rumah · Pengukuran · Desain pondasi yang efektif untuk struktur bentang panjang. Sejarah dan prospek pengembangan struktur jangka panjang. Pemantauan kondisi objek

Desain pondasi yang efektif untuk struktur bentang panjang. Sejarah dan prospek pengembangan struktur jangka panjang. Pemantauan kondisi objek

Penutup bentang panjang bangunan industri modern, maupun yang besar bangunan umum, seperti pusat kebugaran, istana olah raga, gedung super dan hypermarket modern, dapat dirancang sebagai struktur planar atau spasial bentang panjang. Mereka berbeda dalam sifat pekerjaan statisnya. Dalam struktur planar, semua elemen bekerja secara mandiri di bawah beban, sebagai suatu peraturan, dalam satu arah dan tidak berpartisipasi dalam pengoperasian struktur yang terhubung dengannya. Dalam struktur spasial, seluruh atau sebagian besar elemen bekerja sama dalam dua arah. Terima kasih untuk ini bekerja bersama Kekakuan dan daya dukung struktur meningkat, dan konsumsi bahan untuk konstruksinya berkurang.

Struktur planar bentang panjang berupa balok dan rangka atap. Balok bisa berbentuk persegi panjang atau pelana. Tali busur bagian bawah bekerja dalam gaya tarik, dan tali busur bagian atas bekerja dalam gaya tekan. Oleh karena itu, tulangan kerja utama harus ditempatkan pada tali busur bawah, dan bagian tali busur atas harus memiliki area beton yang luas sehingga dapat bekerja dengan baik dalam tekan. Pada tumpuan, balok harus ditebalkan untuk menyerap gaya lateral maksimum dari reaksi tumpuan. Ini akan dibahas dalam mata kuliah yang relevan di bidang mekanika dan struktur struktural. Bentang balok tidak melebihi 18 m.

Bentang 15, 18, 24 m atau lebih ditutupi dengan struktur planar tipe batang - rangka. Pada Gambar. Gambar 13.48 menunjukkan jenis rangka yang berbeda bentuk dan, sampai batas tertentu, dalam pengoperasian statis. Rangka dapat terbuat dari beton bertulang, baja atau kayu. Contoh kayu rangka atap dapat berfungsi sebagai rangka yang dirancang dan dibangun oleh insinyur A. A. Betancourt untuk menutupi Ruang Pameran Pusat sepanjang 24 meter di bekas Manege di Lapangan Manezhnaya di Moskow, yang, setelah dipulihkan dari kebakaran, memiliki pemandangan interior yang bagus.

Beras. 13.48.

A – jenis peternakan utama; B - simpul yang menopang rangka batang dengan tali busur sejajar pada kolom dengan ikatan “nol” (sepanjang tepi luar kolom); V – sama, poligonal dengan acuan 250 dan 500 mm; d – sama, segitiga dengan referensi “nol”; 1 – dudukan pendukung; 2 - Kolom; 3 – palang setengah kayu

Seiring dengan sistem batang-tiang-balok tertua bingkai bangunan dari pertengahan abad ke-20 dilaksanakan sistem batang silang spasial.

Sistem palang melintang dibentuk dari elemen linier (rangka atau balok) yang berpotongan satu sama lain pada sudut 90 atau 60°, yang membentuk jaring persegi panjang, segitiga, atau diagonal (Gbr. 13.49). Persendian pekerjaan spasial elemen linier yang berpotongan secara signifikan meningkatkan kekakuan struktur. Dibandingkan dengan penutup konvensional yang terbuat dari elemen planar individual, tinggi struktur penutup dapat dikurangi lebih dari setengahnya. Penggunaan sistem batang silang paling tepat untuk menutupi ruangan berbentuk persegi, bulat dan poligonal dengan proporsi 1:1 hingga 1:1,25. Untuk membongkar bentang utama, disarankan untuk memasang kantilever overhang dengan penutup melintang 0,20–0,25 kali ukuran bentang utama.

Beras. 13.49.

a–f – diagram lintas sistem; jam – j – posisi penyangga di bawah sistem silang; aku – lapisan batang silang; M – opsi dukungan dan jenis dukungan; L – rentang struktur; L K – kerusakan konsol; 1 – mendukung; 2 – elemen penahan beban yang berbatasan (balok atau rangka); 3 – inti; 4 – penyambung; 5 – dukungan sistem batang silang

Ada sistem cross-rib dan cross-rod. Berusuk silang terbuat dari tangki logam atau beton bertulang atau dari elemen papan. Batang silang strukturnya sebagian besar terbuat dari logam dalam bentuk sistem dua atau empat piringan kisi datar, diikat dalam dua arah dengan batang miring, yang membentuk sejumlah piramida identik dengan bagian atas di bawah, diikat dengan batang kisi bawah. disk.

Lengkungan adalah suatu bangunan ruang datar yang berbentuk seberkas garis lengkung (melingkar, parabola, dan sebagainya) (Gambar 13.50, A). Ego ibarat jenis konstruksi peralihan antara planar dan spasial. Pada lengkungan, terutama terjadi gaya tekan dan hanya pada kondisi tertentu gaya lentur. Oleh karena itu, lengkungan dapat menutupi bentang yang jauh lebih besar dibandingkan balok. Namun, tidak seperti balok, lengkungan tidak hanya meneruskan gaya vertikal, tetapi juga gaya horizontal ke penyangga - raster Oleh karena itu, dukungannya harus kuat dan diperkuat penopang. Dorongan juga dapat dipadamkan dengan mengencangkan tumit lengkungan dan bekerja dalam ketegangan.

Kubah silinder(Gbr. 13.50, 6) - struktur ruang yang terdiri dari banyak lengkungan, memiliki kelengkungan dalam satu arah. Generatrix dalam kubah silinder adalah garis lurus, yang membentuk permukaan melengkung sepanjang pemandu (sepanjang busur lengkungan). Permukaan seperti itu nyaman dalam konstruksi, karena untuk produksinya Anda dapat menggunakan bekisting sederhana dari papan lurus yang diletakkan dalam “lingkaran” melengkung.

Persimpangan dua kubah barel dengan boom pengangkat yang sama ( F ) formulir kubah silang, terdiri dari empat bagian yang sama dari kubah silinder - stripping dan memiliki empat penyangga (Gbr. 13.50, V).

Beras. 13.50.

A - lengkungan; B - kubah barel; V – kubah silang; G - brankas tertutup: D - kubah; e – kubah layar; Dan – cangkang datar; H – brankas barel; Dan – lemari besi baki; Ke – permukaan berbentuk paraboloid hiperbolik; aku – penutup empat cangkang berbentuk paraboloid hiperbolik; 1 – mengencangkan; 2 – pengupasan; 3 - pipi

Kubah tertutup juga terbentuk dari empat bagian identik dari permukaan kubah silinder, yang disebut baki atau pipi, tetapi terletak di sepanjang keliling area yang tertutup (Gbr. 13.50, G).

Berbagai jenis struktur berkubah digunakan dalam arsitektur Persia Kuno. Mereka mencapai kemakmuran besar pada era tersebut Roma kuno dan Bizantium (abad ke-1 SM – abad ke-4 M). Struktur ini dibangun dari batu bata, batu potong, dan beton. Mereka mendapat perkembangan lebih lanjut di era Romawi dan Gotik (abad XI-XV). Lengkungan dan kubah Gotik yang runcing dibawa ke Eropa selama Perang Salib. Itu adalah ciri khas arsitektur Kekhalifahan Arab(abad VII–IX). Dalam praktik konstruksi modern, struktur berkubah terbuat dari beton bertulang, semen bertulang, dan struktur melengkung terbuat dari beton bertulang, baja, dan kayu. DI DALAM mekanika struktur elemen struktural seperti itu disebut kerang.

Jika separuh lengkungan diputar sebagai generatrix mengelilingi sumbu vertikal, kita peroleh kubah(Gbr. 13.50, d). Permukaan kubah memiliki kelengkungan dua arah. Kerang yang mempunyai kelengkungan dua arah disebut cangkang kelengkungan Gaussian ganda(Carl Friedrich Gauss adalah seorang matematikawan hebat). Turunan dari kubah adalah kubah layar(cangkang layar), yang, tidak seperti kubah, hanya bertumpu pada empat penyangga dan menutupi ruang berbentuk persegi (Gbr. 13.50, e).

Cangkang datar dengan kelengkungan Gaussian positif ganda (Gbr. 13.50, Dan) banyak digunakan dalam konstruksi bangunan publik dan industri modern. Cangkang ini juga termasuk cangkang transfer: brankas barel dan baki. Permukaannya dibentuk dengan menggerakkan (memindahkan) suatu kurva sepanjang kurva lain yang terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap bidang kurva pertama (Gbr. 13.50, h, Dan).

Sekelompok khusus struktur lengkung diwakili oleh cangkang kelengkungan Gaussian negatif ganda dalam bentuk paraboloid hiperbolik, atau hypara(Gbr. 13.50, Ke). Permukaannya dibentuk oleh pergerakan parabola dengan cabang-cabangnya ke atas sepanjang parabola dengan cabang-cabangnya ke bawah, yaitu. parabola mempunyai tanda yang berbeda-beda. Kubah baki juga bisa berbentuk paraboloid hiperbolik. Paraboloid hiperbolik adalah salah satu permukaan bergaris dan dapat dibentuk dengan menggunakan elemen struktur bujursangkar. Dari bagian paraboloid yang disorot pada Gambar. 13.50, Ke , jenis cangkang asli dapat diperoleh melalui berbagai kombinasi (Gbr. 13.50, aku ).

Kelengkungan penuh (atau Gaussian). permukaan KE disebut kebalikan dari produk jari-jari kurva pemandu dan generatrix permukaan, yaitu. .

Dalam kasus ketika kedua jari-jari memiliki tanda-tanda yang identik, yaitu. pusatnya berada di satu sisi permukaan, nilainya KE akan positif (Gbr. 13.51, A). Dalam kasus kedua (Gbr. 13.51, B) arti KE – negatif, karena jari-jarinya mempunyai tanda yang berbeda. Permukaan tersebut disebut permukaan dengan kelengkungan Gaussian negatif.

Beras. 13.51. Permukaan positif(A) dan negatif(B) lengkungan

Cangkang kelengkungan ganda adalah struktur pengatur jarak. Di sebagian besar jenis kubah cangkang, gaya dorong diarahkan ke luar. Di ginar dan brankas baki, itu diarahkan ke dalam. Artinya, untuk melihat pemuaian pada cangkang dengan kelengkungan positif dan silindris, perlu diatur pengencangan, seperti pada lengkungan. Sebaliknya, diafragma dapat digunakan pada ujung dan di dalam cangkang silinder yang panjang, atau cangkang ini dapat ditopang pada penyangga yang kuat, terkadang diperkuat dengan penopang.

Kemungkinan teknis untuk menggunakan batu dalam struktur kubah telah habis pada milenium pertama Masehi. pada saat menutupi bangunan Pantheon di Roma dengan kubah berdiameter 43,2 m, kubah tersebut bertumpu pada dinding cincin yang tebalnya 8 m untuk menyerap gaya dorong (Gbr. 13.52). Struktur kubah kuno lainnya yang tak tertandingi adalah kubah Gereja St. Sophia di Konstantinopel dengan diameter 31,5 m, Kubah ini bertumpu pada sistem empat layar bulat pada hanya empat penyangga (Gbr. 13.53). Berbeda dengan tembok besar di Pantheon, di Gereja St. Sophia, gaya dorong kubah disalurkan melalui lengkungan dan semi-kubah ke bentang yang berdekatan (nave), yang kekakuan spasialnya memungkinkan mereka menahan komponen horizontal bangunan. dorongan.

Beras. 13.52.

A - bentuk umum: B - irisan

Beras. 13.53.

A - bentuk umum; B - rencana; V – aksonometri struktur penahan beban; 1 – penyangga melengkung yang menyerap gaya dorong lapisan dalam arah melintang; 2 – berlayar; 3 - kubah; 4 – semi-kubah yang merasakan gaya dorong dalam arah memanjang

Pada abad ke-20 telah berubah parameter geometris kubah dan cangkang. Stabilitas struktur batu kubah mengharuskan lengan pengangkatnya berukuran sekitar setengah diameternya. Beton bertulang memungkinkan untuk mengurangi boom pengangkat menjadi 1/5–1/6 diameternya dan pada saat yang sama mencapai kubah berdinding tipis yang melebihi struktur biologis berdinding tipis. Jadi, rasio ketebalan terhadap diameter cangkang Istana Olahraga Olimpiade besar di Roma, yang dibangun pada tahun 1959 oleh insinyur-arsitek terkemuka Pietro Luigi Nervi, adalah 1/1525. kamu telur ayam itu 1/100.

Penggunaan beton bertulang dan logam untuk kubah cangkang dengan kelengkungan Gaussian positif dan negatif memungkinkannya dibuat sangat ringan dan menciptakan bentuk arsitektur baru. Pada Gambar. 13.54 menunjukkan sebuah bangunan taman air di Voronezh, ditutupi cangkang berbentuk paraboloid hiperbolik. Cangkang beton bertulang pada denah persegi panjang berdiri di atas dua "kaki" - penyangga utama yang terletak di dua sudut yang berlawanan. Penopang merasakan gaya normal dari samping dan meneruskan reaksi vertikal ke tanah, dan komponen horizontal melalui penyangga ke pengikat yang terletak di dasar struktur. Persepsi beban asimetris disediakan oleh struktur logam dari jendela kaca patri. Dinding kaca memberikan kesan ringan dan orisinalitas pada bangunan.

Beras. 13.54.

Kerang gabungan sejak sepertiga terakhir abad ke-20. banyak digunakan untuk menutupi bangunan bentang panjang. Mereka digabungkan dari pecahan cangkang dengan atau yang sama tanda-tanda yang berbeda lengkungan. Kombinasi seperti itu memungkinkan Anda mencapai keuntungan Parameter teknik(misalnya, mengurangi boom pengangkat) dan memperoleh ekspresi individual dari struktur arsitektur dengan bentuk denah yang berbeda. Selain penutup aula, cangkang semacam itu juga efektif untuk digunakan dalam struktur teknik - menara, tank, dll.

Kelompok khusus struktur tata ruang adalah struktur terlipat (lipatan). Lipatan terdiri dari elemen datar atau melengkung berdinding tipis berbentuk segitiga, trapesium, atau bentuk penampang lainnya (Gbr. 13.55). Mereka memungkinkan untuk menutupi bentang yang besar (hingga 100 m), menggunakan material secara hemat dan sering kali menentukan ekspresi arsitektur dan artistik dari struktur. Lipatan, serta cangkang silinder dan cangkang dengan kelengkungan ganda, adalah struktur pengatur jarak. Oleh karena itu, di sepanjang ujung semua gelombang lipatan, atau pada satu atau beberapa gelombang, perlu dipasang diafragma pengaku atau sambungan batang horizontal yang bekerja dalam tegangan.

Beras. 13.55.

a, b – gigi gergaji prismatik dan trapesium; V – gigi gergaji pada bidang segitiga; G – tenda dengan bagian atas datar; D – lipatan modal; e – lipatan tenda dengan tepi lebih rendah; Dan – tenda multifaset; jam – j – kubah lipat multifaset; aku – kubah lipat multifaset; M – penutup prismatik terlipat prefabrikasi; N – lipatan prefabrikasi dari elemen datar

Struktur gantung sudah dikenal sejak pertengahan abad ke-19. Namun mereka mulai digunakan secara luas 100 tahun kemudian. Elemen penahan beban utama di dalamnya adalah tali fleksibel, rantai, kabel (kabel), yang hanya merasakan gaya tarik. Sistem gantung (Gbr. 13.56) bisa datar dan spasial. DI DALAM desain datar reaksi tumpuan kabel kerja paralel ditransmisikan ke tiang penopang, yang mampu menerima reaksi tumpuan vertikal dan gaya dorong, yang dalam hal ini bekerja pada arah yang berlawanan dengan gaya dorong pada cangkang cembung. Oleh karena itu, dalam beberapa kasus, tali pengikat digunakan untuk melihatnya (lihat Gambar 13.56, A), tertanam dengan aman di tanah menggunakan jangkar - elemen khusus yang dapat menahan gaya tarik. Kadang-kadang gaya dorong negatif dirasakan oleh bentuk struktur pendukungnya, seperti, misalnya, di gedung olah raga di Bremen (Jerman) (Gbr. 13.57). Di sini struktur pendukungnya dibuat dalam bentuk dudukan yang menyeimbangkan gaya dorong tersebut.

Beras. 13.56. :

A - datar: B – kelengkungan ganda spasial: V – spasial horisontal

Beras. 13.57.

Struktur penutup ditangguhkan dari struktur utama menggunakan kabel yang diregangkan. Struktur penutup juga dapat dibuat dari beton bertulang monolitik atau pelat beton bertulang prefabrikasi, yang juga berperan sebagai elemen pemuatan yang mencegah pembengkokan balik lapisan tersebut selama “hisap” angin, yaitu. beban angin diarahkan dari bawah ke atas. Untuk memastikan kekekalan geometri struktur tersebut, berbagai metode stabilisasi digunakan. Dalam sistem datar yang dijelaskan di atas, prategang sering digunakan dengan menempatkan beban tambahan di atas pelat. Setelah melepaskan beban, kabel-kabel tersebut, mencoba memendekkannya ke panjang aslinya, menekan lapisan beton bertulang monolitik, mengubahnya menjadi cangkang kaku cekung yang menggantung. Drainase dari atap pada struktur seperti itu dilakukan dengan mengatur ketegangan kabel atap (lebih kuat di tengah bangunan, lebih lemah di ujungnya).

Struktur gantung spasial(Gbr. 13.58) terdiri dari kontur pendukung dan sistem kabel yang membentuk permukaan tempat struktur penutup dapat diletakkan. Kontur penyangga (beton atau baja bertulang) menyerap gaya dorong dari sistem kabel. Beban vertikal dipindahkan ke tiang yang menopang kontur penyangga atau ke struktur lain. Untuk menstabilkan struktur gantung spasial, dua sistem kabel sering digunakan - berfungsi dan menstabilkan (desain dua sabuk). Kabel dari kedua sistem disusun berpasangan dalam bidang yang tegak lurus terhadap permukaan lapisan dan dihubungkan satu sama lain melalui penjarak kaku yang menciptakan tegangan awal pada kabel. Struktur penutup lapisan tidak berpartisipasi dalam operasi statis sistem tersebut dan dapat diatur di sepanjang kabel penahan beban (kendur) atau kabel penstabil (cembung) (Gbr. 13.59).

Beras. 13.58.

A – liputan arena di AS; B – meliput panggung menyanyi di Tallinn; V – jaring pratekan kabel dengan kabel penarik; G - jaring multi-tiang yang menutupi paviliun pameran Jerman pada Pameran Dunia 1967 di Montreal; D – denahnya dengan garis horizontal; 1 – kabel penahan beban; 2 – kabel penstabil pratekan; 3 – dua lengkungan miring yang berpotongan - kontur pendukung; 4 – orang-orang digunakan sebagai kerangka pagar; 5 – lengkungan miring depan; 6 – lengkungan penyangga belakang yang ditopang di dinding; 7 – mendukung; 8 – berdiri; 9 – yayasan; 10 – pondasi untuk dinding; 11 – kabel penarik; 12 – garis pria; 13 – jangkar; 14 – tiang untuk penyangga atas kabel penarik; 15 – cakupan horisontal

Beras. 13.59.

A - dua jalur pada rencana bundar di atas penonton (AS); B – sama, di atas Istana Olahraga Yubileiny di St. Petersburg; 1 – kabel penahan beban; 2 – menstabilkan selubung; 3 – pengatur jarak; 4 – drum tengah dengan lentera; 5 – kontur pendukung; 6 – rak; 7 – berdiri; 8 – garis pria; 9, 10 – sambungan pengaku cincin; 11 – platform gantung untuk peralatan

Cangkang membran adalah yang paling efektif di antara struktur gantung, karena menggabungkan fungsi penahan beban dan penutup. Mereka terdiri dari lembaran logam tipis yang dilekatkan pada kontur. Menggunakan baja dengan ketebalan hanya 2–5 mm sebagai material, dapat menutupi bentang lebih dari 300 m.Membran bekerja terutama dalam tegangan dua arah. Dengan demikian, bahaya hilangnya stabilitas dapat dihilangkan. Gaya-gaya dari struktur bentang dirasakan oleh lingkaran penyangga tertutup, yang bekerja sama dengan membran, yang dalam banyak kasus menjamin stabilitasnya. Bentang maksimum (224 x 183 m) ditutupi dengan membran logam yang menutupi Istana Olahraga Olimpiade di Moskow. Pada Gambar. 13.60 menunjukkan gambaran umum dan proses pemasangan cangkang membran di atas skating center di Kolomna.

Beras. 13.60.

A - tata letak arsitektur kompleks; B - pasokan panel membran yang digulung, penggulungannya ke elemen lapisan sementara

Penutup tenda digunakan sebagai bangunan sementara dengan bentang besar - tenda sirkus, gudang, paviliun olahraga dan pameran. Tergantung pada jenis bahan lunaknya, struktur tersebut juga dapat digunakan untuk struktur kritis. Contohnya adalah fasilitas Olimpiade di Munich (Jerman), yang dibangun untuk Olimpiade tahun 1972, namun telah digunakan dengan sangat baik selama 40 tahun. Bahan pelapisnya adalah kaca organik fleksibel tembus cahaya khusus - kaca plexiglass-215. Ini adalah bahan pratekan, tampilannya tidak berbeda dengan kaca organik biasa.

Struktur pneumatik mulai dari paruh kedua abad ke-20. banyak digunakan untuk bangunan sementara yang memerlukan pemasangan dan pembongkaran cepat (gudang sementara, paviliun pameran). Dalam beberapa tahun terakhir, struktur seperti itu mulai digunakan untuk pembangunan massal pusat kebugaran. Struktur seperti itu juga digunakan untuk bekisting dalam konstruksi cangkang beton bertulang monolitik. Strukturnya terbuat dari kain karet kedap udara, film sintetis atau bahan lembut dan kedap udara lainnya. Struktur tersebut menempati posisi desainnya karena tekanan berlebih dari udara yang mengisinya. Membedakan didukung udara Dan bingkai pneumatik struktur (Gbr. 13.61).

Beras. 13.61.

a, b – didukung udara; V – lensa pneumatik; G – bagian dari desain berlapis; d, f – rangka penutup berkubah pneumatik; Dan – kubah melengkung pneumatik; 1 – cangkang kedap udara; 2 – jendela jendela terbuat dari kaca organik; 3 – jangkar pembuka botol untuk diikat ke tanah; 4 - Gerbang; 5 – jahitan tebal; 6 – sabuk penyangga lensa baja; 7 – peregangan untuk memberikan stabilitas memanjang dan dukungan untuk tenda penutup

Posisi desain struktur pendukung udara dipastikan dengan sedikit kelebihan tekanan (0,002–0,01 atm), yang tidak dirasakan oleh orang di dalam ruangan. Untuk menjaga tekanan berlebih, pintu masuk ke ruangan dilakukan melalui kunci udara khusus dengan pintu kedap udara. Ke sistem peralatan teknik Kipas angin dihidupkan, memompa udara ke dalam ruangan jika perlu. Rentang umumnya adalah 18–24 m, namun ada proyek di Kanada yang mencakup seluruh kota di Arktik dengan cangkang yang didukung udara dengan rentang hingga 5 km atau lebih. Rangka pneumatik (sistem pembawa udara) terbuat dari silinder panjang dan sempit yang menghasilkan tekanan berlebih (0,3–1,0 atm). Bentuk struktur rangka seperti itu melengkung. Lengkungan dipasang berdekatan satu sama lain, membentuk lengkungan kontinu, atau berjauhan. Ketinggian lengkungan adalah 3–4 m, bentangnya 12–18 m.

CATATAN KULIAH

Makeevka 2011

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN PENGETAHUAN, PEMUDA DAN OLAHRAGA UKRAINA

AKADEMI KONSTRUKSI DAN ARSITEKTUR NASIONAL DONBASS

Departemen "Ekonomi Perusahaan"

Dikembangkan oleh: Ph.D., Associate Professor. Zakharchenko D.A.

CATATAN KULIAH

dalam kursus "Dasar-dasar industri konstruksi"

untuk mahasiswa spesialisasi 6.030504 “Ekonomi Perusahaan”

Kode No._______

Disetujui pada rapat departemen

"Ekonomi Perusahaan"

PROTOKOL No.__ tanggal _______2011

Makeevka 2011

TOPIK 4. BANGUNAN DAN STRUKTUR BENTUK PANJANG

Struktur bentang panjang termasuk struktur yang memiliki bentang lebih dari 40-80 m. Relatif baru-baru ini, struktur seperti itu dianggap unik dan sangat jarang dibangun; saat ini, pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, serta besarnya kebutuhan akan struktur tersebut di bidang industri dan rekreasi dan hiburan, telah direncanakan pembangunan intensif struktur serupa di banyak negara.

Yang menarik adalah struktur spasial yang tidak terdiri dari elemen penahan beban terpisah dan independen yang saling mentransfer beban, namun mewakili satu sistem kompleks dari bagian-bagian kerja struktur.

Sifat struktur spasial ini, yang diperkenalkan secara luas ke dalam konstruksi di seluruh dunia, merupakan simbol teknologi konstruksi abad ke-20. Dan meskipun beberapa jenis struktur tata ruang - kubah, salib dan kubah - telah dikenal sejak zaman kuno, mereka tidak memenuhi persyaratan konstruksi modern baik dalam hal penggunaan bahan atau solusi desain, karena meskipun mencakup bentang yang signifikan, namun juga mencakup sangat berat dan masif.

Yang menarik dari desain tata ruang adalah kemampuannya untuk memenuhi kebutuhan fungsional dan estetika arsitektur secara optimal. Skala bentang yang tumpang tindih, kemampuan untuk melakukan perencanaan yang fleksibel, keragaman bentuk geometris, bahan, ekspresi arsitektur - ini jauh dari sempurna. daftar lengkap fitur struktur ini.

Kombinasi fungsional, teknis dan artistik-estetika memberikan struktur spasial dengan perspektif yang luas, belum lagi fakta bahwa penggunaannya memungkinkan penghematan besar dalam bahan bangunan - mengurangi konsumsi bahan bangunan dan struktur sebesar 20-30%.


Struktur bentang panjang planar meliputi balok, rangka, rangka, dan lengkungan. Struktur planar beroperasi secara mandiri di bawah beban, masing-masing pada bidangnya sendiri. Elemen penahan beban pada struktur planar yang menutupi sebagian area bangunan (pelat, balok, rangka) bekerja secara mandiri dan tidak ikut serta dalam pekerjaan elemen yang berdekatan. Hal ini menyebabkan kekakuan spasial dan daya dukung elemen planar lebih rendah dibandingkan dengan elemen spasial, serta konsumsi sumber daya yang lebih tinggi, terutama peningkatan konsumsi material.

Beras. 4.1. Solusi desain untuk struktur bentang panjang

A - desain datar; b - struktur spasial; c - struktur gantung; g - struktur pneumatik; 1- peternakan; 2 - bingkai; 3-4 lengkungan artikulasi; 5- cangkang silinder; 6- cangkang dengan kelengkungan ganda; 7- kubah; 8- struktur; 9- struktur penahan kabel; struktur 10 membran; 11- struktur tenda; 12- struktur pendukung pneumatik; 13- struktur rangka pneumatik;

Pemasangan bingkai konstruksi berkelanjutan diproduksi oleh dua jib crane self-propelled. Pertama, rak rangka dengan bagian palang dipasang di atas pondasi, bertumpu pada penyangga sementara, dan kemudian bagian tengah palang dipasang. Bagian-bagian palang disambung pada penyangga sementara dengan cara pengelasan atau pengelasan kuat. Setelah memasang rangka pertama, struktur diperkuat menggunakan kabel pria.

Dalam beberapa kasus, disarankan untuk memasang struktur rangka menggunakan metode geser. Metode ini digunakan jika struktur rangka tidak dapat segera dipasang pada posisi desain (pekerjaan sedang berlangsung di dalam atau struktur telah didirikan yang tidak memungkinkan penempatan crane).

Balok tersebut dirakit di ujung bangunan dalam konduktor khusus yang terdiri dari 2-3 atau 4 rangka. Blok yang dirakit dan diamankan diangkat di sepanjang rel ke posisi desain. Pemasangannya menggunakan dongkrak atau light crane.

Struktur lengkung ada 2 jenis yaitu berupa lengkung 2 berengsel dengan pengencang dan lengkung 3 berengsel. Saat memasang struktur lengkung dengan bagian penahan beban berupa lengkungan berengsel ganda, dilakukan serupa dengan pemasangan struktur rangka menggunakan jib crane self-propelled. Persyaratan utamanya adalah akurasi pemasangan yang tinggi, menjamin keselarasan engsel kelima (penopang) dengan penyangga.

Pemasangan lengkungan berengsel tiga berbeda dalam beberapa fitur terkait dengan keberadaan engsel atas. Yang terakhir ini dirakit menggunakan penyangga pemasangan sementara yang dipasang di tengah bentang. Pemasangannya dilakukan dengan metode pengangkatan vertikal, metode geser atau putar.

Beras. 4.3. Pemasangan bingkai

a - pemasangan seluruhnya dengan dua derek; b - pemasangan rangka di beberapa bagian menggunakan penyangga sementara; c - pemasangan bingkai menggunakan metode rotasi; 1 instalasi derek; perakitan 2 bingkai; bingkai 3 bagian; 4 dukungan sementara; 5 derek; Boom 6 dudukan.

Setiap setengah lengkungan digantung pada pusat gravitasi dan dipasang sedemikian rupa sehingga engsel tumit ditempatkan pada penyangga, dan ujung kedua ditempatkan pada penyangga sementara. Sama halnya dengan setengah lengkungan lainnya. Rotasi pada engsel tumit dicapai dengan menyejajarkan sumbu lubang pengunci engsel atas.

Dalam struktur tata ruang, seluruh elemen saling berhubungan dan ikut serta dalam pekerjaan. Hal ini menyebabkan pengurangan yang signifikan dalam konsumsi logam per satuan luas. Namun, hingga saat ini, sistem tata ruang seperti itu (kubah, cable-stayed, struktural, cangkang) belum dikembangkan karena tingginya kompleksitas pembuatan dan pemasangan.

Beras. 4.4. Memasang Kubah Menggunakan Penopang Pusat Sementara

A - sistem pemotongan kubah; B - pemasangan kubah; 1 dukungan sementara dengan kabel pria; panel 2-radial; 3 cincin pendukung;

Sistem kubah dipasang dari batang individual atau pelat individual. Tergantung pada solusi desain, pemasangan struktur kubah dapat dilakukan dengan menggunakan penyangga stasioner sementara, secara berengsel atau seluruhnya.

Kubah berbentuk bola didirikan dalam tingkatan cincin dengan menggunakan metode gantung. Setiap tingkatan tersebut memiliki setelahnya perakitan lengkap stabilitas statistik dan daya dukung dan berfungsi sebagai dasar untuk tingkat di atasnya. Kubah prefabrikasi dapat dipasang menggunakan perangkat konduktor dan pengencang sementara - kubah sirkus di Kyiv, atau kubah dirakit seluruhnya di tanah dan kemudian diangkat ke cakrawala desain dengan derek, transportasi pneumatik, atau lift. Metode tumbuh dari bawah digunakan.

Struktur gantung mulai digunakan sejak paruh kedua abad ke-19. Dan salah satu contoh pertama adalah pelapisan paviliun Pameran Nizhny Novgorod Seluruh Rusia, yang selesai pada tahun 1896. insinyur Soviet yang luar biasa Shukhov.

Pengalaman menggunakan sistem tersebut telah membuktikan kemajuannya, karena memungkinkan penggunaan baja berkekuatan tinggi secara maksimal dan struktur penutup ringan yang terbuat dari plastik dan paduan aluminium, yang memungkinkan untuk membuat penutup dengan bentang yang signifikan.

Beras. 4.5. Pemasangan struktur gantung

derek 1 menara; 2-melintasi; 3-kabel setengah rangka; drum 4-tengah; dukungan 5 waktu; semi-rangka 6-mount; 7 - cincin pendukung.

DI DALAM Akhir-akhir ini Struktur rangka gantung telah tersebar luas. Keunikan konstruksi struktur gantung adalah pertama-tama penyangga penahan beban dipasang, di mana kontur penyangga diletakkan, yang menyerap tegangan dari untaian kabel. Setelah ditata seluruhnya, lapisan dibebani dengan beban sementara dengan mempertimbangkan beban penuh beban desain. Metode prategang ini mencegah munculnya retakan pada cangkang setelah beban penuh selama pengoperasian.

Jenis struktur cable-stayed yang ditangguhkan adalah penutup membran. Penutup membran merupakan suatu sistem gantung berupa struktur lembaran logam tipis yang direntangkan pada kontur penyangga beton bertulang. Salah satu ujung gulungan dipasang pada kontur penyangga, dan gulungan dilepas sepanjang panjangnya menggunakan lintasan khusus oleh derek, ditarik dengan derek dan dipasang pada bagian berlawanan dari kontur penyangga.

Kerugian dari pelapis membran adalah kebutuhan untuk mengelas lembaran tipis sepanjang dan elemen pemasangan bersama-sama dengan tumpang tindih 50 mm. Pada saat yang sama, hampir tidak mungkin untuk mendapatkan lapisan dengan kekuatan yang sama dengan logam dasar dengan pengelasan, sehingga ketebalan lembaran ditingkatkan secara artifisial. Masalah ini sampai batas tertentu diselesaikan dengan sistem pita perekat yang saling terkait yang terbuat dari paduan aluminium.

Cangkang silinder panjang pertama kali digunakan pada tahun 1928. di Kharkov selama pembangunan kantor pos.

Cangkang silinder panjang dipasok dalam keadaan jadi atau diperbesar di lokasi. Berat elemen pemasangan 3x12 sekitar 4 ton. Sebelum diangkat, dua pelat diperbesar dalam mobile jig bersamaan dengan pengencangan menjadi satu elemen. Saat memperbesar, bagian yang tertanam dilas pada sambungannya, pengencangannya dikencangkan dan jahitannya disegel.

Setelah dipasang 8 bagian yang diperbesar membentuk bentang 24 m, disejajarkan sehingga lubang-lubangnya berhimpitan, kemudian semua bagian yang tertanam dan outlet tulangan memanjang dilas, tulangan dikencangkan dan sambungannya dibeton. Setelah beton mengeras, cangkang dibalik dan perancah ditata ulang.

Dalam praktek konstruksi, struktur spasial, melintang, berusuk dan batang biasanya digabungkan dengan nama struktur struktural.

Sistem silang pelapis struktural berbagai bentuk dengan kisi-kisi persegi panjang dan diagonal telah menyebar luas baru-baru ini sejak paruh kedua abad ke-20 di negara-negara seperti Amerika Serikat, Jerman, Kanada, Inggris, dan bekas Uni Soviet.

Untuk beberapa waktu, struktur struktural tidak dikembangkan secara luas karena tingginya intensitas tenaga kerja dalam pembuatan dan kekhasan pemasangan struktur. Peningkatan desain, terutama dengan penggunaan komputer, memungkinkan untuk memastikan transisi ke produksi in-line, mengurangi kompleksitas perhitungan, meningkatkan akurasi dan, oleh karena itu, keandalan.

Gambar 4.6. Menutupi suatu bangunan dari lempengan-lempengan berukuran besar

1 pelat berukuran 3x24m; 2 lampu antipesawat; rangka 3 kasau; 4- kolom.

Sistem palang melintang didasarkan pada bentuk geometris pendukung. Ciri khas jenis yang berbeda struktur struktural - persimpangan spasial batang, yang sangat menentukan kompleksitas pembuatan dan perakitan struktur ini.

Struktur struktural memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan solusi planar tradisional berupa struktur rangka dan balok:

  • dapat dilipat dan digunakan berulang kali;
  • dapat diproduksi pada jalur produksi otomatis, yang difasilitasi oleh tipifikasi dan penyatuan yang tinggi elemen struktural(seringkali diperlukan satu jenis batang dan satu jenis simpul);
  • perakitan tidak memerlukan kualifikasi tinggi;
  • Mereka memiliki kemasan yang kompak dan nyaman untuk transportasi.

Selain kelebihan yang disebutkan, struktur struktural juga memiliki sejumlah kelemahan:

  • perakitan skala besar memerlukan penggunaan sejumlah besar tenaga kerja manual;
  • terbatasnya daya dukung jenis struktur tertentu;
  • rendah kesiapan pabrik struktur yang tiba untuk pemasangan.

Struktur pneumatik digunakan untuk tempat berlindung sementara atau untuk digunakan untuk beberapa keperluan tambahan, misalnya sebagai struktur pendukung untuk konstruksi cangkang dan struktur spasial lainnya.

Penutup pneumatik dapat terdiri dari 2 jenis - pendukung udara dan pembawa udara. Dalam kasus pertama, sedikit tekanan berlebih pada cangkang lunak struktur memastikan diperolehnya bentuk yang diperlukan. Dan bentuk ini akan dipertahankan selama pasokan udara dan tekanan berlebih yang diperlukan tetap terjaga.

Dalam kasus kedua, struktur penahan beban terbuat dari pipa berisi udara yang terbuat dari bahan elastis, membentuk semacam kerangka struktur. Kadang-kadang disebut struktur pneumatik bertekanan tinggi karena tekanan udara di dalam pipa jauh lebih tinggi dibandingkan di bawah lapisan pendukung udara.

Pembangunan struktur pendukung udara diawali dengan penyiapan lokasi peletakan beton atau aspal. Pondasi dengan alat penahan dan pemadatan dipasang di sepanjang kontur struktur. Di bawah pengaruh tekanan udara, cangkang diluruskan dan mengambil bentuk yang diinginkan.

Struktur rangka pembawa udara atau pneumatik dibuat serupa dengan struktur pendukung udara, dengan satu-satunya perbedaan adalah bahwa udara disuplai dari kompresor melalui pipa karet dan melalui katup khusus dipompa ke saluran tertutup yang disebut rangka struktur. Karena tekanan tinggi di dalam ruang, bingkai mengambil posisi yang dirancang (paling sering dalam bentuk lengkungan) dan mengangkat kain penutup di belakangnya.

Penutup bentang panjang bersifat datar, spasial dan pneumatik. Pelapis ini digunakan pada bangunan umum dan industri.

Struktur datar terbuat dari balok, rangka, rangka, lengkungan, yang terbuat dari kayu laminasi, baja canai, beton bertulang monolitik dan pracetak.

Balok beton bertulang digunakan untuk bentang bentang hingga 24 m, Balok digunakan pada bagian berbentuk T dan U.

Rangka dan rangka (berengsel dan berengsel) terbuat dari kayu, baja dan beton bertulang dengan bentang penutup hingga 60 m.

Rangka tanpa engsel tertanam kokoh di pondasi. Mereka sangat sensitif terhadap curah hujan yang tidak merata. Oleh karena itu, mereka digunakan pada tanah yang kuat dan homogen. Rangka berengsel kurang sensitif terhadap penurunan permukaan tanah yang tidak rata. Ada rangka berengsel satu, dua, dan tiga. Berengsel tunggal - engsel berada di tengah bentang. Berengsel ganda - berengsel pada penyangga.

lengkungan - desain yang efisien untuk menutupi bentang yang besar, karena garis besarnya dapat didekati dengan kurva tekanan sehingga material dapat digunakan secara optimal. Gaya horizontal (gaya dorong) yang timbul pada struktur lengkung berkurang seiring dengan bertambahnya jari-jari garis lengkung. Pada saat yang sama, boom pengangkat lengkungan meningkat, dan akibatnya, volume konstruksi bangunan. Hal ini menyebabkan peningkatan biaya pemanasan dan penyelarasan biaya. Lengkungan tersebar luas di penutup gedung olahraga dengan bentang besar.

Struktur spasial - penutup melintang, kubah, cangkang, penutup gantung.

Penutup melintang dapat dilipat atau dijaring.

Untuk menutupi bentang besar, digunakan penutup lipat yang terbuat dari beton bertulang (hingga 50 m) dan semen bertulang (hingga 60 m). Mereka dibentuk oleh elemen-elemen datar yang berpotongan melintasi bentang. Lipatannya adalah: persegi panjang dan silinder; gigi gergaji; berupa bidang segitiga; tipe primatik; profil trapesium, dll.

Penutup jaring yang terbuat dari beton bertulang dirancang untuk bentang hingga 50 m, dan elemen baja - hingga 100 m.Pada penutup ini, beton bertulang dan segitiga baja berpotongan. Elemen-elemennya bekerja dalam dua arah, sehingga tingginya lebih kecil dari balok - ini mengurangi volume bangunan.

Struktur dan sistem silang dengan rangka dan rangka datar dibuat terbuka ke arah interior. Seringkali mereka membuat plafon gantung, yang diperkuat ke bagian bawah gulungan.

Kubah adalah bangunan paling kuno. Itu digunakan karena dimungkinkan untuk memilih bentuk sedemikian rupa sehingga tidak ada gaya tarik yang timbul pada elemen lengkungan. Di aula di mana diinginkan untuk menciptakan ruang udara yang besar (pasar, pusat kebugaran) dan di mana tidak ada biaya pemanasan berkelanjutan yang tinggi, mereka menggunakan berbagai jenis struktur kubah terbuat dari beton bertulang monolitik atau prefabrikasi, membran kubah terbuat dari lembaran baja setebal 3 mm dengan insulasi direkatkan di bawahnya. Ruang pameran sementara terbuat dari struktur plastik yang direkatkan.

Penutup gantung menutupi bentang hingga 100 m Elemen utama penutup ini bekerja dalam tegangan dan memindahkan beban dari penutup ke jangkar. Mereka memiliki garis lengkung dan merupakan benang fleksibel atau kaku, membran atau gulungan gantung. Menurut fitur desainnya, penutup gantung dibedakan: sabuk tunggal; dua sabuk; hyparas (paraboloid hiperbolik) dan cable-stayed.

Pada penutup gantung, elemen penahan beban adalah kabel baja. Mereka direntangkan melalui beberapa struktur pendukung dan diperkuat dengan kabel pria. Keuntungan struktur gantung - menghemat logam dan banyak lagi penggunaan yang efisien elemen penahan beban dibandingkan dengan struktur balok dan rangka, karena kabel bekerja dalam ketegangan. Kekurangan: penutup gantung memiliki kekakuan yang rendah penghiasan atap sering berubah bentuk; sulit untuk memastikan penghilangan kelembapan atmosfer.

Penutup sabuk tunggal lebih sering digunakan daripada yang lain, karena Mereka berteknologi maju untuk diproduksi dan mudah dipasang. Mereka dapat memberikan struktur paling banyak berbeda bentuk. Penutup sabuk tunggal terdiri dari sistem bresing radial atau berpotongan yang menyalurkan gaya horizontal ke rangka kaku, rangka rak, atau balok pengikat lingkar tertutup. Pelat digantung pada kabel pria, dan di bawah beban ini kabel pria meregang. Pada saat ini, jahitan antara pelat disemen dan sambungannya dilas. Karena deformasi elastis pada benang, pelat dikompresi, dan struktur mulai berfungsi sebagai cangkang monolitik. Pada penutup silinder, sedikit kelengkungan penutup dibuat dalam arah tegak lurus terhadap sumbu benang. Hal ini dilakukan untuk mengalirkan air hujan. Dari sistem parabola berbentuk kubah terbalik, air mengalir ke tengah lapisan dan dibuang saluran internal. Riser diatur di sekeliling aula, dan pipa distribusi horizontal disembunyikan di dalamnya atap yang dinaikan. Cara termudah untuk mengalirkan air adalah dari penutup tenda.

Pada penutup sabuk ganda, digunakan dua sabuk cekung, dihubungkan dengan benang yang dikencangkan. Yang paling umum adalah yang melingkar dalam hal desain. Benang di sepanjang perimeter dipasang ke cincin luar, dan di tengah - ke cincin bagian dalam. Tergantung pada ketinggian cincin tengah, sistem dapat dibuat cekung atau cembung. Sistem cembung memungkinkan Anda untuk menaikkan bagian tengah penutup dan dengan demikian mengalihkan air ke dinding luar, tanpa menggunakan saluran horizontal, dan menggunakan sistem penutup terlipat.

Hyparas (paraboloid hiperbolik) adalah penutup gantung berbentuk pelana. Mereka dibentuk menjadi membran kisi oleh dua jenis filamen. Beberapa ulir bersifat menahan beban, dan ulir lainnya bersifat mengencangkan. Sepanjang perimeter, benang tertanam dalam lingkaran tertutup. Pelat atau disk diletakkan di sepanjang benang. Mereka bersifat monolitik dengan terlebih dahulu memuatnya dengan pemberat atau mengencangkan kabel pendukung dengan dongkrak. Setelah ini, benang penegang menerima tegangan terbesar dan sambungan pelat yang tegak lurus terhadap benang tersebut terbuka. Mereka disegel dengan mortar semen yang mengembang. Akibatnya, struktur tersebut diubah menjadi cangkang kaku. Hyparas menutupi struktur yang memiliki garis denah melingkar.

Penutup cable-stayed terdiri dari elemen yang diregangkan - kabel; struktur yang bekerja dalam kompresi - penyangga dan lentur - balok, rangka, pelat dan cangkang. Pelapis ini tidak hanya memiliki desain spasial, tetapi juga datar. Mereka menggunakan batang lurus - kabel. Oleh karena itu, struktur cable-stayed lebih kaku, dan pergerakan kinematik elemen-elemennya lebih kecil dibandingkan dengan penutup gantung lainnya.

Kerang - kelengkungan tunggal dan ganda. Kelengkungan tunggal- silinder atau permukaan berbentuk kerucut. Kelengkungan ganda - dibuat dalam bentuk kubah atau ellipsoid. Menurut struktur cangkangnya, ada: halus, berusuk, bergelombang, jala, monolitik dan prefabrikasi.

Plafon pneumatik juga digunakan untuk menutupi bentang hingga 30 m dan digunakan untuk bangunan sementara. Ada tiga jenis: cangkang yang didukung udara; bingkai pneumatik; lensa pneumatik. Cangkang yang didukung udara adalah silinder yang terbuat dari kain karet atau sintetis. Tekanan udara yang berlebihan tercipta di dalamnya. Cocok untuk fasilitas olahraga, pameran. Rangka pneumatik merupakan silinder memanjang berbentuk lengkungan tersendiri dengan tekanan udara berlebih. Lengkungan-lengkungan tersebut dihubungkan menjadi lengkungan yang berkesinambungan dengan penambahan 3-4 m Lensa pneumatik adalah bantalan besar yang diisi udara, yang digantung pada benda kaku. struktur rangka. Digunakan untuk mendirikan sirkus dan teater musim panas.

Keputusan yang konstruktif pelapis logam bangunan bentang panjang dapat berupa balok, lengkung, spasial, byte gantung, membran, dll. Mengingat bahwa pada struktur seperti itu beban utama adalah beratnya sendiri, maka harus diupayakan untuk menguranginya, yang dicapai dengan menggunakan baja berkekuatan tinggi dan aluminium. paduan.

Sistem balok (biasanya rangka batang) disertakan dalam rangka melintang, yang meningkatkan desain pekerjaan statis. Untuk bentang lebih dari 60-80 m, disarankan untuk menggunakan penutup melengkung (Gbr. 1). Untuk bentang besar, disarankan untuk merancang lapisan pratekan seperti itu. Pada penutup melengkung yang ditunjukkan pada Gambar. 2, tali busur atas dibuat kaku, dan tali busur bawah serta kisi-kisi lengkung terbuat dari kabel. Setelah pemasangan lengkungan, unit pendukung dipaksa untuk bergeser ke luar, yang menyebabkan tegangan awal pada tali busur bawah dan penyangga lengkungan.

Gambar 1. 1 - lengkungan; 2 - mengencangkan; 3 - dukungan engsel tetap; 4 - penyangga engsel yang dapat digerakkan

Gambar 2.1 - kabel; 2 - sabuk keras

Struktur pelapis kisi spasial dapat berupa dua lapis datar (double-mesh) dan melengkung satu lapis (single-mesh) atau dua lapis. Dalam struktur jaring ganda, dua permukaan jaring paralel dihubungkan satu sama lain melalui sambungan kisi.

Sistem mesh dengan struktur teratur disebut struktural dan biasanya digunakan dalam bentuk penutup datar. Mereka mewakili berbagai sistem gulungan silang (Gbr. 3). Lantai datar struktural, karena kekakuan spasialnya yang tinggi, memiliki ketinggian yang kecil (1/16-1/20 bentang); dapat menutupi bentang yang besar. Dengan memasang kantilever yang menggantung di belakang garis penyangga, pengurangan momen lentur dan berat lapisan dapat dicapai.

Gambar 3. 1,2 - jaring pinggang atas dan bawah; 3 - kawat gigi; 4 - tetrahedron; 5 - segi delapan; 6 - modal pendukung

Penutup ruang lengkung biasanya mempunyai permukaan berbentuk silinder atau kubah.

Pelapis silinder dapat berupa jaring tunggal atau jaring ganda (struktur lengkung). Dalam arah melintang, mereka bertindak sebagai kubah, yang daya dorongnya dirasakan oleh dinding atau pengikat.

Penutup kubah dapat memiliki desain bergaris (atau cincin bergaris) (Gbr. 4a) atau desain jaring (Gbr. 4b). Pada kubah berusuk, tulang rusuk yang terletak secara radial dihubungkan satu sama lain dengan balok melingkar. Jika yang terakhir membentuk sistem spasial tunggal yang kaku dengan tulang rusuk, maka balok penopang annular bekerja tidak hanya pada tekukan lokal, tetapi sebagai bagian dari sistem kubah, mereka juga merasakan gaya tekan atau tarik annular. Dalam kubah jaring, strukturnya, selain elemen rusuk dan cincin, juga mencakup penyangga, yang menciptakan kondisi di mana batang hanya bekerja pada gaya aksial.

Gambar 4. a - bergaris; b - jaring

Penutup tersuspensi terdiri dari kontur pendukung dan elemen penahan beban utama berupa kabel atau lembaran baja tipis yang bekerja dalam tegangan. Karena elemen utama penutup bekerja dalam tegangan, kapasitas menahan bebannya ditentukan oleh kekuatan (bukan stabilitas), yang memungkinkan penggunaan tali atau baja lembaran berkekuatan tinggi secara efektif. Pelapis seperti itu sangat ekonomis, namun peningkatan deformabilitas membatasi penggunaannya untuk pelapis bangunan industri. Selain itu, mengingat perluasan yang besar dari sistem tersebut, disarankan untuk mengambil bentuk denah bulat, oval atau poligonal, yang memudahkan untuk melihat perluasan. Dalam hal ini, mereka terutama digunakan untuk menutupi gedung olahraga, pasar dalam ruangan, ruang pameran, gudang, garasi dan bangunan bentang besar lainnya.

Komposisi penutup gantung cable-stayed meliputi kabel fleksibel (tali baja atau batang penguat), terletak pada arah radial (Gbr. 5a), dalam arah ortogonal (Gbr. 5b) atau sejajar satu sama lain dalam arah yang sama (Gbr. 5b). 6). Kontur penyangga tertutup lengkung bekerja terutama pada kompresi, dan cincin tengah- untuk peregangan. Dalam kasus ini, hanya gaya vertikal yang disalurkan ke struktur pendukung lapisan (dinding, kolom, rangka). Sebaliknya, pada kontur terbuka, gaya dorong dipindahkan ke struktur penahan beban bangunan, sehingga memerlukan pemasangan pondasi angkur yang berfungsi menarik keluar, atau dinding dengan penopang, dll. Pelat terbuat dari beton bertulang ringan atau logam dengan isolasi polimer, tiga lapis, dll diletakkan pada sistem kabel. .

Gambar 5. a - susunan kabel secara radial; b - ortogonal; 1 - selubung; 2 - kontur pendukung; 3 - cincin tengah

Gambar 6. 1,2 - selubung masing-masing di tengah dan di akhir; 3 - kontur pendukung; 4 - pelat beton bertulang; 5 - pondasi jangkar

Sistem atap kabel gantung sangat beragam. Sistem cable-stayed tenda sering digunakan, di mana cincin tengah bertumpu pada kolom dan naik ke tingkat yang lebih tinggi daripada kontur pendukung.

Contoh dari sistem tersebut adalah penutupan depo bus di Kyiv dengan diameter 161 m. Sistem yang dijelaskan di atas adalah sistem sabuk tunggal. Selain itu, sistem dua sabuk juga digunakan (terutama pada beban angin tinggi), di mana lapisan distabilkan menggunakan kontur kelengkungan terbalik. Dalam sistem seperti itu, kabel pendukung memiliki tikungan ke bawah, dan kabel penstabil - ke atas. Kabel penstabil dengan dek terpasang di atasnya dapat ditempatkan di atas kabel penahan beban, yang menyebabkan kompresi pada penyangga (Gbr. 7a). Jika kabel penstabil ditempatkan di bawah kabel penahan beban, sambungan di antara kabel tersebut akan diregangkan (Gbr. 7b). Opsi ketiga juga dimungkinkan, di mana kabel pendukung dan penstabil berpotongan, dan rak dikompresi di bagian tengah penutup dan diregangkan di bagian luar (Gbr. 7b).

Gambar 7. 1 - selubung penstabil; 2 - rak; 3 - kabel penahan beban

Sistem gantung lembaran tipis - pelapis membran - juga telah tersebar luas dalam praktik luar negeri dan dalam negeri.

Mereka adalah struktur spasial yang terbuat dari bahan tipis lembaran logam(paduan baja atau aluminium) setebal beberapa milimeter, dipasang di sekeliling perimeter dalam kontur penyangga. Keunggulannya adalah kombinasi fungsi penahan beban dan penutup, serta peningkatan produksi industri. Dalam beberapa kasus, alih-alih membran kontinu, lapisan tersebut dibentuk dari strip baja tipis terpisah yang tidak terhubung satu sama lain. Kaset yang terletak pada dua arah yang saling tegak lurus dapat dijalin, sehingga mencegah delaminasi.

Penutup membran kontinu berhasil digunakan untuk stadion universal di Mira Avenue di Moskow, yang dimensinya mencapai 183x224 m (Gbr. 8).

Gambar 8. Diagram struktur penutup stadion universal di Mira Avenue di Moskow (membran baja setebal 5 mm): sebuah rencana; b - bagian memanjang; di - melintang

Bagian kompleks olahraga, dibangun di Bishkek, termasuk aula untuk 3 ribu penonton, yang penutupnya dirancang dalam bentuk sistem gantung balok membran pratekan (Gbr. 9). Rangka bangunan terbuat dari bangunan beton bertulang monolitik berbentuk rangka bresing yang terletak sepanjang keliling dengan dimensi denah 42,5x65,15 m, penutupnya terdiri dari membran itu sendiri setebal 2 mm, balok penopang memanjang dan balok silang- pengatur jarak Insulasi berupa tikar wol mineral digantung pada membran dari bawah, langit-langitnya terbuat dari elemen aluminium yang dicap.

Penutup membran juga digunakan di sejumlah bangunan bentang panjang lainnya. Jadi, di St. Petersburg, universal Gym dengan diameter 160 m ditutup dengan cangkang membran setebal 6 mm. Cangkang serupa juga menutupi gedung olah raga universal dengan dimensi denah 66x72 m untuk 5 ribu penonton di Izmailovo (Moskow), gedung kolam renang Pioneer dengan dimensi denah 30x63 m di Kharkov, dll.

Kubah atap lipat merupakan struktur tata ruang yang dapat dibuat dari logam (baja, paduan aluminium), beton bertulang, dan plastik.

Pelapis paduan aluminium seperti itu sangat efektif. Elemen struktural utama yang terakhir dapat berupa lembaran berbentuk berlian (Gbr. 10), ditekuk sepanjang diagonal yang lebih besar. Elemen berbentuk berlian dapat dihubungkan satu sama lain menggunakan engsel silinder atau sambungan flensa kaku. Untuk meningkatkan kekakuan spasial lapisan (terutama dengan sambungan engsel), hal ini diperlukan

menyediakan pemasangan ikatan memanjang di sepanjang simpul yang menonjol dari lengkungan terlipat.

Gambar 9. 1 - rangka bangunan; 2 - sistem gantung berkas membran

Gambar 10.

Struktur bentang panjang memainkan peran penting dalam arsitektur dunia. Dan ini ditetapkan pada zaman kuno, ketika arah khusus desain arsitektur ini benar-benar muncul.

Ide dan implementasi proyek jangka panjang terkait erat dengan keinginan utama tidak hanya pembangun dan arsitek, tetapi seluruh umat manusia secara keseluruhan - keinginan untuk menaklukkan ruang angkasa. Oleh karena itu, mulai tahun 125 Masehi. e., ketika struktur bentang besar pertama yang dikenal dalam sejarah, Pantheon Roma (diameter dasar - 43 m), muncul, dan diakhiri dengan kreasi arsitek modern, struktur bentang panjang sangat populer.

Sejarah struktur bentang panjang

Seperti disebutkan di atas, yang pertama adalah Pantheon di Roma, dibangun pada tahun 125 Masehi. e. Belakangan, muncul bangunan megah lainnya dengan elemen kubah bentang besar. Contoh yang mencolok adalah Gereja Hagia Sophia, yang dibangun di Konstantinopel pada tahun 537 M. e. Diameter kubahnya adalah 32 meter, dan kubah itu sendiri tidak hanya memberikan keagungan pada keseluruhan struktur, tetapi juga keindahan luar biasa, yang dikagumi oleh wisatawan dan arsitek hingga saat ini.

Pada masa itu dan masa-masa berikutnya, tidak mungkin membangun bangunan ringan dari batu. Oleh karena itu, struktur kubah dicirikan oleh ukuran yang sangat besar dan konstruksinya memerlukan pengeluaran waktu yang serius - hingga seratus tahun atau lebih.

Belakangan, untuk menata lantai dengan bentang besar, mereka mulai menggunakannya struktur kayu. Contoh mencolok di sini adalah pencapaian arsitektur dalam negeri - bekas Manege di Moskow dibangun pada tahun 1812 dan memiliki desainnya bentang kayu panjang 30 m.

Abad ke-18 hingga ke-19 ditandai dengan perkembangan metalurgi besi, yang menghasilkan bahan konstruksi baru dan lebih tahan lama - baja dan besi tuang. Hal ini menandai munculnya struktur baja bentang panjang pada paruh kedua abad ke-19, yang banyak digunakan dalam arsitektur Rusia dan dunia.

Bahan bangunan berikutnya yang secara signifikan memperluas kemampuan arsitek adalah baja struktur beton bertulang. Berkat kemunculan dan peningkatan struktur beton bertulang, arsitektur dunia abad ke-20 diisi ulang dengan struktur berdinding tipis. struktur spasial. Pada saat yang sama, pada paruh kedua abad kedua puluh, sistem penutup gantung, batang dan pneumatik mulai digunakan secara luas.

Pada paruh kedua abad ke-20, kayu laminasi juga muncul. Perkembangan teknologi ini telah memungkinkan untuk “menghidupkan kembali” struktur kayu bentang panjang, untuk mencapai indikator khusus ringan dan tidak berbobot, untuk menaklukkan ruang, tanpa mengorbankan kekuatan dan keandalan.

Struktur bentang panjang di dunia modern

Sejarah menunjukkan, logika pengembangan sistem struktur bentang panjang ditujukan untuk meningkatkan kualitas dan keandalan konstruksi, serta nilai arsitektural struktur. Penggunaan jenis struktur ini memungkinkan untuk memaksimalkan potensi sifat penahan beban material, sehingga menciptakan lantai yang ringan, andal, dan ekonomis. Semua ini sangat penting bagi seorang arsitek modern, ketika konstruksi modern pengurangan massa struktur dan struktur telah dipromosikan.

Tapi apakah struktur bentang panjang itu? Di sini pendapat para ahli berbeda. Definisi tunggal TIDAK. Menurut salah satu versi, ini adalah struktur apa pun yang panjang bentangnya lebih dari 36 m, menurut versi lain, struktur dengan penutup tanpa penyangga yang panjangnya lebih dari 60 m, meskipun sudah tergolong unik. Yang terakhir ini juga mencakup bangunan dengan bentang lebih dari seratus meter.

Namun bagaimanapun juga, apa pun definisinya, Arsitektur modern Jelas bahwa struktur bentang panjang merupakan objek yang kompleks. Dan ini berarti tingkat tanggung jawab yang tinggi bagi arsitek, kebutuhan untuk memikul tanggung jawab tindakan tambahan keselamatan di setiap tahap - desain arsitektur, konstruksi, operasi.

Yang penting adalah pilihannya bahan bangunan- kayu, beton bertulang atau baja. Selain bahan tradisional tersebut, kain khusus, kabel dan serat karbon juga digunakan. Pilihan material tergantung pada tugas yang dihadapi arsitek dan spesifikasi konstruksi. Mari kita pertimbangkan bahan utama yang digunakan dalam konstruksi modern jangka panjang.

Prospek untuk konstruksi jangka panjang

Mengingat sejarah arsitektur dunia dan keinginan manusia yang tak terelakkan untuk menaklukkan ruang angkasa dan menciptakan kesempurnaan bentuk arsitektur, kita dapat dengan aman memprediksi peningkatan yang stabil dalam perhatian terhadap struktur bentang panjang. Sedangkan untuk material, selain solusi teknologi tinggi modern, perhatian yang semakin besar akan diberikan pada FCC, yang merupakan sintesis unik dari material tradisional dan teknologi tinggi modern.

Adapun Rusia, mengingat laju pembangunan ekonomi dan kebutuhan fasilitas yang belum terpenuhi untuk berbagai keperluan, termasuk infrastruktur perdagangan dan olahraga, volume pembangunan gedung dan struktur jangka panjang akan terus meningkat. Dan di sini solusi desain yang unik, kualitas bahan dan penggunaan teknologi inovatif akan memainkan peran yang semakin penting.

Namun jangan lupakan komponen ekonomi. Inilah yang berdiri dan akan menjadi yang terdepan, dan melaluinya efektivitas material, teknologi, dan solusi desain tertentu akan dipertimbangkan. Dan dalam hal ini, saya ingin mengingat kembali tentang struktur kayu laminasi. Menurut banyak ahli, mereka memegang masa depan konstruksi jangka panjang.