellipsoids. Je nach Struktur der Schale gibt es: glatt, gerippt, gewellt, maschenförmig, monolithisch und vorgefertigt.

Pneumatische Decken werden auch zur Überbrückung von Spannweiten bis zu 30 m eingesetzt. Sie werden für temporäre Bauten eingesetzt. Es gibt drei Arten: luftgestützte Granaten; pneumatische Rahmen; pneumatische Linsen. Luftgestützte Schalen sind Zylinder aus gummierten oder synthetischen Stoffen. In ihnen entsteht ein übermäßiger Luftdruck. Anwendbar für Sportanlagen, Ausstellungen. Pneumatikrahmen sind längliche Zylinder in Form einzelner Bögen mit Überdruck. Die Bögen sind zu einem durchgehenden Gewölbe mit einem Abstand von 3-4 m verbunden. Pneumatische Linsen sind große, mit Luft aufgeblasene Kissen, die an starren Rahmenkonstruktionen aufgehängt sind. Wird zur Einrichtung von Sommerzirkussen und Theatern verwendet.

Zu den weitgespannten Gebäuden zählen Theater, Konzert- und Sporthallen, Ausstellungspavillons, Garagen, Hangars, Flugzeug- und Werften sowie 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. Aufklappbare Modelle sind leichter als doppelt aufklappbare Modelle, erfordern jedoch größere Fundamente, reagieren empfindlicher auf Temperaturschwankungen und unterstützen Setzungen. 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 wie bei Fachwerken berechnet.

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 легким конструкциям. Особенно следует стремиться к снижению соб-» ственного веса кровли, применяя алюминиевые и другие панели покрытий с 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 einer Konsole kombiniertes System besteht darin, dass bei einem starren Element (Träger) am zweiten Ende keine starre Abstützung vorgesehen werden muss. Dadurch können problemlos großformatige Torstrukturen für Hangars erstellt werden.

Gebäude mit großer Spannweite können auch mit Raumsystemen in Form von Gewölben, Falten und Kuppeln überdeckt werden.

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 Strukturen wie: Balken, Rahmen, Bögen, Schrägseilen, Membranen, Strukturplatten, Kuppeln, Markisen usw. Organisation und Technologie Installationsprozesse Beim Bau dieser Gebäude und Bauwerke wird es in Form klarer technologischer Vorschriften für Arbeiten festgelegt, die in einer bestimmten technologischen Reihenfolge mit ausreichender „Detailliertheit“ der Installationsprozesse in Form von „technologischen Karten“ und Mechanisierungsplänen durchgeführt werden arbeiten. 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 JSC VNZM entwickelte Installationsmethode stellte den „optimalen“ Zeitrahmen für den Bau der Jubiläumsanlage sicher und ermöglichte vor allem die Montage und Installation massiver Bauwerke direkt an der Entwurfsposition mit der schweren Bauausrüstung des Auftragnehmers. 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.

Allgemeine Bestimmungen

Als weitgespannte Gebäude gelten solche, bei denen der Abstand zwischen den Stützen (Tragwerken) der Eindeckungen mehr als 40 m beträgt.

Zu diesen Gebäuden gehören:

− Werkstätten von Schwermaschinenfabriken;

− Montagehallen des Schiffbaus, Maschinenbaubetriebe, Hangars usw.;

− Theater, Messehallen, Hallenstadien, Bahnhöfe, überdachte Parkplätze und Garagen.

1. Merkmale weitgespannter Gebäude:

a) große Abmessungen von Gebäuden im Grundriss, die den Aktionsradius von Montagekränen überschreiten;

B) spezielle Methoden Installation von Beschichtungselementen;

c) Anwesenheit in einigen Fällen unter Deckung große Teile und Gebäudestrukturen, Regale, Tribünen von Hallenstadien, Fundamente für Geräte, sperrige Geräte usw.

2. Methoden zum Bau von Gebäuden mit großer Spannweite

Folgende Methoden kommen zum Einsatz:

a) offen;

b) geschlossen;

c) kombiniert.

2.1. Öffentliche Methode besteht darin, dass zunächst alle unter der Abdeckung befindlichen Bauwerke errichtet werden, d. h.:

− Regale (ein- oder mehrstufige Struktur unter der Abdeckung von Industriegebäuden für technologische Ausrüstung, Büros usw.);

− Strukturen zur Unterbringung von Zuschauern (in Theatern, Zirkussen, Hallenstadien usw.);

− Fundamente für Ausrüstung;

− teilweise umständliche technische Ausstattung.

Dann wird die Abdeckung angeordnet.

2.2. Die geschlossene Methode besteht darin, zunächst die Abdeckung zu entfernen und dann alle darunter liegenden Strukturen zu errichten (Abb. 18).

Reis. 18. Bauplan der Turnhalle (Querschnitt):

1 – vertikal tragende Elemente; 2 – Membranbeschichtung; 3 – eingebaute Räumlichkeiten mit Ständen; 4 – mobiler Auslegerkran

2.3. Die kombinierte Methode besteht darin, zunächst alle unter der Abdeckung liegenden Strukturen in separaten Abschnitten (Griffen) auszuführen und dann die Abdeckung zu konstruieren (Abb. 19).

Reis. 19. Fragment des Bauplans:

1 – installierte Gebäudeabdeckung; 2 – Regal; 3 – Fundamente für Ausrüstung; 4 – Kranbahnen; 5 – Turmdrehkran

Der Einsatz von Methoden zur Errichtung großflächiger Gebäude hängt von folgenden Hauptfaktoren ab:

− über die Möglichkeit, Lasthebekrane im Grundriss in Bezug auf das im Bau befindliche Gebäude (außerhalb des Gebäudes oder im Grundriss) anzuordnen;

− zur Verfügbarkeit und Möglichkeit der Verwendung von Kranträgern (Brückenkränen) für den Bau von Innenteilen von Gebäudestrukturen;

− über die Möglichkeit der Anbringung von Beschichtungen bei Vorhandensein fertiggestellter Gebäudeteile und Bauwerke, die sich unter der Beschichtung befinden.

Eine besondere Schwierigkeit beim Bau von Gebäuden mit großer Spannweite stellt die Anbringung von Abdeckungen (Schalen, Bögen, Kuppeln, Schrägseile, Membranen) dar.

Die Technik zum Aufbau der restlichen Strukturelemente ist in der Regel nicht schwierig. Die Arbeiten zu ihrer Installation werden in der Vorlesung „Technologie von Bauprozessen“ besprochen.

Es wird im Rahmen von TSP berücksichtigt und wird im Rahmen von TVZ und C sowie der Technologie der Balkenabdeckungen nicht berücksichtigt.

3.1.3.1. TVZ in Form von Muscheln

In den letzten Jahren ist eine große Anzahl dünnwandiger Räume entstanden Stahlbetonkonstruktionen Abdeckungen in Form von Muscheln, Falten, Zelten usw. Die Wirksamkeit solcher Bauwerke beruht auf einem sparsameren Materialverbrauch, einem geringeren Gewicht und neuen architektonischen Qualitäten. Bereits die ersten Erfahrungen im Betrieb solcher Bauwerke ließen zwei wesentliche Vorteile räumlicher dünnwandiger Stahlbetondecken erkennen:

− Kosteneffizienz aufgrund einer umfassenderen Nutzung der Eigenschaften von Beton und Stahl im Vergleich zu planaren Systemen;

− die Möglichkeit einer rationellen Verwendung von Stahlbeton zur Abdeckung großer Flächen ohne Zwischenstützen.

Stahlbetonschalen werden je nach Bauweise in monolithische, montagemonolithische und vorgefertigte Schalen unterteilt. Monolithische Schalen Komplett auf der Baustelle auf stationärer oder mobiler Schalung betoniert. Vorgefertigter Monolith Schalen können aus vorgefertigten Konturelementen und einer monolithischen Schale bestehen, die auf einer beweglichen Schalung betoniert wird und meist an montierten Membranen oder Seitenelementen aufgehängt ist. Vorgefertigte Schalen aus einzelnen, vorgefertigten Elementen zusammengesetzt, die nach der Montage an Ort und Stelle zusammengefügt werden; Darüber hinaus müssen die Verbindungen eine zuverlässige Kraftübertragung von einem Element auf ein anderes und den Betrieb der vorgefertigten Struktur als ein einziges räumliches System gewährleisten.

Vorgefertigte Schalen können in folgende Elemente unterteilt werden: flache und gebogene Platten (glatt oder gerippt); Membranen und Seitenelemente.

Membranen und Seitenelemente kann entweder aus Stahlbeton oder Stahl sein. Es ist zu beachten, dass die Wahl der Entwurfslösungen für Rohbauten eng mit der Bauweise zusammenhängt.

Doppelschale(positive Gaußsche Funktion) Krümmung, quadratischer Grundriss, geformt aus vorgefertigten Stahlbetonrippen Muscheln Und Konturbinder. Die geometrische Form doppelt gekrümmter Schalen schafft günstige Bedingungen für statische Arbeiten, da 80 % der Schalenfläche nur auf Druck wirken und nur in den Eckzonen Zugkräfte auftreten. Die Schale der Schale hat die Form eines Polyeders mit rautenförmigen Kanten. Da die Platten flach und quadratisch sind, werden die rautenförmigen Kanten durch das Versiegeln der Nähte zwischen ihnen erreicht. Durchschnittliche Standardplatten werden mit Abmessungen von 2970 x 2970 mm, Dicken von 25, 30 und 40 mm, mit Diagonalrippen von 200 mm Höhe und Seitenrippen von 80 mm Höhe geformt. Die Kontur- und Eckplatten haben Diagonal- und Seitenrippen in gleicher Höhe wie die Mittelrippen und die an den Schalenrand angrenzenden Seitenrippen haben Verdickungen und Nuten für die Austritte der Konturfachwerkbewehrung. Die Verbindung der Platten untereinander erfolgt durch Verschweißen der Rahmenlötungen der Diagonalrippen und Verkleben der Nähte zwischen den Platten. In den Eckplatten wird ein dreieckiger Ausschnitt belassen, der mit Beton verschlossen wird.

Die Konturelemente der Schale bestehen aus massiven Fachwerken oder vorgespannten diagonalen Halbfachwerken, deren Verbindung im Obergurt durch Schweißen von Auflagen und im Untergurt durch Schweißen der Auslässe der Stabbewehrung mit ihnen erfolgt anschließende Betonbeschichtung. Zur Abdeckung großer Flächen ohne Zwischenstützen empfiehlt sich der Einsatz von Schalen. Eine Bereicherung können Stahlbetonschalen sein, die nahezu beliebig geformt werden können architektonische Lösungen Sowohl öffentliche als auch industrielle Gebäude.

Reis. 20. Geometrische Schemata von Muscheln:

A– Schneiden mit Ebenen parallel zur Kontur; B– Radial-Zirkular-Schneiden; V– rautenförmig schneiden flache Platten

In Abb. Abbildung 21 zeigt geometrische Schemata für die Abdeckung von Gebäuden mit einem rechteckigen Stützenraster mit Schalen aus zylindrischen Platten.

Abhängig von der Art des Rohbaus, der Größe seiner Elemente sowie den Abmessungen des Rohbaus im Grundriss erfolgt die Montage verschiedene Methoden, die sich hauptsächlich durch das Vorhandensein oder Fehlen von Gerüsten unterscheiden.

Reis. 21. Möglichkeiten zur Bildung vorgefertigter zylindrischer Schalen:

A– aus gebogenen Rippenplatten mit Seitenelementen; B– das gleiche mit einem Seitenelement; V– aus flachen, gerippten oder glatten Platten, Seitenträgern und Membranen; G– aus großen gebogenen Paneelen, Seitenträgern und Membranen; D– aus Bögen oder Fachwerken und gewölbten oder flachen Rippenplatten (kurze Schale)

Betrachten wir ein Beispiel für den Bau eines zweischiffigen Gebäudes mit einer Hülle aus acht quadratischen Schalen mit doppelt positiver Gaußscher Krümmung. Die Abmessungen der Beschichtungsstrukturelemente sind in Abb. dargestellt. 22, A. Das Gebäude hat zwei Spannweiten, die jeweils vier Zellen von 36 × 36 m enthalten (Abb. 22, B).

Der erhebliche Metallverbrauch für Stützgerüste bei der Installation von Schalen mit doppelter Krümmung verringert die Effizienz des Einsatzes dieser fortschrittlichen Strukturen. Daher werden für den Bau solcher Schalen bis zu einer Größe von 36 × 36 m rollende Teleskopleiter mit Maschenkreisen verwendet (Abb. 22, V).

Bei dem betreffenden Gebäude handelt es sich um ein homogenes Objekt. Die Installation von Beschichtungshüllen umfasst die folgenden Prozesse: 1) Installation (Neuanordnung) des Leiters; 2) Installation von Konturbindern und Paneelen (Montage, Verlegung, Ausrichtung, Schweißen eingebetteter Teile); 3) Monolithisierung der Hülle (Füllung von Nähten).

Reis. 22. Bau eines Gebäudes mit vorgefertigter Hülle:

A– Gestaltung der Beschichtungshülle; B– Diagramm der Aufteilung des Gebäudes in Abschnitte; V– Diagramm des Dirigentenbetriebs; G– die Reihenfolge der Installation von Abdeckelementen für einen Bereich; D– die Reihenfolge des Aufbaus der Abdeckung in einzelnen Gebäudeabschnitten; I–II – Anzahl der Spannen; 1 – Konturschalenbinder, bestehend aus zwei Halbbindern; 2 – Abdeckplatte mit den Maßen 3×3 m; 3 – Gebäudesäulen; 4 – Teleskop-Leitungsmasten; 5 – Maschenleiterkreise; 6 – Gelenkstützen des Leiters zur vorübergehenden Befestigung von Elementen von Konturbindern; 7 – 17 – Reihenfolge der Installation von Konturbindern und Abdeckplatten.

Da beim Einbau der Beschichtung ein Rollleiter verwendet wird, der erst nach dem Aushärten von Mörtel und Beton bewegt wird, wird als Einbauabschnitt eine Feldzelle angenommen (Abb. 22, B).

Die Montage der Rohbauplatten beginnt mit den äußeren, basierend auf dem Leiter und dem Konturbinder, dann werden die restlichen Rohbauelemente montiert (Abb. 22, G, D).

3.1.3.2. Technologie zum Bau von Gebäuden mit Kuppeldächern

Je nach Designlösung erfolgt die Montage der Kuppeln mit einer temporären Stütze, einer Scharniermethode oder im Ganzen.

Kugelkuppeln werden in Ringebenen aus Fertigteilen errichtet Stahlbetonplatten in montierter Form. Jede der Ringebenen verfügt nach vollständiger Montage über statische Stabilität und Tragfähigkeit und dient als Basis für die darüberliegende Ebene. Auf diese Weise werden vorgefertigte Stahlbetonkuppeln von Indoor-Märkten installiert.

Die Paneele werden von einem Turmdrehkran angehoben, der sich in der Mitte des Gebäudes befindet. Die vorübergehende Befestigung der Paneele jeder Etage erfolgt mit einem Inventargerät (Abb. 23, B) in Form eines Ständers mit Jungs und einem Spannschloss. Die Anzahl solcher Geräte hängt von der Anzahl der Panels im Ring jeder Etage ab.

Die Arbeiten werden vom Inventargerüst aus durchgeführt (Abb. 23, V), außerhalb der Kuppel angeordnet und bei der Montage bewegt. Benachbarte Paneele werden mit Bolzen miteinander verbunden. Die Nähte zwischen den Paneelen sind versiegelt Zementmörtel, das zunächst entlang der Nahtränder verlegt und dann mit einer Mörtelpumpe in den inneren Hohlraum gepumpt wird. Entlang der Oberkante der Paneele des zusammengebauten Rings wird ein Stahlbetongürtel angebracht. Nachdem der Mörtel der Nähte und der Beton des Gürtels die erforderliche Festigkeit erreicht haben, werden die Gestelle mit Abspannvorrichtungen entfernt und der Installationszyklus wird auf der nächsten Ebene wiederholt.

Vorgefertigte Kuppeln werden auch gelenkig montiert, indem Ringbänder nacheinander mit einer beweglichen Metallfachwerkschablone und Gestellen mit Aufhängern zum Halten vorgefertigter Platten montiert werden (Abb. 23, G). Diese Methode wird bei der Installation vorgefertigter Zirkuskuppeln aus Stahlbeton verwendet.

Zur Montage der Kuppel wird in der Mitte des Gebäudes ein Turmdrehkran installiert. Auf dem Kranturm und der Ringschiene entlang des Stahlbetongesimses des Gebäudes ist ein mobiles Schablonenfachwerk installiert. Um eine höhere Steifigkeit zu gewährleisten, ist der Kranturm mit vier Streben ausgesteift. Reichen Auslegerreichweite und Tragfähigkeit eines Krans nicht aus, wird ein zweiter Kran auf der Ringbahn in Gebäudenähe installiert.

Vorgefertigte Kuppelplatten werden in der folgenden Reihenfolge installiert. Jedes Paneel wird in einer seiner Konstruktionsposition in der Beschichtung entsprechenden Schräglage mit einem Turmdrehkran angehoben und mit seinen unteren Ecken auf den geneigten Schweißauskleidungen der Baugruppe und mit seinen oberen Ecken auf den Montageschrauben des Schablonenfachwerks montiert .

Reis. 23. Bau von Gebäuden mit Kuppeleindeckungen:

A– Kuppeldesign; B– Diagramm der vorübergehenden Befestigung von Kuppelplatten; V– Schema der Befestigung des Gerüsts für den Kuppelbau; G– Schema der Kuppelinstallation unter Verwendung eines mobilen Schablonenbinders; 1 – unterer Stützring; 2 – Paneele; 3 – oberer Stützring; 4 – Regal mit Inventargerät; 5 – Typ; 6 – Spannschloss; 7 – montiertes Paneel; 8 – montierte Paneele; 9 – Strebe mit Löchern zur Änderung der Neigung der Gerüsthalterung; 10 – Gestell für Geländer; 11 – Querträger der Halterung; 12 – Öse zur Befestigung der Halterung am Paneel; 13 – Montagegestelle; 14 – Domstreben; 15 – Kleiderbügel zum Halten von Platten; 16 – Schablonenbinder; 17 – Kranstreben; 18 – Kastenwagen

Anschließend werden die Oberkanten der eingebetteten Teile der oberen Ecken des Paneels ausgerichtet, anschließend die Schlingen entfernt, das Paneel mit Aufhängern an den Montagepfosten befestigt und die Aufhänger mit Spannschlössern gespannt. Anschließend werden die Stellschrauben des Schablonenbinders um 100–150 mm abgesenkt und der Schablonenbinder in eine neue Position für die Montage des angrenzenden Paneels bewegt. Nach der Montage aller Bandplatten und dem Verschweißen der Verbindungen werden die Verbindungen mit Beton abgedichtet.

Der nächste Kuppelgürtel wird installiert, nachdem die Betonfugen des darunter liegenden Gürtels die erforderliche Festigkeit erreicht haben. Entfernen Sie nach Abschluss der Installation des Obergurts die Anhänger von den Platten des darunter liegenden Gurts.

Im Bauwesen nutzen sie auch die Methode, Betonböden mit einem Durchmesser von 62 m komplett mit einem auf Säulen montierten Hebesystem anzuheben.

3.1.3.3. Technologie zur Errichtung von Gebäuden mit Schrägseildächern

Der kritischste Prozess beim Bau solcher Gebäude ist die Installation von Abdeckungen. Die Zusammensetzung und Reihenfolge der Installation von Schrägseilabdeckungen hängt von deren Zusammensetzung ab Designdiagramm. Der führende und komplexeste Prozess ist in diesem Fall die Installation des Schrägseilnetzes.

Die Struktur des abgehängten Daches mit Seilsystem besteht aus einer monolithischen Stützkontur aus Stahlbeton; an der Tragkontur des Schrägseilnetzes befestigt; vorgefertigte Stahlbetonplatten, die auf einem Schrägseilnetz verlegt sind.

Nach der konstruktiven Spannung des Schrägseilnetzes und dem Verfugen der Nähte zwischen den Platten und Kabeln fungiert die Hülle als eine einzige monolithische Struktur.

Das Kabelnetz besteht aus einem System von Längs- und Querkabeln, die entlang der Hauptrichtungen der Schalenoberfläche im rechten Winkel zueinander verlaufen. In der Stützkontur werden die Kabel mit Ankern aus Hülsen und Keilen befestigt, mit deren Hilfe die Enden jedes Kabels gecrimpt werden.

Das Schrägseil-Schalennetz wird in der folgenden Reihenfolge installiert. Jedes Kabel wird in zwei Schritten mit einem Kran installiert. Zunächst wird mit Hilfe eines Krans ein Ende, das durch eine Traverse von der Trommel entfernt wird, dem Aufstellungsort zugeführt. Der Kabelanker wird durch den eingebetteten Teil in der Stützkontur gezogen, anschließend wird der verbleibende Teil des Kabels auf der Trommel befestigt und ausgerollt. Anschließend wird mit zwei Kränen das Kabel auf das Niveau der Stützkontur gehoben und gleichzeitig der zweite Anker mit einer Winde an die Stützkontur gezogen (Abb. 24, A). Der Anker wird durch das eingebettete Teil in der Stützkontur gezogen und mit Mutter und Unterlegscheibe gesichert. Zur anschließenden geodätischen Ausrichtung werden die Kabel zusammen mit speziellen Aufhängern und Kontrollgewichten angehoben.

Reis. 24. Bau eines Gebäudes mit Schrägseildach:

A– Diagramm zum Anheben des Arbeitskabels; B– Diagramm der zueinander senkrechten symmetrischen Spannung von Kabeln; V– Ausrichtungsdiagramm der Längskabel; G– Einzelheiten zur endgültigen Befestigung der Kabel; 1 – elektrische Winde; 2 – Typ; 3 – monolithische Stützkontur aus Stahlbeton; 4 – angehobenes Kabel; 5 – traversieren; 6 – Ebene

Nach Abschluss der Installation der Längskabel und deren Vorspannung auf eine Kraft von 29,420 – 49,033 kN (3 – 5 tf) erfolgt eine geodätische Überprüfung ihrer Lage durch Bestimmung der Koordinaten der Punkte des Kabelnetzes. Es werden vorab Tabellen erstellt, in denen für jedes Seil der Abstand der Koan der Ankerhülse vom Referenzpunkt angegeben ist. An diesen Stellen werden Prüfgewichte mit einem Gewicht von 500 kg an einem Draht aufgehängt. Die Längen der Anhänger sind unterschiedlich und werden im Voraus berechnet.

Wenn die Arbeitskabel richtig durchhängen, sollten die Kontrollgewichte (Risikofaktoren) auf derselben Markierung liegen.

Nach dem Anpassen der Position der Längskabel werden die Querkabel installiert. Die Stellen, an denen sie sich mit den Arbeitskabeln kreuzen, werden mit ständigem Druck gesichert. Gleichzeitig werden provisorische Abspannseile angebracht, um die Lage der Kreuzungspunkte der Schrägseile zu sichern. Anschließend wird die Oberfläche des Kabelnetzes erneut auf Übereinstimmung mit dem Design überprüft. Anschließend wird das Schrägseilnetz in drei Stufen mit 100-Tonnen-Hydraulikzylindern und Traversen gespannt, die an Hülsenankern befestigt sind.

Der Spannungsverlauf wird aus den Spannungsverhältnissen der Seile in Gruppen, der gleichzeitigen Spannung der Gruppen in senkrechter Richtung und der Symmetrie der Spannung der Gruppen relativ zur Gebäudeachse bestimmt.

Am Ende der zweiten Spannungsstufe, d.h. Wenn die im Projekt festgelegten Kräfte erreicht sind, werden vorgefertigte Elemente auf das Schrägseilnetz gelegt Stahlbetonplatten in der Richtung von der unteren zur oberen Markierung. In diesem Fall werden die Platten vor dem Anheben verschalt, um die Nähte abzudichten.

3.1.3.4. Technologie des Baus von Gebäuden mit Membranbeschichtungen

ZU Metallbehang Zu den Beschichtungen gehören dünnschichtige Membranen, die tragende und umschließende Funktionen vereinen.

Die Vorteile von Membranbeschichtungen sind ihre hohe Herstellbarkeit und Installation sowie die Art der Wirkungsweise der Beschichtung unter biaxialer Spannung, die es ermöglicht, Spannweiten von 200 Metern mit einer nur 2 mm dicken Stahlmembran abzudecken.

Hängende Zugelemente werden üblicherweise an starren Tragkonstruktionen befestigt, die die Form einer geschlossenen Kontur (Ring, Oval, Rechteck) haben können und auf Säulen ruhen.

Betrachten wir die Technologie der Installation einer Membranbeschichtung am Beispiel der Beschichtung des Olimpiysky-Sportkomplexes in Moskau.

Sportstätte„Olympic“ ist als räumliches Bauwerk mit elliptischer Form von 183 x 224 m konzipiert. Entlang der Außenkontur der Ellipse befinden sich mit einer Stufe von 20 m 32 Stahlgitterstützen, die starr mit dem äußeren Stützring verbunden sind (Abschnitt 5). ×1,75m). Am Außenring ist eine Membranabdeckung aufgehängt – eine Schale mit einem Durchhang von 12 m. Die Abdeckung besteht aus 64 stabilisierenden Fachwerken, 2,5 m hoch, radial angeordnet mit einer Stufe entlang der Außenkontur von 10 m, verbunden durch Ringelemente – Träger. Die Membranblätter wurden mit hochfesten Schrauben aneinander und an den radialen Elementen des „Bettes“ befestigt. In der Mitte wird die Membran durch einen inneren Metallring in elliptischer Form mit den Maßen 24 x 30 m verschlossen. Die Membranabdeckung wurde mit hochfesten Bolzen und Schweißnähten an den Außen- und Innenringen befestigt.

Die Montage der Membranabdeckungselemente erfolgte in großen Raumblöcken mit einem Turmdrehkran BK-1000 und zwei Montagebalken (mit einer Tragfähigkeit von 50 Tonnen), die sich entlang des äußeren Stützrings bewegten. Entlang der Längsachse wurden zwei Blöcke gleichzeitig auf zwei Ständern montiert.

Alle 64 stabilisierenden Beschichtungsbinder wurden paarweise zu 32 Blöcken in neun Standardgrößen zusammengefasst. Ein solcher Block bestand aus zwei radialen Stabilisierungsfachwerken, Trägern entlang der Ober- und Untergurte sowie vertikalen und horizontalen Verbindungen. Im Gerät wurden Rohrleitungen für Lüftungs- und Klimaanlagen verlegt. Die Masse der zusammengebauten Stabilisierungsfachwerkblöcke erreichte 43 Tonnen.

Das Anheben der Abdeckblöcke erfolgte mit einer Traverse, die die Schubkraft der Stabilisierungsbinder aufnahm (Abb. 25).

Vor dem Anheben der Fachwerkblöcke spannten sie den Obergurt jedes Fachwerks mit einer Kraft von etwa 1300 kN (210 MPa) vor und befestigten sie mit dieser Kraft an den Stützringen der Beschichtung.

Der Einbau vorgespannter Blöcke erfolgte stufenweise durch symmetrischen Einbau mehrerer Blöcke entlang von Radien gleichen Durchmessers. Nach dem Einbau von acht symmetrisch eingebauten Blöcken samt Querabstandshaltern wurden diese gleichzeitig entdreht und die Schubkräfte gleichmäßig auf die Außen- und Innenringe übertragen.

Der Block aus Stabilisierungsbindern wurde mit einem BK-1000-Kran und einem Monteur etwa 1 m über den Außenring gehoben. Anschließend wurde der Chevre an den Aufstellungsort dieses Blocks verlegt. Der Block wurde erst abgehängt, nachdem er wie vorgesehen vollständig am Innen- und Außenring befestigt war.

Die 1569 Tonnen schwere Membranhülle bestand aus 64 Sektorblättern. Die Membranblätter wurden nach Abschluss der Installation des Stabilisierungssystems installiert und mit hochfesten Bolzen mit einem Durchmesser von 24 mm befestigt.

Die Membranplatten kamen in Rollenform am Montageort an. An der Stelle, an der die Stabilisierungsträger montiert wurden, befanden sich Rollgestelle.

Reis. 25. Schema der Installation der Beschichtung mit vergrößerten Blöcken:

A– planen; B- Einschnitt; 1 – Chevre-Installer; 2 – Ständer für größere Blöcke; 3 – Traversen-Abstandshalter zum Anheben des Blocks und Vorspannen der Obergurte der Fachwerke mithilfe einer Hebelvorrichtung (5); 4 – vergrößerter Block; 6 – Montagekran BK – 1000; 7 – zentraler Stützring; 8 – zentrale temporäre Unterstützung; I – V – Reihenfolge der Montage der Blöcke und Demontage der Querstreben

Die Montage der Blütenblätter erfolgte in der Reihenfolge der Montage der Stabilisierungsbinder. Die Spannung der Membranblätter erfolgte durch zwei Hydraulikzylinder mit einer Kraft von jeweils 250 kN.

Parallel zum Verlegen und Spannen der Membranblätter wurden Löcher gebohrt und angebracht hochfeste Schrauben(97.000 Löcher mit einem Durchmesser von 27 mm). Nach der Montage und konstruktiven Befestigung aller Elemente der Beschichtung wurde diese aufgedreht, d.h. Freigabe der zentralen Stütze und reibungslose Einbindung des gesamten Raumgefüges in den Betrieb.