Weitspannige Dachkonstruktionen für Zivil- und Industriebauten

Sankt Petersburg

Gebäude, das eine Balkenkuppel abdeckt

Einführung

Historische Referenz

Einstufung

Planare Beschichtungsstrukturen mit großer Spannweite

Räumliche weiträumige Beschichtungsstrukturen

1 Falten

3 Muscheln

Hängende (Schrägseil-)Konstruktionen

1 Hängebezüge

4 Kombinierte Systeme

Transformierbare und pneumatische Abdeckungen

1 Wandelbare Beläge

Gebrauchte Bücher

Einführung

Bei der Planung und Errichtung von Gebäuden mit Innenräumen ergeben sich komplexe architektonische und ingenieurtechnische Probleme. Zum Gestalten komfortable Bedingungen Im Saal, der Erfüllung der Anforderungen an Technik, Akustik, Isolierung von anderen Räumen und der Umgebung kommt der Gestaltung der Hallenverkleidung eine entscheidende Bedeutung zu. Die Kenntnis der mathematischen Gesetze der Formbildung ermöglichte die Erstellung komplexer geometrischer Konstruktionen (Parabeln, Hyperbeln usw.) nach dem Prinzip eines willkürlichen Plans.

In der modernen Architektur ist die Gestaltung eines Plans das Ergebnis der Entwicklung zweier Trends: eines freien Plans, der zu einem strukturellen Rahmensystem führt, und eines freien Plans, der ein strukturelles System erfordert, das die Organisation des gesamten Gebäudevolumens ermöglicht, und nicht nur die Planungsstruktur.

Der Saal ist der wichtigste kompositorische Kern der meisten öffentlichen Gebäude. Die häufigsten Grundrisskonfigurationen sind rechteckige, kreisförmige, quadratische, ellipsoide und hufeisenförmige Grundrisse, seltener trapezförmige Grundrisse. Bei der Auswahl von Hallenverkleidungsdesigns muss die Halle mit verbunden werden Außenwelt durch offene Glasflächen oder umgekehrt vollständig isolieren.

Der von Stützen befreite und mit einer weitgespannten Struktur überdeckte Raum verleiht dem Gebäude emotionale und plastische Ausdruckskraft.

1. Historischer Hintergrund

Weitspannige Dachkonstruktionen tauchten bereits in der Antike auf. Dies waren Steinkuppeln und Gewölbe, Holzsparren. Beispielsweise hatte die Steinkuppel des Pantheons in Rom (1125) einen Durchmesser von etwa 44 m, die Kuppel der Hagia Sophia in Istanbul (537) – 32 m, die Kuppel der Kathedrale von Florenz (1436) – 42 m , die Kuppel Oberer Rat im Kreml (1787) - 22,5 m.

Die damalige Bautechnik erlaubte den Bau leichter Bauwerke aus Stein nicht. Daher waren Steinkonstruktionen mit großer Spannweite sehr massiv und die Bauwerke selbst wurden über viele Jahrzehnte hinweg errichtet.

Baukonstruktionen aus Holz waren kostengünstiger und einfacher zu errichten als Baukonstruktionen aus Stein und ermöglichten zudem die Überbrückung großer Spannweiten. Ein Beispiel sind die hölzernen Dachkonstruktionen des ehemaligen Manege-Gebäudes in Moskau (1812) mit einer Spannweite von 30 m.

Entwicklung der Eisenmetallurgie im 18.-19. Jahrhundert. gab den Bauherren stärkere Materialien als Stein und Holz – Gusseisen und Stahl.

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. Weitgespannte Metallkonstruktionen sind weit verbreitet.

Ende des 18. Jahrhunderts. Für weitgespannte Gebäude ist ein neues Material aufgetaucht – Stahlbeton. Verbesserung von Stahlbetonkonstruktionen im 20. Jahrhundert. führte zur Entstehung dünnwandiger Raumstrukturen: Schalen, Falten, Kuppeln. Es entstand eine Theorie zur Berechnung und Gestaltung dünnwandiger Beschichtungen, an der auch einheimische Wissenschaftler beteiligt waren.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Weit verbreitet sind abgehängte Abdeckungen sowie Pneumatik- und Stangensysteme.

Durch den Einsatz weitspanniger Konstruktionen ist es möglich, die Tragfähigkeit des Materials optimal auszunutzen und dadurch leichte und wirtschaftliche Beschichtungen zu erhalten. Die Reduzierung des Gewichts von Bauwerken und Bauwerken ist einer der Haupttrends im Bauwesen. Die Reduzierung der Masse bedeutet eine Reduzierung des Materialvolumens, seiner Gewinnung, Verarbeitung, seines Transports und seiner Installation. Daher ist es selbstverständlich, dass Bauherren und Architekten an neuen Formen von Bauwerken interessiert sind, die bei Beschichtungen besonders große Wirkung erzielen.

2. Klassifizierung

Weitspannige Straßenbauwerke lassen sich entsprechend ihrer statischen Funktionsweise in zwei Hauptgruppen von weitgespannten Straßenbauwerken einteilen:

· planar (Balken, Fachwerke, Rahmen, Bögen);

· räumlich (Schalen, Falten, Hängesysteme, Kreuzstabsysteme etc.).

Balken-, Rahmen- und gewölbte, flache Systeme von weitgespannten Abdeckungen werden in der Regel ohne Berücksichtigung der Gelenkarbeit aller tragenden Elemente entworfen, da einzelne flache Scheiben durch relativ schwache Verbindungen miteinander verbunden sind, die keine nennenswerte Verteilung ermöglichen die Lasten. Dieser Umstand führt natürlich zu einer Zunahme der Masse der Bauwerke.

Um Lasten umzuverteilen und die Masse räumlicher Strukturen zu reduzieren, sind Verbindungen erforderlich.

Je nach Material, das zur Herstellung von weitgespannten Bauwerken verwendet wird, werden diese unterteilt in:

hölzern

Metall

·verstärkter Beton

Ø Das Holz hat gute Trageigenschaften (die berechnete Druck- und Biegefestigkeit von Kiefer beträgt 130-150 kg/m). 2) und geringe Raummasse (für luftgetrocknetes Kiefernholz 500 kg/m3). ).

Es gibt die Meinung, dass Holzkonstruktionen nur von kurzer Dauer sind. Tatsächlich können Holzkonstruktionen bei schlechter Pflege sehr schnell versagen, da das Holz durch verschiedene Pilze und Insekten beschädigt wird. Die Grundregel für die Konservierung von Holzkonstruktionen besteht darin, Bedingungen für deren Belüftung bzw. Belüftung zu schaffen. Es ist auch wichtig, sicherzustellen, dass das Holz getrocknet ist, bevor es im Bauwesen verwendet wird. Derzeit kann die Holzindustrie eine effiziente Trocknung gewährleisten moderne Methoden, einschließlich hochfrequenter Ströme usw.

Die Verbesserung der biologischen Widerstandsfähigkeit von Holz lässt sich leicht durch seit langem entwickelte und beherrschte Methoden der Imprägnierung mit verschiedenen wirksamen Antiseptika erreichen.

Noch häufiger gibt es aus Gründen des Brandschutzes Einwände gegen die Verwendung von Holz.

Die Einhaltung grundlegender Brandschutzvorschriften und die Überwachung von Bauwerken sowie die Verwendung von Flammschutzmitteln, die die Feuerbeständigkeit von Holz erhöhen, können jedoch die Brandbekämpfungseigenschaften von Holz erheblich verbessern.

Als Beispiel für die Haltbarkeit von Holzkonstruktionen kann man den bereits erwähnten Manezh in Moskau nennen, der mehr als 180 Jahre alt ist, der Turm der Admiralität in Leningrad mit einer Höhe von etwa 72 m, erbaut 1738, der Wachturm in Jakutsk wurde vor etwa 300 Jahren erbaut. Viele Holzkirchen in Wladimir, Susdal, Kischi und anderen Städten und Dörfern Nordrusslands stammen aus mehreren Jahrhunderten.

Ø Metallkonstruktionen, hauptsächlich Stahl, sind weit verbreitet.

Ihre Vorteile: hohe Festigkeit, relativ geringes Gewicht. Der Nachteil von Stahlkonstruktionen ist die Korrosionsanfälligkeit und die geringe Feuerbeständigkeit (Verlust der Tragfähigkeit bei hohen Temperaturen). Es gibt viele Mittel, um der Korrosion von Stahlkonstruktionen entgegenzuwirken: Lackieren, Beschichten mit Polymerfilmen usw. Aus Gründen des Brandschutzes können kritische Stahlkonstruktionen betoniert oder hitzebeständige Betonmischungen (Vermiculit usw.) auf die Oberfläche von Stahlkonstruktionen aufgesprüht werden.

Ø Stahlbetonkonstruktionen unterliegen keiner Fäulnis und Rostbildung, haben eine hohe Feuerbeständigkeit, sind aber schwer.

Daher ist es bei der Materialauswahl für weitgespannte Tragwerke notwendig, dem Material den Vorzug zu geben, das unter bestimmten Baubedingungen die Aufgabe am besten erfüllt.

3. Planare Beschichtungsstrukturen mit großer Spannweite

In öffentlichen Gebäuden in Massenbauweise werden überwiegend traditionelle Flachkonstruktionen zur Abdeckung von Innenräumen verwendet: Decks, Balken, Fachwerk, Rahmen, Bögen. Der Betrieb dieser Strukturen basiert auf der Nutzung der inneren physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials und der Übertragung von Kräften im Körper der Struktur direkt auf die Stützen. Im Bauwesen ist der flächige Beschichtungstyp gut untersucht und in der Produktion beherrscht. Viele davon mit einer Spannweite von bis zu 36 m sind als vorgefertigte Standardkonstruktionen konzipiert. Es wird ständig daran gearbeitet, sie zu verbessern, Gewicht und Materialverbrauch zu reduzieren.

Die flache Struktur der Hallenverkleidung in Innenräumen öffentlicher Gebäude wird aufgrund ihrer geringen ästhetischen Qualität fast immer mit einer teuren abgehängten Decke abgedeckt. Dadurch entstehen im Gebäude im Bereich der Dachkonstruktion überschüssige Räume und Volumina, die in seltenen Fällen für die technische Ausstattung genutzt werden. Im Außenbereich eines Gebäudes sind solche Bauwerke aufgrund ihrer Aussagelosigkeit meist hinter hohen Brüstungswänden verborgen.

Träger bestehen aus Stahlprofilen, Stahlbeton (vorgefertigt und monolithisch) und Holz (geklebt oder genagelt).

Stahlträger mit T-Profil oder Kastenprofil (Abb. 1, a, b) erfordern einen hohen Metallverbrauch und haben eine große Durchbiegung, die normalerweise durch den Bauhub (1/40-1/50 der Spannweite) ausgeglichen wird. .

Ein Beispiel ist die 1958 erbaute Indoor-Kunsteisbahn in Genf (Abb. 1, c). Hallenbelagsmaß 80,4 × 93,6 m besteht aus zehn integral verschweißten massiven Stahlträgern mit variablem Querschnitt, die alle 10,4 m installiert werden. Durch die Installation einer Konsole mit einer Abspannung an einem Ende des Trägers wird eine Vorspannung erzeugt, die zur Reduzierung des Querschnitts beiträgt der Balken.

Stahlbetonträger haben ein großes Biegemoment und ein großes Eigengewicht, sind aber einfach herzustellen. Sie können monolithisch, vorgefertigt, monolithisch und vorgefertigt (aus einzelnen Blöcken und massiv) hergestellt werden. Sie bestehen aus Stahlbeton mit Vorspannbewehrung. Das Verhältnis von Balkenhöhe zu Spannweite liegt zwischen 1/8 und 1/20. In der Baupraxis gibt es Träger mit einer Spannweite von bis zu 60 m und mit Konsolen bis zu 100 m. Der Querschnitt der Träger hat die Form eines T-Trägers, I-Trägers oder einer Kastenform ( Abb. 2, a, b, c, d, e, g).

a - Stahlträger mit I-Profil (Verbundwerkstoff);

b - Stahlträger mit Kastenprofil (Verbundwerkstoff);

c – Kunsteisbahn in Genf (1958). Die Bespannung misst 80,4 × 93,6 M.

Die Hauptträger des I-Profils sind alle 10,4 m angeordnet.

Entlang der Hauptträger werden Aluminiumpfetten verlegt.

Reis. 1 (Fortsetzung)

d - Diagramme einheitlicher horizontaler Fachwerke

mit Parallelriemen. Entwickelt von TsNIIEP spektakulär und

Sportanlagen;

d - Diagramme von Giebelstahlbindern: vieleckig und dreieckig

g - Kongresshalle in Essen (Deutschland). Abdeckungsmaße 80,4 × 72,0.

Die Bespannung ruht auf 4 Gitterpfosten. Die Hauptträger haben eine Spannweite von 72,01 m, die Nebenträger von 80,4 m bei einer Neigung von 12 m

Reis. 2. Stahlbetonträger und -binder

a - Single-Pitch-Träger aus Stahlbeton mit parallelen Gurten

T-Abschnitt;

b - Giebelbalken aus Stahlbeton mit I-Profil;

c - horizontaler Stahlbetonträger mit parallelen Gurten

I-Abschnitt;

g - Verbundstahlbeton-Horizontalträger mit parallelen und

T-förmige Riemen;

d - horizontaler Stahlbetonträger mit Kastenprofil

Reis. 2 (Fortsetzung)

e - Verbundgiebel-Stahlbetonfachwerk, bestehend aus

zwei Halbbinder mit vorgespanntem Untergurt;

g - das Gebäude der British Overseas Aviation Company (BOAC) in London 1955. Der Stahlbetonträger hat eine Höhe von 5,45 m, der Querschnitt des Trägers ist rechteckig;

z - Turnhalle einer High School in Springfield (USA)

In der Praxis des Massenbaus in unserem Land werden die in Abb. gezeigten Balken häufig verwendet. 2, a, b, c.

Holzbalken werden in waldreichen Gebieten verwendet. Aufgrund ihrer geringen Feuerbeständigkeit und Haltbarkeit werden sie typischerweise in Gebäuden der Klasse III eingesetzt.

Holzbalken werden in Nagel- und Leimbalken mit einer Länge von bis zu 30–20 m unterteilt. Nagelbalken (Abb. 3, a) haben eine auf Nägel genähte Wand aus zwei Brettschichten, die in einem Winkel von 45° in verschiedene Richtungen geneigt sind. Die Ober- und Untergurte werden durch beidseitig an die Vertikalwände angenähte Längs- und Querträger gebildet. Die Höhe der Nagelbalken beträgt 1/6-1/8 der Balkenspannweite. Anstelle einer Bretterwand können Sie auch eine Wand aus mehrschichtigem Sperrholz verwenden.

Leimholzbalken weisen im Gegensatz zu Nagelbalken auch ohne spezielle Imprägnierung eine hohe Festigkeit und eine erhöhte Feuerbeständigkeit auf. Der Querschnitt von Brettschichtholzbalken kann rechteckig, I-Träger oder kastenförmig sein. Sie werden aus Latten oder Brettern mit Leim hergestellt, flach oder hochkant gelegt.

Die Höhe solcher Balken beträgt 1/10-1/12 der Spannweite. Je nach Umriss der Ober- und Untergurte können Brettschichtholzträger mit horizontalen Gurten, einfach oder doppelt geneigt, gebogen sein (Abb. 3, b).

Reis. 3 (Fortsetzung)

Fachwerke können wie Balken aus Metall, Stahlbeton und Holz bestehen. Im Gegensatz zu Stahlbindern Metallträger Aufgrund der Gitterstruktur benötigen sie weniger Metall. Mit einer abgehängten Decke entsteht ein begehbarer Dachboden, der den Durchgang von Versorgungsleitungen oder den freien Durchgang durch den Dachboden ermöglicht. Traversen bestehen in der Regel aus Stahlprofilen, räumliche Dreieckstraversen aus Stahlrohren.

Die Kongress- und Sporthalle in Essen hat eine Grundfläche von 80,4 m² × 72 m (Abb. 1, g). Die Bespannung ruht auf vier Gitterpfeilern bestehend aus vier Ästen. Eines der Gestelle ist starr am Fundament befestigt, zwei Gestelle sind rollengelagert, das vierte Gestell ist schwingend ausgeführt und kann in zwei Richtungen bewegt werden. Die beiden Hauptpolygonalnietenbinder ruhen auf Stützpfosten und haben eine Spannweite von 72 m und eine Höhe von 5,94 bzw. 6,63 m in der Spannweitenmitte bzw. 2,40 bzw. 2,54 m an den Stützen. Die Gurte der Hauptbinder haben einen Kastenquerschnitt mit einer Breite von mehr als 600 mm, die Streben sind zusammengesetzte I-Profile. Doppelt auskragende, geschweißte Nebenbinder mit einer Spannweite von 80,4 m ruhen auf den Hauptbindern mit einem Abstand von 12 m. Der Obergurt dieser Fachwerke hat einen Querschnitt in Form eines T-Trägers, der Untergurt in Form eines T-Trägers Form eines I-Trägers mit breiten Flanschen. Um freie vertikale Verformungen im Abstand von 11 m von den Dachrändern zu gewährleisten, sind sowohl in der umschließenden Struktur der Eindeckung als auch in den Sparren und in der abgehängten Decke Durchgangsscharniere eingebaut. Die Enden der 11 m langen Traversen ruhen auf leichten Schwingpfosten, die sich in der Tribüne befinden. Querwind-Horizontalanker sind zwischen den Haupt- und den äußersten Nebenbindern sowie entlang der Längswände im Abstand von 3,5 m vom Rand der Eindeckung angebracht. Die Pfetten und die Beplankung bestehen aus I-Trägern. Das Gebäude ist mit 48 mm dicken Pressstrohplatten bedeckt, auf denen ein wasserdichter Teppich aus vier Lagen Heißbitumen auf Glasfaser verlegt ist.

Fachwerke können unterschiedliche Umrisse sowohl der Ober- als auch der Untergurte aufweisen. Die gebräuchlichsten Fachwerke sind dreieckige und vieleckige sowie horizontale mit parallelen Bändern (Abb. 1, d, e, g).

Stahlbetonbinder werden hergestellt: massiv - bis zu 30 m lang; Verbundwerkstoff – mit Vorspannbewehrung, mit einer Länge von mehr als 30 m. Das Verhältnis der Höhe des Fachwerks zur Spannweite beträgt 1/6-1/9.

Der untere Gürtel ist in der Regel horizontal, der obere Gürtel kann einen horizontalen, dreieckigen, segmentförmigen oder vieleckigen Umriss haben. Am weitesten verbreitet sind Polygonalbinder (Giebelbinder) aus Stahlbeton, wie in Abb. 2, f. Maximale Länge entworfen Stahlbetonbinder beträgt bei einer Schrittweite von 12 m ca. 100 m.

Der Nachteil von Stahlbetonbindern ist ihre große Bauhöhe. Um das Eigengewicht von Fachwerken zu reduzieren, ist die Verwendung von hochfestem Beton und die Einführung leichter Deckplatten aus effizienten Materialien erforderlich.

Holzbinder – können in Form von Baumstämmen oder hängenden Holzsparren präsentiert werden. Bei Spannweiten über 18 m kommen Holzbinder zum Einsatz und unterliegen vorbeugenden Brandschutzmaßnahmen. Der obere (komprimierte) Gurt und die Streben von Holzbindern bestehen aus quadratischen oder rechteckigen Trägern mit einer Seitenlänge von 1/50-1/80 der Spannweite, der untere (gestreckte) Gurt und die Aufhängungen bestehen sowohl aus Trägern als auch aus Stahllitzen mit Schraubgewinde an den Enden, um sie mittels Muttern mit Unterlegscheiben zu spannen.

Die Stabilität von Holzbindern wird durch Holzstreben und -binder gewährleistet, die an den Rändern und in der Mitte des Fachwerks senkrecht zu ihrer Ebene angebracht sind, sowie durch die bildenden Dachdecks Festplatte Beläge. In der häuslichen Baupraxis werden Fachwerkträger mit einer Spannweite von 15, 18, 21 und 24 m verwendet, deren Obergurt aus einem durchgehenden Brettpaket von 170 mm Breite unter Verwendung von FR-12-Kleber hergestellt wird. Die Streben bestehen aus Stäben gleicher Breite, der Untergurt aus gewalzten Winkeln und die Aufhängung aus Rundstahl (Abbildung 3, c).

Metall-Holz-Traversen – wurden 1973 von TsNIIEP für Bildungsgebäude, TsNIIEP für Unterhaltungsgebäude und Sportanlagen und TsNIISK Gosstroy der UdSSR entwickelt. Diese Traversen werden in Abständen von 3 und 6 m installiert und können in zwei Versionen für Dächer verwendet werden:

a) mit einer warm nutzbaren abgehängten Decke und kalt nutzbaren Dachplatten;

b) ohne abgehängte Decke und warme Dachplatten.

Rahmen sind flächige Abstandshalterstrukturen. Im Gegensatz zu einer schubfreien Balken-Pfosten-Konstruktion besteht bei der Rahmenkonstruktion zwischen der Querstange und dem Pfosten eine starre Verbindung, die dazu führt, dass aufgrund der Einwirkung von Lasten auf die Rahmenquerstange Biegemomente im Pfosten auftreten.

Rahmenkonstruktionen werden mit starrer Einbettung der Stützen in das Fundament hergestellt, wenn keine Gefahr einer ungleichmäßigen Setzung des Fundaments besteht. Die besondere Empfindlichkeit von Rahmen- und Bogenkonstruktionen gegenüber ungleichmäßigen Setzungen führt dazu, dass Scharnierrahmen (zweigelenkig und dreigelenkig) erforderlich sind. Schemata der Bögen in Abb. 4, a, b, c, d.

Da die Rahmen in ihrer Ebene keine ausreichende Steifigkeit aufweisen, ist es bei der Konstruktion der Abdeckung erforderlich, die Längssteifigkeit der gesamten Abdeckung durch Einbetten der Abdeckungselemente oder den Einbau von Membranrahmen senkrecht zur Ebene oder Versteifungsgliedern sicherzustellen.

Rahmen können aus Metall, Stahlbeton oder Holz bestehen.

Metallrahmen können entweder aus Voll- oder Gitterprofilen bestehen. Das Gitterprofil ist typisch für Rahmen mit großen Spannweiten, da es aufgrund seines geringen Eigengewichts wirtschaftlicher ist und sowohl Druck- als auch Zugkräfte gleichermaßen gut aufnehmen kann. Die Querschnittshöhe der Querschnitte beträgt bei Gitterrahmen 1/20–1/25 der Spannweite und bei Vollprofilrahmen 1/25–/30 der Spannweite. Um die Höhe des Querschnitts sowohl von massiven als auch von Gittermetallrahmen zu verringern, werden Entladekonsolen verwendet, die manchmal mit speziellen Abspannvorrichtungen ausgestattet sind (Abb. 4, d).

Rahmen: a - scharnierlos; b - Doppelscharnier; c - dreigelenkig; g - Doppelscharnier;

d – ohne Scharnier; e - zwei klappbar; g - dreigelenkig; und - Doppelscharnier mit Entladekonsolen; k - Doppelscharnier mit schubabsorbierendem Anzug; h - Rahmenhöhe; I - Bogenhebeausleger; l - Spanne; r1 und r2 – Krümmungsradien der unteren und oberen Kanten des Bogens; 0,01 und 02 Krümmungszentren; - Scharniere; s - Anziehen; d - Vertikallasten auf der Konsole.

Metallrahmen werden aktiv im Bauwesen eingesetzt (Abb. 5, 1, a, b, c, d, e; Abb. 6, a, c).

Stahl-, Stahlbeton- und Holzrahmen

Stahlbetonrahmen können scharnierlos, doppelt scharniert oder, seltener, dreifach scharniert sein.

Bei Rahmenspannweiten bis 30-40 m bestehen sie aus einem massiven I-Profil mit Aussteifungen, bei großen Spannweiten aus Gitterwerk. Die Höhe einer Vollprofiltraverse beträgt etwa 1/20-1/25 der Rahmenspannweite, die eines Gitterprofils 1/12-1/15 der Spannweite. Rahmen können ein- oder mehrfeldrig, monolithisch oder vorgefertigt sein. Bei einer vorgefertigten Lösung empfiehlt es sich, einzelne Rahmenelemente an Stellen mit minimalen Biegemomenten zu verbinden. In Abb. In Abb. 5, 2, i, j und Abb. e 6, c sind Beispiele aus der Praxis des Baus von Gebäuden mit Stahlbetonrahmen aufgeführt.

Holzrahmen bestehen wie Holzbalken aus genagelten oder geleimten Elementen für Spannweiten bis zu 24 m. Um die Montage zu erleichtern, ist es vorteilhaft, sie dreigelenkig auszuführen. Die Höhe der Querstange beträgt bei Nagelrahmen etwa 1/12 der Rahmenspannweite, bei geklebten Rahmen 1/15 der Spannweite. Beispiele für den Bau von Gebäuden mit Holzrahmen sind in Abb. 5, l, m, Abb. dargestellt. 7.

Reis. 7 Rahmen eines Lagergebäudes mit holzverleimten Sperrholzrahmen

Bögen sind wie Rahmen flächige Abstandskonstruktionen. Sie reagieren noch empfindlicher auf ungleichmäßige Niederschläge als Rahmen und werden gelenklos, zweigelenkig oder dreigelenkig ausgeführt (Abb. 4, e, f, g, i, j). Die Stabilität der Beschichtung wird durch die starren Elemente gewährleistet des umschließenden Teils der Beschichtung. Für Spannweiten von 24-36 m ist es möglich, Dreigelenkbögen aus zwei Segmentbindern zu verwenden (Abb. 8, a). Um ein Durchhängen zu vermeiden, sind Kleiderbügel angebracht.

a - dreigelenkiger Holzbogen aus polygonalen Fachwerken;

b - Gitterholzbogen

Metallbögen bestehen aus massiven und gitterförmigen Abschnitten. Die Höhe der Querlatte eines massiven Bogenabschnitts beträgt 1/50–1/80, die einer Gitterspannweite 1/30–1/60. Das Verhältnis des Hubauslegers zur Spannweite aller Bögen liegt im Bereich von 1/2-1/4 für eine Parabelkurve und 1/4-1/8 für eine Kreiskurve. In Abb. 8, a, Abb. 9, Abb. 1, Abb. In Abb. 10, a, b, c werden Beispiele aus der Baupraxis vorgestellt.

Stahlbetonbögen können wie Metallbögen einen massiven oder gitterförmigen Querträgerquerschnitt haben.

Die Bauhöhe des Querträgerquerschnitts beträgt bei Massivbögen 1/30-1/40 der Spannweite, bei Gitterbögen 1/25-1/30 der Spannweite.

Vorgefertigte Bögen mit großen Spannweiten werden in Verbundform aus zwei Halbbögen hergestellt, in Abb. e in horizontaler Position betoniert und dann in die Entwurfsposition angehoben (Beispiel in Abb. 9, 2, a, b, c).

Holzbögen werden aus genagelten und geklebten Elementen hergestellt. Das Verhältnis des Hubauslegers zur Spannweite beträgt bei genagelten Bögen 1/15-1/20, bei geklebten Bögen 1/20-1/25 (Abb. 8, a, b, Abb. 10, c, d).

a - Bogen mit Befestigung an den Säulen; b – Stützen des Bogens auf den Rahmen; oder Strebepfeiler; c – Stützung des Bogens auf den Fundamenten

4. Räumliche Beschichtungsstrukturen mit großer Spannweite

Weitspannige Tragwerkssysteme aus verschiedenen Epochen weisen eine Reihe wesentlicher Merkmale auf, die es ermöglichen, sie als technischen Fortschritt im Bauwesen zu betrachten. Mit ihnen ist der Traum von Bauherren und Architekten verbunden, den Raum zu erobern, eine möglichst große Fläche abzudecken. Was historische und moderne krummlinige Strukturen vereint, ist die Suche nach geeigneten Formen, der Wunsch, ihr Gewicht zu minimieren, die Suche nach optimalen Lastverteilungsbedingungen, was zur Entdeckung neuer Materialien und potenzieller Möglichkeiten führt.

Zu den räumlichen weitspannigen Bedeckungskonstruktionen zählen Flachfaltbespannungen, Gewölbe, Schalen, Kuppeln, Kreuzrippenbespannungen, Stabkonstruktionen, Pneumatik- und Markisenkonstruktionen.

Flach gefaltete Abdeckungen, Schalen, Kreuzrippenabdeckungen und Stabkonstruktionen bestehen aus starren Materialien (Stahlbeton, Metallprofile, Holz usw.). Aufgrund der gemeinsamen Arbeit von Strukturen haben räumliche starre Abdeckungen eine geringe Masse, was die Kosten senkt sowohl für den Deckungsbau als auch für die Montage von Stützen und Fundamenten.

Hängende (Schrägseil-), pneumatische und Markisenabdeckungen bestehen aus nicht starren Materialien (Metallseile, Metallreismembranen, Membranen aus synthetischen Folien und Stoffen). Sie sorgen in weit größerem Maße als räumliche starre Strukturen für eine Reduzierung der Volumenmasse von Bauwerken und ermöglichen eine schnelle Errichtung von Bauwerken.

Raumstrukturen ermöglichen die Schaffung unterschiedlichster Gebäude- und Bauformen. Der Bau räumlicher Bauwerke erfordert jedoch eine komplexere Organisation der Bauproduktion und eine hohe Qualität aller Bauleistungen.

Natürlich ist es nicht möglich, im Einzelfall Empfehlungen zum Einsatz bestimmter Beschichtungsaufbauten zu geben. Die Beschichtung als komplexes Teilsystemgebilde steht in der Struktur des Bauwerks in engem Zusammenhang mit all seinen anderen Elementen, mit äußeren und inneren Umwelteinflüssen, mit den wirtschaftlichen, technischen, künstlerischen und ästhetischen Bedingungen seiner Entstehung. Aber einige Erfahrungen im Umgang mit räumlichen Strukturen und den daraus resultierenden Ergebnissen können helfen, den Stellenwert einer bestimmten konstruktiven und technologischen Organisation öffentlicher Gebäude zu verstehen. Die in der weltweiten Baupraxis bereits bekannten räumlichen Tragwerkssysteme ermöglichen die Abdeckung von Gebäuden und Bauwerken mit nahezu jeder Grundrisskonfiguration.

1 Falten

Eine Falte ist eine räumliche Abdeckung, die aus flächigen, sich kreuzenden Elementen gebildet wird. Falten bestehen aus einer Reihe von Elementen, die sich in einer bestimmten Reihenfolge wiederholen und entlang der Kanten und in der Spannweite durch versteifende Membranen gestützt werden.

Die Falten sind sägezahnförmig, trapezförmig, bestehen aus dreieckigen Ebenen der gleichen Art, sind zeltförmig (viereckig und polyedrisch) und andere (Abb. 11, a, b, c, d).

Gefaltete Strukturen, die in zylindrischen Schalen und Kuppeln verwendet werden, werden in den entsprechenden Abschnitten besprochen.

Die Falten können über die äußeren Stützen hinaus verlängert werden und so freitragende Überhänge bilden. Die Dicke des Flachfaltenelements wird mit etwa 1/200 der Spannweite angenommen, die Höhe des Elements beträgt mindestens 1/10 und die Breite der Kante beträgt mindestens 1/5 der Spannweite. Falten decken in der Regel Spannweiten bis zu 50–60 m und Zelte bis zu 24 m ab.

Gefaltete Strukturen haben eine Reihe positiver Eigenschaften:

Einfachheit der Form und dementsprechend einfache Herstellung;

Große Möglichkeiten zur werksseitigen Vorfertigung;

Einsparung von Raumhöhe usw.

Ein interessantes Beispiel Die Anwendung einer flach gefalteten Struktur aus einem Sägezahnprofil ist die Beschichtung des Labors des Concrete Institute in Detroit (USA) mit einer Größe von 29,1 × 11,4 ( Abb. 11, e) Projekt der Architekten Yamasaki und Leinweber, Ingenieure Amman und Whitney. Die Bespannung ruht auf zwei Längsreihen von Stützen, die einen Mittelkorridor bilden, und verfügt auf beiden Seiten der Stützen über auskragende Ausleger mit einer Länge von 5,8 m. Die Bespannung ist eine Kombination aus gegenläufigen Falten. Die Dicke der Falten beträgt 9,5 cm.

Im Jahr 1972 kam beim Umbau des Kursky-Bahnhofs in Moskau eine trapezförmige Faltkonstruktion zum Einsatz, die es ermöglichte, einen 33 m großen Warteraum abzudecken × 200 m (Abb. 11, f).

Das älteste und am weitesten verbreitete System der krummlinigen Abdeckung ist die gewölbte Abdeckung. Das Gewölbe ist ein Struktursystem, auf dessen Grundlage in der Vergangenheit (bis zum 20. Jahrhundert) eine Reihe architektonischer Formen entstanden sind, die es ermöglichten, das Problem der unterschiedlichen Überdachung verschiedener Hallen zu lösen funktionaler Zweck.

Zylindrische und geschlossene Gewölbe sind die einfachsten Gewölbeformen, aber der durch diese Abdeckungen gebildete Raum ist geschlossen und die Form weist keine Plastizität auf. Durch die Einbindung von Schalungen in die Gestaltung der Schalen dieser Gewölbe entsteht ein optischer Eindruck von Leichtigkeit. Innenfläche Gewölbe waren in der Regel reich verziert oder durch eine falsche Struktur einer abgehängten Holzdecke nachgeahmt.

Ein Kreuzgewölbe entsteht durch den Schnitt aus dem Schnittpunkt zweier Tonnengewölbe. Sie wurden von riesigen Badehallen und Basiliken blockiert. Das Kreuzgewölbe war in der gotischen Architektur weit verbreitet.

Kreuzgewölbe sind eine der häufigsten Verkleidungsformen in der russischen Steinarchitektur.

Verschiedene Gewölbearten wie Segelgewölbe, Kuppelgewölbe und Vordächer waren weit verbreitet.

3 Muscheln

Dünnwandige Schalen gehören zu den Arten von Raumkonstruktionen und werden beim Bau von Gebäuden und Bauwerken mit großen Flächen (Hangars, Stadien, Märkte usw.) verwendet. Eine dünnwandige Schale ist eine gekrümmte Fläche, die bei minimaler Dicke und dementsprechend minimalem Masse- und Materialverbrauch eine sehr hohe Tragfähigkeit aufweist, da sie durch ihre gekrümmte Form als räumliches Tragwerk fungiert.

Ein einfaches Experiment mit Reispapier zeigt, dass eine sehr dünne, gebogene Platte aufgrund ihrer gekrümmten Form äußeren Kräften eine größere Widerstandsfähigkeit verleiht als dieselbe Platte mit flacher Form.

Starre Schalen können über Gebäuden mit beliebiger Grundrisskonfiguration errichtet werden: rechteckig, quadratisch, rund, oval usw.

Selbst sehr komplexe Strukturen können in mehrere ähnliche Elemente unterteilt werden. In Bauteilfabriken werden separate Technologielinien für die Herstellung einzelner Strukturelemente geschaffen. Die entwickelten Installationsmethoden ermöglichen die Errichtung von Schalen und Kuppeln mithilfe von Lagerstütztürmen oder ganz ohne Hilfsgerüste, was die Bauzeit von Abdeckungen erheblich verkürzt und die Kosten senkt Installationsarbeit.

Je nach Konstruktionsschemata werden starre Schalen unterteilt in: Schalen mit positiver und negativer Krümmung, Schirmschalen, Gewölbe und Kuppeln.

Schalen bestehen aus Stahlbeton, Stahlzement, Metall, Holz, Kunststoff und anderen Materialien, die Druckkräften gut standhalten.

Bei konventionellen Tragsystemen, die wir zuvor besprochen haben, konzentriert sich der Widerstand gegen auftretende Kräfte kontinuierlich entlang ihrer gesamten gekrümmten Oberfläche, d. h. da dies charakteristisch für räumliche Tragsysteme ist.

Die erste Schalenkuppel aus Stahlbeton wurde 1925 in Jena errichtet. Sein Durchmesser betrug 40 m, das entspricht dem Durchmesser der Kuppel von St. Peter in Rom. Es stellte sich heraus, dass die Masse dieser Muschel 30-mal geringer war als die der Kuppel von St. Petra. Dies ist das erste Beispiel, das die vielversprechenden Fähigkeiten des neuen Konstruktionsprinzips zeigte.

Das Aufkommen des spannungsbewehrten Betons, die Entwicklung neuer Berechnungsmethoden, die Vermessung und Prüfung von Bauwerken anhand von Modellen sowie die statischen und wirtschaftlichen Vorteile seines Einsatzes trugen zur raschen weltweiten Verbreitung von Schalenbeton bei.

Muscheln haben eine Reihe weiterer Vorteile:

in der Beschichtung erfüllen sie gleichzeitig zwei Funktionen: tragende Struktur und Dach;

sie sind feuerbeständig, was sie in vielen Fällen auch unter gleichen wirtschaftlichen Bedingungen in eine vorteilhaftere Position bringt;

in der Vielfalt und Originalität der Formen suchen sie in der Geschichte der Architektur ihresgleichen;

schließlich übertrafen sie im Vergleich zu früheren Gewölbe- und Kuppelbauten diese um ein Vielfaches hinsichtlich der überbrückbaren Spannweiten.

Während der Bau von Schalen aus Stahlbeton weit verbreitet ist, sind diese Konstruktionen in Metall und Holz noch immer nur begrenzt einsetzbar, da noch keine ausreichend einfachen, für Metall und Holz charakteristischen Konstruktionen gefunden wurden. Strukturformen Muscheln.

Schalen aus Metall können aus Ganzmetall hergestellt werden, wobei die Schale ein-, zwei- oder mehrschichtig gleichzeitig die Funktion einer tragenden und umschließenden Struktur übernimmt. Bei entsprechender Entwicklung kann der Rohbau auf die industrielle Montage reduziert werden große Tafeln.

Einschichtige Metallschalen bestehen aus Stahl- oder Aluminiumreis.a. Um die Steifigkeit der Schalen zu erhöhen, werden Querrippen eingebracht. Durch eine häufige Anordnung miteinander verbundener Querrippen entlang des Ober- und Untergurts kann eine zweischichtige Hülle erhalten werden.

Schalen gibt es in einfacher und doppelter Krümmung.

Zu Muscheln einzelne Krümmung Dazu gehören Schalen mit zylindrischer oder konischer Oberfläche (Abb. 12, a, b).

Reis. 12. Die häufigsten Muschelformen

a - Zylinder: 1 - Kreis, Parabel, Sinusoid, Ellipse (Führungen); 2 - gerade Linie (generativ); b – Kegel: 1 – jede Kurve; 2 - gerade Linie (generativ); d - Übertragungsfläche: 1 - Parabel (Führung); 2 - Ellipse, Kreis (generativ); c - Rotationsfläche (Kuppel): 1-Rotation; 2 - Kreis, Ellipse, Parabel (generativ); Rotations- oder Übertragungsfläche (Kugelschale): 1, 2 - Kreis, Parabel (Generatoren oder Führungen); 3 - Kreis, Parabel (generativ); 4 - Rotationsachse d - Bildung von Schalen mit doppelter Krümmung in einer Richtung: hyperbolisches Paraboloid: AB-SD, AC-VD - gerade Linien (Führungen); 1 - Parabel (Anleitung).

Zylindrische Schalen haben eine kreisförmige, elliptische oder parabolische Form und werden von Endversteifungsmembranen getragen, die in Form von Wänden, Fachwerken, Bögen oder Rahmen hergestellt werden können. Abhängig von der Länge der Schalen werden sie in kurze Schalen unterteilt, bei denen die Spannweite entlang der Längsachse nicht mehr als eineinhalb Wellenlängen (Spannweite in Querrichtung) beträgt, und lange Schalen, bei denen die Spannweite entlang der Längsachse nicht mehr als eineinhalb Wellenlängen beträgt Längsachse beträgt mehr als eineinhalb Wellenlängen (Abb. 13, a , c, d).

Entlang der Längskanten langer zylindrischer Schalen sind Seitenelemente (Versteifungsrippen) vorgesehen, in denen Längsverstärkungen angebracht sind, sodass die Schale entlang der Längsspannweite wie ein Balken wirken kann. Darüber hinaus nehmen die Seitenelemente den Schub aus der Arbeit der Schalen in Querrichtung auf und müssen daher in horizontaler Richtung eine ausreichende Steifigkeit aufweisen (Abb. 13, a, d).

Die Wellenlänge eines langen zylindrischen Mantels beträgt normalerweise nicht mehr als 12 m. Das Verhältnis von Hubausleger zu Wellenlänge wird mit mindestens 1/7 der Spannweite angenommen, und das Verhältnis von Hubausleger zu Spannweite ist nicht kleiner als 1/10.

Vorgefertigte lange zylindrische Schalen werden üblicherweise in zylindrische Abschnitte, Seitenelemente und eine Versteifungsmembran unterteilt, deren Verstärkung beim Einbau zusammengeschweißt und monolyiert wird (Abb. 13, e).

Für die Abdeckung großer Räume mit rechteckigem Grundriss empfiehlt es sich, lange zylindrische Schalen zu verwenden. Lange Schalen werden normalerweise parallel zur kurzen Seite der Überlappung platziert rechteckiger Raum um die Spannweite der Schalen entlang der Längsachse zu verringern (Abb. 13, f). Die Entwicklung langer zylindrischer Schalen folgt der Suche nach einem möglichst flachen Bogen mit kleinem Hubausleger, was zu einfacheren Bedingungen für die Bauarbeiten, einer Verringerung des Gebäudevolumens und verbesserten Betriebsbedingungen führt.

Besonders vorteilhaft aus konstruktiver Sicht ist die Anordnung einer Reihe aneinandergereihter flacher Zylinderschalen, da in diesem Fall die in horizontaler Richtung wirkenden Biegekräfte von benachbarten Schalen (mit Ausnahme der äußeren) aufgenommen werden.

Lassen Sie uns Beispiele für die Verwendung langer zylindrischer Schalen im Bauwesen geben.

Die lange zylindrische Hülle mit mehreren Wellenlängen wurde in einer Garage in Bournemouth (England) hergestellt.

Schalengrößen 4 5×90 m, Dicke 6,3 cm, das Projekt wurde vom Ingenieur Morgan durchgeführt (Abb. 14, a).

c - Hangar des Flugplatzes in Karachi (Pakistan, 1944). Die Beschichtung besteht aus langen zylindrischen Schalen mit einer Länge von 39,6 m, einer Breite von 10,67 m und einer Dicke von 62,5 mm. Die Schalen ruhen auf einer 58 m langen Pfette, einem Sturz über dem Hangartor; g - Hangar des Luftfahrtministeriums in der Akademie der Wissenschaften! Lippe (1959). Zur Abdeckung des Hangars wurden drei zylindrische Schalen verwendet, die parallel zur Hangartoröffnung angeordnet waren. Die Länge der Granaten beträgt 55 m. Die Tiefe des Hangars beträgt 32,5 m. Die Träger, die den Schub absorbieren, haben einen kastenförmigen Querschnitt

Die Verkleidung der Sporthalle in Madrid (1935) wurde vom Architekten Zuazo und dem Ingenieur Torroja entworfen. Die Abdeckung ist eine Kombination aus zwei langen zylindrischen Schalen, die auf den Stirnwänden aufliegen und keine Unterstützung an den Längswänden erfordern, die aus diesem Grund aus leichten Materialien bestehen. Schalenlänge 35 m, Spannweite 32,6 m, Dicke 8,5 cm (Abb. 14, b).

Der 1944 erbaute Flugplatzhangar in Karatschi wird durch Granaten mit einer Länge von 29,6 m, einer Breite von 10,67 m und einer Dicke von 6,25 cm dargestellt. Die Granaten ruhen auf einem Träger mit einer Spannweite von 58 m, der ein Sturz über dem Hangartor ist ( Abb. 14 , V).

Der Einsatz langer zylindrischer Schalen ist praktisch auf Spannweiten bis 50 m beschränkt, da darüber hinaus die Höhe der Seitenelemente (Randträger) zu groß ausfällt.

Solche Schalen werden häufig im Industriebau eingesetzt, kommen aber auch in öffentlichen Gebäuden zum Einsatz. Kaliningradgrazhdanproekt hat lange zylindrische Schalen mit Spannweiten von 18 entwickelt × 24 m, 3 m breit. Sie werden zusammen mit der Isolierung - Faserplatten - sofort für die Spannweite hergestellt. Auf das fertige Element wird werkseitig eine Abdichtungsschicht aufgebracht.

Lange zylindrische Schalen bestehen aus Stahlbeton, Stahlzement, Stahl und Aluminiumlegierungen.

So wurde zur Abdeckung des Moskauer Bahnhofs in St. Petersburg eine zylindrische Hülle aus Reisaluminium verwendet. Die Länge des Temperaturblocks beträgt 48 m, die Breite 9 m. Die Beschichtung ist an Stahlbetonstützen aufgehängt, die im Zwischengleis installiert sind.

Kurze zylindrische Schalen haben im Vergleich zu langen Schalen eine größere Wellengröße und einen größeren Hubausleger. Die Krümmung kurzer Zylinderschalen entspricht der Richtung der größten Spannweite des überdachten Raumes. Diese Muscheln dienen als Gewölbe.

Die Form der Kurve kann durch einen Kreisbogen oder eine Parabel dargestellt werden. Aufgrund der Knickgefahr bei kurzen Schalen werden in den meisten Fällen Querversteifungen eingebracht. Zusätzlich zu den Seitenelementen müssen solche Schalen über Spannvorrichtungen verfügen, um horizontale Querkräfte aufzunehmen (Abb. 13, c, e).

Kurze zylindrische Gebäudehüllen mit einem Stützenraster 24 sind weithin bekannt × 12 m und 18 × 12 m. Sie bestehen aus Membranfachwerken, 3 Rippenplatten × 12 m und Seitenelemente (Abb. 15, a-d).

Als Standard werden die Bauwerke für die angegebenen Spannweiten anerkannt.

Die Verwendung kurzer zylindrischer Schalen erfordert keine abgehängte Decke.

Konische Schalen werden üblicherweise zur Überdachung trapezförmiger Gebäude oder Räumlichkeiten verwendet. Die Konstruktionsmerkmale dieser Schalen sind die gleichen wie bei langen zylindrischen Schalen (Abb. 12, a). Ein Beispiel für eine interessante Verwendung dieser Form ist die Abdeckung eines Seerestaurants in Georgia (USA), die aus einer Reihe pilzförmiger Kegel aus Stahlbeton mit einem Durchmesser von 9,14 m besteht Regenwasser von der Oberfläche des Belages ableiten. Die durch die Kanten dreier sich berührender Pilze gebildeten Dreiecke wurden mit Stahlbetonplatten mit runden Löchern für Oberlichter in Form von Kunststoffkuppeln abgedeckt.

Reis. 15 Beispiele für die Verwendung kurzer zylindrischer Schalen aus Stahlbeton

In wellenförmigen und gefalteten Schalen mit großen Spannweiten treten erhebliche Biegemomente aufgrund vorübergehender Belastungen durch Wind, Schnee, Temperaturänderungen usw. auf.

Die notwendige Verstärkung solcher Schalen wurde durch die Konstruktion von Rippen erreicht. Eine Aufwandsreduzierung wurde durch die Umstellung auf wellenförmige und gefaltete Profile der Schale selbst erreicht. Dadurch konnte die Steifigkeit der Schalen erhöht und der Materialverbrauch gesenkt werden.

Durch solche Konstruktionen lässt sich der Kontrast zwischen der Ebene der Umfassungswand, die unabhängig von den tragenden Stützen sein kann, und der darauf aufliegenden Bedeckung hervorheben. Dadurch ist es möglich, bei diesen Bauwerken große Auskragungen für die Montage von Stützen etc. zu realisieren. (Kursky-Bahnhof in Moskau).

Falten und Wellen sind eine interessante Plattenform für Decken und manchmal auch für Wände im Innenbereich.

Eine wellenförmige Hülle kann sehr ausdrucksstark sein, wenn Maßstab, Krümmung und Form entsprechend den Anforderungen der architektonischen Ästhetik gefunden werden. Dieser Tragwerkstyp ist für Spannweiten von mehr als 100 m ausgelegt und wird zur Abdeckung verschiedenster Objekte eingesetzt.

Polyedrisch gefaltete Schalengewölbe sind ein Beispiel für die Erhöhung der Steifigkeit einer zylindrischen Schale durch Verleihung einer polyedrischen Form.

Der Übergang von Schalen mit einfacher Krümmung zu Schalen mit doppelter Krümmung stellt einen neuen Schritt in der Entwicklung von Schalen dar, da die Wirkung von Biegekräften in ihnen auf ein Minimum reduziert wird.

Solche Schalen werden in Gebäuden mit unterschiedlichen Grundrissen verwendet: quadratisch, dreieckig, rechteckig usw.

Eine Art solcher Schalen mit rundem oder ovalem Grundriss ist eine Kuppel.

Schalen mit doppelter Krümmung können sowohl mit gerafften als auch mit flachen Konturen hergestellt werden.

Zu ihren Nachteilen gehören: ein überhöhtes Gebäudevolumen, eine große Dachfläche und nicht immer günstige akustische Eigenschaften. In der Beschichtung ist es möglich, Lichtlaternen hauptsächlich in der Mitte einzusetzen.

Solche Schalen können aus monolithischem und vorgefertigtem monolithischem Stahlbeton hergestellt werden.

Die Spannweiten dieser Gebäude variieren zwischen 24 und 30 m. Die Stabilität der Hülle wird durch ein System vorgespannter Aussteifungsträger mit einer Maschenweite von 12 gewährleistet × 12 m. Die Schalenkontur ruht auf einem vorgespannten Gurt.

In manchen Fällen empfiehlt es sich, die Hallen mit Zeltschalen in Form eines Pyramidenstumpfes aus Stahlbeton abzudecken. Sie können entlang der Kontur, an zwei Seiten oder an Ecken anliegen.

Die in der Baupraxis gebräuchlichsten Arten von Doppelkrümmungsschalen sind in Abb. dargestellt. 12, f, g, h.

Die Kuppel ist eine Rotationsfläche. Die darin wirkenden Kräfte wirken in Meridian- und Breitenrichtung. Entlang des Meridians entstehen Druckspannungen. Entlang der Breitengrade entstehen von oben ausgehend auch Druckkräfte, die nach und nach in Zugkräfte übergehen, die am unteren Rand der Kuppel ihr Maximum erreichen. Kuppelschalen können auf einem Zugstützring oder auf Säulen ruhen – durch ein System von Membranen oder Versteifungen, wenn die Schale im Grundriss eine quadratische oder polyedrische Form hat.

Die Kuppel stammt ursprünglich aus den Ländern des Ostens und hatte vor allem einen nützlichen Zweck. In Ermangelung von Holz dienten Kuppeln aus Lehm und Ziegeln als Behausungen. Doch nach und nach erlangte die Kuppel dank ihrer außergewöhnlichen ästhetischen und tektonischen Qualitäten einen eigenständigen semantischen Inhalt als architektonische Form. Die Entwicklung der Kuppelform ist mit einer ständigen Veränderung der Beschaffenheit ihrer Geometrie verbunden. Von sphärischen und sphärischen Formen gehen Bauherren zu spitzen Formen mit komplexen parabolischen Formen über.

Kuppeln sind kugelförmig und vielschichtig, gerippt, glatt, gewellt, wellig (Abb. 16, a). Schauen wir uns die typischsten Beispiele für Kuppelschalen an.

Verkleidung des Sportpalastes in Rom (1960), erbaut nach dem Entwurf von Professor P.L. Nervi für die Olympischen Spiele ist eine kugelförmige Kuppel aus vorgefertigten Stahlbetonelementen mit einer Breite von 1,67 bis 0,34 m und einer komplexen räumlichen Form (Abb. 17, a). Die 114 Segmente der Kuppel ruhen auf 38 geneigten Stützen (3 Segmente pro 1 Stütze). Nach Fertigstellung der monolithischen Strukturen und Einbettung der vorgefertigten Segmente begann die Kuppelstruktur als Ganzes zu funktionieren. Das Gebäude wurde in 2,5 Monaten gebaut.

Das Kuppeldach der Konzerthalle in Matsuyama (Japan), das 1954 vom Architekten Kenzo Tange und dem Ingenieur Zibon entworfen wurde, ist ein Kugelsegment mit einem Durchmesser von 50 m und einem Hubausleger von 6,7 m (Abb. 17, b). . Für die Oberlichtbeleuchtung der Halle befinden sich in der Abdeckung 123 runde Löcher mit einem Durchmesser von 60 cm.

Die Dicke der Schale beträgt in der Mitte 12 cm, an den Stützen 72 cm. Der verdickte Teil der Schale ersetzt den Stützring.

Die Kuppel über dem Zuschauerraum des Theaters in Nowosibirsk (1932) hat einen Durchmesser von 55,5 m, einen Hubausleger von 13,6 m. Die Dicke der Schale beträgt 8 cm (1/685 der Spannweite). Es ruht auf einem Ring mit einem Querschnitt von 50 × 80 cm (Abbildung 17, c).

Die Kuppel des Ausstellungspavillons in Belgrad (Jugoslawien) wurde 1957 erbaut. Der Durchmesser der Kuppel beträgt 97,5 m mit einem Hubausleger von 12-84 m. Die Kuppel ist eine Struktur, die aus einem monolithischen Mittelteil mit einem Durchmesser von 27 besteht m, und ein ringförmiger, hohler, trapezförmiger Abschnitt eines Stahlbetonträgers, auf dem 80 vorgefertigte Stahlbetonhalbbögen eines I-Profils ruhen, die von drei Reihen ringförmiger Schalen getragen werden (Abbildung 17, d).

Die Kuppel des 1981 erbauten Stadions in Porto (Portugal) hat einen Durchmesser von 92 m.

Die Abdeckung besteht aus 32 meridianal angeordneten Rippen, die auf dreieckigen Rahmen und 8 Ringen aus Stahlbeton ruhen. Der Durchmesser der Kuppel im Bereich ihrer Auflage auf den Dreiecksrahmen beträgt 72 m, die Höhe der Kuppel beträgt 15 m. Die Kuppelschale besteht aus Beton mit Korkfüllung auf einem Stahlbetonrahmen.

An der Spitze der Kuppel befindet sich eine Lichtlaterne (Abb. 17, e).

In Abb. 18 zeigt Beispiele für Kuppelschalen aus Metall. Die Erfahrung beim Bau solcher Gebäude hat gezeigt, dass sie nicht ohne Nachteile sind. Der Hauptgrund ist also das große Bauvolumen von Gebäuden und die übermäßig große Masse an Gebäudestrukturen.

In den letzten Jahren entstanden die ersten Kuppelbauten mit Schiebedächern.

Beispielsweise wurden für das Stadion in Pittsburgh (Abb. 18) radial entlang der Kuppeloberfläche gleitende Sektorschalenelemente aus Aluminiumlegierungen verwendet.

Bei Holzkuppeln (Abb. 19, a, b, c) sind die tragenden Strukturen gesägte oder verleimte Holzelemente. Bei modernen Flachkuppeln arbeiten die Hauptrahmenelemente auf Druck, weshalb der Einsatz von Holz besonders empfehlenswert ist.

Seit dem Mittelalter wird Holz als Konstruktionsmaterial im Kuppelbau verwendet. In Westeuropa sind bis heute viele Holzkuppeln aus dem Mittelalter erhalten geblieben. Sie stellen oft eine Dachbodenabdeckung über der Hauptkuppel aus Ziegeln dar. Diese Kuppeln verfügten über ein leistungsstarkes System starrer Verbindungen. Zu diesen Kuppeln gehört beispielsweise die Hauptkuppel der Dreifaltigkeitskirche in Leningrad. Die Kuppel mit einem Durchmesser von 25 m und einer Höhe von 21,31 m wurde 1834 errichtet und existiert bis heute. Von den damaligen Holzkuppeln war diese Kuppel die größte der Welt. Es verfügt über eine typische Holzkonstruktion, die aus 32 Meridianrippen besteht, die durch mehrere Ringbinderbalken verbunden sind.

Reis. 18 Beispiele für Kuppelschalen aus Metall

In den Jahren 1920-30 In unserem Land wurden mehrere Holzkuppeln von bedeutender Größe errichtet. Hölzerne dünnwandige Kuppeln bedeckten Gastanks mit einem Durchmesser von 32 m in den Chemiefabriken Bereznikovsky und Bobrikovsky. In Saratow, Iwanowo und Baku waren Zirkusse mit Durchmessern von 46, 50 bzw. 67 m mit Holzkuppeln bedeckt. Diese Kuppeln hatten ein geripptes Design, wobei die Rippen Gitterbögen waren (Abb. 19, b).

Moderne Technologie zum Verleimen von Holz mit langlebigen wasserfesten synthetischen Klebstoffen und umfangreiche Erfahrung in der Herstellung von Schichtholz und seiner Verwendung im Bauwesen haben es ermöglicht, Holz als neuen hochwertigen Werkstoff in weitgespannte Konstruktionen einzuführen. Holzkonstruktionen sind robust, langlebig, feuerbeständig und wirtschaftlich.

Abbildung 19. Beispiele für die Verwendung von Kuppelschalen aus Holz

Kuppeln aus Schichtholz werden zur Überdachung von Ausstellungs- und Konzertsälen, Zirkussen, Stadien, Planetarien und anderen öffentlichen Gebäuden eingesetzt. Die architektonischen und strukturellen Arten von Kuppeln aus Schichtholz sind sehr vielfältig. Die am häufigsten verwendeten Kuppeln sind gerippte Kuppeln, Kuppeln mit dreieckigem Netz und Netzkuppeln mit Kristallgitter, entwickelt von Professor M.S. Tupolew.

In den USA und England wurden zahlreiche Kuppeln aus laminiertem Holz gebaut.

Im Bundesstaat Montana (USA) wurde 1956 über dem Gebäude eines Sportzentrums für 15.000 Zuschauer eine Holzkuppel mit einem Durchmesser von 91,5 m und einem Hubausleger von 15,29 m errichtet (Abb. 19, c). Das Traggerüst der Kuppel besteht aus 36 Meridianrippen mit einem Querschnitt von 17,5 × 50 cm. Die Rippen ruhen auf einem unteren Stützring aus Walzprofilen und auf einem komprimierten oberen Metall Ring. Die Kuppel ruht auf 12 m hohen Stahlbetonsäulen. In jeder Zelle, die aus Rippen und Trägern besteht, sind Stahlanker diagonal über Kreuz gespannt. Die Kuppel wurde mithilfe von gepaarten Halbbögen zusammen mit Pfetten und Ankern installiert. Jeder 45 m lange Halbbogen wurde aus drei Teilen am Boden zusammengesetzt.

Gefaltete Kuppeln werden aus verstärkten Raumschalen aus Zement montiert, die in einer oder zwei Ebenen angeordnet sind, oder sie werden monolithisch hergestellt (Abb. 19, a).

Bei Spannweiten über 50 m kommen wellenförmige Kuppeln zum Einsatz. Die Oberfläche der Kuppel wird wellenförmig gestaltet, um eine höhere Steifigkeit und Stabilität zu gewährleisten (Abb. 20, a, b).

Die Abdeckung der Markthalle in Royen (Frankreich), die 1955 nach dem Entwurf der Architekten Simon und Moriseo, Ingenieur Sarget, errichtet wurde, ist eine wellenförmige Kugelschale aus 13 radial angeordneten sinusförmigen Paraboloiden (Abb. 20, a). Der Durchmesser der Kuppel beträgt 50 m, die Höhe 10,15 m, die Wellenbreite 6 m, die Dicke 10,5 cm. Die Unterkanten der Wellen liegen direkt auf dem Fundament auf.

Die vom Projektinstitut Bukarest entworfene Abdeckung des Zirkus in Bukarest (1960) ist eine wellenförmige Kuppel mit einem Durchmesser von 60,6 m, bestehend aus 16 parabolischen Wellensegmenten (Abb. 20, b). Die Dicke der Schale beträgt oben 7 cm, an den Stützen 12 cm. Die Kuppel ruht auf 16 Pfeilern, die durch einen polygonalen Spannbetongurt miteinander verbunden sind, der die Schubkräfte in der Kuppel aufnimmt.

Schalen mit Übertragungsfläche werden zur Abdeckung rechteckiger oder vieleckiger Räumlichkeiten eingesetzt. Solche Schalen ruhen auf allen Seiten des Polygons auf Membranen. Die Oberfläche der Transferschale entsteht durch die translatorische Bewegung einer Kurve entlang einer anderen, sofern beide Kurven nach oben gekrümmt sind und in zwei zueinander senkrechten Ebenen liegen (Abb. 12, f).

Transferschalen (Abb. 12, d) wirken in Quer- und Längsrichtung wie Bögen.

Unter den Längsrippen aufgehängte kräftige Zuganker nehmen den Schub in Flugrichtung auf. In Querrichtung wird der Schub der Schale in den äußeren Feldern durch versteifende Membranen und Seitenelemente aufgenommen, in den mittleren Feldern wird der Schub durch benachbarte Schalen aufgenommen. Die Querschnitte der Übertragungsschalen über die gesamte Länge des Bogens, mit Ausnahme der Stützzonen, werden häufig als kreisförmig angenommen (Abb. 16, b).

Ein Beispiel für eine Hülle mit Transferfläche ist die Abdeckung einer 1947 erbauten Gummifabrik in Brynmawr (Südwales, England) (Abb. 21, b). Die Beschichtung besteht aus 9 rechteckigen elliptischen Schalen mit den Maßen 19 ×26 m. Die Dicke der Schalen beträgt 7,5 cm. Die Steifigkeit der Schalen wird durch seitliche Membranen gewährleistet.

In den Stützzonen kann die Schale mit konischen Elementen abschließen, die entlang der Stützlinie einen Übergang vom kreisförmigen Querschnitt der Mittelzone zu einem rechteckigen Querschnitt ermöglichen.

Mit diesem System wurde in Leningrad eine Überdachung einer Autogarage mit einer Spannweite von 96 m, bestehend aus 12 Gewölben mit je 12 m Breite, errichtet.

Kugelförmige Segelschalen entstehen, wenn die Kugeloberfläche durch vertikale Ebenen begrenzt wird, die an den Seiten eines Quadrats gebildet werden. Die Steifigkeitsmembranen sind in diesem Fall für alle vier Seiten gleich (Abb. 12, c, e, Abb. 16).

Vorgefertigte gerippte Kugelschalen Größe 36 × 36 m werden beim Bau vieler Industrieanlagen verwendet (Abb. 21, e). Bei dieser Lösung werden Platten in vier Standardgrößen verwendet: im Mittelteil Quadrat 3 × 3 m und an der Peripherie rhombische Schalen, nahezu quadratisch. Diese Platten haben diagonale Arbeitsrippen und kleine Verdickungen entlang der Kontur.

Die Enden der Bewehrung der Diagonalrippen liegen frei. Bei der Montage werden sie mit Überkopfstangen verschweißt. In die Nähte zwischen den Platten im Bereich der Eckverbindungen werden Stäbe mit aufgelegter Spiralbewehrung eingelegt. Anschließend werden die Nähte versiegelt.

Die kugelförmige Abdeckung des Gebäudes des Einkaufszentrums Nowosibirsk hat im Grundriss die Abmessungen 102 × Bei einer Länge von 102 m beträgt die Steigung der Konturbögen 1/10 der Spannweite. Die Mantellinie der Schale hat den gleichen Anstieg.

Die Gesamthöhe der Schale beträgt 20,4 m. Die Oberfläche der Schale wird unter Berücksichtigung des Übertragungsmusters geschnitten. Im Eckbereich werden die Belagplatten diagonal verlegt, um in Längsfugen (Diagonalfugen) eine beanspruchte Bewehrung zu platzieren.

Die am stärksten beanspruchten tragenden Teile der Eckbereiche der Beschichtung bestehen aus monolithischem Stahlbeton.

Die Verkleidung des Tagungssaals mit 1200 Sitzplätzen am Massachusetts Institute of Technology in Boston (USA) wurde vom Architekten Ero Saariner entworfen. Es ist eine Kugelschale mit einem Durchmesser von 52 m und hat im Grundriss die Form eines Dreiecks.

Die Kugelschale der Beschichtung beträgt 1/8 der Kugeloberfläche. Entlang der Kontur ruht die Schale auf drei gebogenen Traggurten, die Kräfte auf an drei Punkten befindliche Stützen übertragen (Abb. 21, d). Schalendicke von 9 bis 61 cm.

Eine so große Dicke der Schale an den Stützen erklärt sich durch erhebliche Biegemomente, die in der Schale aufgrund großer Ausschnitte entstehen, was auf eine erfolglose konstruktive Lösung hinweist.

Die Abdeckung des Einkaufszentrums in Canoe (Hawaii-Inseln, USA) besteht aus einer Kugelschale mit glatter Oberfläche und den Maßen 39,01 × 39,01 m. Die Schale hat keine Steifigkeitsmembran und wird mit ihren Ecken auf 4 Widerlagern abgestützt. Schalendicke 76-254 mm. (Abb. 21, a).

Die Abdeckung (Spanien) der 1935 nach dem Entwurf des Ingenieurs Torroja und des Architekten Arcas erbauten Markthalle in Algeciros ist eine achteckige Kugelschale mit einem Durchmesser von 47,6 m.

Die acht Stützen, auf denen die Schale ruht, sind durch einen polygonalen Gürtel miteinander verbunden, der den Schub der Schale aufnimmt (Abb. 21, c).

5 Schalen mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung

Schalen mit entgegengesetzter Richtung der einen und anderen Krümmung werden durch Bewegen einer Geraden (Generator) entlang zweier Führungskurven gebildet. Dazu gehören Konoide, eingeschlechtliche Rotationshyperboloide und hyperbolische Paraboloide (Abb. 12, f, g, h).

Bei der Bildung eines Konoids ruht die Mantellinie auf einer Kurve und einer Geraden (Abb. 12, g). Das Ergebnis ist eine Fläche mit der entgegengesetzten Richtung einer Krümmung. Der Konoid wird hauptsächlich für Sheddächer verwendet und ermöglicht die Herstellung vieler verschiedener Formen. Die Richtung der Konoidkurve kann eine Parabel oder eine Kreiskurve sein. Die konische Schale in der Schirmbeschichtung ermöglicht dies Tageslicht und Belüftung der Räumlichkeiten (Abb. 16, d, e).

Die tragenden Elemente von Kegelschalen können Bögen, Randbalken und andere Strukturen sein.

Die Spannweite solcher Schalen beträgt 18 bis 60 m. Die in der Kegelschale auftretenden Zugspannungen werden auf starre Membranen übertragen. Die Last der Kegelschale wird von vier Stützen getragen, die sich üblicherweise an den vier Eckpunkten der Schale befinden.

Ein Beispiel ist das Empfangs- und Lagergebäude der Markthalle in Toulouse (Frankreich), erbaut nach dem Entwurf des Ingenieurs Prat. Der Markt ist mit einer Struktur aus parabolischen Stahlbeton-Bogenbindern mit einer Spannweite von 20 m, einem Hubausleger von 10 m und 70 mm dicken Konoidschalen überdacht, der Abstand zwischen den Bögen beträgt 7 m. Entlang der Längsseite sind Ladeplattformen angeordnet Die Seiten des Gebäudes sind mit zylindrischen Schalen in Form von 7 m langen Konsolen bedeckt, die von Kabeln gehalten werden, die auf den Bögen ruhen (Abb. 22, a).

Die Erzeugende eines gleichgeschlechtlichen Rotationshyperboloids umschlingt die Achse, mit der sie sich in geneigter Position schneidet (Abb. 12, h). Wenn sich diese Linie bewegt, erscheinen zwei Systeme von Erzeugenden, die sich auf der Oberfläche der Schale schneiden.

Ein Beispiel für die Verwendung dieser Hülle sind die Tribünen der Zarzuela-Rennstrecke in Madrid (Abb. 22, b) und des Marktes in Co (Frankreich) (Abb. 22, c).

Die Bildung der Oberfläche eines hyperbolischen Paraboloids (Hypara) wird durch Systeme nichtparalleler und sich nicht schneidender Geraden (Abb. 12, h) bestimmt, die als Führungslinien bezeichnet werden. Jeder Punkt eines hyperbolischen Paraboloids ist der Schnittpunkt zweier Erzeugender, aus denen die Oberfläche besteht.

Reis. 22 Beispiele für die Verwendung von Konoidschalen und Rotationshyperboloiden

Bei gleichmäßig verteilter Belastung haben die Spannungen an allen Punkten der Hyparoberfläche einen konstanten Wert. Dies erklärt sich dadurch, dass die Zug- und Druckkräfte an jedem Punkt gleich sind. Aus diesem Grund haben Hyparas einen größeren Widerstand gegen Ausbeulungen. Wenn die Schale dazu neigt, sich unter Belastung zu verbiegen, erhöht sich automatisch die Zugspannung in Richtung normal zu diesem Druck. Dadurch ist es möglich, Schalen mit geringer Dicke und oft auch ohne Kanten herzustellen.

Die ersten statischen Studien zu Hyparen wurden 1935 vom Franzosen Lafaille veröffentlicht, praktische Anwendung fanden sie jedoch erst nach dem Zweiten Weltkrieg. Boroni in Italien, Ruban in der Tschechoslowakei, Candela in Mexiko, Salvadori in den USA, Sarge in Frankreich. Die betrieblichen und wirtschaftlichen Vorteile von Hypars und die unbegrenzten ästhetischen Möglichkeiten eröffnen enorme Einsatzmöglichkeiten.

In Abb. 16, f, g, h und zeigt mögliche Kombinationen der Oberflächen flacher Hypars.

Reis. 23 Beispiele für den Einsatz von Hyparen im Bauwesen

Verkleidung des städtischen Theatersaals in Shizuska (Japan), Architekt Kenzo Tange, Ingenieur Shoshikatsu Pauobi (Abb. 23, a). Der Saal verfügt über 2.500 Sitzplätze für Zuschauer. Das Gebäude hat einen quadratischen Grundriss mit einer Seitenlänge von 54 m. Die Hülle hat die Form eines Hyparums, dessen Oberfläche alle 2,4 m mit Versteifungsrippen verstärkt ist, die parallel zu den Seiten des Quadrats angeordnet sind. Die gesamte Last aus dem Der Belag wird auf zwei Stahlbetonstützen übertragen, die durch Stahlbetonschienen unter dem Hallenboden miteinander verbunden sind. Zusätzliche Stützen für die Schalenrandträger sind dünne Schwingpfosten entlang der Gebäudefassaden. Die Breite des Randbalkens beträgt 2,4 m, die Dicke 60 cm, die Schalendicke 7,5 cm.

Die Kapelle und das Parkrestaurant in Mexiko-Stadt wurden vom Ingenieur Felix Candela entworfen. In diesen Strukturen wurden Kombinationen mehrerer hyperbolischer Paraboloide verwendet (Abb. 23, b, c)

Ein Nachtclub in Acapulco (Mexiko) wurde ebenfalls von F. Candela entworfen. In dieser Arbeit wurden 6 Hypars verwendet.

Die weltweite Baupraxis ist reich an Beispielen für verschiedene Formen von Hypars im Bauwesen.

6 Querrippen- und Querriegelabdeckungen

Kreuzrippendächer sind ein System aus Balken oder Fachwerken mit parallelen Gurten, die sich in zwei und manchmal auch in drei Richtungen kreuzen. Diese Beschichtungen ähneln in ihrer Leistung der Leistung einer Massivplatte. Durch die Schaffung eines Kreuzsystems wird es möglich, die Höhe von Fachwerken oder Balken auf 1/6-1/24 Spannweiten zu reduzieren. Es ist zu beachten, dass Kreuzsysteme nur für rechteckige Räume mit einem Seitenverhältnis von 1:1 bis 1,25:1 wirksam sind. Bei einer weiteren Erhöhung dieses Verhältnisses verliert die Struktur ihre Vorteile und verwandelt sich in ein konventionelles Balkensystem. Bei Kreuzsystemen ist es sehr vorteilhaft, Konsolen mit einer Reichweite von bis zu 1/5-1/4 Spannweite zu verwenden. Durch die rationelle Unterstützung von Querbelägen unter Ausnutzung der räumlichen Beschaffenheit ihrer Wirkung können Sie deren Nutzung optimieren und Beläge verschiedener Größen und Stützen aus den gleichen vorgefertigten Elementen der Fabrikproduktion bauen.

Bei Kreuzrippenbelägen beträgt der Abstand zwischen den Rippen 1,5 m bis 6 m. Kreuzrippenbeläge können aus Stahl, Stahlbeton oder Holz bestehen.

Querrippenabdeckungen aus Stahlbeton in Form von Senkkästen lassen sich bei Spannweiten bis zu 36 m sinnvoll einsetzen. Bei großen Spannweiten sollte auf den Einsatz von Stahl- oder Stahlbetonbindern ausgewichen werden.

Kreuzverkleidungen aus Holz bis zu 24 Größen × 24 m bestehen aus Sperrholz und Stangen mit Leim und Nägeln.

Ein Beispiel für die Verwendung von Querbindern kann das 1954 vom Architekten Van Der Rohe (USA) fertiggestellte Projekt der Kongresshalle in Chicago sein. Hallenbelagsmaß 219,5 × 219,5 m (Abb. 24, a).

Reis. 24 Querrippenverkleidungen aus Metall

Die Höhe der Halle bis zur Oberkante der Bauwerke beträgt 34 ​​m. Die Kreuzkonstruktionen bestehen aus Stahlfachwerken mit Parallelgurten und einer diagonalen Gitterhöhe von 9,1 m. Das gesamte Bauwerk ruht auf 24 Stützen (6 Stützen auf jeder Seite). Quadrat).

Im Ausstellungspavillon in Sokolniki (Moskau), der 1960 nach dem Mosproekt-Projekt erbaut wurde, wurde eine Kreuzbeschichtungsanlage mit einer Größe von 46 installiert × 46 m Aluminiumbinder, die von 8 Säulen getragen werden. Die Neigung der Binder beträgt 6 m, die Höhe beträgt 2,4 m. Das Dach besteht aus 6 m langen Aluminiumpaneelen (Abb. 24, b)

Das Institut VNIIZhelezobeton entwickelte zusammen mit TsNIIEPzhilishchi einen originellen Entwurf einer kreuzdiagonalen Abdeckung mit den Maßen 64 ×64 m, aus vorgefertigten Stahlbetonelementen. Die Decke ruht auf 24 Säulen, die an den Seiten eines 48 Quadratmeter großen Quadrats angeordnet sind × 48 m, und besteht aus einer Spannweite und einem Kragarmteil mit einer Ausladung von 8 m. Der Stützenabstand beträgt 8 m.

Dieser Entwurf fand seine Anwendung beim Bau des Möbelhauses am Lomonossowski-Prospekt in Moskau (Autoren A. Obraztsov, M. Kontridze, V. Antonov usw.). Die gesamte Verkleidung besteht aus 112 vorgefertigten massiven Stahlbetonelementen in Form eines I -Abschnitt mit einer Länge von 11,32 m und 32 gleichartigen Elementen mit einer Länge von 5,66 m (Abb. 25). Das umschließende Element der Beschichtung ist ein leichter vorgefertigter Isolierschild, auf den ein mehrschichtiger Abdichtungsteppich gelegt wird.

Stabräumliche Strukturen aus Metall sind eine Weiterentwicklung der flächigen Gitterstrukturen. Das Prinzip einer räumlichen Kernstruktur ist der Menschheit seit der Antike bekannt; es wurde in mongolischen Jurten und in den Hütten der Bewohner des tropischen Afrikas sowie in Fachwerkbauten des Mittelalters und in unserer Zeit – in den Bauwerken – angewendet eines Fahrrads, eines Flugzeugs, eines Krans usw.

Stabförmige Raumstrukturen sind in vielen Ländern der Welt weit verbreitet. Dies liegt an der Einfachheit ihrer Herstellung, der einfachen Installation und vor allem an der Möglichkeit einer industriellen Produktion. Unabhängig von der Form der räumlichen Kernstruktur lassen sich darin immer drei Arten von Elementen unterscheiden: Knoten, Verbindungsstäbe und Zonen. In einer bestimmten Reihenfolge miteinander verbunden, bilden diese Elemente flache Raumsysteme.

Zu den räumlichen Systemen von Stabtragwerken gehören:

Kernstrukturplatten (Abb. 26);

Netzschalen (zylindrische und konische Schalen, Transferschalen und Kuppeln) (Abb. 27).

Kernräumliche Strukturen können einzonig, zweizonig oder mehrzonig sein. Beispielsweise werden Strukturplatten mit zwei Gurten hergestellt, und Gitterkuppeln und zylindrische Schalen für normale Spannweiten werden mit Einzelgurten hergestellt.

Die Knoten und Verbindungsstäbe bilden den zwischen ihnen eingeschlossenen Raum (Zone). Zonen können die Form eines Tetraeders, Hexaeders (Würfels), Oktaeders, Dodekaeders usw. haben. Die Form der Zone kann dem Stabsystem Steifigkeit verleihen oder auch nicht. Beispielsweise sind Tetraeder, Oktaeder und Ikosaeder starre Zonen. Das Stabilitätsproblem bei einschichtigen Netzschalen ist mit der Möglichkeit des sogenannten „Einschnappens“ dieser Schalen wie bei dünnwandigen Schalen verbunden (Abb. 26).

Reis. 26 Metallstabkonstruktionen

Ecke ? kann deutlich unter hundert Grad liegen. Das Klicken selbst führt nicht zum Zusammenbruch der gesamten Netzstruktur; in diesem Fall erhält die Struktur eine andere stabile Gleichgewichtsstruktur.

Welche Knotenverbindungen bei Stabtragwerken zum Einsatz kommen, hängt von der Gestaltung des Stabsystems ab. So sollten bei einlagigen Mattenschalen Knotenverbindungen mit starrer Einklemmung der Stäbe in Richtung der Normalen zur Oberfläche verwendet werden, um ein „Abknicken“ der Knoten zu vermeiden, und bei Strukturplatten, wie allgemein bei Mehrgurtsystemen, Eine starre Verbindung der Stäbe in den Knoten ist nicht erforderlich. Die Gestaltung der Knotenverbindung hängt von der räumlichen Anordnung der Stäbe und den Möglichkeiten des Herstellers ab.

Die in der Weltpraxis am häufigsten verwendeten Stangenverbindungssysteme sind die folgenden:

Das „Meko“-System (Gewindeverbindung mit einem Formelement – ​​einer Kugel) hat sich aufgrund seiner einfachen Herstellung und Montage weit verbreitet (Abb. 28, c);

Ein „Space Deck“-System aus pyramidenförmigen, vorgefertigten Elementen, die in der Ebene des Obergurts durch Bolzen und in der Ebene des Untergurts durch Streben miteinander verbunden sind (Abb. 28, a);

Pleuel durch Schweißen mit ring- oder kugelförmigen Teilen (Abb. 28, b);

Pleuel mit gebogenen Zwickel an Bolzen usw. (Abb. 28, d); Kernplatten (Strukturplatten) haben die folgenden grundlegenden geometrischen Muster:

Doppelte Gürtelstruktur mit zwei Familien von Gürtelstangen;

Doppelte Gürtelstruktur mit drei Familien von Gürtelstangen;

Doppelte Gürtelstruktur mit vier Familien von Gürtelstangen.

Die erste Struktur ist die einfachste und heute am häufigsten verwendete Struktur. Es zeichnet sich durch die Einfachheit der Knotenverbindungen aus (nicht mehr als neun Stäbe treffen in einem Knoten zusammen) und eignet sich für die Abdeckung von Räumen mit rechteckigem Grundriss. Die Aufbauhöhe der Tragwerksplatte wird mit 1/20 ... 1/25 der Stützweite angenommen. Bei normalen Spannweiten bis 24 m beträgt die Höhe der Platte 0,96 ... 1,2 m. Wenn die Struktur aus Stäben gleicher Länge besteht, beträgt diese Länge 1,35 ... 1,7 m. Die Zellen der Strukturplatte mit Solche Abmessungen können mit herkömmlichen Dacheindeckungselementen (kalt oder isoliert) ohne zusätzliche Pfetten oder Schalungen abgedeckt werden. Bei großen Spannweiten der Platte ist es notwendig, Pfetten unter dem Dach zu installieren, da bei einer Spannweite von 48 m die Höhe der Platte etwa 1,9 m und die Länge der Stäbe etwa 2,7 m beträgt. Beispiele für die Die Verwendung von Strukturplatten bei der Konstruktion ist in Abb. dargestellt. 29. Zylindrische Netzschalen werden in Form von Stabnetzen mit identischen Zellen hergestellt (Abb. 27). Die einfachste zylindrische Netzschale wird durch Biegen eines flachen dreieckigen Netzes gebildet. aber mit einer rhombischen Maschenform kann leicht eine zylindrische Maschenschale erhalten werden. Bei diesen Schalen liegen die Knoten auf der Oberfläche mit unterschiedlichen Radien, was ebenso wie eine doppelte Krümmung die Tragfähigkeit der Schale erhöht. Dieser Effekt lässt sich auch bei einem Dreiecksstabgeflecht erzielen.

Reis. 28 Einige Arten von Knotenverbindungen in Stabkonstruktionen

Netzkuppeln mit doppelt gekrümmter Oberfläche bestehen üblicherweise aus Stäben unterschiedlicher Länge. ihre Form ist sehr vielfältig (Abb. 27, a). Geodätische Kuppeln, deren Schöpfer der Ingenieur Futtler (USA) ist, sind eine Struktur, bei der die Oberfläche der Kuppel in gleichseitige sphärische Dreiecke unterteilt ist, die entweder durch Stäbe unterschiedlicher Länge oder durch Platten unterschiedlicher Größe gebildet werden. Konische Netzschalen haben ein ähnliches Design wie Netzkuppeln, weisen jedoch eine geringere Steifigkeit auf. Ihre Vorteile sind eine versenkbare Oberfläche, die das Schneiden von Dachelementen erleichtert. Die geometrische Struktur von konischen Netzschalen kann auf den Formen regelmäßiger Polygone aufgebaut sein, wobei sich drei, vier oder fünf gleichseitige Dreiecke an der Spitze des Kegels treffen. Alle Stäbe des Systems haben die gleiche Länge, aber die Winkel in benachbarten horizontalen Gurten der Schale ändern sich. Weitere Formen von Gitterschalen sind in Abb. f 27, b, c, e dargestellt. Dacheindeckungen in räumlichen Stabkonstruktionen, wie z. B. Tragplatten, unterscheiden sich kaum von denen, die üblicherweise für Stahlkonstruktionen verwendet werden. Die Beschichtungen von Netzschalen einfacher und doppelter Krümmung werden unterschiedlich gelöst. Bei der Verwendung von leichten Wärmedämmstoffen erfüllen diese Beschichtungen in der Regel nicht die thermischen Anforderungen (im Winter kalt, im Sommer heiß). Als Wärmedämmung können wir das optimale Material empfehlen – Polystyrolschaum.

Es kann monolithisch (Gießdachmethode) oder vorgefertigt sein; es kann direkt in Formen gelegt werden, in denen vorgefertigte Dachelemente aus Stahlbeton hergestellt werden usw. Dieses Material ist leicht (Dichte 200 kg/m). 3), feuerbeständig und erfordert keinen Zementestrich. Es werden auch andere halbstarre und weiche synthetische Dämmstoffe verwendet.

Am vielversprechendsten ist derzeit die Verwendung von Dächern mit Mastixfarbe, da sie gleichzeitig das Problem der Wasserdichtigkeit und des Erscheinungsbilds von Bauwerken lösen, was besonders für Beschichtungen mit doppelter Krümmung wichtig ist. In unserem Land werden Mastix-Dächer verwendet. wird verwendet, was es ermöglicht, unterschiedliche Farbtöne des Daches zu erhalten (entwickeltes Forschungsprojekt Polymerdacheindeckung). Bei Konstruktionen, bei denen die Dachfläche nicht sichtbar ist, können Dachpappenteppiche oder synthetische Folien und Stoffe verwendet werden. Gute Ergebnisse werden durch die Verwendung von Dachpaketen aus gewellten Aluminiumblechen mit eingestanzter starrer synthetischer Isolierung erzielt.

Eine Dacheindeckung mit metallischen Reismaterialien ist wirtschaftlich nicht machbar. Über die Entwässerung der Dachfläche wird jeweils individuell entschieden.

5. Hängende (Schrägseil-)Konstruktionen

Im Jahr 1834 wurde das Drahtseil erfunden – ein neues Strukturelement, das aufgrund seiner bemerkenswerten Eigenschaften – hohe Festigkeit, geringes Gewicht, Flexibilität, Haltbarkeit – sehr breite Anwendung im Bauwesen gefunden hat. Im Bauwesen wurden Drahtseile zunächst als tragende Konstruktion von Hängebrücken eingesetzt und verbreiteten sich dann in weitgespannten Hängebrücken.

Die Entwicklung moderner Schrägseilkonstruktionen begann Ende des 19. Jahrhunderts. Während des Baus der Nischni Nowgorod-Ausstellung im Jahr 1896 wurde der russische Ingenieur V.G. Schuchow war der erste, der eine räumlich wirkende Metallkonstruktion verwendete, bei der die Arbeit starrer Elemente beim Biegen durch die Arbeit flexibler Kabel unter Zug ersetzt wurde.

1 Hängebezüge

Hängende Abdeckungen werden an Gebäuden nahezu jeder Konfiguration verwendet. Das architektonische Erscheinungsbild von Bauwerken mit Hängedächern ist vielfältig. Zum Aufhängen von Belägen werden Drähte, Fasern, Stäbe aus Stahl, Glas, Kunststoff und Holz verwendet. Seit Beginn des Jahrhunderts wurden in unserem Land mehr als 120 Gebäude mit Hängedächern gebaut. Die Hauswissenschaft hat eine Theorie zur Berechnung schwebender Systeme und Strukturen mithilfe von Computern erstellt.

Derzeit gibt es Abdeckungen mit einer Spannweite von ca. 500 m. Bei abgehängten Abdeckungen werden ca. 5-6 kg Stahl pro 1 m an tragenden Elementen (Seilen) verbraucht. 2überdachter Bereich. Schrägseilkonstruktionen weisen einen hohen Bereitschaftsgrad auf und ihre Installation ist einfach.

Die Stabilität abgehängter Beläge wird durch die Stabilisierung (Vorspannung) flexibler Kabel (Kabel) gewährleistet. Eine Stabilisierung von Kabeln kann durch Belastung in Einzelgurtsystemen, Bildung von Doppelgurtsystemen (Kabelbinder) und Selbstspannung von Kabeln in Kreuzsystemen (Kabelnetz) erreicht werden. Abhängig von der Art der Stabilisierung einzelner Kabel können verschiedene Platten aus abgehängten Strukturen erstellt werden (Abb. 30, 1).

Abgehängte Abdeckungen mit einfacher Krümmung sind Systeme aus Einzelseilen und Doppelgurt-Schrägkabelsystemen. Das Einzelkabelsystem (Abb. 30, 1, a) ist eine tragende Mantelkonstruktion, die aus parallelen Elementen (Kabeln) besteht, die eine konkave Oberfläche bilden.

Zur Stabilisierung der Kabel dieses Systems werden vorgefertigte Stahlbetonplatten verwendet. Bei der Einbettung von Kabeln in die Mantelstruktur entsteht eine hängende Hülle. Die Größe der Zugkräfte in den Seilen hängt von ihrem Durchhang in der Mitte der Spannweite ab. Der optimale Durchhangwert beträgt 1/15–1/20 der Spannweite. Bei rechteckigen Gebäuden werden Schrägseilabdeckungen mit parallelen Einzelseilen eingesetzt. Durch die Platzierung der Aufhängepunkte der Kabel an der Stützkontur auf unterschiedlichen Ebenen oder durch unterschiedliche Durchbiegungen ist es möglich, eine Beschichtung mit Krümmung in Längsrichtung zu erzeugen, die eine äußere Entwässerung der Beschichtung ermöglicht. Ein Zweigurt-Schrägkabelsystem oder Kabelfachwerk besteht aus tragenden und stabilisierenden Kabeln mit unterschiedlichen Krümmungen. Die darauf befindlichen Beschichtungen können eine geringe Masse haben (40–60 kg/m). 2). Die Trag- und Stabilisierungsseile werden durch Rundstäbe oder Seilstreben miteinander verbunden. Der Vorteil von Zweigurt-Schrägseilsystemen mit Diagonalankern besteht darin, dass sie unter dynamischen Einflüssen sehr zuverlässig sind und eine geringe Verformung aufweisen. Der optimale Durchhang (Hub) der Kabelbindergurte beträgt für den Obergurt 1/17-1/20, für den Untergurt 1/20-1/25 Spannweite (Abb. 30, Abb. 1, c). In Abb. Abbildung 31 zeigt Beispiele für einfach gekrümmte Schrägseildächer. Schrägseilüberdeckungen mit doppelter Krümmung können durch ein System aus Einzelseilen und Doppelgurtsystemen sowie Kreuzsystemen (Seilnetz) dargestellt werden. Abdeckungen mit Einzelkabelsystemen werden am häufigsten in Räumen mit kreisförmigem Grundriss und radialer Kabelverlegung durchgeführt. Die Kabel sind mit einem Ende am komprimierten Stützring und mit dem anderen am gedehnten Zentralring befestigt (Abb. 30, Abb. 1, b). Die Möglichkeit der Montage in der Mitte des Trägers ist möglich. Doppelgurtsysteme werden ebenso akzeptiert wie Einfachkrümmungsböden.

Reis. 31 Beispiele für Schrägseilabdeckungen mit einfacher Krümmung

Bei Abdeckungen mit kreisförmigem Grundriss sind folgende Möglichkeiten für die relative Lage der Trag- und Stabilisierungsseile möglich: Die Seile divergieren oder konvergieren vom Mittelring zum Tragring, die Seile kreuzen sich, divergieren in der Mitte und am Umfang der Abdeckung (Abb. 30). Ein Kreuzsystem (Seilnetz) wird durch zwei sich kreuzende Familien paralleler Seile (tragend und stabilisierend) gebildet. Die Oberfläche der Beschichtung hat in diesem Fall eine Sattelform (Abb. 30, Abb. 1, d). Die Vorspannkraft in den Stabilisierungsseilen wird in Form konzentrierter Kräfte an den Kreuzungsknoten auf die Tragseile übertragen. Durch den Einsatz von Kreuzsystemen ist es möglich, verschiedene Formen von Schrägseilabdeckungen zu erhalten. Bei Schrägseilsystemen beträgt der optimale Wert für den Hubausleger der Stabilisierungsseile 1/12-1/15 der Spannweite und der Durchhang der Tragseile 1/25-1/75 der Spannweite. Der Aufbau solcher Beläge ist arbeitsintensiv. Es wurde erstmals 1950 von Matthew Nowitzky (North Carolina) verwendet. Das Kreuzsystem ermöglicht den Einsatz leichter Dacheindeckungen in Form von vorgefertigten Platten aus Leichtbeton oder Stahlbeton.

In Abb. Die Abbildungen 31 und 32 zeigen Beispiele für Schrägseildächer mit einfacher und doppelter Krümmung. Die Form der Schrägseilabdeckung und der Grundriss des abzudeckenden Bauwerks bestimmen die Geometrie der Tragkontur der Abdeckung und damit die Form der tragenden (tragenden) Strukturen. Bei diesen Konstruktionen handelt es sich um flache oder räumliche Rahmen (Stahl oder Stahlbeton) mit Regalen konstanter oder variabler Höhe. Elemente der Tragkonstruktion sind Querträger, Gestelle, Streben, Kabelstreben und Fundamente. Tragkonstruktionen müssen die Platzierung von Ankerbefestigungen von Kabeln (Kabeln), die Übertragung von Reaktionen von Kräften in den Kabeln auf die Basis der Struktur und die Schaffung einer starren Stützkontur der Beschichtung gewährleisten, um Verformungen des Kabelsystems zu begrenzen.

Bei Eindeckungen mit rechteckigem oder quadratischem Grundriss liegen die Kabel (Kabelbinder) meist parallel zueinander. Die Schubübertragung kann auf verschiedene Arten erfolgen:

Durch starre Balken in ebene Fläche an Endmembranen (massive Wände oder Strebepfeiler); die Zwischenpfosten nehmen nur einen Teil der vertikalen Kraftkomponenten in den Kabeln wahr (Abb. 33, c);

Übertragung von Schubkräften auf Rahmen, die in der Ebene der Seile liegen, mit Übertragung von Schubkräften direkt auf starre Rahmen oder Strebepfeiler, die aus gestreckten oder komprimierten Stäben (Gestellen, Streben) bestehen. Große Zugkräfte, die in den Streben von Rahmenpfeilern auftreten, werden durch spezielle Ankervorrichtungen im Boden in Form von massiven Fundamenten oder konischen (hohlen oder massiven) Stahlbetonankern aufgenommen (Abb. 33, b);

Die Übertragung von Schubkraft durch Abspannseile ist die wirtschaftlichste Art der Schubaufnahme; Abspannungen können an unabhängigen Pfosten und Ankerfundamenten befestigt oder mit mehreren Abspannungen pro Pfosten oder einer Ankervorrichtung kombiniert werden (Abb. 33, a).

Bei kreisförmigen Abdeckungen werden Kabel oder Kabelbinder strahlenförmig angeordnet. Wenn eine gleichmäßig verteilte Last auf die Ummantelung einwirkt, sind die Kräfte in allen Kabeln gleich und der äußere Stützring wird gleichmäßig komprimiert. In diesem Fall ist die Installation von Ankerfundamenten nicht erforderlich. Bei ungleichmäßiger Belastung können Biegemomente im Tragring auftreten, die berücksichtigt und übermäßige Momente vermieden werden müssen.

Bei kreisförmigen Abdeckungen kommen im Wesentlichen drei Möglichkeiten der Tragkonstruktion zum Einsatz:

Mit der Schubübertragung auf den horizontalen äußeren Stützring (Abb. 33, d);

Mit der Kraftübertragung in den Kabeln auf den geneigten Außenring (Abb. 33, d);

Mit der Schubübertragung auf geneigte Konturbögen ruhend

auf eine Reihe von Gestellen, die vertikale Kräfte aus der Beschichtung aufnehmen (Abb. 33, f, g).

Um die Kräfte in den Bögen aufzunehmen, ruhen ihre Fersen auf massiven Fundamenten oder sind mit Bändern festgebunden. Die Theorie zur Berechnung von Kabelbindern ist inzwischen weitestgehend ausgereift, es gibt Arbeitsformeln und Computerprogramme.

2 Abgehängte Schrägseilkonstruktionen

Im Gegensatz zu anderen Arten von abgehängten Abdeckungen befinden sich bei abgehängten Abdeckungen die tragenden Kabel oberhalb der Dachoberfläche.

Das Tragsystem abgehängter Beläge besteht aus Seilen mit vertikaler oder geneigter Aufhängung, die entweder Lichtträger oder direkt die Belagplatten tragen.

Die Kabel werden an in Längs- und Querrichtung verspannten Gestellen befestigt.

Abgehängte Decken können jede geometrische Form haben und aus beliebigen Materialien bestehen.

Bei abgehängten Schrägseilkonstruktionen können tragende Pfosten ein-, zwei- oder mehrreihig in Längs- oder Querrichtung angeordnet sein (Abb. 34).

Bei der Installation von abgehängten Schrägseilkonstruktionen können Sie anstelle von Abspannseilen freitragende Verlängerungen von Abdeckungen verwenden, die die Spannung in den Kabeln ausgleichen.

Mehrere Beispiele aus der Baupraxis.

Ein Hängedach mit transparentem Kunststoffdach wurde erstmals 1949 über einem Busbahnhof in Mailand (Italien) errichtet. Die geneigte Abdeckung wird über ein Seilsystem an geneigten Stützpfosten aufgehängt. Das Gleichgewicht wird durch spezielle Spannvorrichtungen erreicht, die an den Rändern der Bespannung angebracht sind.

Abgehängte Abdeckung des Olympiastadions in Squawley (USA). Das Stadion bietet 8.000 Zuschauern Platz. Seine Abmessungen im Plan 94,82 × 70,80 m. Die abgehängte Abdeckung besteht aus acht Paaren geneigter Kastenträger mit variablem Querschnitt, die von Kabeln getragen werden. Die Kabel werden von 2 Reihen von Gestellen getragen, die im Abstand von 10,11 m installiert sind. Entlang der Balken sind Pfetten verlegt, entlang dieser liegen 3,8 m lange Kastenplatten. Die Tragkabel – Kabel haben einen Durchmesser von 57 mm. Bei der Gestaltung von Hängekonstruktionen kommt es vor allem auf den Korrosionsschutz der Hängekonstruktionen an draußen und Lösen der Knoten für den Durchgang von Kleiderbügeln durch das Dach. Hierzu empfiehlt es sich, verzinkte Seile mit geschlossenem Profil oder Profilstahl zu verwenden, die zur regelmäßigen Inspektion und Lackierung zur Vermeidung von Korrosion zur Verfügung stehen.

3 Abdeckungen mit starren Kabeln und Membranen

Ein starres Kabel ist eine Reihe von Stabelementen aus Profilmetall, die gelenkig miteinander verbunden sind und bei Befestigung der Extrempunkte an den Stützen einen frei durchhängenden Faden bilden. Die Verbindung starrer Kabel untereinander und mit Tragkonstruktionen erfordert weder den Einsatz komplexer Ankervorrichtungen noch hochqualifizierte Arbeitskräfte.

Der Hauptvorteil dieser Beschichtung war die hohe Beständigkeit gegen Windsog und Flattern (Biege-Drehschwingungen) ohne den Einbau spezieller Windanschlüsse und Vorspannungen. Dies wurde durch den Einsatz starrer Kabel und eine Erhöhung der Dauerbelastung der Beschichtung erreicht.

Hängende Schalen aus verschiedenen Reismaterialien (Stahl, Aluminiumlegierungen, synthetische Stoffe usw.) werden üblicherweise als Membranen bezeichnet. Membranen können im Werk hergestellt und in Rollen gerollt auf die Baustelle geliefert werden. Ein Strukturelement vereint tragende und umschließende Funktionen.

Die Wirksamkeit von Membraneindeckungen erhöht sich, wenn statt schwerer Dächer und Sondergewichte eine Vorspannung zur Erhöhung der Steifigkeit eingesetzt wird. Der Durchhang von Membranbelägen wird mit 1/15–1/25 der Spannweite angenommen.

Entlang der Kontur ist die Membran an einem Tragring aus Stahl oder Stahlbeton aufgehängt.

Die Membran wird für jede geometrische Grundrissform verwendet. Für Membranen auf rechteckigem Grundriss wird eine zylindrische Beschichtungsfläche verwendet, auf rundem Grundriss - sphärisch oder konisch (die Spannweite ist auf 60 m begrenzt).

4 Kombinierte Systeme

Bei der Planung von Tragwerken mit großer Spannweite gibt es Gebäude, bei denen es ratsam ist, eine Kombination aus einem einfachen Strukturelement (z. B. Balken, Bögen, Platten) mit einem gespannten Seil zu verwenden. Einige Platten mit kombiniertem Design sind seit langem bekannt. Hierbei handelt es sich um Fachwerkkonstruktionen, bei denen der Gurtträger auf Druck arbeitet und der Metallstab oder das Kabel Zugkräfte aufnimmt. Bei komplexeren Bauwerken wurde es möglich, den Tragwerksentwurf zu vereinfachen und dadurch einen wirtschaftlichen Effekt im Vergleich zu herkömmlichen Bauwerken mit großer Spannweite zu erzielen. Beim Bau des Zenit-Sportspielpalastes in Leningrad kam ein gewölbtes Kabelfachwerk zum Einsatz. Das Gebäude hat einen rechteckigen Grundriss und die Abmessungen 72 × 126 m. Das Traggerüst dieser Halle ist in Form von zehn Querrahmen mit einer Teilung von 12 m und zwei Fachwerk-Stirnwänden ausgeführt. Jeder der Rahmen bestand aus einem Block aus zwei geneigten V-förmigen Säulenstreben, vier Säulenstreben und zwei Bogenkabelbindern. Die Breite jedes Blocks beträgt 6 m. Die Stützen aus Stahlbeton sind im Sockel eingespannt und grenzen gelenkig an das Bogenseilfachwerk an. Die Abspannsäulen oben und unten sind klappbar. Der Ausgleich der Schubkräfte erfolgt hauptsächlich in der Beschichtung selbst. Dieses System schneidet im Vergleich zu reinen Schrägseilkonstruktionen gut ab, die auf einem rechteckigen Grundriss die Installation von Abspannungen, Strebepfeilern oder anderen speziellen Vorrichtungen erfordern. Durch die Vorspannung der Seile werden die Momente im Bogen, die bei bestimmten Belastungsarten entstehen, deutlich reduziert.

Der Querschnitt des Stahlbogens ist ein I-Träger mit einer Höhe von 900 mm. Die Kabel bestehen aus geschlossenen Seilen mit vor Ort einbetonierten Ankern.

Zur Abdeckung von neun Abschnitten mit den Grundrissabmessungen 12 wurde eine mit Fachwerken verstärkte Stahlbetonplatte verwendet × 12 m Kaufhaus in Kiew. Der Obergurt jeder Zelle des Systems besteht aus neun Platten unterschiedlicher Größe 4×4 m. Der Untergurt besteht aus gekreuzten Bewehrungsstäben. Diese Stangen sind an den diagonalen Rippen der Eckplatten angelenkt, wodurch die Kräfte des Systems darin fixiert werden können und nur die vertikale Last auf die Säule übertragen wird.

5 Strukturelemente und Details von Schrägseilabdeckungen

Drahtseile (Seile). Das Hauptkonstruktionsmaterial der Schrägseilabdeckungen besteht aus kaltgezogenem Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,5 bis 6 mm und einer Zugfestigkeit von bis zu 220 kg/mm 2. Es gibt verschiedene Arten von Kabeln:

Spiralkabel (Abb. 35, 1, a), bestehend aus einem zentralen Draht, auf dem mehrere Reihen runder Drähte nacheinander spiralförmig nach links und rechts gewickelt sind;

Mehradrige Kabel (Abb. 35, Abb. 1, b), bestehend aus einem Kern (Hanfseil oder Drahtlitze), auf dem Drahtlitzen in einer Richtung oder über Kreuz gewickelt sind (die Litzen können spiralförmig gedreht sein). ) In diesem Fall wird das Kabel als spiralverseiltes Kabel bezeichnet.

Geschlossene oder halbgeschlossene Kabel (Abb. 35, Abb. 1, c, d), bestehend aus einem Kern (z. B. in Form eines Spiralkabels), um den Reihen geformter Drähte gewickelt sind, um deren festen Sitz zu gewährleisten (Bei einer halbgeschlossenen Lösung verfügt das Kabel über einreihige Wicklungen aus runden und geformten Drähten);

Kabel (Bündel) aus parallelen Drähten (Abb. 35, Abb. 1, e), die einen rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt haben und über bestimmte Entfernungen miteinander verbunden oder in einer gemeinsamen Hülle eingeschlossen sind;

Flachbandkabel (Abb. 35, Abb. 1, e), bestehend aus einer Reihe verdrillter Kabel (meist vieradrig) mit abwechselnder Rechts- oder Linksdrehung, verbunden durch Einzel- oder Doppelnaht mit Draht oder dünnen Drahtlitzen, erfordern Zuverlässigkeit Schutz vor Korrosion. Folgende Methoden zum Korrosionsschutz von Kabeln sind möglich: Verzinken, Anstriche oder Schmiermittel, Ummantelung mit Kunststoffmantel, Ummantelung mit Reisstahlmantel mit Einspritzung von Bitumen oder Zementmörtel in den Mantel, Betonbeschichtung.

Die Enden der Kabel müssen so gefertigt sein, dass die Festigkeit des Endes nicht geringer ist als die Festigkeit des Kabels und die Übertragung von Kräften vom Kabel auf andere Strukturelemente. Die traditionelle Art der Endbefestigung von Kabeln ist eine Schlaufe mit Geflecht (Abb. 35, Abb. 2, a), bei der sich das Kabelende in Litzen auflöst, die in das Kabel eingewebt werden. Um eine gleichmäßige Kraftübertragung in der Verbindung zu gewährleisten, wird eine Kausche in die Schlaufe eingelegt. Entlang der Länge sind die Kabel bis auf geschlossene Verbindungen ebenfalls mit Geflecht gespleißt. Anstelle von Flechten werden häufig Klemmverbindungen zum Befestigen und Spleißen von Kabeln verwendet:

Einpressen beider Kabelzweige mit Schlaufenbefestigung in eine ovale Kupplung aus Leichtmetall, deren Innenmaße dem Durchmesser des Kabels entsprechen (Abb. 35, Abb. 2, b);

Schraubverbindungen, bei denen das Ende des Kabels in Litzen entwirrt wird, die um eine Stange mit Schraubgewinde gelegt und dann in eine Leichtmetallkupplung gedrückt werden (Abb. 35, Abb. 2, c);

Befestigung mittels Klemmen (Abb. 35, Abb. 2, e, j), die bei gespannten Kabelseilen nicht zu empfehlen sind, da sie mit der Zeit schwächer werden;

Befestigung von Kabeln mit Metallfüllung (Abb. 35, Abb. 2, f, g), wenn das Ende des Kabels entwirrt, gereinigt, entfettet und in den konischen Innenhohlraum einer speziellen Kupplungsspitze gelegt wird, und dann die Kupplung wird mit geschmolzenem Blei oder einer Blei-Zink-Legierung gefüllt (Betonfüllung ist möglich);

Keilbefestigungen von Kabeln, die im Bauwesen selten verwendet werden;

Spannschlösser (Abb. 35, Abb. 2, d), dienen dazu, die Länge der Kabel während der Installation anzupassen und vorzuspannen. Ankereinheiten dienen dazu, Kräfte in den Kabeln aufzunehmen und an tragende Strukturen weiterzuleiten. In vorgespannten Schrägkabelbelägen werden sie auch zur Vorspannung von Kabeln eingesetzt. In Abb.e 35, Abb. 2 und zeigt die Verankerung eines Radialseils einer kreisförmigen Schrägseilabdeckung in einem komprimierten Tragring. Um die freie Beweglichkeit des Kabels bei Änderung seines Neigungswinkels zu gewährleisten, sind im Tragring und der angrenzenden Mantelhülle konische, mit Bitumen gefüllte Hülsen eingebaut. Der starre Stützring und die flexible Hülle sind durch eine Dehnungsfuge getrennt.

Beschichtungen und Dächer verwenden je nach Art des Schrägseilsystems einen schweren oder leichten Beschichtungsaufbau.

Schwere Eindeckungen bestehen aus Stahlbeton. ihr Gewicht erreicht 170-200 kg/m 2Für vorgefertigte Beläge werden Flach- oder Rippenplatten in rechteckiger oder trapezförmiger Form verwendet. Fertigteilplatten werden in der Regel zwischen Seilen aufgehängt und die Nähte zwischen den Platten werden verfugt.

Leichte Beschichtungen mit einem Gewicht von 40–60 kg/m 2meist aus großformatigen Stahl- oder Aluminiumprofilblechen, die bei fehlender oder von unten angebrachter Wärmedämmung gleichzeitig als tragende Elemente von Zaun und Dach dienen. Bei der Anbringung einer Wärmedämmung auf den Paneelen ist die Anbringung einer zusätzlichen Dacheindeckung erforderlich. Es empfiehlt sich, leichte Beschichtungen aus Leichtmetallplatten herzustellen, wobei die Isolierung im Inneren der Platten angebracht ist.

6. Transformierbare und pneumatische Abdeckungen

1 Wandelbare Beläge

Transformierbare Beschichtungen sind Beschichtungen, die einfach montiert, an einen neuen Standort transportiert und sogar vollständig durch eine neue Designlösung ersetzt werden können.

Die Gründe für die Entwicklung solcher Strukturen in der Architektur moderner öffentlicher Gebäude sind vielfältig. Dazu gehören: die rasche Veralterung der Funktionen von Bauwerken, das Aufkommen neuer leichter und langlebiger Baumaterialien, die Tendenz der Menschen, sich der Umwelt anzunähern, die taktvolle Einbindung von Bauwerken in die Landschaft und schließlich die wachsende Zahl von Gebäuden für vorübergehende Zwecke oder für den unregelmäßigen Aufenthalt von Personen darin.

Um leichte vorgefertigte Strukturen zu schaffen, war es zunächst notwendig, auf umschließende Strukturen aus Stahlbeton, Stahlbeton, Stahl, Holz zu verzichten und auf leichte Stoff- und Folienabdeckungen umzusteigen, die die Räumlichkeiten vor Witterungseinflüssen (Regen, Schnee) schützen , Sonne und Wind), lösen jedoch psychologische Probleme kaum bequem: Zuverlässigkeit des Wetterschutzes, Haltbarkeit, Wärmedämmfunktion usw. Die tragenden Funktionen wandelbarer Bauwerke werden erfüllt verschiedene Techniken. Dementsprechend lassen sie sich in drei Hauptgruppen einteilen: thermische Abdeckungen, pneumatische Strukturen und transformierbare starre Systeme.

2 Zelt- und pneumatische Strukturen

Zeltpneumatikkonstruktionen sind im Wesentlichen Membranabdeckungen, die umschließenden Funktionen werden jedoch von Stoff- und Folienmaterialien übernommen, die tragenden Funktionen werden durch Systeme aus Seilen und Masten oder starren Rahmenkonstruktionen ergänzt. Bei pneumatischen Konstruktionen übernimmt Luft oder ein anderes leichtes Gas die tragende Funktion. Pneumatik- und Markisenkonstruktionen gehören zur Klasse der Softshells und können beliebig geformt werden. Ihre Besonderheit ist die Fähigkeit, ausschließlich Zugkräfte wahrzunehmen. Zur Verstärkung von Weichschalen werden Stahlseile verwendet, die aus korrosionsbeständigem Stahl oder Normalstahl mit Polymerbeschichtung bestehen. Vielversprechend sind Kabel aus Kunst- und Naturfasern.

Abhängig von den verwendeten Materialien lassen sich Softshells in zwei Haupttypen einteilen:

Isotrope Schalen (aus Metallreis und -folie, aus Film und Reis aus Kunststoff oder Gummi, aus nicht orientierten Fasermaterialien);

Anisotrope Schalen (aus Stoffen und verstärkten Folien, aus Draht- und Kabelgeflechten mit mit Folien oder Stoffen gefüllten Zellen).

Softshells gibt es je nach Bauart in folgenden Varianten:

Pneumatische Strukturen sind weiche, geschlossene Schalen, die durch überschüssigen Luftdruck stabilisiert werden (sie werden wiederum in pneumatische Rahmen, pneumatische Paneele und luftgestützte Strukturen unterteilt);

Markisenbespannungen, bei denen die Formstabilität durch eine entsprechende Wahl der Flächenkrümmung gewährleistet ist (keine Tragseile vorhanden);

Schrägseilzelte werden in Form von weichen Schalen mit einfacher und doppelter Krümmung präsentiert, die auf der gesamten Oberfläche und an den Rändern durch ein System von Kabeln (Kabelseilen) verstärkt sind, die in Verbindung mit der Zeltschale wirken.

Schrägseilabdeckungen verfügen über eine Haupttragkonstruktion in Form eines Systems aus Seilen (Kabeln) mit Reis-, Gewebe- oder Folienfüllung für die Kabelnetzzellen, das nur lokale Kräfte aufnimmt und in erster Linie die Funktionen eines Zauns übernimmt.

Pneumatische Strukturen erschienen im Jahr 1946. Pneumatische Strukturen sind Weichschalen, deren Vorspannung durch eingepumpte Luft erreicht wird. Die Materialien, aus denen sie hergestellt werden, sind luftdichte Stoffe und verstärkte Folien. Sie verfügen über eine hohe Zugfestigkeit, sind jedoch keinerlei Belastungen gewachsen. Die vollständige Nutzung der strukturellen Eigenschaften des Materials führt zur Bildung verschiedener Formen, aber jede dieser Formen muss bestimmten Gesetzen unterliegen. Falsch gestaltete pneumatische Konstruktionen machen den Fehler des Architekten durch die Bildung von Rissen und Falten sichtbar, die die Form verzerren oder an Stabilität verlieren.

Daher ist es bei der Schaffung von Formen pneumatischer Strukturen sehr wichtig, innerhalb bestimmter Grenzen zu bleiben, die aufgrund der Natur von Weichschalen, die durch den inneren Luftdruck beansprucht werden, nicht überschritten werden können.

IN verschiedene Länder Auch in unserem Land wurden Dutzende pneumatischer Bauwerke für verschiedene Zwecke errichtet. In der Industrie werden sie für verschiedene Arten von Lagerbauten verwendet, in der Landwirtschaft werden Viehfarmen gebaut, im Tiefbau werden sie für temporäre Räumlichkeiten verwendet: Ausstellungshallen, Einkaufs- und Unterhaltungsmöglichkeiten sowie Sportanlagen.

Pneumatische Strukturen werden in luftunterstützte, luftführende und kombinierte Strukturen eingeteilt. Luftunterstützte pneumatische Strukturen sind Systeme, in denen ein Luftüberdruck im Tausendstelbereich einer Atmosphäre entsteht. Dieser Druck ist für den Menschen praktisch nicht spürbar und wird durch Niederdruckventilatoren oder Gebläse aufrechterhalten. Ein luftgestütztes Gebäude besteht aus folgenden Strukturelementen: einer flexiblen Gewebe- oder Kunststoffhülle, Ankervorrichtungen zur Luftzufuhr und Aufrechterhaltung einer konstanten Druckdifferenz. Die Dichtheit der Struktur wird durch die Luftdichtheit des Schalenmaterials und die dichte Verbindung mit der Basis gewährleistet. Die Eingangsschleuse verfügt über zwei abwechselnd öffnende Türen, was den Luftverbrauch während des Betriebs der Hülle reduziert. Die Basis der Luftstützstruktur ist ein mit Wasser oder Sand gefülltes Konturrohr aus weichem Material, das direkt auf der eingeebneten Fläche liegt. In mehr Kapitalstrukturen kontinuierlich Betonsockel, auf dem die Schale befestigt ist. Die Möglichkeiten zur Befestigung der Schale an der Basis sind vielfältig.

Die einfachste Form luftgestützter Strukturen ist eine Kugelkuppel, bei der die Spannung durch den inneren Luftdruck an allen Punkten gleich ist. Zylindrische Schalen mit kugelförmigen Enden und toroidale Schalen haben eine weite Verbreitung gefunden. Die Form lufttragender Granaten wird durch ihren Grundriss bestimmt. Die Abmessungen lufttragender Strukturen werden durch die Festigkeit der Materialien begrenzt.

Zur Verstärkung kommt ein System aus Entladeseilen oder -netzen sowie innenliegenden Abspannseilen zum Einsatz. Zu den luftführenden Bauwerken zählen solche pneumatischen Bauwerke, bei denen in den abgedichteten Hohlräumen der tragenden Elemente pneumatischer Rahmen ein Luftüberdruck entsteht. pneumatische Rahmen können in Form von Bögen oder Rahmen bestehend aus gebogenen oder geraden Elementen dargestellt werden.

Konstruktionen, deren Rahmen Bögen oder Rahmen sind, werden mit einer Markise abgedeckt oder durch Markiseneinsätze verbunden. Bei Bedarf wird die Struktur mit Kabeln oder Seilen stabilisiert. Die geringe Tragfähigkeit des pneumatischen Rahmens führt manchmal dazu, dass die pneumatischen Bögen nahe beieinander platziert werden müssen. Gleichzeitig erhält die Struktur eine neue Qualität, die als besondere Art luftführender Strukturen angesehen werden kann – pneumatische Plattenkonstruktionen. Ihr Vorteil ist die Kombination aus tragender und umschließender Funktion, hoher thermischer Leistung und erhöhter Stabilität. Eine andere Art ist eine pneumatische Linsenbeschichtung, die aus zwei Schalen besteht, und in den Raum dazwischen wird unter Druck stehende Luft zugeführt. Man kann nicht umhin, über Stahlbetonschalen zu sprechen, die mit pneumatischen Schalen errichtet wurden. Dazu wird frische Betonmischung entlang der pneumatischen Schalenfolie auf einen am Boden liegenden Bewehrungskorb gelegt. Der Beton wird mit einer Folienschicht bedeckt, und der auf dem Boden ausgelegten pneumatischen Hülle wird Luft zugeführt, die zusammen mit dem Beton in die Sollposition aufsteigt, wo der Beton an Festigkeit gewinnt. Auf diese Weise können Kuppelbauten, flache Schalen mit flachen Konturen und andere Formen von Überdachungen entstehen.

Transformierbare starre Systeme. Bei der Planung öffentlicher Gebäude ist es manchmal erforderlich, die Abdeckung zu verlängern und bei schlechtem Wetter zu schließen. Das erste Bauwerk dieser Art war die Dachkuppel über dem Stadion in Pittsburgh (USA). Die entlang der Führungen gleitenden Kuppelklappen wurden mithilfe von Elektromotoren durch zwei Klappen bewegt, die starr in einem Stahlbetonring befestigt waren und mithilfe einer Spezialvorrichtung über dem Stadion auskragend waren dreieckige Form. Das Moskauer Architekturinstitut hat mehrere Optionen für umwandelbare Abdeckungen entwickelt, insbesondere eine faltbare Kreuzabdeckung mit einer Grundrissgröße von 12 × 12 m und einer Höhe von 0,6 m aus rechteckigen Stahlrohren. Die Faltkreuzkonstruktion besteht aus zueinander senkrechten flachen Gitterbindern. Die Traversen einer Richtung sind durchgehend starr, die Traversen der anderen Richtung bestehen aus Verbindungen, die im Raum zwischen den starren Traversen angeordnet sind.

Am Institut werden auch verschiebbare Gitter-Raumabdeckungsstrukturen entwickelt. Bezugsgröße 15 × 15 m hoch, 2 m hoch, in Form von zwei auf den Ecken ruhenden Platten gestaltet. Das Schiebegitter ist in Form eines Strebensystems ausgeführt, bestehend aus Paaren sich kreuzender Eckprofilstäbe, die an den Kreuzungspunkten der Knotenteile gelenkig verbunden sind und die Enden der Streben gelenkig verbinden. Im zusammengeklappten Zustand für den Transport misst die Struktur 1,4 × 1,4 × 2,9 m und einer Masse von 2,0 Tonnen. Darüber hinaus ist sein Volumen 80-mal kleiner als das Design.

Elemente pneumatischer Strukturen. Luftgestützte Strukturen umfassen als notwendige Strukturelemente: die Hülle selbst, Ankervorrichtungen zur Befestigung der Struktur am Boden, Befestigung der Hülle selbst an der Basis, Eingangs- und Ausgangsschleusen, Systeme zur Aufrechterhaltung eines überschüssigen Luftdrucks, Belüftungssysteme, Beleuchtung usw.

Muscheln können verschiedene Formen haben. Die einzelnen Schalenstreifen werden vernäht oder verklebt. Wenn lösbare Verbindungen erforderlich sind, verwenden Sie Reißverschlüsse, Schnürungen usw. Ankervorrichtungen, die das Gleichgewicht des Systems gewährleisten, können in Form von Ballastgewichten (vorgefertigte und monolithische Betonelemente, Ballastsäcke und -behälter, Wasserschläuche usw.), Ankern (Schraubanker mit einem Durchmesser von 100–350 mm), Spreiz- und Zweischalenanker, Ankerpfähle und -platten) oder stationäre Strukturen Strukturen. Die Befestigung der Schale an der Basis der Struktur erfolgt entweder über Klemmteile oder Ankerschlaufen oder über Ballastsäcke und Kabel. Eine starre Halterung ist zuverlässiger, aber weniger wirtschaftlich.

Praxis der Verwendung luftunterstützter pneumatischer Strukturen. Die Idee, „Luftzylinder“ zur Abdeckung von Räumen zu verwenden, wurde bereits 1917 von W. Lanchester vorgebracht. Pneumatische Konstruktionen wurden erstmals 1945 von der Firma Bearder (USA) zur Abdeckung unterschiedlichster Bauwerke (Ausstellungshallen, Werkstätten, Getreidespeicher, Lagerhäuser, Schwimmbäder, Gewächshäuser usw.) eingesetzt. Die größten halbkugelförmigen Schalen dieser Firma hatten einen Durchmesser von 50-60 m. Die ersten pneumatischen Strukturen zeichneten sich durch Formen aus, die nicht von den Anforderungen der architektonischen Ausdruckskraft, sondern von Überlegungen zur einfachen Zuschnittbarkeit der Platten bestimmt waren. In der Zeit seit der Installation der ersten pneumatischen Kuppel haben sich pneumatische Strukturen schnell und weit verbreitet in allen Ländern der Welt mit einer entwickelten Polymerchemie-Industrie.

Die kreative Fantasie der Architekten, die sich pneumatischen Bauten zuwandten, suchte jedoch nach neuen Formen. 1960 tourte eine Wanderausstellung unter einer pneumatischen Hülle durch mehrere südamerikanische Hauptstädte. Es wurde vom Architekten Victor Landi entworfen, der bis heute als Pionier der pneumatischen Architektur gelten sollte, da er versuchte, die Form nicht nur mit der Funktion des Bauwerks, sondern auch mit dem allgemeinen architektonischen Konzept in Einklang zu bringen. Und tatsächlich hatte das Gebäude eine interessante, spektakuläre Form und zog die Aufmerksamkeit der Besucher auf sich (Abb. 36). Gebäudelänge 92 m, maximale Breite 38 m, Höhe 16,3 m. Gesamtüberdachte Fläche 2500 m2 .

Interessant ist dieser Aufbau auch deshalb, weil die Bespannung durch zwei Stoffschalen gebildet wird. Um den Abstand zueinander konstant zu halten, wurde eine Abstufung des Innendrucks verwendet. Jede der Schalen verfügt über unabhängige Injektionsquellen. Der Raum zwischen Außen- und Innenschale ist in acht Kompartimente unterteilt, um die Tragfähigkeit der Schale im Falle eines lokalen Bruchs der Schale sicherzustellen. Der Luftspalt zwischen den Schalen ist eine gute Isolierung gegen solare Überhitzung, was den Verzicht auf Kühleinheiten ermöglichte. An den Enden der Hülle sind starre Rahmen angebracht, in die Drehtüren für den Zutritt der Besucher eingebaut sind. An die Membranen schließen sich Eingangsüberdachungen in Form starker Luftgewölbe an. Diese Gewölbe dienen der Installation von zwei temporären flexiblen Membranen, die eine Luftschleuse bilden, wenn sperrige Exponate und Geräte in den Pavillon gebracht werden.

Die Form der Struktur und die Verwendung von Stoffschalen sorgen für gute akustische Bedingungen in den internen Klassenräumen. Das Gesamtgewicht der Konstruktion inklusive aller Metallteile (Türen, Gebläse, Befestigungen etc.) beträgt 28 Tonnen. Während des Transports nimmt das Gebäude ein Volumen von 875 m ein 3und passt in eins Eisenbahnwagen. Der Bau des Bauwerks erfordert 3-4 Arbeitstage mit 12 Arbeitern. Die gesamte Installation erfolgt am Boden ohne Einsatz von Kranausrüstung. Die Hülle füllt sich in 30 Minuten mit Luft und ist für Windlasten von bis zu 113 km/h ausgelegt. Der Autor des Pavillonprojekts ist der Architekt V. Landi.

Die Weltraumfunkstation in Raisting (Deutschland), gebaut nach dem Entwurf des Ingenieurs W. Baird (USA) im Jahr 1964 verfügt über eine Softshell mit einem Durchmesser von 48 m aus zweilagigem Dacron-Gewebe, das mit Hypalon beschichtet ist. Die Stoffbahnen sind lagenweise in einem Winkel von 45 Grad zueinander angeordnet,

Dies verleiht der Schale eine gewisse Schersteifigkeit. Der Innendruck in der Hülle kann im Bereich von 37–150 mm Wassersäule liegen (Abb. 36). Der Fuji-Ausstellungspavillon auf der Weltausstellung in Osaka (1970) wurde vom Architekten Murata entworfen und ist ein Beispiel für eine Baulösung mit fortschrittlichen technischen Lösungen. Die Abdeckung des Pavillons besteht aus 16 Luftschlauchbögen mit einem Durchmesser von 4 m und einer Länge von jeweils 72 m, die über 5,0 m miteinander verbunden sind. Ihre Außenfläche ist mit Neoprengummi bedeckt. Der Überdruck in gewölbten Ärmeln beträgt 0,08–0,25 atm. Zwischen jeweils zwei Bögen werden zwei gespannte Stahlseile verlegt, um das gesamte Bauwerk zu stabilisieren (Abb. 37).

Der Architekt V. Lundy und der Ingenieur Baird entwarfen für die New Yorker Weltausstellung 1964 mehrere pneumatische Kuppeln zur Unterbringung von Restaurants. Die Kuppeln waren in Form einer Pyramide oder einer Kugel angeordnet. Panzer aus bunten Folien hatten ein traumhaft elegantes Aussehen.

Die 1959 vom Ingenieur W. Brand gefertigte Hülle des Sommertheaters in Boston (USA) ist eine kreisscheibenförmige Hülle mit einem Durchmesser von 43,5 m und einer Höhe in der Mitte von 6 m. In der ist ein Kabel eingebettet Rand der Schale, der punktuell am Tragring aus Stahlprofilen befestigt ist. Der überschüssige Innenluftdruck in der Hülle wird durch zwei kontinuierlich arbeitende Gebläse aufrechterhalten und beträgt 25 mm Wassersäule. Rohbaugewicht 1,22 kg/m 2. Für den Winter wird die Abdeckung entfernt.

Pavillon auf der Landwirtschaftsausstellung in Lausanne (Schweiz). Der Autor des Projekts ist F. Otto (Stuttgart), die Firma „Stromeyer“ (Deutschland). Die Abdeckung in Form von „Segeln“ in hyperbolischer Parabolform ist eine Hülle aus verstärkter Polyvinylchloridfolie, verstärkt durch ein System sich kreuzender vorgespannter Kabel, die an 16,5 m hohen Ankern und Stahlmasten befestigt sind. Die Spannweite beträgt 25 m (Abb. 38, a). Offenes Publikum auf der Landwirtschaftsausstellung in Markkleeberg (DDR). Autoren: Verein „Devag“, Bauer (Leipzig), Rühle (Dresden). Gefaltete Bespannung in Form eines Systems aus vorgespannten Drahtseilen mit einem Durchmesser von 8, 10 und 15 mm mit dazwischen gespanntem Mantel. Die Abdeckung ist an 16 flexiblen Stahlpfosten aufgehängt und mit Abspanndrähten an 16 Ankerbolzen befestigt. Die Abdeckung ist als Schrägseilkonstruktion für einen Winddruck und eine Neigung von 60 kg/m ausgelegt 2(Abb. 38) Die Geschichte der jahrhundertealten Entwicklung der Weltbaukunst zeugt von der großen Rolle, die räumliche Strukturen in öffentlichen Gebäuden spielen. In vielen herausragenden Architekturwerken sind räumliche Strukturen ein integraler Bestandteil und fügen sich organisch zu einem Ganzen. Die Bemühungen von Wissenschaftlern, Designern und Bauherren sollten darauf abzielen, Strukturen zu schaffen, die vielfältige Möglichkeiten für die unterschiedliche funktionale Organisation von Gebäuden eröffnen und Designlösungen nicht nur von der technischen Seite, sondern auch unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung ihrer Architektur und Verbesserung verbessern künstlerische Qualitäten. Das gesamte Problem muss umfassend gelöst werden, angefangen bei der Untersuchung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften neuer Materialien bis hin zu Fragen der Innenzusammensetzung. Dies wird es Architekten und Ingenieuren ermöglichen, sich der Lösung der Hauptaufgabe zu nähern – dem Massenbau funktional und strukturell gerechtfertigter, wirtschaftlicher und architektonisch ausdrucksstarker öffentlicher Gebäude und Bauwerke für verschiedene Zwecke, die der Moderne würdig sind.

Gebrauchte Bücher

1.Gebäude mit weitgespannten Tragwerken - A.V. Demina

.Weitspannige Dachkonstruktionen für öffentliche und industrielle Gebäude - Zverev A.N.

Internetressourcen:

.#"rechtfertigen">. #"rechtfertigen">. #"rechtfertigen">. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-129-tehnologia/96.htm – elektronische Bibliothek.

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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.

Fachwerke mit Parallelgurten werden in Gebäuden mit Flachdächern und auch als Sparren eingesetzt.

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.

Bei einstöckigen Gebäuden wird die Achse der Querdehnungsfuge mit der Querausrichtungsachse der Reihe kombiniert. 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 an der Außenseite der Säulen, Innenwände Gebäude werden auf Fundamentbalken oder Streifenfundamenten getragen.

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 gibt es in einflügeliger und zweiflügeliger Ausführung. 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 nicht isolierten Belägen a Zementsieb, auf dem das Rolldach aufgeklebt 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. Auf die oberste Schicht des Rolldaches wird eine Schutzschicht aus in Bitumenmastix eingebettetem Kies gelegt.

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, die das Wasser in den Regenabfluss ableiten (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 – Stahlbetondeckplatte.

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 Resistenz, Wasser- und Gasundurchlässigkeit, Dielektrizität, keine Funkenbildung beim Aufprall, 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 Schichten für verschiedene Zwecke enthalten. 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 Mineralölen ausgesetzt sein kann (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 weisen eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und sind 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 heiße Gegenstände den Boden berühren 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 werden entlang der Dehnungsfugen des Gebäudes und an Stellen angebracht, 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

Klassifizierung von Gebäuden und Räumlichkeiten nach Explosions- und Brandschutz und Feuergefahr dient der Festlegung von Brandschutzanforderungen, die darauf abzielen, die Möglichkeit eines Brandes zu verhindern und den Brandschutz von Personen und Eigentum im Brandfall sicherzustellen. 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, Schachtdeckel 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 Bauten, in denen künstlich die notwendigen Klima- und Bodenbedingungen geschaffen werden, um den Anbau von Frühgemüse, Setzlingen und Blumen zu ermöglichen.

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 von Gebäuden einzigartiger Natur 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.

„...Weitspannige Gebäude sind Gebäude, deren Decke je nach Zweck des Gebäudes nur mit langspannigen tragenden Baukonstruktionen hergestellt werden kann. Diese Konstruktionen können aus Metall, Stahlbeton, Stahlbeton usw. sein ....“

Quelle:

(genehmigt vom staatlichen Einheitsunternehmen „NIIMosstroy“ am 14.08.2008)

„...Gebäude und Bauwerke mit großer Spannweite, deren Abdeckung mit weitspannigen (mehr als 36 m) Tragwerken erfolgt ...“

Quelle:

„MRDS 02-08. Handbuch zur wissenschaftlichen und technischen Unterstützung und Überwachung von im Bau befindlichen Gebäuden und Bauwerken, einschließlich Langspann-, Hochhaus- und Einzelbauten (Erstausgabe)“

• - Hochhaus des Außenministeriums. Moskau. Hochhäuser sind in der Regel mehr als 26 Stockwerke hoch...

  Moskau (Enzyklopädie)

• - öffentliche Gebäude zur Unterbringung von Finanzinstituten...

  St. Petersburg (Enzyklopädie)

• - Filat. Name Postserie, Briefmarken der UdSSR 1950 „Architektur von Moskau“. Die Briefmarken zeigen Motive von Hochhäusern in Moskau...

  Großes philatelistisches Wörterbuch

• - Form- und Größenveränderung sowie Stabilitätsverlust des Gebäudes unter dem Einfluss verschiedener Belastungen und Einflüsse. Quelle: „House: Construction Terminology“, M.: Buk-press, 2006...

  Konstruktionswörterbuch

• - eine Art Anlagevermögen, einschließlich Architektur- und Bauobjekten, dessen Zweck darin besteht, Arbeits-, Wohn-, Sozial- und Kulturdienstleistungen für die Bevölkerung zu schaffen und Sachwerte aufzubewahren. 3...

  Tolles Buchhaltungswörterbuch

• - ein allgemeiner Begriff zur Bezeichnung der Gesamtheit öffentlicher Gebäude und Wohngebäude - Gesamtheit öffentlicher Wohngebäude - obytné a občanské budovy - Gesellschaftsbau...

  Konstruktionswörterbuch

• - der Teil des Anlagevermögens, der sich auf Bauprojekte bezieht...

  Wörterbuch der Geschäftsbegriffe

• - eine Art Anlagevermögen, einschließlich Architektur- und Bauobjekten, dessen Zweck darin besteht, Arbeits-, Wohn-, Sozial- und Kulturdienstleistungen für die Bevölkerung zu schaffen und Sachwerte aufzubewahren...

  Großes Wirtschaftswörterbuch

• - ".....

  Offizielle Terminologie

• - „...Ein Wohngebäude ist ein dauerhaftes Wohngebäude, das auf eine lange Nutzungsdauer ausgelegt ist...“ Quelle: „ Toolkit für die Instandhaltung und Instandsetzung des Wohnungsbestandes. MDK 2-04.2004" ".....

  Offizielle Terminologie

• - "...Rahmengebäude: Gebäude mit tragenden Rahmen, die vertikale und horizontale Lasten vollständig aufnehmen...

  Offizielle Terminologie

• - eine Gruppe in der Klassifizierung des Anlagevermögens, einschließlich Ladengebäude, Werkstätten, Werksverwaltung, Gebäude und andere Bauanlagen für Produktions-, Verwaltungs-, Wirtschafts- und Sozialdienstleistungen...

  Enzyklopädisches Wörterbuch für Wirtschaft und Recht

• - öffentliche Gebäude, die zu bestimmten Zeiten als Treffpunkt für die Kaufleute einer bestimmten Stadt dienen sollen...
• - Strukturen in Festungen und Städten für Truppen und deren Bedarf...

  Enzyklopädisches Wörterbuch von Brockhaus und Euphron

• - siehe Mehrgeschossige Gebäude...

  Große sowjetische Enzyklopädie

• - Substantiv, Anzahl der Synonyme: 1 abdeckend...

  Synonymwörterbuch

„Langspannbauten“ in Büchern

Bauherrengebäude

Bauherren Bauten Die Zeit für künstlerisches Schaffen ist noch nicht gekommen. Nur zwei Künstler – Heinz Mitscher aus Köln und Oswald Dubach, ein Russlandschweizer – halfen Dr. Steiner bei der Entwicklung plastischer Motive für die Außendekoration des Gebäudes. Wie ein Schweizer Riese

Theatergebäude

Bei weitgespannten Eindeckungen kommen sowohl durchgehende als auch durchgehende Rahmen zum Einsatz.

Bei kleinen Spannweiten (50-60 m) werden Massivrahmen selten eingesetzt, ihre Vorteile: geringerer Arbeitsaufwand, Transportfähigkeit und die Möglichkeit, die Raumhöhe zu reduzieren.

Die am häufigsten verwendeten Rahmen sind Scharnierrahmen. Es wird empfohlen, die Höhe der Rahmenquerlatte gleich anzunehmen: bei durchgehenden Traversen 1/12-1/18 der Spannweite, bei massiven Traversen 1/20 - 1/30 der Spannweite.

Rahmen werden mit strukturmechanischen Methoden berechnet. Um die Berechnungen zu vereinfachen, können leichte Durchgangsrahmen auf die entsprechenden Massivrahmen reduziert werden.

Schwere Durchgangsrahmen (z. B. schwere Fachwerke) müssen als Gittersysteme unter Berücksichtigung der Verformung aller Gitterstäbe ausgelegt werden.

Bei großen Spannweiten (mehr als 50 m) und niedrigen starren Pfosten ist eine Berechnung der Rahmen auf Temperatureinflüsse erforderlich.

Querstangen und Gestelle aus massiven Rahmen haben solide I-Profile; Ihre Tragfähigkeit wird anhand von Formeln für exzentrisch komprimierte Stäbe überprüft.

Um die Berechnung von Gitterrahmen zu vereinfachen, kann deren Ausdehnung wie bei einem Massivrahmen ermittelt werden.

Durch eine Näherungsberechnung werden vorläufige Abschnitte der Rahmengurte ermittelt;

Bestimmen Sie die Trägheitsmomente der Querschnitte von Querstangen und Gestellen anhand von Näherungsformeln.

Berechnen Sie den Rahmen mit strukturmechanischen Methoden. das Designdiagramm des Rahmens sollte entlang der geometrischen Achsen erstellt werden;

Nach der Ermittlung der Auflagerreaktionen werden die berechneten Kräfte in allen Stäben ermittelt, nach denen schließlich deren Querschnitte ausgewählt werden.

Die Arten der Abschnitte, die Gestaltung der Knoten und die Verbindungen der Rahmenbinder sind die gleichen wie bei den schweren Bindern der Balkenkonstruktionen.

Eine weitere künstliche Methode zur Entlastung der Querstange ist die Verschiebung der Tragscharniere im Doppelscharnierrahmen von der Regalachse nach innen. In diesem Fall entstehen durch vertikale Auflagerreaktionen zusätzliche Momente, die den Querträger entlasten.

Moderne Ingenieur- und Bautechnologien ermöglichen die Errichtung einzigartiger Weitspannkonstruktionen und Raumkonstruktionen mit Abständen zwischen tragenden Stützen von mehr als 40 Metern, die sie zuverlässig und funktionsfähig machen. Am häufigsten handelt es sich dabei um Werkstätten für den Maschinen- und Schiffbau, Hangars, Parkplätze, Stadien, Bahnhofsgebäude, Theater und Galerien.

Langspannige Metallkonstruktionen sind elastisch und ermöglichen die Schaffung verschiedener Arten von Schnittstellen für die Konstruktion ausdrucksstarker geometrischer Formen und architektonischer Lösungen beliebiger Komplexität. Darüber hinaus enthalten sie viele Stresskonzentratoren. Die richtige und gleichmäßige Verteilung hoher Traglasten auf die Bauelemente ist wichtig, da unter dem Einfluss der natürlichen Schwerkraft des Bauwerks und dem Wackeln äußerer Faktoren gefährliche Schäden entstehen können.

Bei Bauwerken, die auf weitgespannten Trägern basieren, besteht insbesondere die Gefahr, dass es während des Baus und während des Betriebs zu Verformungen und Rissen kommt, die in der Folge zur Zerstörung führen. Daher benötigen sie eine ständige Überwachung und Überwachung ihres Zustands in Echtzeit, um die Sicherheitsbedingungen zu gewährleisten.

Typische Gründe, die bei weitgespannten Gebäuden zu Problemen führen:

• schlecht durchgeführte geophysikalische und geodätische Untersuchungen, Ersatz experimenteller Berechnungen durch Modellierung;
• Konstruktionsfehler, Fehleinschätzungen bei der Bestimmung von Lasten und Lagen geometrischer Mittelpunkte, Achsenverschiebungen, Verletzung der Grundsätze der Geradheit oder Steifigkeit von Elementen;
• Verstoß gegen Fertigungstechnologien oder Regeln für die Installation von Bauwerken, falsche Knotenverbindungen, Verwendung ungeeigneter Baumaterialien (z. B. Auswahl einer für bestimmte Bedingungen ungeeigneten Stahlsorte);
• ungleichmäßige Sedimentprozesse, die die Stabilität und Integrität von Fundamenten, Stützelementen, Gewölben und Decken beeinträchtigen;
• unsachgemäßer Betrieb, ungewöhnliche Belastungen und Notstöße;
• vorübergehender Verschleiß;
• der Einfluss ungünstiger natürlicher Faktoren (Winddruck, Verschiebung von Bodenschichten und Bewegung). Grundwasser, seismische Prozesse, Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen, bei denen es zu Rostbildung an Metallbauteilen, Zerstörung von Beton usw. kommt);
• Vibrationen, die durch den Verkehr und nahegelegene Bauarbeiten entstehen.

Durch den Einfluss dieser Faktoren und Ursachen kommt es zu Verformungen der Hauptstützen und zum Verlust ihrer Tragfähigkeit, zu Durchbiegungen und Verschiebungen der Spannträger sowie zu fortschreitender Zerstörung. Dies stellt eine Gefahr für Menschenleben dar und führt zu wirtschaftlichen Verlusten, die mit der Notwendigkeit von Unfallschäden und Reparaturen verbunden sind.

Objektzustandsüberwachung

Durch die Überwachung von Gebäuden und Bauwerken mit großer Spannweite können Sie den physischen Verschleiß verfolgen, die Tragfähigkeit von Ingenieurbauwerken verringern, ungünstige Veränderungen, das Auftreten von Mängeln und Schäden erkennen, gefährliche Spannungs-Dehnungs-Zustände erkennen und deren Überschreitung überwachen vom Projekt vorgesehene Grenzwerte und rechtzeitige Meldung von Überschreitungen festgelegter Zuverlässigkeitskoeffizienten und maximal zulässiger Werte. Das Ausmaß der Abweichungen der beobachteten Parameter.

Die Überwachung erfolgt mit speziellen hochpräzisen Messgeräten, Steuergeräten und Rekordern wesentliche Parameter und Zuverlässigkeitsindikatoren, die elektromagnetische und Ultraschallschwingungen erfassen, Sensoren und geodätische Markierungen, computergestützte Versandkonsolen, automatische Ausrüstung und Alarmanlagen.
Weitgespannte Gebäude werden ausgestattet IngenieursystemeÜberwachung und Verwaltung, die informativ mit den Dienstdispositionsdiensten des Ministeriums für Notsituationen verknüpft sind. Solche Systeme ermöglichen es, Daten von vielen Sendern gleichzeitig und nach unterschiedlichen Parametern zu sammeln. Diese Informationen fließen in ein einziges Zentrum, werden integriert, mithilfe bestimmter Algorithmen analysiert und erzeugen schließlich ein schematisches und visuell dargestelltes Ergebnis, das den Zustand der untersuchten Struktur anzeigt.

Auf dieser Grundlage können Überwachungsspezialisten Schlussfolgerungen, Prognosen und Berichte mit angemessener Objektdiagnose, Empfehlungen und Programmen wirksamer Maßnahmen erstellen, um bestehende Mängel und destabilisierende Faktoren zu beseitigen, Risiken und Bedrohungen von Notfallsituationen zu minimieren, diese zu vermeiden und Schäden zu verhindern. Bei Notfällen und Notfallsituationen werden die Rettungsdienste zeitnah darüber informiert.

Spezialisten für Ingenieurwesen und Bauüberwachung

Das Unternehmen SMIS Expert entwickelt Systemlösungen zur Gefährdungsbeurteilung und Diagnose von Problemen großflächiger Bauwerke sowie zur Überwachungsunterstützung beim Bau und Betrieb von Gebäuden für verschiedene Zwecke. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung und hochqualifizierte Fachkräfte. Wir nutzen moderne wissenschaftliche Erkenntnisse und innovative Technologien. Wir bieten professionelle geodätische Überwachung und Untersuchung von Objekten aller Art, um den Grad ihrer Zuverlässigkeit, Sicherheit und Haltbarkeit zu bestimmen. Wir verkaufen hochpräzise Messgeräte und Instrumente.